交流电专题练习

交流电

一、交流电的产生

1、图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd

可绕线圈平面垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈

，bc长度为的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L

1，线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈)。

L

2

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e

1的表达式；

夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整

(2)线圈平面处于与中性面成φ

个线圈中的感应电动势e

的表达式；

2

(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计)。

2、如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整

线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说确的是( )

A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B．线圈先后两次转速之比为2∶3

C．交流电a的瞬时值为u＝10 sin(5πt) V

D．交流电b的最大值为20

3

V

3、一台发电机的结构示意图如图3所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面

呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值，图4中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是( )

4、如图甲是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r＝0.10 m、匝数n＝20

的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0.20 T，线圈的电阻为R

1

＝0.50 Ω，

它的引出线接有R

2

＝9.5 Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。求：

(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小；

(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小；

(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；

(4)该发电机的输出功率P。

二、交流电的表征

5、图(甲)是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁

场,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图(乙)所示,以下判断正确的是( )

A.电流表的示数为10 A

B.线圈转动的角速度为50π rad/s

C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行

D.0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左

6、用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V,通过

负载的电流图像如图所示,则( )

A.变压器输入功率约为3.9 W

B.输出电压的最大值是110 V

C.变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D.负载电流的函数表达式i=0.05sin100πt+ A

7、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，阻

为r，绕垂直磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动，从图示位置转90°的过程中，下列说确的是( )

A．通过电阻R的电量Q＝

πNBS 22(R＋r)

B．通过电阻R的电量Q＝

NBS R＋r

C．外力做功平均功率P＝N2B2S2ω2 2(R＋r)

D．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsin ωt

8、如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O

1O

2

垂直于磁场方向，

线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么( )

A．线圈消耗的电功率为4 W

B．线圈中感应电流的有效值为2 A

C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cos 2π

T

t

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝

T

π

sin

2π

T

t

9、如图所示电路，电阻R

1与电阻R

2

阻值相同，都为R，和R

1

并联的D为理想二极管(正向

电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u＝202sin(100πt) V，则加在R

2

上的电压有效值为( )

A．10 V B．20 V

C．15 V D．510 V

10、如图所示的区域有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆

心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界).则线框产生的感应电流的有效值为( )

A.

2

2

BL

R

ω

B.

2

2BLω

C.

2

2BLω

D.

2

4

BL

R

ω

11、通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流表的读数为( )

A．4 2 A

B．4 A

C．5 A

D．5 2 A

三、变压器

12、如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n

1∶n

2

=2∶1,○V 和○A 均为理想电表,灯

泡电阻R

L =6 Ω,AB端电压u

1

=12sin 100πt (V).下列说确的是( )

A.电流频率为100 Hz

B.○V 的读数为24 V

C.○A 的读数为0.5 A

D.变压器输入功率为6 W

13、某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图(甲)所示,图(乙)是其输入电压u的变化

规律.已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n

1∶n

2

=10∶1,电阻R=22 Ω.

下列说确的是( )

A.通过R的交变电流的频率为50 Hz

B.电流表A

2

的示数为 A

C.此时变压器的输入功率为22 W

D.将P沿逆时针方向移动一些,电流表A

1

的示数变小

14、如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈

以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)

所示.已知线圈部的磁场与流经线圈的电流成正比,

则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,

可能正确的是( )

15、如图所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202

sin 100πt V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有( ) A．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz

B．开关接通后，电压表的示数为100 V

C．开关断开后，电压表的示数变大

D．开关断开后，变压器的输出功率不变

16、如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器

的匝数比n

1∶n

2

∶n

3

为( )

A．1∶1∶1 B．3∶2∶1 C．6∶2∶1 D．2∶2∶1

17、所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L

1、L

2

、L

3

都标有“5 V 5 W”字样，

L

4

标有“5 V 10 W”字样，若它们都能正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的

输入功率P

ab 和输入电压为U

ab

应为( )

A ．20 W,25 V

B ．20 W,20 V

C ．25 W,25 V

D ．25 W,20 V

18、如图所示，两种情况下变压器灯泡L 2、L 3的功率均为P ，且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，

匝数比为n 1∶n 2＝3∶1，则图甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为( ) A ．P 、P B ．9P 、4P

9

C.4P 9、9P

D.4P

9

、P 19、如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表

接

正弦交流电源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ,则( ) A.U ab ∶U cd =n 1∶n 2

B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小

C.负载电阻的阻值越小,cd 间的电压U cd 越大

D.将二极管短路,电流表的读数加倍

20、如图，在AB 间接入U 1=311sin314t （V ）的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理

想二极管D 1、D 2给阻值R=20Ω的纯电阻供电，变压器原线圈n 1=1100匝，副线圈n 2=200匝，Q 为副线圈正中央抽头．为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U 0，设电阻R 上消耗的电功率为P ，则（ ） A 、U 0=56.6V ，P=20W B 、U 0=28.3V ，P=20W C 、U 0=40V ， P=80W D 、U 0=80V ， P=80W

21、普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来

连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( ) A.ab 接MN 、cd 接PQ,I ab I cd C.ab 接PQ 、cd 接MN,I ab I cd 22、如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑

片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )

A.向下滑动P

B.增大交流电源的电压

C.增大交流电源的频率

D.减小电容器C的电容

由火线和零线并行绕成。

23、某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L

1

当右侧线圈L

中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切

2

在铁芯中产生的磁场，下列说确

断家庭电路。仅考虑L

1

的有( )

中的磁通量为零

A．家庭电路正常工作时，L

2

B．家庭电路中使用的电器增多时，L

中的磁通量增大

2

C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起

D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起

四、远距离输电

24、在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电

厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着用户用电量的增加，发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )

A．升压变压器的输出电压增大

B．降压变压器的输出电压增大

C．输电线上损耗的功率增大

D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

25、如图所示,(甲)是远距离输电线路的示意图,(乙)是发电机输出电压随时间变化的图像,

则( )

A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz

B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V

C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定

D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小

26、一台发电机输出的电功率为50 kW,输出电压为250 V,现用变压器升压后向远处输电,

输电线的总电阻为8 Ω,若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响,则( )

A.输送电压越高,输电线上损失的功率越大

B.若升压变压器的变压比为1∶4,输电线上损失的功率为20 kW

C.若升压变压器的变压比为1∶8,输电线上损失的功率为10 kW

D.若不用升压变压器,输电线上损失的功率将达到320 kW

27、如图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n

1=n

4

2

=n

3

,四根模拟输电线

的电阻R

1、R

2

、R

3

、R

4

的阻值均为R,A

1

、A

2

为相同的理想交流电流表,L

1

、L

2

为相同的

小灯泡,灯丝电阻R

L

>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A、B端接入低压交流电源时( )

A.A

1、A

2

两表的示数相同

B.L

1、L

2

两灯泡的亮度相同

C.R

1消耗的功率大于R

3

消耗的功率

D.R

2两端的电压小于R

4

两端的电压

28、如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r

的两条输电线输电,输电线路中的电流是I

1,其末端的电压为U

1

.在输电线与用户间连

有一理想变压器,流入用户端的电流为I

2

.则( )

A.用户端的电压为

B.输电线上的电压降为U

C.理想变压器的输入功率为r

D.输电线路上损失的电功率为I

1

U

29、远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n

1、n

2

,电压分别

为U

1、U

2

,电流分别为I

1

、I

2

,输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器,则下列关系

式中正确的是( )

A.=

B.I

2= C.I

1

U

1

=R D.I

1

U

1

=I

2

U

2