第三章 交变电流 单元检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷四章末检测试卷四(第五章第五章) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.18 题为单选题，912 题为多选题， 全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分) 1.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为 e10 2sin 20t (V)，则下列说法正确 的是( ) A.t0 时，线圈位于中性面 B.t0 时，穿过线圈的磁通量为零 C.t0 时，线圈切割磁感线的有效速度最大 D.t0.4 s 时，电动势第一次出现最大值 答案 A 解析 由电动势 e10 2sin 20t (V)知，从线圈位于中

2、性面开始计时，所以 t0 时，线圈位 于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线方向平行，切割磁感 线的有效速度为零，A 正确，B、C 错误.当 t0.4 s 时，e10 2sin (200.4) V0，D 错误. 2.美国使用的电吹风在 120 V 的电压下正常工作，现将它在标准电压为 220 V 的中国使用， 则下列说法正确的是( ) A.要使电吹风正常工作，所需变压器的原、副线圈匝数比应为 611 B.标准电压 220 V 指的是交流电的有效值 C.标准电压 220 V 指的是交流电的峰值 D.变压器中匝数少的线圈导线较细，匝数多的线圈导线较粗 答案 B 解析 要使电

3、吹风正常工作，所需变压器的原、副线圈匝数比应为n1 n2 U1 U2 220 120 11 6 ，故 A 错误；标准电压 220 V 指的是交流电的有效值，故 B 正确，C 错误；根据I1 I2 n2 n1可知，匝数 少的线圈电流大，则变压器中匝数少的线圈导线较粗，匝数多的线圈导线较细，故 D 错误. 3.如图 1 甲所示，一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动，产生的电动势 随时间变化的图象如图乙所示，则( ) 图 1 A.线圈转动的频率为 4 Hz B.t0 时穿过线圈的磁通量为零 C.t0.01 s 时穿过线圈的磁通量变化率为零 D.该线圈产生的电动势表达式为 e15sin

4、50t V 答案 D 解析 根据题图乙知，线圈转动的周期 T410 2 s，频率 f1 T 1 410 2 Hz25 Hz，故 A 错误； t0 时线圈产生的电动势为 0， 线圈处于中性面， 穿过线圈的磁通量最大， 故 B 错误； t0.01 s 时感应电动势最大，感应电动势与磁通量的变化率成正比，所以 t0.01 s 时穿过线 圈的磁通量的变化率最大，故 C 错误；电动势的峰值 Em15 V，角速度 2 410 2 rad/s 50 rad/s，所以该线圈产生的电动势表达式为 e15sin 50t V，故 D 正确. 4.如图 2 所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计.当

5、S 闭合时( ) 图 2 A.电流表 A1的读数变大，电流表 A2的读数变小 B.电流表 A1的读数变大，电流表 A2的读数变大 C.电流表 A1的读数变小，电流表 A2的读数变小 D.电流表 A1的读数变小，电流表 A2的读数变大 答案 B 解析 当 S 闭合后，变压器副线圈电路中的总电阻减小，而输出电压不变，故 I2增大，即电 流表 A2的读数增大，即输出功率变大.由 U1I1U2I2可知，I1变大，即电流表 A1的读数也变 大，选项 B 正确. 5.如图 3 所示，一理想变压器的原、副线圈匝数分别为 n11 400 匝、n2700 匝，并接有一 负载电阻 R(阻值可变).变压器的输入功率

6、为 P1、输入电压为 U1、输入电流为 I1，输出功率为 P2、输出电压为 U2、输出电流为 I2，下面说法正确的是( ) 图 3 A.P1P221 B.U1U221 C.I1I221 D.若 R 减小，输入功率 P1变小 答案 B 解析 理想变压器的输入功率等于输出功率， 即 P1P211， 选项 A 错误； U1U2n1n2 21，选项 B 正确；I1I2n2n112，选项 C 错误；若 R 减小，则 I2增大，P2U2I2 增大，因 P1P2，则 P1一定变大，选项 D 错误. 6.如图 4 所示，理想变压器输入电压 U1一定，原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数 可以通过滑动触头来

