第三章 交变电流 单元综合练 （Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 第三章 交变电流 单元综合练 （Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 857.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-02 04:12:31 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 第三章 交变电流 单元综合练
一、单选题
1．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
2．如图所示的“日”字形理想变压器，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的理想电压表V的示数U＝2 V，当开关S断开时，理想电流表A2的示数I2＝5 A，则下列说法正确的是( )
A．原线圈1的匝数为3 300匝
B．副线圈2的匝数为440匝
C．S闭合时电流表A2的示数为2.5 A
D．S闭合时理想电流表A1的示数为0.67 A
3．在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端电压有效值为10V
B．电压表的示数为100V
C．电流表的示数为1.0A
D．电源的输出功率为33W
4．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（ ）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
5．在交变电流频率一定的情况下，下列关于电容器的容抗、电感器的感抗，说法正确的有（ ）
A．电容越小，容抗越小
B．电感越小，感抗越大
C．电容器通交流，隔直流
D．电感器通高频阻低频
6．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列的哪个物理量可能不相等（ ）
A．交变电流的频率 B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量的变化率
7．浙北一福州1000千伏特高压交流输变电工程是国家电网公司投运的第三条特高压交流工程，也是福建电网首个特高压线路工程。浙福线的投运让福建电网实现了从500千伏超高压到1000千伏特高压的跨越，福建从此进入“特高压”时代。在传输电能总功率不变的情况下，从原来的500千伏超高压输电升级为1000千伏的特高压输电，只考虑输电线电阻产生的能量损失，下列说法正确的是（ ）
A．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的2倍
B．若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的4倍
C．若损失功率不变，传输相同距离，用相同材料制成的输电线横截面积变为原来的
D．若损失功率不变，相同材料，相同粗细的输电线的传输距离是原来的2倍
8．如图所示，一初始位置处于竖直平面内的矩形线框，在其右侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若矩形线框的面积为S，匝数为N，电阻为r，绕垂直磁场的水平轴以角速度匀速运动。线框通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．理想电压表的示数为
B．理想电流表的示数为
C．若将此发电机角速度增加至，其输出功率变为
D．若将此发电机角速度增加至，其输出效率将变大
9．某发电站向远方供电，将的电压直接加在输送线路的输入端，且输送的电功率为；输送线路的终端获得的电功率为。若要将此输送线路的效率提升为98.5%，则输送线路的输入端需要接入的如图所示升压变压器的匝数比为（ ）
A．3：20 B．3：10 C．2：5 D．1：10
10．如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈又以图示位置转过90°的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．磁通量的变化量为△Φ=BS
B．平均感应电动势为
C．电阻R所产生的热量为
D．通过电阻R的电荷量为
11．无线充电技术已应用于智能手机。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示（视为理想变压器）。已知发射、接收线圈匝数比为，端输入电流为，则（ ）
A．接收线圈的输出电流的有效值为
B．接收线圈的输出功率是发射线圈的输入功率的
C．接收线圈中输出电流方向每秒变化100次
D．发射线圈和接收线圈的频率不相同
12．如图所示，某小型水电站发电机的输出电压U1=250 V，经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻R线=5 Ω，输电线上损失的功率P线=2 kW，养殖场共有1100盏标有“220 V 40 W”字样的灯泡正常工作（除此之外没有其他用电器）。假设两个变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流I线=20 A B．升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10
C．降压变压器的匝数比n3∶n4=9∶1 D．发电机的输出功率为44 kW
13．如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2= 55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为64V
B．灯泡L两端电压的有效值为32V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100πrad/s
