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1、1第五章第五章 交变电流交变电流章末检测试卷章末检测试卷(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.16 题为单选题，712 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某交变电压瞬时值表达式为u6sin 314t V，则( )2A用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为 2 sB把额定电压为 6 V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C把额定电压为 6 V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡将烧毁D耐压 6 V 的电容器可以直接用在此电源上答案 B解析 由表达式可知电压的最大值是 6 V，角速度是
2、314 rad/s，所以电压的有效值是 6 2V，周期是 0.02 s，所以 B 正确，A、C、D 错误2如图 1 所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压时间图象原、副线圈匝数比n1n2101，串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为 1 A，则( )图 1A变压器原线圈所接交流电压的有效值为 311 VB变压器输出端所接电压表的示数为 22 V2C变压器输出端交变电流的频率为 50 HzD变压器的输出功率为 220 W2答案 C解析 变压器原线圈所接交流电压的有效值为U1 V220 V，选项 A 错误；变压器输3112出端所接电压表的示数为U2U1220 V22 V，选项 B 错误；
3、变压器输出端交变电n2 n11 10流的频率为f Hz50 Hz，选项 C 正确；变压器的输出功率等于输入功率，1 0.02PU1I12201 W220 W，选项 D 错误3用 220 V 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 110 V，通过2负载的电流随时间变化的图象如图 2 所示，则( )图 2A变压器输入功率约为 3.9 WB输出电压的最大值是 110 VC变压器原、副线圈的匝数比是 12D负载电流的函数表达式i0.05sin (100t) A 2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PUI110 V A3.9
4、 W，A 正确；输出电压的有效值是 110 V，最大值是 1100.052V，所以 B 错误；变压器原、副线圈匝数之比是 21，C 错误；负载电流的函数表达式2是i0.05sin (100t) A，D 错误4.如图 3 所示，理想变压器的原线圈接在u220sin 100t(V)的交流电源上，副线圈接2有R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 21，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是( )图 3A原线圈的输入功率为 220 W2B电流表的读数为 1 AC电压表的读数为 110 V2D副线圈输出交流电的周期为 50 s答案 B解析 原线圈输入电压的有效值是 220 V，由，可得U2110
5、 V，则电压表读数应为U1 U2n1 n2110 V，选项 C 错误由欧姆定律可得I22 A，由可得I11 A，选项 B 正U2 RI1 I2n2 n1确由功率P1U1I1可知，P1220 W，选项 A 错误由电源电压瞬时值表达式3u220sin 100t(V)，可知100 rad/s，由T可知，T0.02 s，选项 D 错22 误45.如图 4 所示，线框匝数为N，面积为S，以角速度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 4A图示位置电流最大BR两
6、端电压的有效值UNBS22C交流电流表的示数INBS 2RD一个周期内通过R的电荷量q2BS R答案 C解析 题图所示位置通过R的电流为零，R两端电压的瞬时值如图所示设R两端电压的有效值为U，在一个周期内有： T，解得：UNBS，电流NBS22RT 2U2 R1 2的有效值I ，在一个周期内，只有半周期的时间有电流通过R，故：qNU RNBS 2R R.故选 C.2NBS R6一含有理想变压器的电路如图 5 所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为 3 、1 和 4 ，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
7、 4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )图 5A21 B31 C41 D51答案 B5解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比，通过R2的电流I I2n2 n1I2，副线圈的输出电压U2I2(R2R3)，由可得原线圈两端的电压U15IIn1 n25In1 n2U1 U2n1 n22，则UU1IR15I23I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比(n1 n2)(n1 n2)，通过R2的电流I2，副线圈的输出电压U2I2R2，由4I I2n2 n14In1 n24In1 n2U1 U2可得原线圈两端的电压U14I2，则UU14IR14I212I，联立解得n1 n2(n1 n2
8、)(n1 n2)3，选项 B 正确n1 n27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答案 ABC8.如图 6 所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说
9、法正确的是( )图 6Aa、b端接稳恒直流电，灯泡发亮Ba、b端接交变电流，灯泡发亮Ca、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Da、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6答案 BCD解析 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如图 7 甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R10 的电阻连接，与电阻R并联的交
10、流电压表为理想电表，示数是 10 V图乙是穿过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图象，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是( )图 7A电阻R上的电功率为 10 WB0.02 s 时R两端的电压瞬时值为零CR两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos (100t) VD通过R的电流i随时间t变化的规律是icos (100t) A答案 AC解析 根据公式P，得P10 W，故选项 A 正确；由题图乙可知，0.02 s 时通过线圈的U2 R磁通量为零，电动势最大，R两端的电压瞬时值为 10 V，故选项 B 错误；由题图乙可知，2T0.02 s，电动势的最大值为EmU10 V，100 rad/s，又
11、因为此交变222 T电流是从垂直于中性面开始计时的，所以R两端的电压u随时间t变化的规律是u14.1cos (100t) V，故选项 C 正确；Im1.41 A，通过R的电流i随时间t变化Em R的规律是i1.41cos (100t) A，故选项 D 错误10如图 8 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R10 ，降压变压器T2原、副线圈的匝数之比为41，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u220sin 100t(V)，用电器的电阻R011 ，则( )2图 87A通过用
12、电器R0的电流的有效值是 20 AB升压变压器的输入功率为 4 650 WC发电机中的交变电流的频率为 100 HzD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瞬时值表达式可知，副线圈的输出电压的有效值为 220 V，电流的有效值为I A20 A，选项 A 正确；通过输电线的电流II U R0220 11n4 n320 4A5 A，所以升压变压器的输入功率为PI2RI2R05210 W20211 W4 650 W，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 50 Hz，选项 C错误；当用电器的电阻R0减小时，其消耗的功