7、调节，当滑动触头滑到 b、c 时电流表的示数分别为 I1、I1，通过电阻 R0的电流分别为 I2、I3，电阻 R0两端的电压分别为 U2、U3.已知原线圈匝数为 n1，副线圈 a、 b 间和 a、c 间的匝数分别为 n2和 n3，则下列说法错误的是( ) 图 4 A.U1 U3 n1 n3 B. I2 I3 n3 n2 C. I1 I1 n22 n32 D.U1(I1I1)U2I2U3I3 答案 B 解析 由理想变压器的电压关系知，U1 U3 n1 n3，选项 A 正确；由闭合电路欧姆定律得 I2 U2 R0， I3U3 R0，由理想变压器的电压关系知， U2 U3 n2 n3，由以上三式解得

8、 I2 I3 n2 n3，选项 B 错误；由理想 变压器的电流关系知，I1 I2 n2 n1， I1 I3 n3 n1，解得 I1 I1 n22 n32，选项 C 正确；理想变压器的输入功 率等于输出功率，则 U1I1U1I1U2I2U3I3，选项 D 正确. 7.如图 5 甲所示， 理想变压器原、 副线圈的匝数比为 31， L1、 L2、 L3为三只规格均为“9 V， 6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下 说法中正确的是( ) 图 5 A.电流表的示数为 2 2 A B.变压器的输入功率为 18 W C.副线圈两端接入耐压值为 10 V 的电容器

9、能正常工作 D.原线圈中磁通量变化比副线圈中磁通量变化得快 答案 B 解析 由输入端交变电压 u 的图象，可求出原线圈两端电压有效值为 27 V，由U1 U2 n1 n2得副线 圈两端的电压为 U2n2 n1U1 1 327 V9 V，三只灯泡均能正常发光.由 PUI 得每只灯泡通 过的电流为：I1P U 6 9 A 2 3 A，电流表的读数为 I3I13 2 3 A2 A，A 错误；变压器的 输出功率和输入功率相等， 故变压器的输入功率等于三只灯泡消耗的功率， 为 18 W， B 正确； 副线圈两端电压的最大值为 9 2 V，大于 10 V，C 错误；原、副线圈磁通量变化快慢相同， D 错误

10、. 8.如图 6 所示，理想变压器原副线圈匝数比为 101，R0为定值电阻，R 是滑动变阻器，原线 圈两端的输入电压 u200sin 100t(V)，设理想交流电压表 V1、V2的示数分别是 U1、U2；理 想交流电流表 A1、A2示数分别是 I1、I2.下列说法中正确的是( ) 图 6 A.示数 U220 V B.滑片 P 向 b 端滑动过程中，U2不变、I2变大 C.滑片 P 向 b 端滑动过程中，U1变小、I1变大 D.通过原、副线圈的交变电流频率之比为 101 答案 B 解析 由表达式知输入电压有效值为 U1200 2 V100 2 V，电压与匝数成正比，所以 U2 1 10100 2

11、 V10 2 V，A 错误； 滑片 P 向 b 端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，U2不变，则 I2变大，B 正确； 由 B 项分析知 U1不变、I1变大，C 错误； 变压器不改变频率，D 错误. 9.如图 7 所示，一理想变压器原线圈接在 u220 2 sin 100t(V)的交流电压上，副线圈上理 想交流电压表和 R10 的电阻并联接入电路，原、副线圈匝数比 n1n2201，现在 A、 B 两点间接入不同的电子元件或用电器，则下列说法正确的是( ) 图 7 A.在 A、B 两点间接入一只阻值为 10 的电阻，电压表示数为 11 V B.在 A、B 两点间接入一只标有“6 V 3 W”的小灯

12、泡，小灯泡的发光功率为 3 W C.在 A、B 两点间接入一只电感线圈，再提高交流电频率，电阻 R 消耗的电功率减小 D.在 A、B 两点间接入一只电容器，再提高交流电频率，电压表读数减小 答案 BC 解析 由U1 U2 n1 n2得 U2 n2 n1U1 1 20220 V11 V，在 A、B 两点间接入一只阻值为 10 的电 阻，由串联电路的电压关系知，电压表的示数为 5.5 V，选项 A 错误；小灯泡的电阻 RLU 额2 P额2 6 V 2 3 W 12 ， 由闭合电路欧姆定律得， 通过小灯泡的电流 I U2 RLR 11 V 12 10 0.5 A， 小灯泡的发光功率 PI2RL(0.

