第五单元 交变电流 单元测试卷

第五单元《交变电流》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是(　　)


A． 乙图中Oa时间段对应甲图中①至②图的过程
B． 乙图中c时刻对应甲图中的③图
C． 若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次
D． 若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz
2.正弦交变电动势的最小值出现在(　　)



A． 线圈经过中性面时
B． 穿过线圈的磁通量为零时
C． 穿过线圈的磁通量变化最快时
D． 线圈边框的速度与磁感线垂直时



3.一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V．当它接入220 V的照明电路时，这盏灯(　　)



A． 灯不亮
B． 灯丝将烧断
C． 只能暗淡发光
D． 能正常发光



4.如图，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W，原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(　　)




A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110V，I＝0.2 A
D．U＝110V，I＝0.2A



5.在变电所里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，能正确反映其工作原理的是(　　)



A．
B．
C．
D．



6.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(　　)




A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110V，I＝0.2 A
D．U＝110V，I＝0.2A



7.线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示，下列说法中正确的是(　　)




A． 交流电动势的有效值为1 V
B． 交流电动势的最大值为V
C． 交流电的频率为0.2 Hz
D． 交流电的周期为0.2 s



8.一矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴转动，产生的交流电动势e＝10sin 4πt(V)，以下说法正确的是(　　)



A． 交流电的频率是4π Hz
B． 当t＝0时，线圈平面跟中性面垂直
C． 当t＝0.5 s时，e有最大值
D． 交流电的周期是0.5 s



9.如图所示．一理想变压器的原线圈匝数为n1＝1000匝、副线圈匝数为n2＝200匝，电阻R＝8.8 Ω.原线圈接入一电压u＝220sin 100πt(V)的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则(　　)




A． 副线圈交变电流的频率是100 Hz
B．t＝1 s的时刻，电压表V的示数为0
C． 变压器的输入电功率为220 W
D． 电流表A的示数为10 A



10.如图所示，将R＝220 Ω的电阻接入电压u＝311sin 314tV的交流电路中，则(　　)




A． 电压表示数是311 V
B． 电压表示数是157 V
C． 电流表示数是1 A
D．R消耗的功率是311 W



11.如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是(　　)

A． 线圈每转动一周，指针左右摆动两次
B． 图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C． 图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D． 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
12.某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器．如果正常工作时输入电压为220 V，输出电压为4.2 V，输出电流为0.65 A，则(　　)



A． 原线圈的输入电流约为0.20 A
B． 原线圈的输入电流约为0.10 A
C． 原、副线圈的匝数比约为52∶1
D． 原、副线圈的匝数比约为1∶52



13.下列i－t图象属于正弦式交流电的是(　　)



A．
B．
C．
D．



14.一个小水电站，输出的电功率为20 kW，输电线总电阻为0.5 Ω，如果先用400 V电压输送，后又改用2 000 V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是(　　)



A． 减少50 W
B． 减少1 200 W
C． 减少7.68×106W
D． 增大7.68×106W



15.关于线圈在匀强磁场中转动产生的正弦交变电流，下列说法正确的是(　　)
A． 线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变
B． 线圈转动一周，感应电流的方向一定改变一次
C． 线圈平面每经过中性面一次， 感应电流和感应电动势方向都改变一次
D． 线圈转动一周， 感应电流和感应电动势方向一定都改变一次
二、填空题(共3小题)
16.一交流电压的瞬时值表达式为u＝15sin 100πtV，将该交流电加在一电阻上时，产生的电功率为25 W，那么这个电阻的阻值为________Ω.
17.如图所示，使单匝闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在线圈中就会产生交流电．已知磁场的磁感应强度为B，线圈abcd面积为S，线圈转动的角速度为ω.当线圈转到如图位置时，线圈中的感应电动势为________；当线圈从图示位置转过90°时，线圈中的感应电动势为__________．

18.从发电站输出的功率为200 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω.用110 V和11 kV的电压输电，输电线上损失的电压分别是________ V和________ V，输送到用户的电压分别是________V和________V，在输电线上损失的功率分别为________kW和________kW.
三、实验题(共1小题)
19.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．

(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．
(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________
A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)
四、计算题(共3小题)
20.有一匝数为10匝的正方形线圈，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线圈平面(纸面)向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：(从如图所示位置开始计时)

(1)该线圈产生的交变电流的电动势和电流的峰值分别为多少？
(2)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的瞬时值表达式．
21.如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.1 m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.1 T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：

(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；
(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量．
22.发电机转子是边长为0.2 m的正方形，线圈匝数为100匝、内阻8 Ω，初始位置如图所示，以ad、bc中点连线为轴以600 r/min的转速在T的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24 Ω，则：

