高二年级物理自测试卷交变电流

高二年级物理单元测试卷(交变电流) 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。共100分。考试时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题部分 42分）

一选择题（每小题3分，共42分。下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上。全对得3分，对而不全得1分）

1、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）

A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大

B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大

C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零

D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零

2、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，

产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈

与一个R = 9Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r = 1Ω，

下列说法正确的是（）

A．交变电流的周期为0.2 s

B．交变电流的频率为2.5Hz

C．发电机输出的电压有效值为V

D．发电机输出的电功率为18W

3、如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度

为B的匀强磁场中绕OO＇轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R．在

线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（）

A．磁通量的变化量

B．通过电阻R的电量

C．电阻R产生的焦耳热Q= (NBSω)2/2R

D．电阻R产生的焦耳热Q= (NBS)2ωRπ/4(R+r)2

4、如图所示，处在磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在离开纸面向外运动。

则（）

A．时刻t线圈中电流的瞬时值i=

B．线圈中电流的有效值

C．线圈中电流的有效值

D．线圈消耗的电功率

5、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感

应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、

b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）

Ａ．(2πl2nB)2/P Ｂ．2(π

l2nB)2/P Ｃ．(l2nB)2/2P Ｄ．(l2nB)2/P

6、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

的说法错误的是（）

A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁爱量均为零

B．线圈先后两次转速之比为3：2

C．交流电a的瞬时值为

D．交流电b的最大值为

7、电学中的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律（有关感应电动势大小的规律）、安培定律（磁场对电流作用的规律）都是一些重要的规律，右图为远距离输电系统的示意图（为了简单，设用户的电器是电动机），下列选项中正确的是（）

A．发电机能发电的主要原理是库仑定律变压器能变压的主要原理是欧姆定律电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律

B．发电机能发电的主要原理是安培定律变压器能变压的主要原理是欧姆定律电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律

C．发电机能发电的主要原理是欧姆定律变压器能变压的主要原理是库仑定律电动机通

电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律

D．发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律

8、电阻R1、R2交流电源按照图1

所示方式连接，R1=10，R2=20。

合上开关后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2所示。则（）

A、通过R1的电流的有效值是

1.2A

B、R1两端的电压有效值是6V

C、通过R2的电流的有效值是1.2 A

D、R2两端的电压有效值是6V

9、将一个半径为10cm的100匝圆形金属线框

置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框总电阻为3.14Ω，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（）

A．×10－2A B．2×10－2A

C．2×10－2A D．×10－2A

10、“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分

别处于高音、音低频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路图，高、低频混合电流电a、b 端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则：（）

A．甲扬声器是高音扬声器

B．C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器

C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器

D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流

11、在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成

份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份

和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以

采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是（）

A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈

B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈

C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈

D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈

12、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b

是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某

时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达

式为u1＝220sin100πt（V），则（）

A. 当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V

B. 当t＝s时，c、d间的电压瞬时值为110V

C. 单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小

D. 当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小

13、如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图．变压器输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动．输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器

触头P向下移动时，下列说法中错误的

是（）

A．相当于在增加用电器的数目

B．变压器的输入功率在增大

C．A1表的示数随A2表的示数的增大

而增大

D．V1表的示数随V2表的示数的增大而增大

14、如图所示为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2分别为理想交流电压表，R1、R2、R3为电阻，原线圈两端接电压一定的正弦交流电源，当开关S闭合时，各交流电表的示数变化情况应是（）

A．交流电流表Al读数变大；

B．交流电流表A2读数变大；

C．交流电压表V1读数变小；

D．交流电压表V2读数变小。

第Ⅱ卷客观题部分（58分）

二、实验题（10分）

15、有一个教学用的可拆变压器，如下图甲所示，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，则A 线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A ”或“B ”)．

(2)如果把它看做理想变压器，现要测量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n A ＝________.(用所测物理量符号表示)

二、计算题．本题共4小题，每题12分，共48分．解答应写出文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

16、如下图甲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，线圈的匝数n ＝100、电阻r ＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R ＝90 Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表．在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按下图乙所示正弦规律变化．求：

(1)交流发电机产生的电动势最大值；

(2)电路中交流电压表的示数．

17、如下图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r ＝0.10 m 、匝数n ＝20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀

分布(其右视图如下图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B ＝0.20π

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，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v 随时间t 变化的规律如下图丙所示时(摩擦等损耗不计)．求：

(1)小电珠中电流的最大值；

(2)电压表的示数；

(3)t ＝0.1 s 时外力F 的大小；

(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高双倍，可采取什么办法(至少说出两种方法)?

