高中物理-交变电流章末测试

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高中物理-交变电流章末检测

高中物理-交变电流章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合要求,选对的得4分,选错或不答的得0分)1．如图1甲为风速仪的结构示意图．在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动,线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙．若风速减小到原来的一半,则电流随时间变化的关系图可能是( )图1答案 C解析根据E m＝NBSω,若风速减小到原来的一半时,则最大感应电动势也变小,所以感应电流也变小；根据转速与周期成反比,可知,若风速减小到原来的一半时,则周期变大为原来两倍,故C正确,A、B、D错误．2．图2甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分,下列说法错误的是( )图2A．图甲、图乙所示的电压的最大值不相等B．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝20sin(50πt) VC．图乙所示电压的有效值为20 VD．图乙所示电压的有效值为10 V答案 D解析图甲、图乙所示电压的最大值都等于20 V,图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝20sin(100πt) V,选项A、B错误；由有效值定义,(102)2R×0.02＝0.04×U2R,解得题图乙所示电压的有效值为10 V,选项D正确,C错误．3.用220V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110V,通过负载的电流随时间变化的图像如图3所示,则( )图3A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i＝0.05sin (100πt＋π2) A答案 A解析变压器的输入功率等于输出功率,等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积,所以P＝UI＝110V×0.052A≈3.9W,A正确；输出电压的有效值是110V,最大值是1102V,所以B错；变压器原、副线圈匝数之比是2∶1,C错；负载电流的函数表达式是i＝0.05sin (100πt) A,D错.4.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示.已知发电机线圈内阻为5Ω,外接一只电阻为95Ω的灯泡,如图乙所示,则 ( )图4A.电压表的示数为220VB.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484WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案 D解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由题图知电动势的最大值E m＝220 2 V,有效值E＝220 V,灯泡两端电压U＝RER＋r＝209 V,A错；由题图甲知T＝0.02 s,一个周期内电流方向变化两次,可知1 s内电流方向变化100次,B错；灯泡的实际功率P＝U2R＝209295W＝459.8 W,C错；电流的有效值I＝ER＋r＝2.2 A,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r＝I2rt＝2.22×5×1 J＝24.2 J.D对.5.如图5所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1,R1＝20Ω,R2＝10Ω,C 为电容器,原线圈所加电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt(V).下列说法正确的是( )图5A.通过电阻R3的电流始终为零B.副线圈两端交变电压的频率为5HzC.电阻R2的电功率为48.4WD.原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为10∶1答案 C解析电容器能够通交流,选项A错误；变压器能够改变交流电的电压,但是不能改变交流电的频率,选项B错误；根据U1U2＝n1n2得U2＝22V,所以电阻R2的电功率为P2＝U22R2＝48.4W,选项C正确；根据法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为1∶1,选项D错误.6．如图6所示为音箱的电路图,高、低频混合电流由a、b端输入,L1和L2是线圈,C1和C2是电容器,则( )图6A．甲扬声器是高频扬声器B．C2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器D．L2的作用是减少通过乙扬声器的高频电流答案 C解析由电感和电容对高、低频的阻碍作用可知,电感L对高频电流的阻碍作用大,所以电感L1阻碍高频电流通向甲,电感L2阻碍高频电流通过乙,C正确,D错误；电容对高频电流的阻碍作用小,所以电容C2阻碍低频电流通向乙．甲是低频扬声器,乙是高频扬声器,A、B错误．二、多项选择题(本大题共4小题,每小题5分,共20分．在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)7．如图7,M为半圆形导线框,圆心为O M；N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过O M和O N的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )图7A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝T8时,两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等答案BC解析当线框进入磁场过程中,根据E＝12BR2ω可得,感应电动势恒定,感应电流恒定,不是正弦式交流电,A错误,C正确；当线框进入磁场时,根据楞次定律可得,两线框中的感应电流方向为逆时针,当线框穿出磁场时,根据楞次定律可得,线框中产生的感应电流为顺时针,所以感应电流的周期和线框运动周期相等,B正确；线框N在完全进入磁场后有T4时间内穿过线框的磁通量不变化,没有感应电动势产生,即线框N在0～T4和3T4～T内有感应电动势,其余时间内没有；而线框M在整个过程中都有感应电动势,即便两导线框电阻相等,两者的电流有效值不会相同,D错误．8.如图8甲所示,理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L,原线圈匝数n1＝600匝,副线圈匝数n2＝120匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时,要使整个电路和用电器正常工作,则副线圈两端可以接 ( )图8A.阻值为14.4Ω的电阻B.并联两盏“36V,40W”的灯泡C.工作频率为10Hz的电视D.耐压值为36V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流,但不可以改变功率和频率；由题图乙可知,原线圈中交变电源的周期为0.02 s,频率为50 Hz,则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz,故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作,C错误；由题图乙可知,原线圈所接电源的电压有效值为180 V,由理想变压器特点可知,变压比等于匝数比,则U＝120600×180 V,得U＝36 V,B中两灯泡接入电路时,原线圈中的电流I1≈0.44 A＜0.5 A,B正确；副线圈两端电压的有效值为36 V,但其最大值大于电容器的耐压值,故D错误；由理想变压器特点可知,原、副线圈消耗的功率相等,则(36 V)2R＝180 V×0.5 A,解得R＝14.4 Ω,A正确.9.如图9所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R.开始时,开关S断开,当S接通后( )图9A.变压器的输出电压减小B.输电线等效电阻R两端的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流减小答案BC解析当S接通后,变压器的输出电压不变,副线圈负载电阻减小,引起总电流增大,因此输电线的等效电阻两端的电压增大,灯泡L1两端的电压减小,通过灯泡L1的电流减小,选项A错误,选项B、C正确；S接通后,变压器输出功率增大,输入功率增大,原线圈中的电流增大,选项D错误.10.如图10为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻R＝10Ω,降压变压器T2原、副线圈的匝数之比为4∶1,副线圈与用电器R0组成闭合电路.若T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt (V),用电器的电阻R＝11Ω,则( )图10A.通过用电器R0的电流的有效值是20AB.升压变压器的输入功率为4650WC.发电机中的交变电流的频率为100HzD.当用电器的电阻R0减小时,发电机的输出功率减小答案AB解析由T2的副线圈的输出电压的表达式可知,副线圈的输出电压的有效值为220V,电流的有效值为I＝22011A＝20A,选项A正确；通过输电线的电流I′＝204A＝5A,所以升压变压器的输入功率为P＝I′2R＋I2R0＝52×10W＋202×11W＝4650W,选项B正确；发电机中的交变电流的频率与T2的输出电压的频率相同,也为50Hz,选项C错误；当用电器的电阻R0减小时,其消耗的功率变大,发电机的输出功率变大,选项D错误.三、填空题(共2小题,共10分)11.(4分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝,将原线圈接在220V的交流电压上,副线圈上电压为________V,穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.答案242 6解析由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝24V,穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的感应电动势的最大值,即⎝ ⎛⎭⎪⎫ΔΦΔt m ＝E m n＝22021320Wb/s ＝26Wb/s.12.(6分)利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图11所示)的线圈产生的交变电流.图11实验步骤如下：①将电压传感器接入数据采集器；②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联； ③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”； ④缓慢摇动发电机的手柄,观察工作界面上的信号.图12(1)屏上出现的电压波形如图12所示,从图中可以看出,手摇发电机产生的电压波形不是正弦波,其原因可能是________________________(写出一条即可). (2)研究交变电流的波形,发现在用手摇动发电机手柄的2min 内屏上出现了61个向上的“尖峰”,则交变电流的平均周期为____________.如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍,则手摇大轮转动的平均角速度为__________. 答案 (1)转子不是在匀强磁场中转动(或手摇动发电机的转速不均匀) (2)2s 0.5πrad/s解析只有线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的交变电流才是标准的正弦式电流,手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的,所以不是匀强磁场,由于是手摇转动,转速难以保证恒定.屏上每出现一次向上的尖峰,就代表经过了一个周期,2min 内屏上出现了61个向上的尖峰,表明周期T ＝2×6061－1s ＝2s,大轮的角速度等于小轮的角速度的一半,所以大轮的角速度ω＝2πT ·12＝0.5πrad/s. 四、解答题(本题共4小题,共46分.解答应写出必要的文字说明,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图13甲所示,固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一个小灯泡,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 ＝1Ω,所围成的矩形的面积S ＝0.04m 2,小灯泡的电阻R ＝9Ω,磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nB m S2πT 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：图13(1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0～T4时间内,通过小灯泡的电荷量. 答案 (1)8V (2)2.88W (3)4×10－3C解析 (1)由图像知,线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2s,所以E m ＝nB m Sω＝2πnB m ST＝8V.(2)电流的最大值I m ＝E m R ＋r ＝0.8A,有效值I ＝I m2＝225A,小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88W.(3)在0～T4时间内,电动势的平均值E＝nSΔBΔt,平均电流I＝ER＋r＝nSΔB(R＋r)Δt,通过小灯泡的电荷量Q＝IΔt＝nSΔBR＋r＝4×10－3C.14.(10分)如图14所示,理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V,副线圈两端电压U2为220V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V.求：图14(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时,电流表A2的示数I2＝5A.则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时,电流表A1的示数I1′等于多少？答案(1)1650匝(2)0.33A (3)0.67A解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1 n 1＝U2n2＝U,则n1＝1650匝.(2)当开关S断开时,有：U 1I1＝U2I2,I1＝U2I2U1＝13A≈0.33A(3)当开关S断开时,有：R1＝U2I2＝44Ω.当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R′,有R′＝R12＝22Ω,副线圈中的总电流为I2′＝U2R′＝10A.由U1I1′＝U2I2′可知,I1′＝U2I2′U1＝23A≈0.67A.15.(12分)一居民小区有440户,以前每户平均消耗电功率为100W,使用的区间变压器匝数比为165∶6,恰好能使额定电压为220V的家用电器正常工作,现在因家用电器增加,每户平均消耗的电功率为250W,若变压器输入电压仍为6600V,区间输电线路不变,为了使家用电器正常工作,需更换区间变压器,则更换后的区间变压器的匝数比为多少？答案220∶9解析未换时,输电电流I＝P总U用＝440×100220A＝200A.输出电压U2＝n2n1U1＝6165×6600V＝240V,则由U线＝U2－U用＝IR线知,R线＝240－220200Ω＝0.1Ω.换变压器后,I′＝P总′U用＝440×250220A＝500A.线路损失电压U线′＝I′R线＝50V,变压器输出电压U2′＝U用＋U线′＝220V＋50V＝270V.变压器匝数之比为n1∶n2＝U1∶U2′＝6600∶270＝220∶9.16.(14分)某发电厂的发电机的输出功率P＝100kW,发电机端电压U＝250V,向远处送电的输电线的总电阻R＝8Ω.已知输电线上损失的功率为输送功率的5%,用户得到的电压是220V.(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图.(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比.答案(1)见解析(2)1∶16190∶11解析(1)需要安装一台升压变压器和一台降压变压器,输电线路的示意图如图所示.(2)按题意,P损＝5%P＝0.05×100×103W＝5×103W设输电线路中的电流为I,P损＝I2RI＝P损R＝5×1038A＝25A输送电压U2＝PI＝100×10325V＝4000V对升压变压器,n1n2＝U1U2＝2504000＝116输电线路上损失的电压U 损＝IR ＝25×8V＝200V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－U 损＝(4000－200) V ＝3800V 用户在副线圈两端得到的电压U 4＝220V所以n 3n 4＝U 3U 4＝3800220＝19011即升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶16,降压变压器原、副线圈的匝数之比为190∶11.。

