交流电复习(有答案)

一、不定项选择题（每小题有1个或多个选项符合题意，每小题４分，共４０分） 1、一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ） A ．该交流电流即时值表达式为i ＝102sin628t A B ．该交流电流的频率为50 HzC ．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为100WD ．用电流表测该电流其示数为102 A2、下列关于交流电的几种说法正确的是（ ） A 、电气设备上所标的电压电流值是最大值 B 、交流电压表和交流电流表测得的是瞬时值C 、跟交流电有相同热效应的直流电的值是交流电的有效值D 、跟直流电有相同热效应的交流电的值是交流电的有效值3、交流电源的电压是6V ，它跟电阻R 1、R 2和电容器、伏特表一起连组成电路，如图所示，图中电压表的示数为U 1，为了保证电容器C 不被击穿，电容器C 的耐压值应为U 2，则（ ） A 、U 1=62V B 、U 2=6V C 、U 1=6V D 、U 2≥62V4、钳形电流表的外形和结构如右图（a ）所示。

图（a ）中电流表的读数为1.2A 。

右图（b ）中用同一电缆线绕了3匝，则（ ）Ａ．这种电流表能测直流电流，图（b ）的读数为2.4A Ｂ．这种电流表能测交流电流，图（b ）的读数为0.4A Ｃ．这种电流表能测交流电流，图（b ）的读数为3.6A Ｄ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b ）的读数为3.6A5、如图所示，线圈的自感系数L 和电容器的电容C 都很小，此电路的重要作用是（ ）A 、阻直流通交流，输出交流B 、阻交流通直流，输出直流C 、阻低频通高频，输出高频交流D 、阻高频通低频，输出直流和低频交流6、如图所示，一台理想变压器，要使变压的输入功率增加，可以采取下列哪种方法（其他条件保持不变） （ ） A 、增大R 的阻值 B 、减小R 的阻值C 、增加副线圈的匝数n 2D 、减小原线圈的匝数n 17、一根长直导线中的电流按如图的正弦规律变化，规定电流从左向右为正，在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对于b 点来说，a 点电势最高的时刻是在（ ）图（a ） 图（b ）A、t1 时刻B、t2时刻C、t3时刻D、t4时刻8、一交流电的电流随时间变化而变化的图象，此交变电流的有效值为（）A、52AB、5AC、3.52D、3.59、一矩形线圈,绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′按顺时针方向旋转.引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接,两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触,电刷间接有电阻,如图所示,在线圈转动过程中,通过电阻的电流( )(A)大小和方向都不断变化(B)大小和方向都不变(C)大小不断变化,方向A→R→B(D)大小不断变化,方向从B→R→A10、如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：( )(A)U1：U2＝n1：n2，U2：U3=n2：n3；(B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1；(C)n1I1=n2I2＋n3I3；(D)I1U1=I2U2＋I3U3。

二、填空题（每小题５分，共２０分）1、某变电站用1100伏的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出的电压应变为_________伏。