14．如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点且与磁场垂直的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动（沿OO'方向看）。若以线圈平面与磁场方向夹角θ=45°时（如图乙）为计时起点，并规定当电流自a流向b时方向为正，则下列所示的四幅图中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
15．理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1变亮，L2变暗 B．灯泡L1、L2都变亮
C．灯泡L2、L3都变亮 D．电源输出功率减小
二、填空题
16．判断下列说法的正误。
（1）如图所示的电流为交流电。_________
（2）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。_________
（3）线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。_________
（4）线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。_________
17．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的______，即 ＝ 。
18．如图为我国照明用的交变电流的电流随时间变化的图像，则该交流电的周期是______，电压的峰值为________V。
19．如图所示是某正弦交变电流的图像，该交变电流有效值为___________ ，根据图像写出交变电流的瞬时值表达式为___________；若该电流在t=0.0025s时刻才开始记时，则该交变电流的瞬时值表达式为___________。（计算时）
三、解答题
20．如图所示的电路中，交流电的有效值不变，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变？为什么？
21．假设广州二中在后山修建了一座小型太阳能发电站给科技馆供电，发电机最大输出功率为P0=9kW，输出电压恒为U0=500V。已知输电线的总电阻为R=10Ω，科技馆工作电压为U2=220V，求：
（1）输出功率最大时，采用匝数比为1：3的升压变压器进行输电，则输电线功率损耗与直接输电时的功率损耗之比是多少；
（2）假设科技馆某段时间消耗功率为P2=2.64kW，若不采用升压变压器输电，为保障科技馆用电设备正常工作，则科技馆降压变压器的匝数比和发电站的输出功率是多少。
22．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈边长分别为a=10cm和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO'轴以ω=50rad/s的角速度匀速转动，计时开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部R=20Ω的电阻相接。开关S合上后，求∶
（1）线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；
（2）从计时开始到线圈转过的过程中，通过外电阻R的电荷量。
23．某县决定在离某村较远的地方建立一座小型水电站，发电机的输出功率为P1=100kW，输出电压为U1=250V，两根输电线其每根电阻为5Ω，导线上损耗电功率为P损=，该村的用电电压是。忽略输电线路中容抗与感抗的损失，求：
（1）流过输电线的电流I2？
（2）理想升压变压器的输出电压U2？
（3）如果该村某厂用电功率为72kW，则该村还可以装“”的电灯多少盏？
（4）两理想变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．原线圈1中的1匝和与电压表相连的1匝线圈中的磁通量相同，由
可得
匝
故A错误；
B．线圈2中1匝的磁通量是与电压表相连的1匝线圈中的磁通量的一半，故
可得
匝
故B错误；
CD．开关S断开或闭合，线圈2的输出电压不变，但S闭合时外电阻减半，故
根据
可得
故C错误D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
AB．通过R2电流的有效值为
R2两端的电压即副线圈两端的电压，根据欧姆定律
U2=IR2=1×10V=10V
所以副线圈两端电压有效值为10V；根据理想变压器的电压规律
可知原线圈的电压
电阻R1两端电压即为电压表示数，即
UV=U-U1=220V-100V=120V
故AB错误；
C．电流表的示数为
故C错误；
D．副线圈中流过的总电流为
I2=I+IA=1A+0.5A=1.5A
原线圈电流为
电源输出功率为
P总=UI1=220×0.15W=33W
故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
AB．电容器的容抗为
电感器的感抗为
可知电容越大，容抗越小，电感越大，感抗越大，AB错误；
C．电容器交替充放电实现通交流，电容器两极板彼此绝缘，能隔直流，C正确；
D．电感器通过交流电时，产生自感电动势，交流电的频率越高，产生的磁场变化越快，产生的自感电动势越大，故电容器能通低频，阻高频，D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．变压器只改变电压和电流不改变电流的频率，频率相等，A不符合题意。
B．对单个副线圈，电流有效值与匝数成反比，对多个副线圈的电流根据功率相等求解，原副线圈的电流不相等，B符合题意；
C．输入功率等于输出功率，C不符合题意；
D．变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，原副线圈的磁通量变化率相等，D不符合题意；
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
AB．输电线上损失的电压为