第五章交变电流章末测试卷三(答案含解析)—人教版高中物理选修3-2

人教版物理选修3-2第五章交变电流章末测试卷三一、单选题(共30分)1．(本题3分)如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大（）A．I0B．32I0C．02+I0D．022．(本题3分)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO’匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数N=100匝，外接电阻R=70Ω，线圈电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（）A．通过线圈的最大电流为1.25A B．线圈的角速度为50rad/sC．电压表的示数为502V D．穿过线圈的最大磁通量为2πWb3．(本题3分)如图所示，矩形闭合导线框abcd处于水平方向的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接有一只“11V，33W”的灯泡.当灯泡正常发光时，变压器输入电压u=33√2cos10πt(V).下列说法正确的是（）A．图示位置可能是计时起点B．图示位置通过线框的磁通量变化率最小C．变压器原、副线圈匝数之比为3√2:1D．电流表A的示数为√2A4．(本题3分)如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e＝2202sin100πtV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为10:1，灯泡的电阻R L＝10Ω(不考虑电阻的变化)，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是()A．线圈从t＝0时刻到转过180°的过程中矩形线圈的磁通量变化量为零B．交流电压表的示数为202VC．闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热D．灯泡的功率小于48.4W5．(本题3分)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时，下列说法错误的是（）A．升压变压器的原线圈中的电流变大B．升压变压器的输出电压升高C．降压变压器的输出电压降低D．输电线上损失的功率增大6．(本题3分)如图所示,某小型发电站发电机输出的交变电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处输电,要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6% ,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个输电过程,下列说法正确的是()A．升压变压器的匝数比为1:100B．输电线上的电流为100AC．输电线上损失的功率为300WD．降压变压器的输入电压为4700V7．(本题3分)当交流发电机的转子线圈平面与磁感线平行时，电流方向如图所示，当转子线圈平面旋转到中性面位置时（）A ．线圈中的感应电流最大，方向将不变B ．线圈中的感应电流最大，方向将改变C ．线圈中的感应电流等于零，方向将不变D ．线圈中的感应电流等于零，方向将改变8．(本题3分)如图所示，边长为L=0.2 m 的正方形线圈abcd ，其匝数n=10，总电阻为r=2Ω，外电路的电阻为R=8Ω，ab 的中点和cd 的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B=1T ，若线圈从图示位置开始计时，以角速度ω= 2 rad/s 绕OO'轴匀速转动．则以下判断中正确的是（）A ．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=0.8sin 2tB ．从t=0到t=4π 时间内，通过R 的电荷量q=0.02C C ．从t=0到t=4π时间内，电阻R 上产生的热量为Q = 3.2π×10-4J D ．在t=4π时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，此时线圈中的磁通量随时间变化最慢 9．(本题3分)如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈一侧接一输出电压恒为U 1的正弦交流电源，电阻R 1，R 2，R 3，R 4的阻值相等。

