第五章 交變電流章末檢測試卷(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共計(jì)48分.16題為單選題，712題為多選題，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1某交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u6sin 314t V，則()A用此交變電流作打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源時(shí)，打點(diǎn)周期為2 sB把額定電壓為6 V的小燈泡接在此電源上，小燈泡正常發(fā)光C把額定電壓為6 V的小燈泡接在此電源上，小燈泡將燒毀D耐壓6 V的電容器可以直接用在此電源上答案B解析由表達(dá)式可知電壓的最大值是6 V，角速度是314 rad/s，所以電壓的有效值是6 V，周期是0.02 s，所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤2如圖1所示為理想變壓器原線圈所接正弦交流電源兩端的電壓時(shí)間圖象原、副線圈匝數(shù)比n1n2101，串聯(lián)在原線圈電路中的交流電流表的示數(shù)為1 A，則()圖1A變壓器原線圈所接交流電壓的有效值為311 VB變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為22 VC變壓器輸出端交變電流的頻率為50 HzD變壓器的輸出功率為220 W答案C解析變壓器原線圈所接交流電壓的有效值為U1 V220 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為U2U1220 V22 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器輸出端交變電流的頻率為f Hz50 Hz，選項(xiàng)C正確；變壓器的輸出功率等于輸入功率，PU1I12201 W220 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3用220 V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110 V，通過負(fù)載的電流隨時(shí)間變化的圖象如圖2所示，則()圖2A變壓器輸入功率約為3.9 WB輸出電壓的最大值是110 VC變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是12D負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i0.05sin (100t) A答案A解析變壓器的輸入功率等于輸出功率，等于輸出電壓的有效值與輸出電流的有效值的乘積，所以PUI110 V A3.9 W，A正確；輸出電壓的有效值是110 V，最大值是110 V，所以B錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比是21，C錯(cuò)誤；負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式是i0.05sin (100t) A，D錯(cuò)誤4.如圖3所示，理想變壓器的原線圈接在u220sin 100t(V)的交流電源上，副線圈接有R55 的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為21，電流表、電壓表均為理想電表下列說法正確的是()圖3A原線圈的輸入功率為220 WB電流表的讀數(shù)為1 AC電壓表的讀數(shù)為110 VD副線圈輸出交流電的周期為50 s答案B解析原線圈輸入電壓的有效值是220 V，由，可得U2110 V，則電壓表讀數(shù)應(yīng)為110 V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤由歐姆定律可得I22 A，由可得I11 A，選項(xiàng)B正確由功率P1U1I1可知，P1220 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤由電源電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u220sin 100t(V)，可知100 rad/s，由T可知，T0.02 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5.如圖4所示，線框匝數(shù)為N，面積為S，以角速度繞垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)線框的電阻、電感均不計(jì)，外電路接有電阻R、理想電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦?，即正向電阻為零，反向電阻無窮大下列說法正確的是()圖4A圖示位置電流最大BR兩端電壓的有效值UNBSC交流電流表的示數(shù)INBSD一個(gè)周期內(nèi)通過R的電荷量q答案C解析題圖所示位置通過R的電流為零，R兩端電壓的瞬時(shí)值如圖所示設(shè)R兩端電壓的有效值為U，在一個(gè)周期內(nèi)有：T，解得：UNBS，電流的有效值I，在一個(gè)周期內(nèi)，只有半周期的時(shí)間有電流通過R，故：qN.故選C.6一含有理想變壓器的電路如圖5所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ，為理想交流電流表，U為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()圖5A21 B31 C41 D51答案B解析開關(guān)斷開時(shí)，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2(R2R3)，由可得原線圈兩端的電壓U15I2，則UU1IR15I23I；開關(guān)閉合時(shí)，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2R2，由可得原線圈兩端的電壓U14I2，則UU14IR14I212I，聯(lián)立解得3，選項(xiàng)B正確7我國“西電東送”采用高壓直流輸電，繼三峽至常州500 kV直流輸電工程后，又實(shí)現(xiàn)了三峽至廣東的500 kV直流輸電工程這種輸電方式是在高壓交流遠(yuǎn)距離輸電的基礎(chǔ)上，增加了把交流變?yōu)橹绷鞯摹罢鳌痹O(shè)備，用戶端用專用的“逆變”設(shè)備把直流變?yōu)榻涣麝P(guān)于高壓遠(yuǎn)距離直流輸電，下列說法正確的有()A“整流”設(shè)備應(yīng)放在升壓變壓器后，而“逆變”設(shè)備放在降壓變壓器前B有利于消除輸電線路中感抗和容抗的影響C可以實(shí)現(xiàn)不同頻率的交流電網(wǎng)絡(luò)之間的電力傳輸D高壓遠(yuǎn)距離直流輸電對(duì)輸電線路絕緣性能無要求答案ABC8.