第五章交变电流 章末质量检测卷（解析版）

第五章 章末质量检测卷(二)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．如图所示，磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b，不论是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象．下面是对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的是(　　)
A．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用
D．录音和放音的主要原理都是电磁感应
解析：选A　放音的主要原理是磁生电，所以是电磁感应现象，录音的主要原理是电生磁，是电流的磁效应，故A正确，B、C、D错误．
2．对交变电流能够通过电容器的正确理解是(　　)
A．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动
B．在有电容器的交流电路中，有电荷定向移动，但移动方向是唯一的
C．当电容器接到交变电源上时，电容器交替进行充、放电，电路中才有交变电流
D．当电容器接到交变电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流
解析：选C　交变电流能够通过电容器，是通过电容器交替充、放电而进行的，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，故C正确，D错误；既然电容器交替充、放电，电路中就有了电荷的定向移动，故A、B错误．
3．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　)
A．线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流
B．线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势
C．线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同，都是a→b→c→d
D．线圈绕P1转动时cd边受到的安培力大于绕P2转动时cd边受到的安培力
解析：选A　线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关，选项A正确，B错误；绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等，从上向下看，线框逆时针旋转，电流的方向应为a→d→c→b，选项C错误；电流相等，cd边受到的安培力也相等，选项D错误．
4．频率为50 Hz的交变电流，其电压u＝120sin ωt V，把它加在激发电压、熄灭电压均为85 V的霓虹灯的两端，则在半个周期内霓虹灯点亮的时间是(　　)
A. s　　　　　　　　 B. s
C. s D. s
解析：选C　该交变电压的周期T＝ s＝0.02 s，电压的最大值Um＝120 V≈170 V＝2×85 V．作出交变电压的u-t图象如图所示，由于加在霓虹灯两端电压大于85 V时灯才发光，由图象可知在半个周期内霓虹灯点亮的时间是Δt＝t2－t1，
u＝170sin(2πft)V＝85 V
则2πft1＝，t1＝ s,2πft2＝，t2＝ s
所以Δt＝t2－t1＝ s
即霓虹灯在半个周期内被点亮的时间为 s.
5．以下说法正确的是(　　)
A．交变电流的有效值就是它的平均值
B．任何交变电流的有效值都是它最大值的
C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为
D．以上说法均不正确
解析：选D　有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，故A错误；在正弦式交变电流中，其有效值为最大值的，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故B错误；交变电流要产生热量需要一定的时间，C选项中没有说明时间，错误．
6．在如图(a)的电路中，电阻R2＝6R1，D1、D2为理想二极管，当输入图(b)的正弦交流电时，电压表的示数为(　　)
A. B.
C. D.U0
解析：选C　由题意可知，0～时间内两电阻串联，则电路总电阻R＝R1＋R2
根据欧姆定律得出电压表读数U1＝R1＝
～T时间内电压反向，回路中只有电阻R1，则电路总电阻R′＝R1
电压表读数U2＝＝U0，
根据交流电的有效值定义得·＋·＝T
解得U＝U0，故C正确．
7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝3∶1，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C＝10 μF.当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是(　　)
A．灯泡L1一定比L2暗
B．电容器C所带电荷量的最大值为6×103 C
C．电容器C放电周期为2×10－2 s
D．副线圈两端的电压最大值为12 V
解析：选D　原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电．由于L1与电阻相串联，而L2与电感器相串联，灯泡L1与L2，是谁亮和暗，取决于电感和电阻谁的阻碍作用大，本题未给条件无法判断，故A错误；由变压器的变压比＝可知，副线圈两端的电压的最大值：U2m＝＝×36＝12，故D正确；电容器所带电荷量的最大值：Q＝CU2m＝10×10－6×12＝1.2×10－4C，故B错误；电容器与二极管串联，含有电容的支路一次充电结束后就相当于断路，不存在周期，故C错误．
8．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　　)
A．输入电压u的表达式u＝20sin 50πt(V)
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
解析：选D　由题图知，Um＝20 V，T＝0.02 s，则ω＝＝100π rad/s，输入电压U＝20sin 100πt(V)，故A错误；由变压器的变压规律知：＝，故U2＝＝ V＝4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，故B错误；此时P出＝，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，故C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝＝ W＝0.8 W，故D正确．
