物理选修3-2《第五章 交变电流》测试卷A（含答案）
试卷满分：120分 考试时间：100分钟
一、本题共9小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。(每小题4分，共36分)
1．关于交变电流的几种说法正确的是( )
A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值
B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值
C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值
D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值
2．一根电阻丝接入100V的电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式电流路中在2min内产生的热量也为Q，则该交流电路中的电压峰值为( )
A．141．4V B．100V C．70．7V D．50V
3．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10sin4?t(V)则( )
A．交流的频率是4?Hz
B．当t＝0时线圈平面跟磁感线平行
C．当t＝0.5时，e有最大值
D．交流的周期是0.5s
4．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220 sin(100?t)(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 ?的负载电阻。原、副线圈匝数之比为2∶1。电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A．原线圈中电流表的读数为1 A
B．原线圈中的输入功率为220W
C．副线圈中电压表的读数为110V
D．副线圈中输出交流电的周期为50s
5．如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在交变电路中，三只灯泡亮度相同。若将交变电流的频率增大，则( )
A．三只灯泡亮度不变
B．三只灯泡都将变亮
C．a亮度不变，b变亮，c变暗
D．a亮度不变，b变暗，c变亮
6．如图所示，一个面积为S、匝数为N、电阻为R的矩形线圈，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线框每秒转数为n。当线框转到如图所示的位置开始计时。则( )
A．感应电动势最大值为2?nBS
B．感应电流的有效值为
C．感应电动势的瞬时值表达式为2?nNBScos(2?nt)
D．感应电流的瞬时值表达式为sin(2?nt)
7．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示，副线圈仅接入一个10 ?的电阻，则( )
A．流过电阻的电流是20A
B．与电阻并联的电压表的示数约为141.4V
C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D．变压器的输入功率是1×103W
8．关于理想变压器，下面各说法中正确的是( )
A．它的输出功率小于它的输入功率
B．它的输出功率可以大于它的输入功率
C．原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比
D．原副线圈的电流与它们的匝数成正比
9．我国使用的正弦交流电的频率为50Hz，则它的( )
A．周期为0.02s，电流方向每秒改变50次
B．周期是0.02s，电流方向每秒改变100次
C．周期是0.01s，电流方向每秒改变50次
D．周期是0.01s，电流方向每秒改变100次
二、本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。(每小题4分，共16分)
10．某发电站采用高压输电向外输送电能。若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R。则下列说法正确的是( )
A．输电线上的电流
B．输电线上的电流
C．输电线上损失的功率
D．输电线上损失的功率
11．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度?匀速转动，其感应电动势e＝Emsin?t，则下面判断正确的是( )
A．Em＝BS?
B．?t是线圈平面和中性面之间的夹角
C．Em＝nBS?
D．?t是线圈平面和磁场之间的夹角
12．采用变压器给负载供电，哪些办法可以减少变压器的输入功率( )
A．减少原线圈的匝数，其他条件不变
B．增加原线圈的匝数，其他条件不变
C．减小负载R的阻值，其他条件不变
D．增加负载R的阻值，其他条件不变
13．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比
三、填空题(每小题4分，共12分)
14．如果把一个电容器接在日用照明220伏电压电路中，要保证它不被击穿，它的耐压值至少为______。
15．一台理想变压器原线圈加220V交流电压，在副线圈的两端电压是12V，现将副线圈增添24匝后，副线圈的电压升至16V，则原线圈的匝数为______，副线圈原来的匝数为______。
16．一闭合线圈在匀强磁场中做匀速转动，线圈转速为240r/min，当线圈平面转动至与磁场平行时，线圈的电动势为2.0V。设线圈从垂直磁场瞬时开始计时，该线圈电动势的瞬时表达式______，电动势在______s末的瞬时值为______V。
四、论述、计算题(共36分)
解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
17．某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6?。
(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。
18．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，转动周期为6.28×10－2s，线圈的匝数n＝100、电阻r＝10?，面积S＝0.1m2。线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 ?，与R并联的交流电压表为理想电表。磁场的磁感应强度为0.2 T。(?取3.14)求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)电路中交流电压表的示数。
(3)线圈转动1分钟电阻R上产生的热。
19．如图，垂直纸面向里匀强磁场的磁感应强度为B，ab导体长为L，电阻为r，当它在导轨上以速度v向右滑动时，不计导轨的电阻，求：a、b两端的电势差。
20．交流发电机的输出电功率为100kW，输出电压为250V，欲向远处输电，若输电线的电阻为8．0?，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5％，并向用户输送220V的电压，求输电所需的升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比应该分别为多少?
