第二章 交变电流 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(共 12 小题，每小题 5 分，共 60 分。18 题为单项选择题，912 题 为多项选择题。) 1.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 解析 电路中损失的功率 PI2R，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 前超导材料还没有进入大规模实用阶段，选项 B、D 错误；二是减小输电电流， 即提高高压输电的电压，选项 C 正确；提高输

2、送功率，损失也相应增加，不能达 到目的，选项 A 错误。 答案 C 2.一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 解析 由电动势 e10 2sin(20t)V 知，计时从线圈位于中性面时开始，所以 t 0 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 感线平行，切割磁感线的有效速度为零，选项 A 正确，B、C 错误；当 t0.4 s 时，e10 2sin

3、(200.4) V0，选项 D 错误。 答案 A 3.线圈面积为 S，匝数为 N，线圈的电阻、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 1 A.图示位置电流最大 B.R 两端电压的有效值 U 2NBS C.交流电流表的示数 I 2RNBS D.一个周期内通过 R 的电荷量 q2BS R 解析 由题图可知，图示位置通过 R 的电流为零，R 两端电压的瞬时值可用图来 表示。 设电压的有效值为 U，在一个周期内有 NBS 2 2 R T 2 U2 R T，解得 U1 2NBS，电流 的有效值

4、IU R NBS 2R ，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过 R，故 qN R 2NBS R ，只有选项 C 正确。 答案 C 4.(2018 河南郑州高二检测)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 0.2 A B.原线圈的输入电流约为 0.1 A C.原、副线圈的匝数比约为 521 D.原、副线圈的匝数比约为 152 解析 设原线圈的输入电压和输入电流分别为 U1、I1，副线圈的输出电压和输出 电流分别为 U2、I2，根据U1 U2 n1 n2可以得

5、到原、副线圈的匝数比约为 521，又根 据 I1U1I2U2可得 I1U2 U1I2，原线圈的输入电流约为 0.01 A，所以 C 正确，A、B、 D 错误。 答案 C 5.如图 2 所示，实验室一台手摇交流发电机的内阻 r1.0 ，外接 R9.0 的电 阻。闭合开关 S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势 e10 2 sin(10t)V，则( ) 图 2 A.该交变电流的频率为 10 Hz B.该电动势的有效值为 10 2 V C.外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W D.电路中理想交流电流表的示数为 1.0 A 解析 由交变电流电动势的表达式 e10 2sin(10t)VE

6、msin t 可知，该交变电 流的频率为 f 2 10 2 Hz5 Hz，选项 A 错误；该交变电流电动势的有效值 E Em 2 10 2 2 V10 V， 选项 B 错误； 电流的有效值 I E Rr 10 9.01.0 A1.0 A， 外接电阻 R 所消耗的电功率 PRI2R1.029.0 W9 W， 故选项 C 错误， D 正确。 答案 D 6.如图 3 所示，变频交变电源的频率可在 20 Hz 到 20 kHz 之间调节，在某一频率 时，A1、A2两只灯泡的亮度相同。则下列说法正确的是( ) 图 3 A.如果将频率增大，A1变暗、A2变亮 B.如果将频率增大，A1变亮、A2变亮 C.如

7、果将频率减小，A1变暗、A2变亮 D.如果将频率减小，A1变亮、A2变暗 解析 某一频率时，两只灯泡亮度相同，可知两灯泡消耗的功率相同，频率增大 时，感抗增大，而容抗减小，故通过 A1的电流增大，A1变亮，通过 A2的电流减 小，A2变暗，故选项 A、B 错误；同理可得选项 C 正确，D 错误。 答案 C 7.如图 4 所示，理想变压器原线圈输入电压 uUmsin t，副线圈电路中 R0为定 值电阻，R 是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用 U1和 U2表示； 和 是理想交流电流表，示数分别用 I1和 I2表示。下列说法正确的是( ) 图 4 A.I1和 I2表示电流的瞬时值 B.U1