高二物理交变电流章末测试

交变电流一章末检测一、选择题（共8小题,每小题6分,共48分）1.某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器,经降低电压后再输送至村寨中各用户.设变压器都是理想的,那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加,则（）A.通过升压变压器初级线圈中的电流变大B.升压变压器次级线圈两端的电压变小C.高压输电线路上的电压损失变大D.降压变压器次级线圈两端的电压变小 2.过量的电磁辐射对人体是有害的,按照规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间垂直单位面积的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W 0.已知某一种手机的电磁辐射功率为P,若手机的电磁辐射在各个方向上是均匀的,则符合规定的安全区域到手机的距离至少为( ) A.P W π0 B.PW π40 C.0πW P D.0π4W p 3.如图所示为一台发电机的结构示意图,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,它与磁极的柱面共轴,铁芯上有一矩形线框,可绕与铁芯M 共轴的固定转轴旋转.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场.若从图示位置开始计时,当线框绕固定轴匀速转动时,下列说法正确的是（）A.穿过线圈的磁通量始终为零B.穿过线圈的磁通量的变化率不为零C.线圈中将产生恒定电流D.线圈中将产生交变电流,大小不变,方向每转一周改变两次4.如图所示,理想变压器初级线圈的匝数为n 1,次级线圈的匝数为n 2,初级线圈的两端a 、b接正弦交流电源,电压表V 的示数为220 V,负载电阻R=44Ω,电流表A 1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是（）A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C.电流表A 2的示数为1.0 AD.电流表A2的示数为0.4 A5.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示.如果其他条件不变,仅使线圈的转速变为原来的一半,则交流电动势的最大值和周期分别变为（）A.200 V,0.08 sB.25 V,0.04 sC.50 V,0.08 sD.50 V,0.04 s6.如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,当线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,π时刻（）在t=ω2A.线圈中的电流最大B.B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.穿过线圈磁通量的变化率最大7.某理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶9,原线圈所接电源电压按图所示规律变化,副线圈接有一灯泡,此时灯泡消耗的功率为40 W,则下列判断正确的是A.副线圈两端输出的电压为362VB.原线圈中电流表的示数约为0.18 AC.变压器的输入、输出功率之比为55∶9D.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin 100πt V二、计算论述题（共4小题,共52分,其中9、10小题各12分,11、12小题各14分）8.一正弦交流电压u=2202sin 314t V,加在一个标有“220 V,40 W”的白炽灯上.问:（1）这个灯泡能正常发光吗?（2）如果用交流电流表测量通过这个灯泡的电流,其读数是多少?（3）写出电流瞬时值的表达式.9.如图甲所示,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,电阻r =1.0Ω,所围成的矩形的面积S=0.040 m 2,小灯泡的电阻R=9.0Ω,磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nB m S t T T π2cos π2,其中B m 为磁感应强度的最大值,T 为磁场变化的周期.不计灯丝电阻值随温度的变化,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0～4T 时间内,通过小灯泡的电荷量. 10.如图所示,左侧的圆形导电环半径为r=1.0 cm,导电环与一个理想变压器的原线圈相连,变压器的副线圈两端与一个电容为C=100 pF 的电容器相接,导电环的电阻不计.环中有垂直于圆环平面的变化磁场,磁场磁感应强度B 的变化率为t T B ωsin π2100=∆∆.若电容器C 所带电荷量的最大值为1.41×10-9 C,则所用理想变压器的原副线圈的匝数之比为多少?（取π2=10）选做（20分）11.如图甲所示,边长为l 1和l 2的矩形线圈共有N 匝,其可绕中心轴OO ′转动,将线圈的始端和终端分别接在两个滑环上,再通过电刷与阻值为R 的电阻连接.线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中,且磁场的左半边的方向沿半径方向指向圆心,右半边的方向沿半径背向圆心,两半边间的过渡区域宽度很小,可忽略不计.边长为l 1的边所处磁场的磁感应强度大小为B,线圈导线单位长度的电阻为R 0,当线圈以角速度ω顺时针匀速转动时.（1）从图示位置开始计时,请在乙图中定性画出两个周期内R两端电压随时间变化的u—t 图象.（2）求此线圈正常转动时产生感应电动势的有效值.（3）求线圈正常转动时电阻R消耗的电功率P.。

高二物理交变电流章末综合检测试题

交变电流期末复习题(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．下列关于交流电的说法中正确的是()A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的峰值B．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D．跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的平均值2．如图3－5是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中直流电流表有示数的位置是()图3－5A．甲、丙B．乙、丁C．甲、乙D．丙、丁3．图3－6中的四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是()图3－64．如图3－7所示，有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕轴O1O1′和中轴O2O2′以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O1O1′和O2O2′分别为轴旋转到线圈平面与磁感线平行时，可产生的感应电流之比为()U8．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为() A．π/2 B．2/πC．2π D．π9.中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P．在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为（）A．P/4 B.P/2 C.2P D.4P10．(2011年莆田高二检测)三个相同的电阻，分别通过如图3－9图3－9．在相同时间内三个电阻发热量相等．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的．所示，为某交变电动势随时间变化的图象，从图象中可知交变电动势的峰值为________ V．周期________，穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是________，若此交流线圈共100匝，则穿过此线圈的最大磁通量是________Wb.图3－10三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)(2011年泉州高二检测)一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈中感应电动势e与时间t的关系如图3－11所示，感应电动势最大值和周期可图3－11年济南高二检测)如图′轴从图示位置开始匀速转动，已知从图示位置转图3－12的过程中，交变电动势的平均值．＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．图3－13(1)在图中标出t＝0时感应电流的方向；(2)写出线圈感应电动势的瞬时表达式；(3)从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是多大？16．(14分)如图3－14所示，矩形闭合金属线圈abcd的边长分别为l1和l2，电阻为R.ab边是固定转动轴，它恰位于有界匀强磁场的边界处，磁感应强度大小为B.某时刻线圈位置如图所示，磁感线垂直纸面，方向向里．线圈绕固定转动轴匀速转动，角速度大小为ω，从图示位置开始计时，规定电流沿adcb方向的流动为正方向．图3－14(1)在直角坐标系中画出线圈内感应电流随时间变化的关系图象(画出两个周期)；(2)求此感应电流的有效值．17.发电机的输出电压为220伏，输出功率为44千瓦，每条输电线电阻为0.2欧，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？18.一台交流发电机的输出电压为250V ，输出功率为100kW ，向远处输电所用输出线的总电阻为，要使输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户正好得到220V 的电压．则供电处的升压变压答案：E m T 2πS 30°14解析：(1)交变电动势的瞬时值为e ＝E m sin ωt V ，将ωt ＝π6，e＝10 V 代入上式，有10 V ＝E m sin π6，解得E m ＝20 V .(2)线圈从图示位置转过π2的过程中，磁通量的变化量为ΔΦ＝BS ，经历的时间Δt ＝π2ω，此过程中交变电动势的平均值：e ＝ΔΦΔt ＝2BωS π＝2π·E m ＝2π×20 V ＝12.7 V .答案：(1)20 V (2)12.7 V15解析：(1)根据ab 、cd 切割磁感线，由右手定则可得线圈中感应电流方向a →d →c →b →a .B 流电，而且是从中性面开始计时的．现在的情况恰好在半个周期内没有感应电流，因此根据正弦交流电的图象画出如图所示的曲线．(2)此感应电流的最大值I m ＝E m R ，感应电动势的最大值E m ＝Bl 1l 2ω，所以I m ＝Bl 1l 2ωR .则电流在T 4～34T 时间内的有效值为I ＝12I m .(12I m )2R ·T 2＝I 2RT ，即12B 2l 21l 22ω2R 2·R ·T 2＝I 2RT ，故I ＝Bl 1l 2ω2R .答案：(1)见解析 (2)Bl 1l 2ω2R。