18、如图所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e ＝nB m S 2πT cos 2πT

t ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：

(1)线圈中产生感应电动势的最大值；

(2)小灯泡消耗的电功率；

(3)在磁感应强度变化的0～T 4时间内，通过小灯泡的电荷量．

19、某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？

高二年级物理单元测试卷(交变电流)

参考答案

一、选择题

1、C

2、BD

3、D

4、C

5、B

6、A

7、D

8、B

9、B 10、BD 11、D 12、

A 13、D 14、ABD

二、实验题

15、【答案】 (1)24 A

(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n 匝线圈；

②将A 线圈与低压交流电源相连接；

③用多用电表的交流电压挡分别测量A 线圈的输入电压U A 和绕制线圈的输出电压U U A U

n (其他方法，只要合理即可) 三、计算题

16、【解析】 (1)交流发电机产生电动势的最大值

E m ＝nBS ω

而Φm ＝BS ，ω＝2πT ，所以E m ＝2n πΦm T

由Φ－t 图线可知：Φm ＝2.0×10－2

Wb ，

T ＝6.28×10－2s

所以E m ＝200 V.

(2)电动势的有效值

E ＝22

E m ＝100 2 V 由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为 I ＝E R ＋r

＝ 2 A 交流电压表的示数为

U ＝IR ＝90 2 V ＝127 V.

【答案】 (1)200 V (2)127 V

17、【解析】 (1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的最大值为：E m ＝nBLv m ＝nB 2πrv m ，电路总电阻为：R 1＋R 2，那么小电珠中电流的最大值为

I m ＝nB 2πrv m R 1＋R 2＝20×0.2×2π×0.1×2π(9.5＋0.5)

＝0.16 A. (2)电压表示数为有效值

U ＝U m 2＝22

I m R 2＝22×0.16×9.5 V ＝0.76 2 V ≈1.07 V. (3)当t ＝0.1 s 也就是T /4时，外力F 的大小为

F ＝nB 2πrI m ＝n 2B 2(2πr )2

R 1＋R 2

v m ＝0.128 N. (4)提高v m 用变压器

【答案】 (1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N (4)提高v m 用变压器

18、【解析】 (1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期

T ＝3.14×10－2 s ，所以E m ＝nB m S ω＝

2πnB m S T ＝8.0 V. (2)电流的最大值I m ＝

E m R ＋r ＝0.80 A ， 有效值I ＝I m

2＝225 A ， 小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W. (3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E ＝nS ΔB Δt

， 平均电流I ＝E R ＋r ＝nS ΔB (R ＋r )Δt

流过灯泡的电荷量Q ＝I Δt ＝nS ΔB R ＋r

＝4.0×10－3 C. 【答案】 (1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3 C

19、【解析】

用500 V 电压送电时示意图如右图所示，50 kW 的电功率在输电线上的电流 I 0＝P /U 0＝50×103/500 A ＝100 A.

用户获得电压

U 1＝U 0－I 0R ＝(500－100×3) V ＝200 V ，

用户获得的功率P 1＝I 0U 1＝2×104 W.

改用高压输送时，示意图如下图所示，要求P 损＝0.6%P ，即P 损＝50×103×0.6% W ＝300 W.

输电电流I ＝P 损/R ＝300/3 A ＝10 A.

发电站升压后输电电压U ＝P I ＝50×103

10

V ＝5 000 V ， 升压变压器匝数比n 1/n 2＝U 0/U ＝500/5 000＝1/10，

输电线上损失的电压U ′＝I ·R ＝10×3 V ＝30 V.

到达用户输入变压器电压

U 2＝U －U ′＝(5 000－30) V ＝4 970 V ，

降压变化器的匝数比n 3n 4＝U 2U 3＝4 970220＝49722

. 【答案】 200 V 2×104 W 1∶10 497∶22