参考答案
一、单项选择题
1．C 2．B 3．D 4．A 5．D 6．C 7．D 8．C 9．B
二、多项选择题
10．BC 11．AB 12．BD 13．AC
三、填空题
14．311V 15．1320，72 16．2sin8?t；1
四、计算题
17．16.6KW，226.2V
18．(1)Em＝200V (2)U＝90V (3)Q＝1.08×104J
19． 20．1∶16；190∶11
物理选修3-2《第五章 交变电流》测试卷B（含答案）
时间：90分钟 满分：100分
一．单项选择题(本题共10题 每小题3分 共30分)
1．(2010·北师大附中高二期中)在下列四幅交流电的图象中，能正确反映我国居民生活所用交流电的是( )
2.(2010·通州高二检测)如图所示是一交变电流的i－t图象，则该交变电流的有效值为( )
A．4A B．2A
C．A D．A
3．电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示的方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则( )
A．通过R1的电流有效值是1.2 A B．R1两端的电压有效值是6 V
C．通过R2的电流最大值是1.2 A D．R2两端的电压最大值是6 V
4．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流
5.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏。为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V。按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )
A．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
6．钳形电流表的外形和结构如图(a)所示，图(a)中电流表的读数为1.2A.图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则( )
A．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4A
B．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4A
C．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6A
D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，如图(b)所示的读数为3.6A
7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )
A．电压表的示数为220V
B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率为484W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
8．如下图所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的交流电，则下列判断错误的是( )
A．在t1到t2时间内，甲乙相吸
B．在t2到t3时间内，甲乙相斥
C．t1时刻两线圈间作用力为零
D．t2时刻两线圈间吸引力最大
9．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则 ( )
A．流过电阻的电流是20 A
B．与电阻并联的电压表的示数是100 V
C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
D．变压器的输入功率是1×103 W
10.某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电，则下列说法正确的是
A.输电线上输送的电流大小为2.0×105A
B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW
D. 输电线上损失的功率为△P＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
二．多项选择题（本题共4题 每小题4分 共16分）
11．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
12．利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50 mA，则 ( )
A．被测电路的电流的有效值为5 A
B．被测电路的电流的平均值为0.5 A
C．被测电路的电流的最大值为5 A
D．原、副线圈中的电流同时达到最大值
13. 如图是一交流发电机模型．单匝矩形线圈的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕垂直于磁感线的转轴O以角速度ω做匀速转动，则下列说法中正确的是( )
A．线圈经过图示位置时，磁通量为最大值，Φm＝BS，磁通量的即时变化率为零，感应电动势的即时值e＝0
B．由图示位置转过90°时Φ＝0，磁通量的即时变化率最大，e＝Em＝BωS
C．由图示位置转过30°时Φ＝BS，e＝BωS
D．由图示位置转过θ角时，Φ＝BSsinθ，e＝BωSsinθ
14．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n1＝600匝、n2＝120匝，电源的电压为U＝311sin100πt(V)，原线圈中串联一个额定电流为0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则 ( )
A．负载功率不能超过44 W
B．副线圈电流的最大值不能超过1 A
C．副线圈电流的有效值不能超过1 A
D．无论副线圈电流有多大，保险丝总不会被烧毁
三、非选择题(本题共6题，满分54分)
15．(本题满分6分)如图所示，用理想变压器向负载供电，
变压器的输入电压不变．如果负载电阻的滑动头P向上移动，
则图中交流电流表的示数将______、变压器的输入功率将
_______（以上空格均选填“变大”、“不变”或“变小”）．
16．(本题满分8分)如图所示，一个阻值为400Ω电阻与二极管串联．二极管正向导通时，电阻忽略不计；加反向电压时，认为电阻为无穷大．若a、b间接入电压有
效值为220V的正弦式交变电流，那么电阻R两端的电压最大值
约为______V．电阻R的功率约为________W．
（结果保留三位有效数字）
17．(本题满分8分)在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2000V，输出功率是10kW，输电线电阻是20Ω，求：
(1)输电线上损失的功率和损失的电压；
(2)用户能得到的功率和电压．