2、一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e = 311sin314t V，则此发电机产生的电动势的最大值为_______V，有效值为_______V，发电机转子的转速为_______转/秒，产生的交流电的频率为______Hz．3、照明用的交流电电压为220V，当接入一个电阻为1100Ω的电热丝时，通过电热丝的电流的最大值是________A.4、如下图所示，一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈中感应电动势e与时间t的关系如下图所示.感应电动势最大值和周期可由图中读出.则磁感应强度B＝_______.在t＝T／12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于______.三、计算题（20+12+8=40分）１、如图所示, 半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO, 以角速度ω做匀速转动, 匀强磁场的磁感应强度为B. 从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时, 如果组成金属环材料单位长度的电阻值为R０,（１）求环中产生的感应电动势（２）在转过300角的过程中, 感应电动势的平均值是多大？流过金属环的电量是多少?（３）在转过1800角的过程中，环产生和热量是多少？２、有一内阻为1Ω的发电机，供给一个学校用电，升压变压器的匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻是4Ω，全校共有22个班，每班有“220V，40W”的灯6盏，要保证全部灯正常发光，求（1）发电机的输出功率为多大？（2）发电机的电动势是多大？3、一台变压器有两个次级线圈，它的初级线圈接在220伏特电压上，一个次级线圈的电压为6伏，输出电流强度为2安培，匝数为24匝，另一个次级线圈的电压为250伏特，输出电流为200毫安，求：(1)250伏线圈的匝数，初级线圈的匝数.(2)初级线圈的输入功率.一、选择题1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格，可采取的措施有()A．提高输送功率B．应用超导体材料做输电线C．提高高压输电的电压D．减小输电导线的横截面积2．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 AB．原线圈的输入电流约为0.10 AC．原、副线圈的匝数比约为52∶1D．原、副线圈的匝数比约为1∶523．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图1所示，下列说法中正确的是()图1A．交变电流的频率为0.02 HzB．交变电流的瞬时表达式为i＝5cos 50πt AC．在t＝0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W4．如图2所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等．某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是()图25．如图3所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U ，额定功率均为P ，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n 1∶n 2和电源电压U 1分别为( )图3A ．1∶2 2UB ．1∶2 4UC ．2∶1 4UD ．2∶1 2U6．如图4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(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电流u ＝202sin(100 πt )V ，则加在R 2上的电压的有效值为( )图4A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510V7．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R 线．则下列说法正确的是( ) A ．输电线上的电流I ＝URB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2·R 线 D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R 线8．如图5甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L 为电感线圈、C 为电容器、R 为定值电阻．当原线圈两端接有如图5乙所示的交变电流时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是( )图5A ．副线圈两端电压的有效值均为216 VB ．副线圈两端电压的有效值均为6 VC ．灯泡Ⅰ变亮D ．灯泡Ⅲ变亮9．如图6所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1∶n ，副线圈接有一个定值电阻R ，则( )图6A ．若ab 之间接电动势为U 的蓄电池，则R 中的电流为nU RB ．若ab 之间接电动势为U 的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零C ．若ab 之间接电压为U 的交流电，则原线圈中的电流为n 2URD ．若ab 之间接电压为U 的交流电，则副线圈中的电流为nUR10．如图7所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈与阻值为R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端．线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t ＝0.则( )图7A ．在t ＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为0，电压表的读数也为0B ．1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ次C ．在电阻R 的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D ．在电阻R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变 三、填空题(本题共10分)11．(4分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1 320匝、144匝，将原线圈接在220 V 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. 12．(6分)如图8所示，理想变压器原线圈与一10 V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b ，小灯泡a 的额定功率为0.3 W ，正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A ，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b 的电流为________A.图8四、解答题(本题共4小题，共36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．(8分)交流发电机的原理如图9甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO ′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图9乙所示，已知线圈的电阻为R ＝2.0 Ω，求：图9(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？ (2)矩形线圈转动的周期是多少？ (3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1 min 内外力对线圈做的功是多少？14．(8分)如图10所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，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＝2 V．求：图10(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＝5 A．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？15．(10分)一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100 W，使用的区间变压器匝数比为165∶6，恰好能使额定电压为220 V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250 W，若变压器输入电压仍为6 600 V，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？16．(10分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图11所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．