8、和 U2表示电压的最大值 C.滑片 P 向下滑动过程中，U2不变，I1变大 D.滑片 P 向下滑动过程中，U2变小，I1变小 解析 电压表和分别测量变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值，电 流表 和分别测量原、副线圈电路中电流的有效值，选项 A、B 错误；滑动变阻 器向下滑动时，接入电路的电阻变小，原、副线圈输入、输出电压不变，由欧姆 定律 I U RR0可知，副线圈电路中的电流 I2 变大，由I1 I2 n2 n1知原线圈电流 I1 变大， 选项 C 正确，D 错误。 答案 C 8.如图 5 中理想变压器原、副线圈的匝数之比为 21，现在原线圈两端加上交变 电压 u311 sin(100

9、 t)V 时，灯泡 L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理 想电表。则下列说法正确的是( ) 图 5 A.该交流电的周期为 0.2 s B.电压表的示数为 155.5 V C.若将滑动变阻器的滑片 P 向上滑动，则电流表读数变大 D.若将滑动变阻器的滑片 P 向上滑动，则 L1将变暗、L2将变亮 解析 由交变电压 u311sin(100t)V 可知，该交流电的周期 T0.02 s，选项 A 错误；原线圈电压为 220 V，根据变压器变压公式可知副线圈输出电压为 110 V， 电压表的示数为 110 V，选项 B 错误；若将滑动变阻器的滑片 P 向上滑动，电阻 变小电压表示数不变，灯泡 L

10、1所在支路的电流不变，灯泡 L1亮度不变；灯泡 L2 所在支路的电阻减小，电流增大，L2将变亮。串联在副线圈输出端的电流表测量 的是两个灯泡支路的总电流，所以电流表读数变大，选项 C 正确，D 错误。 答案 C 9.在变电站里，常用电压互感器或电流互感器监测电网上的高电压或强电流。如 图 6 所示为某互感器的示意图，上、下线圈的匝数分别为 n1、n2，火线和零线之 间的电压为 U，火线中的电流为 I。若将该互感器视为理想变压器，则下列说法 正确的是( ) 图 6 A.该互感器为电流互感器 B.该互感器为电压互感器 C.流过电表的电流为n1 n2I D.电表两端的电压为n2 n1U 解析 原线圈

11、串联在输电线路上，测量的是输电电流，因此该互感器为电流互感 器，选项 A 正确，B、D 错误；火线中的电流为 I，根据变流公式，通过电表的电 流为n1 n2 I，选项 C 正确。 答案 AC 10.如图 7 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 n1600 匝，副线圈匝数 n2120 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 7 A.阻值为 14.4 的电阻 B.并联两盏“36 V 40 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 解析 理想变压器可以变压

12、、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；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 U120 600180 V36 V， B 中两灯泡接入电路时， 原线圈中的电流 I1 4 9 A0.44 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） 2 R

13、180 V0.5 A，解得 R14.4 ，A 正确。 答案 AB 11.某小型水电站的电能输送示意图如图 8 所示，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为 R，降压变压器 T2的原、副线圈 匝数之比为 41，降压变压器副线圈两端交变电压 u220 2 sin(100t)V，降压 变压器的副线圈与阻值 R011 的电阻组成闭合电路。 若将变压器视为理想变压 器，则下列说法正确的是( ) 图 8 A.通过 R0的电流的有效值是 20 A B.降压变压器 T2原、副线圈的电压之比为 41 C.升压变压器 T1的输出电压等于降压变压器 T2的输入电压 D.升压变

14、压器 T1的输出功率大于降压变压器 T2的输入功率 解析 降压变压器副线圈两端交变电压的有效值为 220 V，负载电阻为 11 ，所 以通过 R0的电流的有效值是 20 A，选项 A 正确；降压变压器 T2的原、副线圈匝 数之比为 41，所以降压变压器 T2的原、副线圈的电压之比为 41，选项 B 正 确；升压变压器 T1的输出电压等于降压变压器 T2的输入电压加上输电线上损失 的电压，选项 C 错误；升压变压器 T1的输出功率等于降压变压器 T2的输入功率 加上输电线上损失的功率，选项 D 正确。 答案 ABD 12.(2018 泸州高二检测)如图 9 所示，面积为 S、匝数为 N、电阻为

15、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 匀速转动。 设线圈转 动到图示位置的时刻 t0。则( ) 图 9 A.在 t0 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 0 B.1 秒钟内流过电阻 R 的电流方向改变 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 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 错误