高考物理复习第五章交变电流章末检测

高考物理复习第五章交变电流章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．如图1是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( ) A ．周期是0.01 s B ．最大值是311 VC ．有效值是220 VD ．表达式为u ＝220sin 100πt V 2．有一交变电流如图2所示，则由此图象可知( ) A ．它的周期是0.8 s B ．它的峰值是4 A C ．它的有效值是2 2 A D ．它的频率是0.8 Hz 3．图3为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为( ) A ．7A B ．5 A C ．3 2 A D ．4 2 A图1 图2 图34．一电饭煲和一台洗衣机同时并入u ＝311sin 314t (V)的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5 A ，洗衣机的电流是0.5 A ．下列说法正确的是( )A ．电饭煲的电阻是44 Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440 ΩB ．电饭煲消耗的功率为1 555 W ，洗衣机电动机消耗的功率为155.5 WC ．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J ，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 JD ．电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍5．如图4甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V 的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为( )图4 A ．220 V B ．110 V C.2202 V D.1102V6．图5甲所示电路中，A 1、A 2、A 3为相同的电流表，C 为电容器，电阻R 1、R 2、R 3的阻值相同，线圈L 的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t 1～t 2时间内( )图5A ．电流表A 1的示数比A 2的小B ．电流表A 2的示数比A 3的小C ．电流表A 1和A 2的示数相同D ．电流表的示数都不为零7．图6中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q 为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用i1表示流过原线圈的电流，i2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值)．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是()图68．图7所示，M为理想变压器，电表均可视为理想电表，接线柱a、b接电压u＝311sin 314t V的正弦交流电源．当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，示数发生变化的电表是()图7A．A1、A2B．A2、V2C．A1、A2、V2D．A1、A2、V1、V29．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是()10．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12 V，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图8所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中正确的是()图8A．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流C．该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象题12345678910 号答案二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分)11．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝______.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图912．某发电厂用2.2 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV 的电压，在原有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV 的电压升高至22 kV ，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝．三、计算题(本题共4小题，共44分)13．(10分)如图10所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l 1，宽度为l 2，共有n 匝，总电阻为r ，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′匀速运动，沿转轴OO ′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t ＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．图10(1)表示出线圈经过图示位置时通过电阻R 的感应电流的方向． (2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式． (3)求线圈从t ＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势． (4)求线圈从t ＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．14．(8分)黑光灯是利用物理方法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11所示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220 V 的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm ，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm ，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少？图1115．(12分)如图12所示，变压器原线圈输入电压为220 V，副线圈输出电压为36 V，两只灯泡的额定电压均为36 V，L1额定功率为12 W，L2额定功率为6 W．试求：图12(1)该变压器的原副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流．16．(14分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW，输出电压为500 V，输电导线的总电阻为10 Ω，导线上损耗的电功率为4 kW，该村的用电电压是220 V.(1)输电电路如图13所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；图13(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW，则该村还可以装“220 V40 W”的电灯多少盏？第五章交变电流章末检测答案1．BC [本题考查正弦交变电流的基础知识，考查考生对正弦交流电基本知识及图象的掌握．由图象可知，该交变电压周期为0.02 s ，最大值为311 V ，瞬时值表达式为u ＝311sin100πt V ，A 、D 项错误，B 项正确；有效值为3112 V ＝220 V ，C 项正确．]2．AB [由图象可读得T ＝0.8 s ，f ＝1T＝1.25 Hz ，故A 对，D 错；又可由图象读得I m＝4 A ，故B 对；因为电流并非正弦交流电，故其有效值I ≠I m2＝2 2 A ，C 错．]3．B [根据有效值的定义得Q ＝⎝⎛⎭⎫822R T 2＋⎝⎛⎭⎫622R T2＝I 2RT ，解得I ＝5 A ，故B 正确．] 4．C5．B [本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U ，根据有效值定义有⎝⎛⎭⎫22022R ·T2＝U 2RT ，解得B 项正确．] 6．C [理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBΔt·S 知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A 1、A 2的示数相同，A 3的示数为0，C 选项符合题意．]7．BC [滑动头向上匀速滑动，副线圈匝数均匀增加，与时间t 成正比，由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2U 1n 1，故U 2与t 也成正比，选项C 正确；随着白炽灯变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I －t 图线斜率逐渐减小，B 项正确；由于副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，由P ＝UI 知，输入电流也要增大，故A 错；灯泡消耗的功率n 2＝U 22R，所以n 2与U 2不成正比，即P －t 图象不满足正比例函数关系，故D 错．]8．A [由变压器特点，可知U 1U 2＝n 1n 2，只要n 1、n 2的比值不变，U 1不变，那么U 2也不变；由I 1I 2＝n 2n 1知：原线圈中电流因副线圈中电流的改变而改变，因滑动变阻器的电阻变化，A 2的示数变化，所以A 1的示数也会发生变化，故应选A.]9．A [电流互感器串联在电路中，且连电流表的线圈电流小，由I 1I 2＝n 2n 1知：电流小的线圈匝数多，故A 正确．]10．C [变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作．]11.2BSω2R BSR解析线框转动产生交变电流E max ＝BSω，I max ＝E max R ＝BSω/R ，有效值I ＝I max 2＝2BSω2R ；线框转过π2的过程中，ΔΦ＝BS ，E ＝ΔΦΔt ，I ＝ΔΦR ·Δt ，q ＝I Δt ＝ΔΦR ＝BSR .12．100∶1 1800解析消耗在输电线上的电功率P 损＝I 2R 线＝(P 送U 送)2R 线，所以P 损∝1U 2送，P 前P 后＝(U 后U 前)2＝(222.2)2＝100∶1.由于变压器原、副线圈的电压比等于匝数比得 U 1U 2＝n 1n 2，n 2＝U 2n 1U 1＝22×1802.2匝＝1800匝 13．(1)自下而上 (2)e ＝nBl 1l 2ωsin ωt (3)2nBl 1l 2ωπ (4)3nBl 1l 2ω2(R ＋r )解析 (1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中的电流方向是badcb ，故流过R 的电流是自下而上．(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势E m ＝nBl 1l 2ω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBl 1l 2ωsin ωt .(3)E ＝n ΔΦΔt ＝n Bl 1l 2π/(2ω)＝2nBl 1l 2ωπ(4)线圈从t ＝0开始转过60°时，瞬间电流为i ＝e R ＋r ＝nBl 1l 2ωsinπ3R ＋r ＝3nBl 1l 2ω2(R ＋r )14.110解析电网两极间电场可看做匀强电场U m ＝E m d ，由题意，空气被击穿时E m ＝6 220 V/cm ，U m ＝6 220×0.5 V ＝3110 V由理想变压器电压关系：U 1U 2＝n 1n 2由峰值与有效值关系：U m ＝2U 2由以上各式，得n 1n 2＝110所以原、副线圈匝数比不得超过1∶10. 15．(1)55∶9 (2)0.082 A 0.055 A 解析 (1)由变压比公式得 U 1U 2＝n 1n 2代入数据，得 n 1n 2＝22036＝559(2)两灯均工作时，由能量守恒得 P 1＋P 2＝U 1I 1I 1＝P 1＋P 2U 1＝12＋6220 A＝0.082 A只有L 1灯工作时，由能量守恒得 P 1＝U 1I 1′解得I1′＝P1U1＝12220A＝0.055 A 16．(1)1∶10240∶11(2)900盏解析(1)因为P损＝I22R线所以I2＝P损R线＝4×10310A＝20 AI1＝PU1＝100×103500A＝200 A则n1n2＝I2I1＝20200＝110U3＝U2－I2R线＝(500×10－20×10) V＝4 800 V则n3n4＝U3U4＝4 800220＝24011(2)设还可装灯n盏，据降压变压器输入功率等于输出功率有P3＝P4其中P4＝(n×40＋60×103) WP4＝P3＝(100－4) kW＝96 kW所以n＝900.。