输电线上损失的功率为
在功率不变时，电压升高为原来的2倍，则传输电流变为原来的，若输电线不变，则变为原来的，变为原来的，故AB错误；
CD．如果损失功率不变，则有
解得
如果输电线材料相同，则电阻率不变，根据电阻定律可知，传输距离不变时，输电线横截面积要变为原来的；输电线横截面积不变时，传输距离是原来的4倍，故C正确，D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
AB．电源电动势最大值为
所以理想电压表的示数为
理想电流表的示数为
A错误B正确；
C．发电机角速度增加至，电流增加到原来的2倍，其输出功率
C错误；
D．发电机的输出效率
与角速度无关，故其输出效率不变，D错误。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
直接输送时
得
经过变压器升压后输送
得
则
故B正确，ACD错误。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
A. 磁通量的变化量为
Φ=BS
A正确；
B. 平均感应电动势为
解得
B正确；
C. 电动势最大值为
电动势有效值为
回路电流为
电阻R所产生的热量为
解得
C错误；
D. 通过电阻R的电荷量为
解得
D正确。
故选C。
11．A
【解析】
【详解】
A．根据
可得端输入电流为
端输出电流为
故A正确；
B．接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，故B错误；
C．接收线圈中的频率
1个周期内电流方向变化2次，故1秒内变化200次，故C错误；
D．接收线圈中的频率等于发射线圈的频率，故D错误。
故选A。
12．A
【解析】
【详解】
A．根据公式
解得
A正确；
B．设升压变压器原线圈电流为I1，则有
解得
升压变压器的匝数比为
B错误；
C．降压变压器的副线圈的电流为
降压变压器的匝数比为
C错误；
D．发电机的输出功率
D错误。
故选A。
13．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，原线圈输入电压有效值为440V，根据
=
可得副线圈电压为32V，交流电压表V的示数为有效值，即为32V，A错误；
B．设灯泡L两端电压的有效值为U′，灯泡的阻值为r，交变电流的周期为T，根据交变电流有效值的定义有
= T
解得
U′ = 22.6V
B错误；
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A2示数增大，因为理想变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表A1示数也增大，C错误；
D．根据
ω = = = 100π（rad/s）
可知，交流发电机转子的角速度为100πrad/s，D正确；
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
若线圈平面与磁场方向夹角为45°开始计时，由楞次定律可判断，零时刻电流方向为b到a，即零时刻电流方向为负，则电流的瞬时值表达式为
故选D。
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比
灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为
根据
得原线圈两端的电压为
根据，解得
根据欧姆定律，可得L1两端的电压
则稳压交流电源的电压为
当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流
也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，故B正确，AC错误；
D．因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，故D错误。
故选B。
16． 错误 错误 错误 正确
【解析】
略
17．匝数之比
【解析】
【分析】
【详解】
略
18． 0.02 311
【解析】
【详解】
[1]根据交流电周期的定义，由图可得，交流电的周期0.02s
[2] 根据图可得，电压的峰值为311V
19．
【解析】
【详解】
[1][2]设该交变电流的瞬时值表达式为
由图像可知周期T=0.02s，则角速度为
当时，有
解得Im=2A，所以该交变电流的有效值为
交变电流瞬时值的表达式为
[3]若该电流在t=0.0025s时才开始计时，则该交变电流的瞬时值表达式可写为
令t=0，则有
解得（另一解不符合题意，故舍去）。
故所求瞬时值表达式为
20．见解析
【解析】
【详解】
当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡L1的电流将减小，所以灯泡L1的亮度将变暗；而电容器对交变电流的阻碍作用随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡L2的电流增大，所以灯泡L2的亮度将变亮；由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L3的电流不变，因此其亮度不变。
21．（1）1：9；（2）2，P=3kW
【解析】
【详解】
（1）直接输电时的功率损耗为
采用1：3的升压变压器
输电电压为3U0，此时输电线功率损耗为
故损耗功率之比为
（2）设原副线圈匝数比为k，副线圈电流为
故变压器原线圈电压为
原线圈电流为
输电线损耗电压为
输电线路，有
解得
k=2（舍去）
输电线损耗功率为
故发电厂输出功率为
22．（1）e=50cos50t（V）；（2）0.04C
【解析】
【详解】
（1）感应电动势最大值为
Em=nBSω=50V
从线圈平行于磁场时刻开始计时，故表达式为
e=Emcosωt=50cos50t（V）
（2）从计时开始到线圈转过90°的过程中
E=n
I=
q=IΔt
代入数据解得
q=0.04C
23．（1）20A；（2）；（3）600盏；（4）；
【解析】
【详解】
（1）输电线总电阻