16、；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 2f2 2 ，B 正确；R 两端再并联一 只电阻后，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C 正确；并联电 容器后，由于电路与交变电源相连，电容器反复充电放电，该支路有电流通过， 故电压表的读数也减小，D 错误。 答案 BC 二、非选择题(本题共 4 小题，共 40 分。解答题应写出必要的文字说明、方程式 和重要演算步骤。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.(8 分)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图 10 所示。在磁极和圆柱状铁芯之 间形成的两磁场区域的圆心角均为4

17、 9，磁场均沿半径方向。匝数为 N 的矩形线 圈 abcd 的边长 abcdl，bcad2l。线圈以角速度 绕中心轴匀速转动，bc 和 ad 边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为 B、方 向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为 r，外接电阻为 R。求： 图 10 (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小 Em； (2)线圈切割磁感线时，bc 边受安培力的大小 F； (3)外接电阻上电流的有效值 I。 解析 (1)bc、ad 边的运动速度 v l 2 感应电动势 Em2NB(2l)v 解得 Em2NBl2。 (2)电流 Im Em rR，安培力 F2NBIml 解得

18、F4N 2B2l3 rR 。 (3)一个周期内，通电时间 t4 9T R 上消耗的电能 WI2mRt 且 WI2RT 解得 I 4NBl2 3（rR）。 答案 (1)2NBl2 (2)4N 2B2l3 rR (3) 4NBl2 3（rR） 14.(10 分) (2018 泉州高二检测)如图 11，一个小型应急交流发电机，内部为 n 50 匝、边长 L20 cm 的正方形线圈，总电阻为 r1.0 。线圈在磁感应强度为 B 0.1 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为 R 9.0 的电灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为 100 rad/s 时，电灯正常发光

19、。求： 图 11 (1)交流发电机发出的电动势的最大值； (2)电灯正常发光的功率； (3)从图示位置开始，线圈转过 30 的过程中，通过电灯的电荷量； (4)线圈每转动一分钟，外力所需做的功。 解析 (1)电动势的最大值为 EmnBSnBL220 V (2)电动势的有效值为 EEm 210 2 V 电灯正常发光的电流 I E rR 10 2 19 A 2 A， 电灯正常发光的功率 PI2R18 W (3)qI tn Rr nBSsin 30 Rr 0.01 C (4)整个回路上产生的热量为 QI2(Rr)t1 200 J W外Q1 200 J。 答案 (1)20 V (2)18 W (3)0

20、.01 C (4)1200 J 15.(10 分)如图 12 所示，理想变压器原线圈中输入电压 U13 300 V，副线圈两端 电压 U2220 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 的示数 U2 V，求： 图 12 (1)原线圈 n1等于多少匝？ (2)当开关 S 断开时，电流表的示数 I25 A。则电流表的示数 I1为多少？ (3)在(2)中情况下，当开关 S 闭合时，电流表的示数 I1等于多少？ 解析 (1)由变压器电压与匝数的关系可得 U1 n1 U2 n2 U 1，则 n11 650 匝。 (2)当开关 S 断开时，有 U1I1U2I2，I1U

21、2I2 U1 1 3 A (3)当开关 S 断开时，有 R1U2 I2 44 。当开关 S 闭合时，设副线圈总电阻为 R， 有 RR1 2 22 ，副线圈中的总电流为 I2U2 R10 A。 由 U1I1U2I2可知，I1U2I2 U1 2 3 A。 答案 (1)1 650 匝 (2)1 3 A (3) 2 3 A 16.(12 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 1.810 8 m， 横截面积为 105 m2 的输电线向 4103 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： (

22、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。 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 由题意知 P损P4% P U2 2 R 代入数据得 U26 000 V 升压变压器原、副线圈匝数比n1 n2 U1 U2 500 V 6 000 V 1 12。 (2)I2 P U2

23、 105 6103 A 50 3 A U损I2R50 3 14.4 V240 V 而 U3U2U损6 000 V240 V5 760 V n3 n4 U3 U4 5 760 V 220 V 288 11 降压变压器原、副线圈匝数比为 28811。 (3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大 由题知 I4100 A，则由I4 I3 n3 n4 288 11 所以 I3275 72 U损I3R275 72 14.4 V55 V 而 U1、U2不变 U3U2U损(6 00055) V5 945 V 由U3 U4 n3 n4得 U4n4 n3U3 11 2885 945 V227 V。 答案 (1)112 (2)28811 (3)大于 220 V 227 V