如圖6所示的電路，一燈泡和一可變電容器串聯(lián)，下列說法正確的是()圖6Aa、b端接穩(wěn)恒直流電，燈泡發(fā)亮Ba、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮Ca、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時(shí)，燈泡亮度增大Da、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，在不改變交變電流有效值的情況下增大其頻率，燈泡亮度增大答案BCD解析電容器有“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”的特點(diǎn)，B、D項(xiàng)正確，A錯(cuò)誤；增大電容器的電容，電容的阻礙作用減小，電流增大，燈泡的亮度增大，C項(xiàng)正確9如圖7甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與阻值為R10 的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，示數(shù)是10 V圖乙是穿過矩形線圈的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象，線圈電阻忽略不計(jì)，則下列說法正確的是()圖7A電阻R上的電功率為10 WB0.02 s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零CR兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u14.1cos (100t) VD通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是icos (100t) A答案AC解析根據(jù)公式P，得P10 W，故選項(xiàng)A正確；由題圖乙可知，0.02 s時(shí)通過線圈的磁通量為零，電動(dòng)勢最大，R兩端的電壓瞬時(shí)值為10 V，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，T0.02 s，電動(dòng)勢的最大值為EmU10 V，100 rad/s，又因?yàn)榇私蛔冸娏魇菑拇怪庇谥行悦骈_始計(jì)時(shí)的，所以R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u14.1cos (100t) V，故選項(xiàng)C正確；Im1.41 A，通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i1.41cos (100t) A，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤10如圖8為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電已知輸電線的總電阻R10 ，降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)之比為41，副線圈與用電器R0組成閉合電路若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈的輸出電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin 100t(V)，用電器的電阻R011 ，則()圖8A通過用電器R0的電流的有效值是20 AB升壓變壓器的輸入功率為4 650 WC發(fā)電機(jī)中的交變電流的頻率為100 HzD當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小答案AB解析由T2的副線圈的輸出電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式可知，副線圈的輸出電壓的有效值為220 V，電流的有效值為I A20 A，選項(xiàng)A正確；通過輸電線的電流II A5 A，所以升壓變壓器的輸入功率為PI2RI2R05210 W20211 W4 650 W，選項(xiàng)B正確；發(fā)電機(jī)中的交變電流的頻率與T2的輸出電壓的頻率相同，也為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí)，其消耗的功率變大，發(fā)電機(jī)的輸出功率變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤11如圖9甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險(xiǎn)絲L，原線圈匝數(shù)n1600匝，副線圈匝數(shù)n2120匝當(dāng)原線圈接在如圖乙所示的交變電源上時(shí)，要使整個(gè)電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接 ()圖9A阻值為14.4 的電阻B并聯(lián)兩盞“36 V40 W”的燈泡C工作頻率為10 Hz的電視D耐壓值為36 V的電容器答案AB解析理想變壓器可以變壓、變流，但不可以改變功率和頻率；由題圖乙可知，原線圈中交變電源的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，則副線圈得到的交變電流的頻率也為50 Hz，故接入工作頻率為10 Hz的電視不能正常工作，C錯(cuò)誤；由題圖乙可知，原線圈所接電源電壓的有效值為180 V，由理想變壓器特點(diǎn)可知，變壓比等于匝數(shù)比，則U2，解得U236 V，B中兩燈泡接入電路時(shí)，副線圈中的電流I2 A，原線圈中的電流I1 A0.44 A0.5 A，B正確；副線圈兩端電壓的有效值為36 V，但其最大值大于電容器的耐壓值，故D錯(cuò)誤；由理想變壓器特點(diǎn)可知，原、副線圈消耗的功率相等，則180 V0.5 A，解得R 14.4 ，A正確12如圖10甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n251，電阻R20 ，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光下列說法正確的是()圖10A輸入電壓u的表達(dá)式u20sin (100t) VB只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W答案AD解析由題圖乙可知，Um20 V，T0.02 s，則100 rad/s，輸入電壓u20sin (100t) V，故A正確；由變壓器的變壓規(guī)律知：，故U2 V4 V，將S1接1、S2閉合時(shí)，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2的額定電壓為4 V，當(dāng)只斷開S2后，副線圈兩端電壓不變，此時(shí)副線圈的負(fù)載為L1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，B錯(cuò)誤；此時(shí)P出，副線圈負(fù)載R總增大，故P出減小，又P入P出，故原線圈的輸入功率減小，C錯(cuò)誤；當(dāng)S1換接到2后，副線圈的負(fù)載僅是電阻R，故P W0.8 W，D正確二、非選擇題(本題共5小題，共計(jì)52分)13(4分)某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12 V的低壓_(選填“交流電源”或“直流電源”)先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓_(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓_(選填“增大”“減小”或“不變”)上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是_(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)答案交流電源增大減小控制變量法解析變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12 V的低壓交流電源；根據(jù)變壓比公式，保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；根據(jù)變壓比公式，保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓減?。