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1、交变电流单元测试一、选择题本大题包括 10 小题;每小题 4 分;共 40 分.1 闭合线圈在匀强磁场中匀速转动;产生正弦式电流iImsint;若保持其他条件不变;使发电机线圈匝数及转速各增加一倍;则电流的变化规律为Ai2Imsin2tBi4Imsin2tCi2ImsintDi4Imsint2在如图 1 所示的电路中;a、b 两端连接的交流电源既含高频交流;又含低频交流；L 是一个 25mH 的高频扼流圈;C 是一个 100pF 的电容器;R 是负载电阻.下列说法中正确的是图 1AL 的作用是“通低频;阻高频”BC 的作用是“通交流;隔直流”CC 的作用是“通高频;阻低频”图 1D通过 R 的
2、电流中;低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比3将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上;电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确的是A电路中交变电流的频率为0.25HzB通过电阻的电流为错误错误!AC电阻消耗的电功率为2.5WD用交流电压表测得电阻两端的电压是5V4 一矩形线圈;绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动;线圈中的磁通量 随时间 t 的变化如图 3 所示;下列说法中正确的是图 3At1时刻感应电动势为零Bt2时刻感应电动势最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当 E 变换方向时;通过线圈的磁通量的绝对值都为最大5利用超导材料零电阻的性质;
3、可实现无损耗输电.现有一直流电路;输电线的总电阻为 0.4;它提供给用电器的电功率为40 kW;电压为 800 V如果用临界温度以下的超导电缆替 代原来的输电线;保持供给用电器的功率和电压不变;那么节约的电功率为A1 kWB1.6103 kWC1.6 kWD10 kW6一理想变压器给负载供电;变压器输入电压不变;如图 4 所示.如果负载电阻的滑动片向上移动.则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是均为理想电表图 4AV1、V2不变;A1增大;A2减小;P 增大BV1、V2不变;A1、A2增大;P 增大CV1、V2不变;A1、A2减小;P 减小DV1不变;V2增大;A1减小;A2减小;
4、P 减小7如图甲所示;为一种调光台灯电路示意图;它通过双向可控硅电子器件不分得电压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A220VC.错误错误!VB110VD错误错误!V8.交变电流电压的有效值为 6 V;它和电阻 R1、R2及电容器 C、电压表一起连接成如图所示的电路;图中电压表的读数为 U1;为了保证电容器 C 不被击穿;电容器的耐压值为 U2;电容器在电路中正常工作;则AU16错误错误!VU26 VBU16 VU23错误错误!VCU16错误错误!VU26 VDU16 VU26错误错误!V9如图所示;为探究理想变压器原
5、、副线圈电压、电流的关系;将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上;副线圈连接相同的灯泡 L1、L2;电路中分别接了理想交流电压表 V1、V2和理想交流电流表 A1、A2;导线电阻不计;如图所示当开关 S 闭合后AA1示数变大;A1与 A2示数的比值不变BA1示数变大;A1与 A2示数的比值变大CV2示数变小;V1与 V2示数的比值变大DV2示数不变;V1与 V2示数的比值不变10.如图所示;为了减少输电线路中电力损失;发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送;再经变电所将高压变为低压某变电所将电压u011 000错误错误!sin100t V 的交流电降为 220 V 供居民小区用
6、电;则变电所变压器A原、副线圈匝数比为50：1B副线圈中电流的频率是50 HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和11分有一个教学用的可拆变压器;如图甲所示它有两个外观基本相同的线圈 A、B;线圈外部还可以绕线1 某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B 线圈的电阻值;指针分别对应图乙中的 a、b 位置;由此可推断_线圈的匝数较多选填“A”或“B”2如果把它看成理想变压器;现要测量A线圈的匝数;提供的器材有;一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源请简要叙述实验的步骤写出要测的物理量;并用字母表示_A 线圈的匝数为 nA_.用所测物理量符号
7、表示三、计算题每分;共 50 分12如图所示;一矩形线圈在匀强磁场中绕 OO轴匀速转动;磁场方向与转轴垂直.线圈匝数 n40;电阻 r0.1;长 l20.05 m;宽 l20.04 m;角速度 100 rad/s;磁场的磁感应强度 B0.2 T线圈两端外接电阻R9.9 的用电器和一个交流电流表.求：1 线圈中产生的最大感应电动势；2 电流表的读数；3 用电器上消耗的电功率.13 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动.一小型发电机的线圈共 220 匝;线圈面积 S0.05m2;线圈转动的频率为 50Hz;线圈内阻不计;磁场的磁感应强度 B错误错误!T.如果用此