章末检测1

章末检测(三)一、单项选择题1．有一台使用交变电流的电冰箱上标有额定电压为“220 V ”字样，这“220 V ”是指( ) A ．交变电流电压的瞬时值 B ．交变电流电压的最大值 C ．交变电流电压的平均值 D ．交变电流电压的有效值答案 D解析在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压值、额定电流值都是交变电流的有效值，故选项D 正确．2．下列各图中，线圈中能产生交变电流的有( )答案 BCD3．穿过一个电阻为1 Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb ，则( ) A ．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V B ．线圈中的感应电动势一定是2 V C ．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A D ．线圈中的感应电流不一定是2 A 答案 B解析 E ＝ΔΦΔt ＝21 V ＝2 V ，B 对，A 错；I ＝E R ＝21 A ＝2 A ，故C 、D 错．4．下列说法正确的是( )A ．电视机铭牌上所标的“额定电压220V ”指的是交流电压的峰值B ．交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的C ．在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了增大输电线路中的电流D ．在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流——涡流，但这种涡流不会有热效应答案 B解析电视机铭牌上所标的“额定电压220 V”指的是交流电压的有效值，选项A错误；交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的，选项B正确；在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了减小输电线路中的电流，选项C错误；在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流——涡流，这种涡流有热效应，选项D错误．5．如图3－7所示，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两条支路直流电阻值相等，那么在接通和断开开关的瞬间，电流表的读数的大小关系是()图3－7A．I1<I2，I1′>I2′B．I1<I2，I1′＝I2′C．I1>I2，I1′＝I2′D．I1＝I2，I1′<I2′答案 B解析接通时，由于L中的自感作用阻碍其所在支路电流的增大，因而I2>I1；断开时，R、A2、A1、L构成一串联电路，串联电路电流相等，因而I1′＝I2′.6．如图3－8所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝3∶1，原线圈接一电源，此时电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2的示数为()图3－8A．4 mA B．36 mAC．0 D．无法确定答案 C解析变压器是根据电磁感应的原理工作的，它只能改变交流电压，不能改变直流电压，此题中的原线圈接的是直流电源，所以副线圈中没有感应电动势，没有感应电流，电流表A2的示数为零．二、多项选择题7．下列器具的工作原理与涡流有关的是()A．家用电磁炉B．家用微波炉C．变压器的铁芯用多块相互绝缘硅钢片叠加在一起D ．风扇转动时扇叶与空气摩擦发热答案 AC解析电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的，故A 选项正确；变压器的铁芯不用一块钢，是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器，多块硅钢片彼此绝缘，有效地减小了涡流，C 选项正确．8．某正弦交流电的图象如图3－9所示，则由图象可知( )图3－9A ．该交流电的频率为0.02 HzB ．该交流电的有效值为14.14 AC ．该交流电的瞬时值表达式为i ＝20sin(0.02t ) AD ．在t ＝T8时刻，该交流的大小与其有效值相等答案 BD解析由图可知T ＝0.02 s ，故A 、C 错；因ω＝2πT 和I ＝I m2，可知B 、D 正确．9．如图3－10所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是( )图3－10A ．以bc 边为轴转动90°B ．以ad 边为轴转动90°C ．将线圈向下平移D ．将线圈向上平移答案 AB解析以bc 边为轴转动90°和以ad 为轴转动90°的过程，穿过矩形线圈中的磁通量都发生变化，而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项A 、B 正确，C 、D 错误．10．一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图3－11所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )图3－11A ．流过电阻的电流是20 AB ．与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC ．经过1分钟电阻发出的热量是6×104 JD ．变压器的输入功率是1×103 W 答案 CD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 ，故输入功率为1×103 W ；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 ．选项C 、D 正确．三、填空和实验题11．一正弦交变电流的电流i 随时间t 变化的规律如图3－12所示．由图3－12可知：图3－12(1)该交变电流的有效值为________ A. (2)该交变电流的频率为________ Hz.(3)该交变电流的瞬时值表达式为i ＝________ A.(4)若该交变电流通过阻值R ＝40 Ω的白炽灯，则电灯消耗的功率是________ W. 答案 (1)52 (2)25 (3)10sin (50πt ) (4)2 000 解析由图象可知该交变电流的最大值为10 A ，周期为4×10－2 s ，则其有效值为5 2 A ，频率为25 Hz ，角速度ω＝2πT ＝50π rad/s ，其瞬时值表达式为i ＝10sin(50πt )A ，当其通过R ＝40 Ω的白炽灯时， P ＝I 2R ＝2 000 W.12．如图3－13所示，闭合线框的质量可忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s 时间拉出，通过导线截面的电荷量为q 1，第二次用0.9 s 时间拉出，通过导线截面的电荷量为q 2，则q 1∶q 2＝________.图3－13答案 1∶1解析本题中尽管两次拉线框的时间不同，速度不同，但两次磁通量的变化相同，即ΔΦ1＝ΔΦ2，根据q ＝I ·t ＝E R ·t ＝n ΔΦΔt R ·t ＝n ΔΦR 可知，电荷量与拉出的时间无关，故q 1∶q 2＝1∶1. 四、计算题13．某线圈共200匝，1 s 时磁通量为0.5 Wb,1.2 s 时增加为0.6 Wb ，求这段时间内线圈中的感应电动势．答案 100 V解析 ΔΦ＝0.6 Wb －0.5 Wb ＝0.1 Wb Δt ＝1.2 s －1 s ＝0.2 s 由法拉第电磁感应定律得 E ＝n ΔΦΔt ＝200×0.10.2V ＝100 V .14．电路两端的交流电压是u ＝U m sin 314t ，在t ＝0.005 s 时电压的值为10 V ，则接在电路两端的电压表读数为多少？答案 7.07 V解析交流电表的读数应是交流电的有效值．由题意，在t ＝0.005 s 时电压是10 V ，代入表达式10 V ＝U m sin(314×0.005)解得： U m ＝10 V ，所以有效值U ＝U m 2＝102V ≈7.07 V.15．如图3－14所示，交变电流通过R ＝2 Ω的电阻，图3－14(1)分别写出它的有效值、周期、频率； (2)计算在R 上产生的功率．答案 (1)3.535 A 0.4 s 2.5 Hz (2)25 W 解析 (1)由图可知，正弦交流电的有效值 I ≈I m2＝3.535 A ，周期T ＝0.4 s ，频率f ＝2.5 Hz ； (2)由公式P ＝I 2R ＝25 W.16．如图3－15所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2＝2∶1，原线圈接200 V 交流电源，副线圈接额定功率为20 W 的灯泡L ，灯泡正常发光，当电源电压降为180 V 时，求灯泡实际消耗功率与其额定功率之比？图3－15答案81100解析由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×200 V ＝100 V而U 2′＝n 2n 1U 1′＝12×180 V ＝90 V所以功率之比P 2′P 2＝U 2′2R U 22R＝U 2′2U 22＝9021002＝81100.。