13、率变大，发电机的输出功率变大，选项 D 错误11如图 9 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 9A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
14、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U2，解得U236 n2U1 n1V，B 中两灯泡接入电路时，副线圈中的电流I2 A，原线圈中的电流I1 A0.44 20 94 9A0.5 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180 V0.5 A，36 V2R解得R 14.4 ，A 正确812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，
15、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 10A输入电压u的表达式u20sin (100t) V2B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答案 AD解析 由题图乙可知，Um20 V，T0.02 s，则100 rad/s，输入电压22 Tu20sin (100t) V，故 A 正确；由变压器的变压规律知：，故U22U1 U2n1 n2U1n2 n1V4 V，将 S1接 1、S2闭合时，灯泡 L2正常发
16、光可得，灯泡 L2的额定电压为 4 20 1 5V，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，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入P出，故U22 R总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PU22 RW0.8 W，D 正确42 20二、非选择题(本题共 5 小题，共计 52 分)13(4 分)某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压_(选填“交流电源”或“直流电源”)先保持原
17、线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大” “减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大” “减小”或“不变”)上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是_(选填“控制变量法” “转换法”或“类比法”)答案 交流电源 增大 减小 控制变量法解析 变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压交9流电源；根据变压比公式，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线U1 U2n1 n2圈两端的电压增大；根据变压比公式，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，U
18、1 U2n1 n2观察到副线圈两端的电压减小；上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法1014(6 分)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤(1)以上操作的合理顺序是_(只填步骤前数字序号)；(2)如图 11 所示，在实验中，两线圈的匝数n11 600，n2400，当将n1做原线圈时，U116 V，副线圈两端电压U24 V；原线圈与
19、副线圈对调后，当U18 V 时，U232 V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是_图 11答案 (1) (2)U1 U2n1 n2解析 (1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤(2)两线圈的匝数n11 600，n2400，当将n1做原线圈时，U116 V，副线圈两端电压U24 V；当原线圈与副线圈对调后，U18 V 时
20、，U232 V，此时U2为原线圈的电压，而U1为副线圈的电压，由以上数据可得：.U1 U2n1 n215(13 分)如图 12 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n100 匝，总电阻r1.0 ，所围成的矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，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enBmScos ，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电2 T(2 Tt)阻随温度的变化，求：11图 12(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小
21、灯泡消耗的电功率；(3)在 0 时间内，通过小灯泡的电荷量T 4答案 (1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0103 C解析 (1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V.2nBmS T(2)电流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小灯泡消耗的电功率Em RrIm22 25PI2R2.88 W.(3)在 0 时间内，电动势的平均值 ，平均电流 ，T 4EnSB tIE RrnSBRrt通过小灯泡的电荷量q t4.0103 C.InSB Rr16(13 分)如图 13 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
22、为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 V 的示数U2 V求：(电表均为理想电表)图 13(1)原线圈匝数n1等于多少匝？(2)当开关 S 断开时，电流表 A2的示数I25 A则电流表 A1的示数I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关 S 闭合时，电流表 A1的示数I1等于多少？答案 (1)1 650 匝 (2) A (3) A1 32 3解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：12U，则n11 650 匝U1 n1U2 n2(2)当开关 S 断开时，有：U1I1U2I2，I1 AU2I2 U11 3(3)当开关 S 断开时，有：R144
23、 .当开关 S 闭合时，设副线圈总电阻为R，有U2 I2R22 ，副线圈中的总电流为I210 A由U1I1U2I2可知，I1R1 2U2 R A.U2I2 U12 317(16 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 1.8108 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：(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
24、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 (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r1.8108 2l S2 4 103 10514.4 由题意知P损P4%()2rP U2代入数据得U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比.n1 n2U1 U2500 V 6 000 V1 12(2)I2 A AP U2105 6 10350 3U损I2r14.4 V240 V50 3而U3U2U损6 000 V240 V5 760 Vn3 n4U3 U45 760 V 220 V288 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.13由题知I4100 A 则由，所以I3 AI4 I3n3 n4288 11275 72U损I3r14.4 V55 V275 72而U1、U2不变U3U2U损(6 00055) V5 945 V，U4U35 945 V227 V.U3U4n3n4n4n311288