在输电线上损失的功率为，根据
解得
升压变压器原线圈电流
副线圈电流即流过输电线的电流
（2）根据
可得
升压变压器副线圈电压
（3）该村输入功率
还可以装的电灯盏数
盏
（4）由上分析知
降压变压器原线圈电压
根据
可得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
2．如图所示的“日”字形理想变压器，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的理想电压表V的示数U＝2 V，当开关S断开时，理想电流表A2的示数I2＝5 A，则下列说法正确的是( )
A．原线圈1的匝数为3 300匝
B．副线圈2的匝数为440匝
C．S闭合时电流表A2的示数为2.5 A
D．S闭合时理想电流表A1的示数为0.67 A
3．在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端电压有效值为10V
B．电压表的示数为100V
C．电流表的示数为1.0A
D．电源的输出功率为33W
4．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（ ）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
5．在交变电流频率一定的情况下，下列关于电容器的容抗、电感器的感抗，说法正确的有（ ）
A．电容越小，容抗越小
B．电感越小，感抗越大
C．电容器通交流，隔直流
D．电感器通高频阻低频
6．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列的哪个物理量可能不相等（ ）
A．交变电流的频率 B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量的变化率
7．浙北一福州1000千伏特高压交流输变电工程是国家电网公司投运的第三条特高压交流工程，也是福建电网首个特高压线路工程。浙福线的投运让福建电网实现了从500千伏超高压到1000千伏特高压的跨越，福建从此进入“特高压”时代。在传输电能总功率不变的情况下，从原来的500千伏超高压输电升级为1000千伏的特高压输电，只考虑输电线电阻产生的能量损失，下列说法正确的是（ ）
A．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的2倍
B．若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的4倍
C．若损失功率不变，传输相同距离，用相同材料制成的输电线横截面积变为原来的
D．若损失功率不变，相同材料，相同粗细的输电线的传输距离是原来的2倍
8．如图所示，一初始位置处于竖直平面内的矩形线框，在其右侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若矩形线框的面积为S，匝数为N，电阻为r，绕垂直磁场的水平轴以角速度匀速运动。线框通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．理想电压表的示数为
B．理想电流表的示数为
C．若将此发电机角速度增加至，其输出功率变为
D．若将此发电机角速度增加至，其输出效率将变大
9．某发电站向远方供电，将的电压直接加在输送线路的输入端，且输送的电功率为；输送线路的终端获得的电功率为。若要将此输送线路的效率提升为98.5%，则输送线路的输入端需要接入的如图所示升压变压器的匝数比为（ ）
A．3：20 B．3：10 C．2：5 D．1：10
10．如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈又以图示位置转过90°的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．磁通量的变化量为△Φ=BS
B．平均感应电动势为
C．电阻R所产生的热量为
D．通过电阻R的电荷量为
11．无线充电技术已应用于智能手机。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示（视为理想变压器）。已知发射、接收线圈匝数比为，端输入电流为，则（ ）
A．接收线圈的输出电流的有效值为
B．接收线圈的输出功率是发射线圈的输入功率的
C．接收线圈中输出电流方向每秒变化100次
D．发射线圈和接收线圈的频率不相同
12．如图所示，某小型水电站发电机的输出电压U1=250 V，经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻R线=5 Ω，输电线上损失的功率P线=2 kW，养殖场共有1100盏标有“220 V 40 W”字样的灯泡正常工作（除此之外没有其他用电器）。假设两个变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流I线=20 A B．升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10
C．降压变压器的匝数比n3∶n4=9∶1 D．发电机的输出功率为44 kW
13．如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2= 55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为64V
B．灯泡L两端电压的有效值为32V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100πrad/s
14．如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点且与磁场垂直的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动（沿OO'方向看）。若以线圈平面与磁场方向夹角θ=45°时（如图乙）为计时起点，并规定当电流自a流向b时方向为正，则下列所示的四幅图中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