8、发电机带动两个标有“220V 11kW”的电机正常工作;需在发电机的输出端 a、b 与电机之间接一个理想变压器;电路如下图.求：1 发电机的输出电压为多少2 变压器原副线圈的匝数比为多少3 与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少14 如图所示;匀强磁场磁感应强度 B0.5 T;匝数为 n50 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 L25 cm;宽为 d20 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 r0.02;外接一阻值为 13 的用电器;使线圈与外电路
9、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 12 中的 et、it 图象15如图所示;一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户;已知发电机的输出功率 P150kW;输出电压 U1500V;升压变压器原、副线圈匝数比为 n1n215;两个变压器间的输电导线的总电阻 R15;降压变压器的输出电压 U4220V;变压器本身的损耗忽略不计;求：1 升压变压器副线圈两端的电压U22 输电线上损耗的电功率P损3 降压变压器原、副线圈的匝数比n3n4单元综合测试答案交变电流1转速加倍则2n 也加倍;
10、电流的最大值 Im也加倍故 i2Imsin2t 选项 A 正确.答案：A2由电抗和电容对交变电流的作用可知;A、C、D 正确.答案：ACD3、答案：C解析：由 et 图象可知;周期 T4102s;电压峰值 Um5V;所以频率 f错误错误!25Hz;A 错误；电压有效值 U错误错误!错误错误!V;D错误；电流有效值 I错误错误!错误错误!A;B 错误；电阻消耗功率 PI2R2.5W;C正确.4t1、t3时刻线圈中的磁通量为零;但变化率最大;感应电动势最大；而磁通最大时;变化率为零;感应电动势为零;当磁通量最大时;电动势 E 换向;故 CD 对.答案：CD225用电器的额定电流为：I错误错误!错误
11、错误!A50 A;输电线上消耗功率 P线I R50 0.4 W1000 W1 kW.所以若采用超导材料则线路上的损耗将被节约.答案：A6理想变压器输入电压不变;则输出电压不变;故表 V1;V2示数不变；滑片P 向上移;使负载电阻增大;因而;副线圈中的电流 I2减小;由于电压比不变;故原线圈中的电流也将减小；输出功率 P出U2I2减小;P入P出;因而输入功率也将减小.答案：C7.答案：C解析：设交流电的有效值为U;将交流电与直流电分别通过相同电阻R;分析一个周期内热量：交流电 Q错误错误!错误错误!错误错误!错误错误!直流电 Q错误错误!T解得：U错误错误!V8、解析电压表读数为交流电压的有效值
12、;所以电压表读数 U16 V;电容器耐压值应大于交流电压的最大值;U26错误错误!V.答案D9、解析由错误错误!错误错误!知;开关 S 闭合后;V2示数不变;V1与 V2示数的比值不变;故选项C 错误;选项 D 正确；开关 S 闭合后;副线圈闭合回路的总电阻 R 减小;由 I2错误错误!知;I2变大;由错误错误!错误错误!知;A1示数变大;且 A1与 A2示数的比值不变;故选项 A 正确答案AD10、解析u011 000错误错误!sin100t V 中的 11 000错误错误!指的是电压的峰值;有效值为 11000 V;则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比;即 50：1;A 正确；由
13、 100 可得频率为 50 Hz;变压器不改变电流的频率;因此;副线圈的频率也是 50 Hz;B 正确；电流与匝数成反比;即原线圈的电流比副线圈电流要小;因此;副线圈的导线要比原线圈粗;C 错误；居民小区各个用电器都是并联的;它们的电流总和等于副线圈中的电流;故 D错误答案AB11、解析1 由图乙可知 a 位置的阻值大于 b 位置的阻值;由电阻定律可得 A 线圈的匝数多于 B 线圈的匝数2用长导线绕一个 n 匝线圈;作为副线圈替代 A 线圈把低压电源接 B 线圈;测得线圈的输出电压U.用 A 线圈换下绕制的线圈测得A 线圈输出电压 UA.nA错误错误!n答案1A2 步骤见解析nA错误错误!n1
14、2解析：1EmnBSnBl1l21.6 V.2Im错误错误!0.16 A;电流表读数为有效值I错误错误!0.11 A.23PI R0.12 W.答案：11.6 V20.11 A30.12 W13、答案：11 100V251320A解析：1 根据 EmNBS1 100错误错误!V得输出电压的有效值为U1错误错误!1 100V2 根据错误错误!错误错误!得错误错误!错误错误!3 根据 P入P出2.2104W再根据 P入U1I1;解得 I120A14、解析1 线圈匝数 n50;磁场的磁感应强度 B0.5 T;线圈转动的角速度 2f2错误错误!rad/s50 rad/s;线圈的面积 SLd0.05 m
15、2所以 EmnBS500.50.0550 V196 V从图示位置计时;有 eEmcost196cos50t V.2 若 r0.02;则 r50 r0.0250 1 R总Rr13 1 14 Im错误错误!错误错误!A14 A所以 iImcost14cos50t A3 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e196sin50t V;i14sin50t A.4 因为 50;所以 T错误错误!0.04 s;Em196 V;Im14 A12 中的 et、it 图象分别如图甲、乙所示15、答案见解析答案：12 500V26 000W3101解析：1 因为错误错误!错误错误!;所以 U2错误错误!U12 500V2P2P150kW输电线中电流 I2错误错误!错误错误!A20A则 P损I错误错误!R线20215W6 000W3 用户得到功率 P4P2P损44 000W所以降压变压器副线圈电流I4错误错误!错误错误!A200A故错误错误!错误错误!错误错误!