图11(1)利用总电阻R＝10 Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率P0＝300 kW，输出电压U＝10 kW，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v ，风轮机叶片长度为r ，求单位时间内流向风轮机的最大风能P m ；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施．(3)已知风力发电机的输出功率P 与P m 成正比．某风力发电机在风速v 1＝9 m/s 时能够输出电功率P 1＝540 kW.我国某地区风速不低于v 2＝ 6 m/s 的时间每年约为5 000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时．参考答案：一、 A C CD C D BC Ｄ B Ｂ Ｃ ＡＣＤ二、 11、2200 12、311，220，100，5013、0.282， 1４、，30°三、 1、 （1）t r B eωωπcos 2= （2）23r B ω= 、 04R Brq =（3）03224R r B Q ωπ=2、 （1） 5424 （2） 2503、 880 1000 621．解析 电路中损失的功率P ＝I 2R ，可见，要减少远距离输电的损耗，一是可以减小输电线的电阻，如增加输电导线的横截面积，或换用导电性能好的材料，但目前超导材料还没有能进入大规模实用阶段，B 、D 不正确；二是减小输电电流，即提高高压输电的电压，C 正确；提高输送功率，损失也相应增加，不能达到目的，A 错． 答案 C2．解析 本题联系生活中常用的充电器的工作原理，考查变压器的原理和应用．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U 1、I 1，副线圈的输出电压和输出电流分别为U 2、I 2，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得到原、副线圈的匝数比约为52∶1，又根据I 1U 1＝I 2U 2可得I 1＝U 2U 1I 2，原线圈的输入电流约为0.01 A ，所以C 正确、ABD 错误． 答案 C 3．解析 由图象知，交流电的周期为0.02 s ，故频率为50 Hz ，A 错；转动的角速度ω＝2πT ＝100 π，故电流瞬时表达式为i ＝5 cos 100 πt A ，B 错；t ＝0.01 s 时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C 错；交流电电流的有效值I ＝I m 2＝52A ，故P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫522×0.4 W ＝5 W ，故D 正确． 答案 D4． 解析 由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B 、导线有效长度L 和导线切割速率v 等都不变化，由E ＝BL v ，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变．根据右手定则，电流方向做周期性变化，C 正确． 答案 C5．解析 设灯泡正常发光时，额定电流为I 0. 由题图可知，原线圈中电流强度I 原＝I 0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流强度I 副＝2I 0，U 副＝U ，根据理想变压器的基本规律：I原n 1＝I 副n 2得n 1∶n 2＝2∶1；U 原/U 副＝n 1/n 2得U 原＝2U ，所以U 1＝4U .答案 C6．解析 根据电压有效值的定义可知：(20 V )2R ×T 2＋(10 V )2R ×T 2＝U 2R ×T ，解得加在R 2上电压的有效值U ＝510 V ，D 正确． 答案 D7．解析 输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R，故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2R ＝U 2线R，故C 正确，D 错误． 答案 BC8．解析 根据变压器的变压比公式U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知，副线圈两端电压的有效值U 2＝6 V ，A 错误，B 正确；因为电感线圈有“通低频、通直流，阻高频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡Ⅱ的电流减小，灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅰ亮度不变，C 错误；因为电容器有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的作用，所以当交变电流的频率增大时，通过灯泡Ⅲ的电流增大，灯泡Ⅲ变亮，D 正确．答案 BD9解析 蓄电池的电动势恒定，若a 、b 间接电动势为U 的蓄电池，在变压器的铁芯中不能产生变化的磁场，不能在副线圈中产生感应电动势，副线圈中无电流，但原线圈中电流不为零．故A 、B 错；若a 、b 间接电压为U 的交流电，副线圈两端的电压为nU ，电流为nU R，由I 1∶I 2＝n 2∶n 1得：I 1＝n 2U R，故C 、D 均对． 答案 CD10．解析 图示位置为中性面，但由于产生的是正弦交流电，故流过电阻的电流和电压表的读数都为其有效值，不是0，故A 错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f ＝2×ω2π＝ωπ，B 正确；R 两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C 正确；并上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D 错误．答案 BC三、填空题(本题共10分)11．解析 由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝24 V ，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自感电动势的最大值，即⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt m ＝E m n ＝22021 320 Wb/s ＝26Wb/s. 答案 24 2612．解析 副线圈两端电压U 2等于小灯泡a 两端电压U a ，由P a ＝U 2a R a得，U a ＝3 V ，则原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝103；流过灯泡a 的电流I a ＝U a R a＝0.1 A 又n 1n 2＝I 2I 1＝I 20.09，得I 2＝0.3 A ．流过灯泡b 的电流I b ＝I 2－I a ＝0.3 A －0.1 A ＝0.2 A. 答案 10∶3 0.2四、解答题(本题共4小题，共36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．解析 (1)由题图知，I m ＝2 A.(2)T ＝4×10－3 s. (3)电流有效值I ＝I m /2，电阻上产生的电热功率P ＝I 2R ＝I 2m 2R ＝4 W. (4)外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1 min 内外力对线圈做的功W ＝Pt ＝240 J.答案 (1)2 A (2)4×10－3 s (3)4 W (4)240 J14．解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1/n 1＝U 2/n 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 2/U 1＝13A (3)当开关S 断开时，有：R 1＝U 2/I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L /2＝22 Ω，副线圈中的总电流为I 2′＝U 2/R ′＝10 A ．由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′/U 1＝23A. 答案 (1)1 650匝 (2)13 A (3)23A 15．解析 未换时输电电流I ＝P 总U 用＝440×100220A ＝200 A ，输送电压U 2＝n 2n 1U 1＝6165×6 600 V ＝240 V ，则由U 线＝U 2－U 用＝IR 线知R 线＝240－220200Ω＝0.1 Ω.换变压器后I ′＝P 总U 用＝440×250220A ＝500 A ．线路损失电压U 线′＝I ′R 线＝50 V ，变压器输出电压U 2′＝U 用＋U 线′＝220 V ＋50 V ＝270 V ．变压器匝数之比为n 1∶n 2＝U 1∶U 2′＝6 600∶270＝220∶9. 答案 220∶916．解析 (1)导线上损失的功率为P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2R ＝9 kW损失的功率与输送功率的比值P P 0＝9×103300×103＝0.03 (2)风垂直流向风轮机，提供的风能功率最大．单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρv S ，S ＝πr 2，风能的最大功率可表示为P m ＝12(ρv S )v 2＝12πρr 2v 3 采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等．(3)风力发电机的输出功率为P 2＝⎝⎛⎭⎫v 2v 13P 1＝⎝⎛⎭⎫693×540 kW ＝160 kW ，最小年发电量为W ＝P 2t＝160×5 000 kW·h ＝8×105 kW·h答案 (1)0.03 (2)12πρr 2v 3 措施见解析 (3)8×105 kW·h。