二、多项选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分．全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)
9．甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．则两图中负载电阻R上得到的电流特征是(　　)
A．图甲中R得到的是交流成分
B．图甲中R得到的是直流成分
C．图乙中R得到的是低频成分
D．图乙中R得到的是高频成分
解析：选AC　当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；图乙中电容器通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．
10．室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大，使得电视机更清晰．放大器放置在室外的天线附近．为它供电的电源盒放置在室内，连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能：既是天线放大器的50 Hz低频电源线，同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内．供电视机使用．即低频电流和高频电流共用一个通道．室内电源盒的内部电路如图所示，关于电容器C和电感线圈L的作用．下面说法中正确的是(　　)
A．电容器C的作用是阻高频电视信号、通低频电流
B．电容器C的作用是阻低频电流、通高频电视信号使之输送到电视机
C．电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器
D．电感线圈L的作用是阻低频电流、通高频电视信号
解析：选BC　高频电视信号是交流电，电容器有通高频、阻低频的特点，故A错误，B正确；电感线圈L的作用是通低频、阻高频，故能够阻碍高频电视信号进入变压器，故C正确，D错误．
11．将电阻R、理想电压表V、开关S和交流电源按照甲所示方式连接，其中R＝30 Ω，合上开关S后，交流电源输出的正弦交变电压u随时间t变化的关系如图乙所示．则　　(　　)
A．电压表V的示数是36 V
B．R消耗的电功率是21.6 W
C．通过R的电流瞬时值表达式为i＝1.2sin 100πt(A)
D．通过R的电流最大值为1.2 A
解析：选BC　从图乙可以看出，R两端电压的最大值为36 V，所以电压表的示数为U＝ V＝18 V，故A错误；根据P＝得：消耗的电功率P＝ W＝21.6 W，故B正确；根据图乙可知，交流电的周期为0.02 s，则ω＝＝100π rad/s，电流的最大值Im＝＝ A＝1.2 A，所以通过R的电流瞬时值表达式为i＝1.2sin 100πt(A)，故C正确，D错误．
12．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V 为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是(　　)
A．电压表的示数等于5 V
B．电压表的示数等于 V
C．实现点火的条件是>1 000
D．实现点火的条件是<1 000
解析：选BC　交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U＝，B正确，A错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V时就可以点燃气体，对理想变压器＝>＝1 000，C正确，D错误．
13．某小型水电站的发电机输出电压为220 V，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，升压变压器原副线圈匝数分别为n1和n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3和n4.都是理想变压器，要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，则(　　)
A．输电线上的电流I＝
B.越大，输电线上损失的功率越大
C．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
D．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
解析：选AC　根据理想变压器的工作原理可知，输入功率和输出功率相等，P0＝UI，解得输电线上的电流I＝，A选项正确；越大，输送电压越大，则输送电流越小，输电线上损失的功率越小，B选项错误；输电线上有损耗，根据能量守恒可知，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，C选项正确，D选项错误．
14．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接一只电阻为9.0 Ω的灯泡，则(　　)
A．电压表V的示数为20 V
B．电路中的电流方向每秒改变10次
C．灯泡实际消耗的功率为36 W
D．电动势随时间变化的瞬时表达式为e＝20cos 5πt(V)
解析：选BC　交变电动势的有效值E＝＝20 V，电压表的示数U＝·E＝18 V，A选项错误；交变电流的周期T＝0.2 s，一个周期内电流方向改变2次，每秒改变10次，B选项正确；灯泡实际消耗的功率P＝＝36 W，C选项正确；线圈转动的角速度ω＝＝10π，电动势随时间变化的瞬时表达式为e＝20cos 10πt(V)，D选项错误．
15．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，V是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则(　　)
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
解析：选AD　负载电阻减小为5R0时，有＝，可得U2＝6 V，由＝可得U1＝24 V，原线圈两端电压的最大值为U1＝24 V≈34 V，选项A正确；保持变压器输入电流不变即I1不变，由＝知，负载电阻变化前后副线圈电流I2不变，则＝，可得U2′＝12 V，根据＝可得原线圈两端电压U1′＝48 V，选项D正确．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16.(8分)如图所示，匝数为100匝、边长为0.2 m的正方形线圈，在磁感应强度为2 T的匀强磁场中，从中性面开始以10π rad/s的角速度绕OO′轴匀速转动．若线圈自身电阻为2 Ω，负载电阻R＝6 Ω，取π2＝10，则开始转动 s内在R上产生的热量为多少焦耳？
解析：电动势最大值为
Em＝nBSω＝100×2×0.2×0.2×10π V＝80π V
有效值为E＝＝40π V
电流有效值为I＝＝ A＝5π A
故产生的热量为Q＝I2Rt＝150 J.