交变电流章末测练题答案

(2)如果电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流作用而造成的误差就越大；如果电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越低，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差就越大.
四、
15.【答案】不能
倍
【解析】后者能使灯泡正常发光，说明灯泡的额定电压为 100V，前者电压最大值为 100V，其有效值小于 100V，不能使灯泡正常发光，有效值为
线圈磁通量变化率为零，C、D选项正确.
9.【答案】BC 【解析】由于 B-t图象的斜率不变，根据法拉第电磁感应定律当副线圈中产生的感应电流恒定不变时，为稳恒电流，电感线圈对稳恒电流没有阻碍作用，所以 A1和 A2的示数相同，电容器对稳恒电流相当于断路，所以 A3的示数为 0，正确答案为 BC. 10.【答案】BD
三、
13．【答案】1∶16 1∶4 【解析】对理想变压器，有II1 2＝nn2 1＝1 4 又 UA＝I1R，UB＝I2R，所以UUAB＝II1 2RR＝II1 2＝14 PA＝I21R，PB＝I2 2R，所以PPAB＝II2 1 2 2＝(II1 2)2＝116.
14.【答案】见解析
【解析】(1)如图.(注意：电流表外接或内接均可)
【解析】由电压 u2随时间 t变化的曲线可知，用户电压的最大值是 190 V，周期是 2×10-2
s，所以 u2=190 sin(100πt)V，A错误，B正确；根据
,n1减小，U2增大，因此
为使用户电压稳定在 220V，应将 P适当上移，C错误，D正确. 11．【答案】 AB
【解析】理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈
7.【答案】C
【解析】由题图知，乙为方波，电流大小不变，故等效电流为 1A．而甲电流变化的周期为