13、5 A)212 3 W，选项 B 正确；交流电频率越高，电感线 圈对电流的阻碍作用越大， 故提高交流电频率， 电路中的电流减小， 电阻 R 消耗的功率减小， 选项 C 正确；交流电频率越高，电容器对电流的阻碍作用越小，故提高交流电频率，电路中 的电流增大，由欧姆定律知，电压表的示数增大，选项 D 错误. 10.图 8 甲为风力发电的简易模型.在风力作用下， 风叶带动与杆固连的永磁铁转动， 磁铁下方 的线圈与电压传感器相连.在某一风速时， 电压传感器显示如图乙所示正弦规律变化， 则( ) 图 8 A.磁铁的转速为 10 r/s B.线圈两端电压的有效值为 6 2 V C.交流电压的表达式为 u1

14、2sin 5t V D.该交流电可以直接加在击穿电压为 9 V 的电容器上 答案 BC 解析 电流的周期为 T0.4 s，故磁铁的转速为 n1 T 1 0.4 r/s2.5 r/s，故 A 错误；通过题图 乙可知电压的最大值为 12 V，故有效值 UUm 26 2 V，故 B 正确；周期 T0.4 s，故 2 T 2 0.4 rad/s5 rad/s，故交流电压的表达式为 u12sin 5t V，故 C 正确；该交流电的最大 值大于电容器的击穿电压，故不能直接加在击穿电压为 9 V 的电容器上，故 D 错误. 11.如图 9 所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为 n1，原线圈接电压为 uU

15、0sin t 的正弦交流电，输出端接有一个理想交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为 R，当 输入端接通电源后，电动机带动一质量为 m 的重物匀速上升，此时电流表的示数为 I，重力 加速度为 g，下列说法正确的是( ) 图 9 A.电动机两端电压为 IR B.原线圈中的电流为 nI C.电动机消耗的电功率为 U0I 2n D.重物匀速上升的速度为IU0 2nIR 2nmg 答案 CD 解析 电动机两端电压为副线圈两端的电压，由U1 U2 n1 n2得 U2 n2 n1U1 U0 2n，A 错误；电流表 的示数为副线圈中电流的大小，由I1 I2 n2 n1得原线圈中的电流为 I1 I n，B

16、 错误；电动机消耗的 电功率为 P电IU2 U0I 2n，C 正确；由功能关系知 P 电I2Rmgv，解得 vIU 0 2nIR 2nmg ，D 正确. 12.如图 10 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n251，电阻 R20 ，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 10 A.输入电压 u 的表达式 u20 2sin (100t) V B.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.

17、若 S1换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W 答案 AD 解析 由题图乙可知，Um20 2 V，T0.02 s，则 2 T 100 rad/s，输入电压 u 20 2sin (100t) V， 故 A 正确； 由变压器的变压规律知： U1 U2 n1 n2， 故 U2 U1n2 n1 201 5 V4 V， 将 S1接 1、S2闭合时，灯泡 L2正常发光，可得灯泡 L2的额定电压为 4 V，当只断开 S2后，副 线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为 L1、L2串联，故 L1、L2均不能正常发光，B 错误； 此时 P出U2 2 R总，副线圈负载 R 总增大，故 P出减小，又 P入P出，

18、故原线圈的输入功率减小，C 错误；当 S1换接到 2 后，副线圈的负载仅是电阻 R，故 PU2 2 R 4 2 20 W0.8 W，D 正确. 二、非选择题(本题共 6 小题，共计 52 分) 13.(4 分)一交流电压随时间变化的图象如图 11 所示.若将该电压加在 10 F 的电容器上， 则电 容器的耐压值应小于_ V； 若将该电压加在一阻值为 1 k 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，电路中保险丝额定电流不能低于_ A. 图 11 答案 200(2 分) 0.14(2 分) 解析 电容器的耐压值应小于交流电的最大值， 即小于 200 V； 保险丝的额定电流为

19、有效值， 所以 I Umax 2 R 200 2 1 000 A0.14 A. 14.(6 分)利用 DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图 12 所示)的线圈产生的交变电流. 图 12 实验步骤如下： 将电压传感器接入数据采集器； 电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联； 点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”； 缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号. 图 13 (1)屏上出现的电压波形如图 13 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 2 min 内屏上出现了

20、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(或手摇发电机的转速不均匀)(2 分) (2)2 s(2 分) 0.5 rad/s(2 分) 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 T260 611 s2 s，大轮的角速度等于小轮的角速度