15．理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1变亮，L2变暗 B．灯泡L1、L2都变亮
C．灯泡L2、L3都变亮 D．电源输出功率减小
二、填空题
16．判断下列说法的正误。
（1）如图所示的电流为交流电。_________
（2）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。_________
（3）线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。_________
（4）线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。_________
17．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的______，即 ＝ 。
18．如图为我国照明用的交变电流的电流随时间变化的图像，则该交流电的周期是______，电压的峰值为________V。
19．如图所示是某正弦交变电流的图像，该交变电流有效值为___________ ，根据图像写出交变电流的瞬时值表达式为___________；若该电流在t=0.0025s时刻才开始记时，则该交变电流的瞬时值表达式为___________。（计算时）
三、解答题
20．如图所示的电路中，交流电的有效值不变，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变？为什么？
21．假设广州二中在后山修建了一座小型太阳能发电站给科技馆供电，发电机最大输出功率为P0=9kW，输出电压恒为U0=500V。已知输电线的总电阻为R=10Ω，科技馆工作电压为U2=220V，求：
（1）输出功率最大时，采用匝数比为1：3的升压变压器进行输电，则输电线功率损耗与直接输电时的功率损耗之比是多少；
（2）假设科技馆某段时间消耗功率为P2=2.64kW，若不采用升压变压器输电，为保障科技馆用电设备正常工作，则科技馆降压变压器的匝数比和发电站的输出功率是多少。
22．如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈边长分别为a=10cm和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO'轴以ω=50rad/s的角速度匀速转动，计时开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部R=20Ω的电阻相接。开关S合上后，求∶
（1）线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；
（2）从计时开始到线圈转过的过程中，通过外电阻R的电荷量。
23．某县决定在离某村较远的地方建立一座小型水电站，发电机的输出功率为P1=100kW，输出电压为U1=250V，两根输电线其每根电阻为5Ω，导线上损耗电功率为P损=，该村的用电电压是。忽略输电线路中容抗与感抗的损失，求：
（1）流过输电线的电流I2？
（2）理想升压变压器的输出电压U2？
（3）如果该村某厂用电功率为72kW，则该村还可以装“”的电灯多少盏？
（4）两理想变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．原线圈1中的1匝和与电压表相连的1匝线圈中的磁通量相同，由
可得
匝
故A错误；
B．线圈2中1匝的磁通量是与电压表相连的1匝线圈中的磁通量的一半，故
可得
匝
故B错误；
CD．开关S断开或闭合，线圈2的输出电压不变，但S闭合时外电阻减半，故
根据
可得
故C错误D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
AB．通过R2电流的有效值为
R2两端的电压即副线圈两端的电压，根据欧姆定律
U2=IR2=1×10V=10V
所以副线圈两端电压有效值为10V；根据理想变压器的电压规律
可知原线圈的电压
电阻R1两端电压即为电压表示数，即
UV=U-U1=220V-100V=120V
故AB错误；
C．电流表的示数为
故C错误；
D．副线圈中流过的总电流为
I2=I+IA=1A+0.5A=1.5A
原线圈电流为
电源输出功率为
P总=UI1=220×0.15W=33W
故D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
AB．电容器的容抗为
电感器的感抗为
可知电容越大，容抗越小，电感越大，感抗越大，AB错误；
C．电容器交替充放电实现通交流，电容器两极板彼此绝缘，能隔直流，C正确；
D．电感器通过交流电时，产生自感电动势，交流电的频率越高，产生的磁场变化越快，产生的自感电动势越大，故电容器能通低频，阻高频，D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．变压器只改变电压和电流不改变电流的频率，频率相等，A不符合题意。
B．对单个副线圈，电流有效值与匝数成反比，对多个副线圈的电流根据功率相等求解，原副线圈的电流不相等，B符合题意；
C．输入功率等于输出功率，C不符合题意；
D．变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，原副线圈的磁通量变化率相等，D不符合题意；
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
AB．输电线上损失的电压为
输电线上损失的功率为
在功率不变时，电压升高为原来的2倍，则传输电流变为原来的，若输电线不变，则变为原来的，变为原来的，故AB错误；
CD．如果损失功率不变，则有
解得
如果输电线材料相同，则电阻率不变，根据电阻定律可知，传输距离不变时，输电线横截面积要变为原来的；输电线横截面积不变时，传输距离是原来的4倍，故C正确，D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