(1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程；
(2)灯泡的实际消耗功率为多大？



答案解析
1.【答案】A
【解析】甲图中由①到②，感应电流为正方向，且感应电流由0增到最大值，与乙图中Oa对应，A正确；乙图中c时刻感应电流为最大值，但甲图中③图中感应电流为零，B错误；若电流变化周期T＝0.02 s，则f＝＝50 Hz，每周期电流方向改变两次，则1 s内电流方向改变100次，C、D错误．
2.【答案】A
【解析】线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．故出现在中心面时，所以选A.
3.【答案】D
【解析】220 V的电路其有效值为220 V，最大值为311 V，正好适合．
4.【答案】A
【解析】由＝可得U1＝110 V，即电压表示数为110 V．由P入＝P出，灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22 W，I1＝A＝0.2 A，故A正确．
5.【答案】D
【解析】电流互感器应串联在火线上，A、B错；由＝可知把大电流I1变为小电流I2，应使副线圈匝数n2大于原线圈匝数n1，故C错，D对．
6.【答案】A
【解析】U2＝220 V，根据U1∶U2＝n1∶n2得U1＝110 V.
I2＝＝0.1 A，根据I1∶I2＝n2∶n1得I1＝0.2 A．正确答案是A.
7.【答案】D
【解析】由图象可知交流电动势的峰值为1 V，有效值为V，选项A错误；同理选项B错误；交流电的周期为0.2 s，频率为＝5 Hz，选项C错误；故选D.
8.【答案】D
【解析】由感应电动势瞬时值表达式e＝Emsinωt(V)，可知最大值为10，角速度为4π，频率f＝＝2 Hz，周期T＝＝0.5 s，A错；由正弦规律当t＝0时，线圈处在中性面位置，B错；把t＝0.5 s带入瞬时值表达式，此时e＝0，C错；D对．
9.【答案】C
【解析】原、副线圈中电流的频率是一样的，都为50 Hz，A错误．电压表的示数为电路的有效电压的大小，副线圈的最大电压为44V，所以有效的电压为＝44 V，电压表V的示数为44 V，B错误．变压器的输入功率和输出功率相等，由C已经求出R的电压为44 V，所以R的功率为＝＝220 W，C正确．电阻R的电流为＝5 A，根据原、副线圈的电流与匝数成反比可以求得原线圈的电流为1 A，D错误．
10.【答案】C
【解析】电压表、电流表的示数均为有效值，U＝≈220 V，I＝＝1 A，Q＝I2R＝220 W.
11.【答案】C
【解析】线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，故C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，即线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，B、D错误．
12.【答案】C
【解析】根据变压器的原理设原线圈的输入电压和输入电流分别为U1、I1，副线圈的输出电压和输出电流分别为U2、I2，根据＝可以得到原、副线圈的匝数比约为52∶1，又根据I1U1＝I2U2可得I1＝I2，原线圈的输入电流约为0.01 A，所以C正确，A、B、D错误．
13.【答案】B
【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化； 属于交流电的为B、C; 而图象为正弦规律的只有B.
14.【答案】B
【解析】P1＝()2·R线，P2＝()2·R线，所以P1－P2＝1 200 W.
15.【答案】C
【解析】当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流方向改变两次．故选C.
16.【答案】4.5
【解析】根据P＝，U＝得：R＝4.5 Ω.
17.【答案】0　BSω
【解析】当线圈转到如图位置时，磁通量最大，但磁通量变化率为零，线圈中的感应电动势为0；当线圈从图示位置转过90°时，磁通量变化率最大，线圈中的感应电动势最大，为BSω.
18.【答案】91　0.91　19　10 999.09　165 256.2　16.53
【解析】用110 V电压输电：
I＝＝A≈1 818 A
损失电压U损＝IR＝1 818×0.05 V≈91 V
用户得到的电压：U用＝U1－U损＝110 V－91 V＝19 V
损失功率：P损＝I2R＝1 8182×0.05 W＝165 256.2 W
用11 kV电压输电：I′＝＝A≈18.18 A
损失电压：U损′＝I′R＝18.18×0.05 V≈0.91 V
用户得到的电压：U用′＝U2－U损′＝11×103V－0.91 V＝10 999.09 V
损失的功率：P损′＝I′2R＝18.182×0.05 W≈16.53 W.
19.【答案】(1)A　(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA　n
【解析】(1)A　由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．
(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.
20.【答案】(1)6.28 V　6.28 A　(2)5.44 V　(3)e＝6.28sin 10πt(V)
【解析】(1)该交变电流感应电动势的峰值为
Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V
电流的峰值为Im＝＝A＝6.28 A
(2)线圈转过60°时，感应电动势的瞬时值为
e＝Emsin 60°＝6.28×V＝5.44 V
(3)由于线圈转动是从中性面开始计时的，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝6.28sin 10πt(V)．
21.【答案】(1)3.1×102V　(2)1.0×10－2C
【解析】(1)线圈中感应电动势的最大值
Em＝nBSω＝3.1×102V.
(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈通过90°角所用时间为Δt，线圈中的平均感应电动势＝
通过电阻R的平均电流＝＝
在Δt时间内通过电阻横截面的电荷量
q＝Δt＝＝1.0×10－2C.
22.【答案】(1)e＝80sin 20 πtV　(2)75 W
【解析】(1)线圈运动的角速度ω＝20π rad/s，电动势最大值为Em＝nBSω＝80 V
瞬时值方程为e＝80sin 20πt(V)
(2)电动势有效值E＝＝40V，电流为I＝＝A＝A.
灯泡消耗的功率P＝I2R＝75 W.