章末检测9：交变电流

章末检测卷(第五章)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．如图1所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l 2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( )图1A ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtB ．以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtC ．以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD ．以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt2．中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( ) A.P 4 B.P 2 C ．2PD ．4P3．一交流发电机，当转速为n 1时，其交变电动势e ＝220sin (100πt ) V ，现有如下的说法，其中正确的是 ( )A ．在t ＝0时，线圈中的磁通量为0B ．该交流发电机线圈的转速为50 r/sC ．若加在标有“220 V 100 W ”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D ．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变4．如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ( )图2A ．电流表的示数为32220 AB ．电源输出功率为1 200 WC ．电流表的示数为3220 AD ．原线圈两端电压为11 V5.如图3所示，线框匝数为N ，面积为S ，以角速度ω绕垂直磁感应强度为B 的匀强磁场的轴匀速转动．线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R 、理想电流表和二极管D .二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )图3A ．图示位置电流最大B ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBS C ．交流电流表的示数I ＝ω2R NBSD ．一个周期内通过R 的电荷量q ＝2BSR6．一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U 为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图4A ．2B ．3C ．4D ．5二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每小题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得3分，错选得0分)7．我国“西电东送”采用高压直流输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．这种输电方式是在高压交流远距离输电的基础上，增加了把交流变为直流的“整流”设备，用户端用专用的“逆变”设备把直流变为交流．关于高压远距离直流输电，下列说法正确的有()A．“整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前B．有利于消除输电线路中感抗和容抗的影响C．可以实现不同频率的交流电网络之间的电力传输D．高压远距离直流输电对输电线路绝缘性能无要求8.如图5所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是()图5A．a、b端接稳恒直流电，灯泡发亮B．a、b端接交变电流，灯泡发亮C．a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D．a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大9．如图6甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接()图6A．阻值为14.4 Ω的电阻B．并联两盏“36 V40 W”的灯泡C．工作频率为10 Hz的电视D．耐压值为36 V的电容器10．如图7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()图7A．输入电压u的表达式u＝202sin (100πt) VB．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三、填空题(本题共2小题，共10分)11.(4分)一交流电压随时间变化的图象如图8所示，则此交流电的频率是______ Hz，若将该电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值应不小于__________V；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的熔断电流不能低于________ A.图812．(6分)利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图9所示)的线圈产生的交变电流．图9实验步骤如下：①将电压传感器接入数据采集器；②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．(1)屏上出现的电压波形如图10所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是________________________(写出一条即可)．图10(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．四、计算题(本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)如图11甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，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，所围成的矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为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：图11(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．14．(10分)如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压为U 2＝220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V ．求：图12(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ．则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)在(2)中情况下，当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？15．(12分)如图13所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，匝数为n＝50匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴OO′匀速转动，每匝线圈长为L＝25 cm，宽为d＝20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时．图13(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式；(2)若每匝线圈本身电阻r＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式；(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e′和感应电流i′的瞬时值表达式如何？(4)画出(1)(2)中的e－t、i－t图象．16．(14分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为100 A，求此时用电器两端的电压数值．答案精析1．C [以O 1O 1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流．无论以OO ′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl 1l 2ω.由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C 正确．]2．A [在超高压输电中，设输送电功率为P ′，输电电压为U ，输电线总电阻为R ，则输电线上损耗的电功率为P ＝⎝⎛⎭⎫P ′U 2R ，当输电电压升为原来的2倍时，输电线上损耗的电功率变为原来的14，故选A.]3．B [因为交变电流的瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ，其中E m ＝nBSω表示最大值，ω＝2πf .当转速用r/s 作为单位时，转速与频率的数值相等．最大值为有效值的2倍，则该电动势的最大值为220 V ，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C 、D 错误，选项B 正确．当t ＝0时，e ＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A 错误．]4．C [副线圈电压U 2＝220 V ，电流I 2＝P U 2＝311 A ，则原线圈两端电压U 1＝n 1U 2n 2＝4 400 V ，电流I 1＝n 2I 2n 1＝3220 A ，所以电流表的示数为3220 A ，选项A 、D 错误，C 正确．电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W ，选项B 错误．]5．C [由题图可知，图示位置通过R 的电流为零，R 两端电压的瞬时值如图所示表示．设电压的有效值为U ，在一个周期内有：(NBSω2)2R T 2＝U 2R T ，解得：U ＝12NBSω，电流的有效值I＝U R ＝NBSω2R ，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过R ，故：q ＝N ΔΦR ＝2NBSR .故选C.] 6．B [开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1，通过R 2的电流I 2′＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U 2′＝I 2′R 2＝4In 1n 2，由U 1′U 2′＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1′＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22，则U ＝U 1′＋4IR 1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋12I ，联立解得n 1n 2＝3，选项B 正确．]7．ABC8．BCD [电容器有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的特点，B 、D 项正确，A 错误；增大电容器的电容，电容的阻碍作用减小，电流增大，灯泡的亮度增大，C 项正确．]9．AB [理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz ，故接入工作频率为10 Hz 的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的有效值为180 V ，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U 2＝120600×180 V ，解得U 2＝36 V ，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I 1＝49 A ≈0.44 A ＜0.5 A ，B 正确；副线圈两端电压的有效值为36 V ，但其最大值大于电容器的耐压值，故D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则(36 V )2R＝180 V ×0.5 A ，解得R ＝14.4 Ω，A 正确．]10．AD [由题图乙可知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT ＝100π rad/s ，输入电压u ＝202sin (100πt ) V ，故A 正确；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝U 1n 2n 1＝20×15 V ＝4 V ，将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错误；此时P 出＝U 22R 总，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，C 错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，D 正确．]11．50 200210解析由题图知T ＝0.02 s ，U m ＝200 V 而f ＝1T所以f ＝50 Hz ，电容器耐压值应不小于200 V ， I ＝U m 2·1R ＝10021 000A ＝210 A.因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于210A. 12．(1)转子不是在匀强磁场中转动(或手摇发电机的转速不均匀) (2)2 s 0.5π rad/s解析只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式电流，手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难以保证恒定．屏上每出现一次向上的尖峰，就代表经过了一个周期，2 min 内屏上出现了61个向上的尖峰，表明周期T ＝2×6061－1s ＝2 s ，大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，所以大轮的角速度ω＝2πT ·12＝0.5π rad/s.13．(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3 C解析 (1)由图乙知，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 Sω＝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，通过小灯泡的电荷量q ＝I Δt ＝nS ΔB R ＋r＝4.0×10－3 C. 14．(1)1 650匝 (2)13 A (3)23A 解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1n 1＝U 2n 2＝U ，则n 1＝1 650匝． (2)当开关S 断开时，有：U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2U 1＝13A (3)当开关S 断开时，有：R 1＝U 2I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R 12＝22 Ω，副线圈中的总电流为I 2′＝U 2R ′＝10 A ．由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′U 1＝23 A. 15．见解析解析 (1)线圈匝数n ＝50，磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈转动的角速度ω＝2πf ＝2π×1 50060rad /s ＝50π rad/s ，线圈的面积S ＝Ld ＝0.05 m 2所以E m ＝nBSω＝50×0.5×0.05×50π V ≈196 V从图示位置计时，有e ＝E m cos ωt ＝196cos (50πt ) V .(2)若r ＝0.02 Ω，则r ′＝50r ＝0.02×50 Ω＝1 ΩR 总＝R ＋r ′＝13 Ω＋1 Ω＝14 ΩI m ＝E m R 总＝19614A ＝14 A 所以i ＝I m cos ωt ＝14cos (50πt ) A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e ′＝196sin (50πt ) V ，i ′＝14sin (50πt ) A.(4)因为ω＝50π rad/s ，所以T ＝2πω＝0.04 s ，E m ＝196 V ，I m ＝14 A ．(1)(2)中的e －t 、i －t 图象分别如图甲、乙所示．甲乙16．(1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于220 V 227 V 解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r ＝ρ2l S ＝1.8×10－8×2×4×10310－5Ω＝14.4 Ω 由题意知P 损＝P ×4%＝(P U 2)2r 代入数据得U 2＝6 000 V 升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 6 000 V ＝112. (2)I 2＝P U 2＝1056×103 A ＝503A U 损＝I 2·r ＝503×14.4 V ＝240 V 而U 3＝U 2－U 损＝6 000 V －240 V ＝5 760 Vn 3n 4＝U 3U 4＝5 760 V 220 V ＝28811降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11.(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I 4′＝100 A 则由I 4′I 3′＝n 3n 4＝28811所以I 3′＝27572U 损′＝I 3′·r ＝27572×14.4 V ＝55 V 而U 1、U 2不变U 3′＝U 2－U 损′＝(6 000－55) V ＝5 945 VU 3′U 4′＝n 3n 4， U 4′＝n 4n 3U 3′＝11288×5 945 V ≈227 V .。