答案：150 J
17．(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω.已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．
解析：从Φ-t图象可以看出
Φm＝1.0×10－2Wb，
T＝3.14×10－2s，
已知Em＝nωΦm，
又ω＝，故电路中电流最大值
Im＝＝＝ A＝2 A.
交流电流表读数I＝≈1.4 A.
答案：1.4 A
18．(10分)如图所示，变压器原线圈n1＝800匝，副线圈n2＝200匝，灯泡A标有“10 V　2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω，将交变电流u＝100sin 100πt(V)加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
(1)副线圈两端电压(有效值)；
(2)电动机D的电功率．
解析：(1)原线圈两端电压(有效值)
U1＝ V＝100 V
由变压器变压比规律＝知，副线圈两端电压
U2＝U1＝25 V.
(2)电动机两端电压UD＝U2－UA＝15 V
通过电动机的电流I＝IA＝＝0.2 A
电动机的功率PD＝UDI＝3 W.
答案：(1)25 V　(2)3 W
19．(12分)如图甲所示，在铁芯上绕着两个线圈A和C，线圈A两端接一电源，线圈C两端接一阻值为10 Ω的电阻R.已知线圈A的匝数为11；线圈C的电阻为5 Ω，匝数为7，横截面积为0.3 m2.
(1)若A接的是一电动势为11 V的电池组，则电阻R两端的电压等于多少？
(2)若A接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B随时间变化如图乙所示，求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向；
(3)求(2)中t＝0.35 s时刻穿过线圈C的磁通量大小．
解析：(1)根据电磁感应规律可知，若A接的是一电动势为11 V的电池组，线圈A产生稳定的磁场，穿过线圈C的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R两端的电压等于零．
(2)若线圈A产生如题图乙所示的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈C产生的感应电动势E＝n＝n·S＝0.6 V.
根据闭合电路欧姆定律可知，电阻R两端的电压U＝·R＝0.4 V，根据楞次定律可知，流经电阻R的电流方向向下．
(3)分析B-t图象可知，t＝0.35 s时，B＝0.1 T，穿过线圈C的磁通量大小Φ＝BS＝0.03 Wb.
答案：(1)零　(2)0.4 V　方向向下　(3)0.03 Wb
20．(15分)发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求：
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少？
(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？
解析：(1)输电线上的电流
IR＝＝ A＝200 A
损失的电压
UR＝IRR＝2×0.2×200 V＝80 V
损失的功率
PR＝URIR＝80×200 W＝16 kW
故用户得到的电压
U用户＝U－UR＝140 V
用户得到的功率为
P用户＝P－PR＝28 kW.
(2)已知升压变压器的匝数比
n1∶n2＝1∶10
输入电压U1＝220 V
因此，升压变压器的输出电压
U2＝U1＝2 200 V
输电线上的电流
IR′＝＝ A＝20 A
损失的电压
UR′＝IR′R＝2×0.2×20 V＝8 V
损失的功率
PR′＝UR′IR′＝8×20 W＝160 W
因此，降压变压器的输入电压
U3＝U2－UR′＝2 192 V
已知降压变压器的匝数比
n3∶n4＝10∶1
所以用户得到的电压
U4＝U3＝219.2 V
用户得到的功率
P用户′＝P－PR′＝43.84 kW.
答案：(1)140 V　28 kW　(2)219.2 V　43.84 kW