第3章 交变电流的产生与输送 单元质量检测（Word版含答案）

第3章 交变电流的产生与输送 单元质量检测
一、单选题
1．（2022·全国·高一专题练习）某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为Em。则（　　）
A．在t＝时，磁场方向与线圈平面平行
B．在t＝时，线圈中的磁通量变化率最大
C．线圈中电动势的瞬时值e＝Emsin
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势变为原来的4倍
2．（2022·河南南召·高一开学考试）小爱同学将一理想变压器的原线圈接入的正弦交流电后，用理想交流电压表测得其副线圈两端的电压为，为了得到原、副线圈的匝数，在变压器副线圈外用绝缘导线绕了两圈，测得这两圈导线两端的电压为。下列说法正确的是（　　）
A．副线圈上电压的最大值为
B．原线圈的匝数为匝
C．原线圈的匝数为匝
D．若在副线圈两端接一标有“”的灯泡，则原线圈中的电流为
3．（2022·江苏省丹阳高级中学高一开学考试）一个10Ω的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则（　　）
A．流过电阻的最大电流是22A
B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为311V
C．电阻消耗的功率为4840W
D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是96.8J
4．（2022·全国·高一课时练习）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连，电阻R接在K、L之间。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动，下列说法中正确的是（　　）
A．线圈每转过一圈，线圈所受安培力做功为零
B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小
C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em=NBSω
D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量最大
5．（2022·全国·高一课时练习）如图所示，磁感应强度为B的磁场均匀分布，一单匝线框abcd面积为S，在cd边上接有一电容器，现把线框以cd为轴，从上往下看沿顺时针方向以角速度ω旋转180°到虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电容器两极板间电压随时间变化关系为U=BSωsinωt
B．电容器上极板先带正电，后带负电
C．电流方向始终是由a流向c
D．若把线框匀速平移到虚线处，过程中电容器不带电
6．（2022·全国·高一课时练习）手摇式发电机是实验室中常用的演示工具，如图甲所示，它可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过E、F与外电路连接，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为nBSω
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．流过线圈的电流的平均值为
7．（2022·全国·高一课时练习）某交流发电机产生的电动势波形如图所示，已知该发电机线圈匝数n=100匝，线圈面积为S=0.1m2，线圈内阻为r=1Ω，用一理想交流电压表接在发电机的两个输出端。由此可知（　　）
A．线圈在匀强磁场中转动的角速度为50πrad/s
B．线圈所在处的磁感应强度大小是B=1T
C．交流电压表的读数为220V
D．0~0.005s时间内交流电动势的平均值为=200V
8．（2022·广东·梅州市梅江区梅州中学高一开学考试）如图，是一台旋转电枢式交流发动机的原理图，设线圈的角速度为，感应电动势和感应电流的最大值分别为和，由图可以判断下列说法正确的是（　　）
A．电流计的左端为表的正极
B．交流电的方向在图乙的位置要改变一次
C．如果从图甲开始计时，线圈产生的感应电动势表示为
D．如果从图乙开始计时，线圈产生的感应电流表示为
9．（2022·河北·模拟预测）如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有阻值R0＝24Ω和R1＝5Ω、R2＝4Ω的定值电阻，原线圈左侧接一正弦交流电源，开关闭合前后副线圈的输出功率不变，则原、副线圈的匝数的比值为（　　）
A．2 B．4 C．6 D．8
10．（2022·安徽·合肥一中高一阶段练习）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与R=2.0Ω的电阻相连组成闭合电路。当直导体棒MN在匀强磁场中沿着导轨匀速向右作切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12.00mA，电压表V的读数是8.00mV，则安培表A2的读数是（　　）
A．0 B．1.00mA C．3.00mA D．48.00mA
11．（2022·全国·高一课时练习）如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1,电路中灯泡电阻R=10 Ω,其余电阻均不计,在原线圈两端加上如图乙所示的正弦式交变电压。下列说法中正确的是 （　　）
A．小灯泡两端电压为10 V
B．原线圈中的电流为2 A
C．原线圈输入功率为10 W
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,则原线圈输入功率为200 W
12．（2022·全国·高一课时练习）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．
二、填空题
13．（2021·宁夏育才中学高一期末）如图所示，正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1所示的方式连接，R＝200Ω，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则此交流电的频率为__Hz，交流电流表的读数_____A，R两端电压随时间的变化规律的表达式____。
14．（2021·福建省龙岩第一中学高一阶段练习）一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为_______
15．（2021·全国·高一课前预习）正弦式交变电流的公式和图像
（1）正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是___________曲线。
（2）若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u=Umsin，i=Imsin。
（3）正弦式交变电压的图像如图所示
三、解答题
16．（2022·河南洛阳·高一期末）某个小型水电站发电机的输出功率为P1=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为R=10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V，要求在输电线上损失的功率控制在4kW，请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
17．（2021·天津市红桥区教师发展中心高一期末）如图，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求：
（1）写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；
（2）如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；
（3）当线圈由图示位置转过的过程中，电阻R上所产生的热量；
（4）当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量。
18．（2022·吉林·汪清县汪清第六中学高一期末）如图所示，正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速为 r/s，已知ab=ad=20cm，匝数N=100，磁感应强度B=1T，图示位置线圈平面与磁感线平行．闭合回路中线圈的电阻r=4Ω，外电阻R=12Ω．求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式；
（3）交流电压表的示数；
（4）从图示位置转过90°过程中的通过线圈截面的电荷量q。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．C
5．A
6．C
7．D
8．C
9．A
10．A
11．C
12．D
13． 50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
14．
15．正弦
16．(1)400A，20A；(2)200V，5000V；(3)，
17．（1）；（2）；（3）；（4）
18．（1）400V；（2） i=25cos(100t)A；（3）；（4）0.25C
答案第1页，共2页
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