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高中物理-交变电流章末测试(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)1．如图1是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的( ) A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是220VD．表达式为u＝220sin100πt V2．有一交变电流如图2所示,则由此图象可知( )A．它的周期是0.8sB．它的峰值是4AC．它的有效值是22AD．它的频率是0.8Hz3．图3为某种交变电流的波形,每半个周期按各自的正弦规律变化,其有效值为( )A．7 AB．5 AC．3 2 A D．4 2 A图1 图2 图34．一电饭煲和一台洗衣机同时并入u＝311sin314t V的交流电源上,均正常工作,用电流表分别测得电饭煲的电流是5A,洗衣机的电流是0.5A．下列说法正确的是( )A．电饭煲的电阻是44Ω,洗衣机电动机线圈电阻是440ΩB．电饭煲消耗的功率为1555W,洗衣机电动机消耗的功率为155.5WC．1min内电饭煲消耗的电能为 6.6×104J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD．电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍5．如图4甲所示为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为( )图4A．220VB．110VC.2202VD.1102V6．图5甲所示电路中,A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示,则在t1～t2时间内( )图5A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零7.图6中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连,Q 为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流,I2表示流过灯泡的电流,U2表示灯泡两端的电压,P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值,电功率指平均值)．下列四个图中,能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )图68．图7所示,M为理想变压器,电表均可视为理想电表,接线柱a、b接电压u ＝311sin314t V的正弦交流电源．当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,示数发生变化的电表是( )图7A．A1、A2B．A2、V2C．A1、A2、V2D．A1、A2、V1、V29．在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中,能正确反应其工作原理的是( )10．汽油机做功冲程开始时,汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃,但是汽车蓄电池的电压只有12V,不能在火花塞中产生火花,为此设计了如图8所示的点火装置,这个装置的核心是一个变压器,它的原线圈通过开关连到蓄电池上,副线圈接到火花塞的两端,开关由机械进行自动控制,做功冲程开始时,开关由闭合变为断开,这样就能在火花塞中产生火花了,下列说法中正确的是( )图8A．该设计方案不可行,因为蓄电池提供的是直流电,变压器不能改变直流电压B．该设计方案可行,因为变压器能将直流电改变为交变电流C．该设计方案可行,因为通过变压器原线圈的是变化的电流,可以通过变压器发生互感现象D．该变压器可以是升压变压器,也可以是降压变压器题号12345678910 答案二、填空题(本题共2小题,共16分)11．(6分)如图9所示,单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,线框面积为S ,电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I ＝______.线框从中性面开始转过π2的过程中,通过导线横截面的电荷量q ＝________.图9姓名：________ 班级：________ 学号：________ 得分：________ 12.(10分)示波器面板如图11所示,图10中甲图为一信号源．甲乙丙图10 图11 (1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形(正弦交流信号的电流i 随时间t 做周期性变化的图象如图乙所示),应将信号源的a 端与示波器面板上的________接线柱相连,b 端与________接线柱相连．(2)若示波器所显示的输入波形如图丙所示,要将波形上移,应调节面板上的________旋钮；要使此波形横向展宽,应调节________旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形,应调节________旋钮．三、计算题(本题共4小题,共44分)13．(10分)如图12所示,一个小型旋转电枢式交流发电机,其矩形线圈的长度为l1,宽度为l2,共有n匝,总电阻为r,与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻,线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动,沿转轴OO′方向看去,线圈转动沿逆时针方向,t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．图12(1)表示出线圈经过图示位置时通过电阻R的感应电流的方向．(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式．(3)求线圈从t＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势．(4)求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．14．(8分)黑光灯是利用物理方法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13所示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压为6220V/cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少？图1315．(12分)如图14所示,变压器原线圈输入电压为220V,副线圈输出电压为36V,两只灯泡的额定电压均为36V,L1额定功率为12W,L2额定功率为6W．试求：图14(1)该变压器的原副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流．16．(14分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站,发电机的输出功率为100kW,输出电压为500V,输电导线的总电阻为10Ω,导线上损耗的电功率为4kW,该村的用电电压是220V.图15(1)输电电路如图15所示,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60kW,则该村还可以装“220V40W”的电灯多少盏？第二章交变电流章末检测答案1．BC [本题考查正弦交变电流的基础知识,考查考生对正弦交流电基本知识及图象的掌握．由图象可知,该交变电压周期为0.02s ,最大值为311V ,瞬时值表达式为u ＝311sin 100πt V ,A 、D 项错误,B 项正确；有效值为3112V ＝220V ,C 项正确．]2．AB [由图象可读得T ＝0.8s ,f ＝1T ＝1.25Hz ,故A 对,D 错；又可由图象读得I m ＝4A ,故B 对；因为电流并非正弦交流电,故其有效值I≠I m2＝22A ,C 错．]3．B [根据有效值的定义得 Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫822R T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫622R T2＝I 2RT,解得I ＝5A ,故B 正确．] 4．C5．B [本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U,根据有效值定义有⎝ ⎛⎭⎪⎫22022R ·T 2＝U 2RT,解得B 项正确．]6．C [理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同,由图乙知原线圈的磁场均匀变化,据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBΔt ·S 知副线圈中产生恒定电流,线圈对直流电无阻碍作用,直流电不能通过电容器,所以电流表A 1、A 2的示数相同,A 3的示数为0,C 选项符合题意．]7．BC [滑动头向上匀速滑动,副线圈匝数均匀增加,与时间t 成正比,由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2U 1n 1,故U 2与t 也成正比,选项C 正确；随着白炽灯变亮,其本身电阻也逐渐增大,灯泡的I －t 图线斜率逐渐减小,B 项正确；由于副线圈输出功率增大,原线圈的输入功率也增大,由P ＝UI 知,输入电流也要增大,故A 错；灯泡消耗的功率P 2＝U 22R,所以P 2与U 2不成正比,即P －t 图象不满足正比例函数关系,故D 错．]8．A [由变压器特点,可知U 1U 2＝n 1n 2,只要n 1、n 2的比值不变,U 1不变,那么U 2也不变；由I 1I 2＝n 2n 1知：原线圈中电流因副线圈中电流的改变而改变,因滑动变阻器的电阻变化,A 2的示数变化,所以A 1的示数也会发生变化,故应选A .]9．A [电流互感器串联在电路中,且连电流表的线圈电流小,由I 1I 2＝n 2n 1知：电流小的线圈匝数多,故A 正确．]10．C [变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压,则线圈的磁通量保持不变,从而不能产生感应电动势,副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中,开关的闭合、断开,导致电流不断地变化,从而使得磁通量不断地变化,能够使变压器工作．]11.2BSω2R BSR解析线框转动产生交变电流E max ＝BSω,I max ＝E max R ＝BSω/R ,有效值I ＝I max2＝2BSω2R ；线框转过π2的过程中,ΔΦ＝BS,E ＝ΔΦΔt ,I ＝ΔΦR·Δt ,q ＝I Δt ＝ΔΦR＝BS R .12．(1)Y 输入地 (2)竖直位移 X 增益扫描范围和扫描微调解析 (1)观察外部输入信号,应把信号源接“Y 输入”和“地”接线柱．(2)通过调节竖直位移旋钮(↑↓)可将波形上移,通过调节X 增益旋钮可使波形横向展宽．通过调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮可使波形数改变．13．(1)自下而上 (2)e ＝nBl 1l 2ωsin ωt(3)2nBl1l2ωπ(4)3nBl1l2ω2(R＋r)解析(1)根据右手定则或楞次定律判断可知,线圈中的电流方向是badcb,故流过R的电流是自下而上．(2)从中性面开始计时,感应电动势随时间按正弦规律变化,且最大感应电动势E m＝nBl1l2ω,所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBl1l2ωsinωt.(3)E＝n ΔΦΔt＝nBl1l2π/(2ω)＝2nBl1l2ωπ(4)线圈从t＝0开始转过60°时,瞬间电流为i＝eR＋r＝nBl1l2ωsinπ3R＋r＝3nBl1l2ω2(R＋r)14.1 10解析电网两极间电场可看做匀强电场U m＝E m d,由题意,空气被击穿时E m＝6220V/cm,U m＝6220×0.5V＝3110V由理想变压器电压关系：U1U2＝n1n2由峰值与有效值关系：U m＝2U2由以上各式,得n1n2＝110所以原、副线圈匝数比不得超过1∶10. 15．(1)55∶9(2)0.082A0.055A解析(1)由变压比公式得U 1 U 2＝n1n2代入数据,得n 1 n 2＝22036＝559(2)两灯均工作时,由能量守恒得P 1＋P2＝U1I1I 1＝P1＋P2U1＝12＋6220A＝0.082A只有L1灯工作时,由能量守恒得P 1＝U1I1′解得I1′＝P1U1＝12220A＝0.055A16．(1)1∶10240∶11(2)900盏解析(1)因为P损＝I22R线所以I2＝P损R线＝4×10310A＝20AI 1＝PU1＝100×103500A＝200A则n1n2＝I2I1＝20200＝110U 3＝U2－I2R线＝(500×10－20×10) V＝4800V则n3n4＝U3U4＝4800220＝24011(2)设还可装灯n盏,据降压变压器输入功率等于输出功率有P3＝P4其中P4＝(n×40＋60×103) WP 4＝P3＝(100－4) kW＝96kW所以n＝900。