AB．电源电动势最大值为
所以理想电压表的示数为
理想电流表的示数为
A错误B正确；
C．发电机角速度增加至，电流增加到原来的2倍，其输出功率
C错误；
D．发电机的输出效率
与角速度无关，故其输出效率不变，D错误。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
直接输送时
得
经过变压器升压后输送
得
则
故B正确，ACD错误。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
A. 磁通量的变化量为
Φ=BS
A正确；
B. 平均感应电动势为
解得
B正确；
C. 电动势最大值为
电动势有效值为
回路电流为
电阻R所产生的热量为
解得
C错误；
D. 通过电阻R的电荷量为
解得
D正确。
故选C。
11．A
【解析】
【详解】
A．根据
可得端输入电流为
端输出电流为
故A正确；
B．接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，故B错误；
C．接收线圈中的频率
1个周期内电流方向变化2次，故1秒内变化200次，故C错误；
D．接收线圈中的频率等于发射线圈的频率，故D错误。
故选A。
12．A
【解析】
【详解】
A．根据公式
解得
A正确；
B．设升压变压器原线圈电流为I1，则有
解得
升压变压器的匝数比为
B错误；
C．降压变压器的副线圈的电流为
降压变压器的匝数比为
C错误；
D．发电机的输出功率
D错误。
故选A。
13．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，原线圈输入电压有效值为440V，根据
=
可得副线圈电压为32V，交流电压表V的示数为有效值，即为32V，A错误；
B．设灯泡L两端电压的有效值为U′，灯泡的阻值为r，交变电流的周期为T，根据交变电流有效值的定义有
= T
解得
U′ = 22.6V
B错误；
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A2示数增大，因为理想变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表A1示数也增大，C错误；
D．根据
ω = = = 100π（rad/s）
可知，交流发电机转子的角速度为100πrad/s，D正确；
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
若线圈平面与磁场方向夹角为45°开始计时，由楞次定律可判断，零时刻电流方向为b到a，即零时刻电流方向为负，则电流的瞬时值表达式为
故选D。
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比
灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为
根据
得原线圈两端的电压为
根据，解得
根据欧姆定律，可得L1两端的电压
则稳压交流电源的电压为
当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流
也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，故B正确，AC错误；
D．因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，故D错误。
故选B。
16． 错误 错误 错误 正确
【解析】
略
17．匝数之比
【解析】
【分析】
【详解】
略
18． 0.02 311
【解析】
【详解】
[1]根据交流电周期的定义，由图可得，交流电的周期0.02s
[2] 根据图可得，电压的峰值为311V
19．
【解析】
【详解】
[1][2]设该交变电流的瞬时值表达式为
由图像可知周期T=0.02s，则角速度为
当时，有
解得Im=2A，所以该交变电流的有效值为
交变电流瞬时值的表达式为
[3]若该电流在t=0.0025s时才开始计时，则该交变电流的瞬时值表达式可写为
令t=0，则有
解得（另一解不符合题意，故舍去）。
故所求瞬时值表达式为
20．见解析
【解析】
【详解】
当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡L1的电流将减小，所以灯泡L1的亮度将变暗；而电容器对交变电流的阻碍作用随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡L2的电流增大，所以灯泡L2的亮度将变亮；由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L3的电流不变，因此其亮度不变。
21．（1）1：9；（2）2，P=3kW
【解析】
【详解】
（1）直接输电时的功率损耗为
采用1：3的升压变压器
输电电压为3U0，此时输电线功率损耗为
故损耗功率之比为
（2）设原副线圈匝数比为k，副线圈电流为
故变压器原线圈电压为
原线圈电流为
输电线损耗电压为
输电线路，有
解得
k=2（舍去）
输电线损耗功率为
故发电厂输出功率为
22．（1）e=50cos50t（V）；（2）0.04C
【解析】
【详解】
（1）感应电动势最大值为
Em=nBSω=50V
从线圈平行于磁场时刻开始计时，故表达式为
e=Emcosωt=50cos50t（V）
（2）从计时开始到线圈转过90°的过程中
E=n
I=
q=IΔt
代入数据解得
q=0.04C
23．（1）20A；（2）；（3）600盏；（4）；
【解析】
【详解】
（1）输电线总电阻
在输电线上损失的功率为，根据
解得
升压变压器原线圈电流
副线圈电流即流过输电线的电流
（2）根据
可得
升压变压器副线圈电压
（3）该村输入功率
还可以装的电灯盏数
盏
（4）由上分析知
降压变压器原线圈电压
根据
可得
答案第1页，共2页
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