21、的一半，所以大轮的角速度 2 T 1 20.5 rad/s. 15.(8 分)如图14 所示的理想变压器， 它的初级线圈接在交流电源上， 次级线圈接一个标有“12 V， 100 W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比为181，那么小灯泡正常工作时，求： 图 14 (1)图中的电压表(理想电表)的读数； (2)图中的电流表(理想电表)的读数. 答案 (1)216 V (2)0.46 A 解析 两电表的读数分别为初级线圈的电压和电流的有效值. (1)由公式U1 U2 n1 n2得 U1 n1 n2U21812 V216 V.(4 分) (2)由公式I1 I2 n2 n1得 I1 n2 n1I2

22、 1 18 100 12 A0.46 A.(4 分) 16.(10 分)某发电站的输出功率为 104 kW， 输出电压为 4 kV， 通过理想变压器升压后向 80 km 远处的用户供电.已知输电线的电阻率为 2.410 8 m，导线横截面积为 1.5104 m2， 输电线路损失的功率为输出功率的 4%.求： (1)升压变压器的输出电压； (2)输电线路上的电压损失. 答案 (1)8104 V (2)3.2103 V 解析 (1)输电线总电阻 r2l S 2.410 8280103 1.510 4 25.6 (2 分) 输电线路上损失的功率为输出功率的 4%，则 4%PI2r(1 分) 代入数据

23、得 I125 A(2 分) 由理想变压器 P入P出及 P出UI 得 变压器的输出电压 UP I 107 125 V810 4 V(2 分) (2)输电线路上的电压损失 UIr12525.6 V3.2103 V.(3 分) 17.(10 分)如图 15 所示为交流发电机示意图， 匝数为 n100 匝的矩形线圈， 边长分别为 10 cm 和 20 cm，内阻为 5 ，在磁感应强度 B0.5 T 的匀强磁场中绕 OO轴以 50 2 rad/s 的角 速度匀速转动，线圈外部和 20 的电阻 R 相连接.求： 图 15 (1)S 断开时，电压表的示数； (2)开关 S 合上时，电压表和电流表的示数； (

24、3)开关 S 闭合，通过电阻 R 的电流最大值是多少？电阻 R 上所消耗的电功率是多少？ 答案 (1)50 V (2)40 V 2 A (3)2 2 A 80 W 解析 (1)感应电动势的最大值 EmnBS1000.50.10.250 2 V50 2 V(2 分) S 断开时，电压表示数为电源电动势的有效值 EEm 250 V.(2 分) (2)当开关 S 合上时，由闭合电路欧姆定律得 I E Rr 50 205 A2 A(2 分) UIR220 V40 V(2 分) 故电压表的示数为 40 V，电流表的示数为 2 A. (3)通过 R 的电流最大值 Im 2I2 2 A.(1 分) 电阻 R

25、 上所消耗的电功率 PUI402 W80 W.(1 分) 18.(14 分)一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW，输出电压有效值恒为 500 V，现用电阻 率为 1.810 8 m、 横截面积为 105 m2 的输电线向 4103 m 远处的用户输电， 且使发电机 满负荷运行，已知输电线上的损失功率为发电机总功率的 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

26、器电路中电流为 100 A，求此时用电器两端的电压数值. 答案 (1)112 (2)28811 (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r2l S1.810 82410 3 10 5 14.4 (1 分) 由题意知 P损P4%( P U2) 2r(1 分) 代入数据得 U26 000 V(1 分) 升压变压器原、副线圈匝数比n1 n2 U1 U2 500 V 6 000 V 1 12.(1 分) (2)I2 P U2 105 6103 A 50 3 A(1 分) U损I2 r50 3 14.4 V240 V(1 分) 而 U3U2U损6 000 V24

27、0 V5 760 V(1 分) n3 n4 U3 U4 5 760 V 220 V 288 11 (1 分) 降压变压器原、副线圈匝数比为 28811. (3)用电器总数减少时，用电器电路总电阻变大，I4变小，则输电线电路中电流变小，输电线 损失电压变小，U3变大，则 U4变大，即用电器两端的电压大于 220 V.(1 分) 由题知 I4100 A 则由I4 I3 n3 n4 288 11 ，所以 I3275 72 A(1 分) U损I3 r275 72 14.4 V55 V(1 分) 而 U1、U2不变(1 分) U3U2U损(6 00055) V5 945 V(1 分) U3 U4 n3 n4，U4 n4 n3U3 11 2885 945 V227 V.(1 分)