18. (本题满分10分)如图所示，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b。小灯泡a的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30 Ω。已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A，则求：
(1)原、副线圈的匝数比；
(2)流过灯泡b的电流。
19．(本题满分10分)黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为6220V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？
20.（本题满分12分）如图所示，在皮带带动下，固定在发动机轴上的正方形线圈以ω＝50 rad/s的角速度匀速转动，线圈每边长a＝20 cm，匝数n＝10匝，线圈总电阻r＝1 Ω，转动轴OO′穿过线圈对边的中点，整个装置位于磁感应强度B＝1T的匀强磁场中．线圈中产生的交流电经集电环向R＝9 Ω的电阻供电．求：
(1)交流电流表和电压表的示数．
(2)电源内的发热功率和电源的输出功率．
参考答案
一．单项选择题
1. 答案：C
解析：我国日常生活所用交流电的峰值为311伏，周期为0.02s所以C项正确．
流
2.答案：D
解析：设该交变电流的有效值为I，由有效值的定义得()2Rt1＋IRt2＝I2Rt.而t＝t1＋t2，代入数据解得：I＝A，故D正确．
3. 答案：B
解析：R1与R2串联，R1与R2中的电流变化情况应相同，电流有效值I1＝I2＝0.6 A，
电流最大值I1m＝I2m＝0.6 A，
电压有效值U1＝I1R1＝6 V，
U2＝I2R2＝12 V，
电压最大值U1m＝U1＝6 V， 综上所述，B项正确．
4. 答案：C
解析：用电高峰时，并联的用电器越多，总电阻越小，总电流越大，输电线电阻上损失的电压越大，用电器两端的电压减小，故C正确．
5. 答案：B
解析：本题考查理想变压器，意在考查考生对理想变压器变压原理的理解，并能正确应用电压比与匝数比的关系，解答变压器问题的能力。由于理想变压器的电压比与原、副线圈匝数比的关系为＝，＝，所以对于改装后的变压器有：＝，n1＝1 100匝，对改装前的变压器则有：＝，故n2＝180匝，正确选项为B。
6. 答案：C
解析：钳形电流表的工作原理是电磁感应，所以它只能测定交变电流，根据变压器的原理，I1n1＝I0n0，其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数，n0指待测电流导线的匝数，I0指外接电流．当在图(b)中用同一电缆线绕了n′0＝3匝，则n′0＝3n0，则满足I2n1＝I0n′0.解得I2＝3I1＝3.6A.、C正确．
7. 答案：D
解析：电动势的有效值为E＝Em＝220V，所以电流的有效值为I＝＝＝2.2(A)
所以电压表示数应为U＝2.2×95＝209(V)，选项A错；交流电的频率为f＝＝50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0 W＝459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1J＝24.2 J，选项D对.
8. 答案：D
9．答案：D
解析：原线圈中电压的有效值是220 V．由变压比知副线圈中电压为100 V，流过电阻的电流是10 A；与电阻并联的电压表的示数是100 V；经过1分钟电阻发出的热量是6×104 J；P入＝P出＝＝ V＝1×103 W．只有D项正确．
10. 答案：B
二．多项选择题
11. 答案：BD
解析：此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，A选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；D选项理想变压器认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出
12．答案：AC
解析：交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I2＝50 mA＝0.05 A，根据＝得，I1＝5 A，A正确B错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值I1m＝I1＝5A，C项正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时副线圈中的电流最小；原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大，副线圈中电流最大；所以原、副线圈中的电流有相位差，故不能同时达到最大值，D项错误．
13. 答案：ABC
解析：当S⊥B时，Φm＝BS，e＝n＝0，A正确．当B∥S时，Φ＝0，e＝Em＝nBSω，n＝1，e＝BSω，B对．当θ＝30°时，Φ＝BScos30°＝BS，e＝Emsin30°＝BωS，C正确．由图示转过θ角时，Φ＝BS⊥＝BScosθ，e＝BSωsinθ.D错．
小结：当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动且以中
14．答案：AC
解析：保险丝的额定电流指有效值，由电流与线圈匝数的关系＝及原线圈中电流的有效值I1≤0.2 A得副线圈中的电流的有效值I2≤1 A，则副线圈电流的最大值不能超过I2＝ A．再由电压与线圈匝数的关系＝及原线圈两端的电压的有效值U1＝＝220 V得副线圈两端电压的有效值U2＝44 V，则有P＝U2I2≤44 W，故A、C选项正确，B、D选项错误．
三．非选择题
15. 解：当变阻器的滑动头P向上移动时，滑动变阻器的电阻增大，电压不变， 所以负线圈的电流减小，交流电流表的示数将变小，根据P=UI得变压器的输出功率变小，变压器的输入功率也变小．故答案为：变小；变小
16.
17. . 解析：(1)由P出＝I线U出，得I线＝＝A＝5A
则输电线上损失的功率P损＝Ir＝52×20W＝500W
损失的电压U损＝I线r＝5×20V＝100V；
(2)用户得到的电压和功率分别为
U用＝U出－U损＝(2000－100)V＝1900V，
P用＝P出－P损＝(10×103－500)W＝9500W
18. 解析：(1)由P＝可知灯泡a两端电压即副线圈两端电压U2＝＝3 V，故＝＝；
(2)由理想变压器输入功率等于输出功率可得I1U1＝Pa＋IbU2，解之有Ib＝0.2 A
答案：(1) (2)0.2 A
答案：10∶1
19. 解析：电网两极间电场可看作匀强电场Um=Emd
由题意，空气被击穿时Em=6220V/cm
所以次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.
20. 解析：(1)由题知感应电动势最大值
Em＝nBSω＝10×1×0.04×50 V＝20V
则有效值E＝Em/＝10 V
电流表示数I＝E/(R＋r)＝10/(9＋1) A＝ A＝1.414A
电压表示数U＝IR＝9 V＝12.76 V
(2)电源内的发热功率Pr＝I2r＝()2×1 W＝2 W
电源的输出功率P出＝I2R＝()2×9 W＝18 W