簧鲜鎏骄扛本€圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法14(6分)在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下：將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡；將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟(1)以上操作的合理順序是_(只填步驟前數(shù)字序號(hào))；(2)如圖11所示，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)n11 600，n2400，當(dāng)將n1做原線圈時(shí)，U116 V，副線圈兩端電壓U24 V；原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，當(dāng)U18 V時(shí)，U232 V，那么可初步確定，變壓器兩個(gè)線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是_圖11答案(1)(2)解析(1)在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，首先將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟(2)兩線圈的匝數(shù)n11 600，n2400，當(dāng)將n1做原線圈時(shí)，U116 V，副線圈兩端電壓U24 V；當(dāng)原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，U18 V時(shí)，U232 V，此時(shí)U2為原線圈的電壓，而U1為副線圈的電壓，由以上數(shù)據(jù)可得：.15(13分)如圖12甲所示，固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一個(gè)小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場已知線圈的匝數(shù)n100匝，總電阻r1.0 ，所圍成的矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為enBmScos ，其中Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，T為磁場變化的周期，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖12(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在0時(shí)間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C解析(1)由題圖乙知，線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V.(2)電流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小燈泡消耗的電功率PI2R2.88 W.(3)在0時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)勢的平均值，平均電流，通過小燈泡的電荷量qt4.0103 C.16(13分)如圖13所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U13 300 V，副線圈兩端電壓為U2220 V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U2 V求：(電表均為理想電表)圖13(1)原線圈匝數(shù)n1等于多少匝？(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表A2的示數(shù)I25 A則電流表A1的示數(shù)I1為多少？(3)在(2)中情況下，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表A1的示數(shù)I1等于多少？答案(1)1 650匝(2) A(3) A解析(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：U，則n11 650匝(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：U1I1U2I2，I1 A(3)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有：R144 .當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，設(shè)副線圈總電阻為R，有R22 ，副線圈中的總電流為I210 A由U1I1U2I2可知，I1 A.17(16分)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓有效值恒為500 V，現(xiàn)用電阻率為1.8108 m、橫截面積為105 m2的輸電線向4103 m遠(yuǎn)處的用戶輸電，要使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線上的損失功率不得超過發(fā)電機(jī)總功率的4%，求：(1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(2)如果用戶用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(3)想一想，當(dāng)深夜接入電路的用電器減少時(shí)，用電器兩端的電壓是大于、小于還是等于220 V？若用電器電路中電流為100 A，求此時(shí)用電器兩端的電壓數(shù)值答案(1)112(2)28811(3)大于220 V227 V解析(1)輸電要用兩根導(dǎo)線，則輸電線的電阻為r1.8108 14.4 由題意知P損P4%()2r代入數(shù)據(jù)得U26 000 V升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比.(2)I2 A AU損I2r14.4 V240 V而U3U2U損6 000 V240 V5 760 V降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為28811.(3)用電器總數(shù)減少時(shí)，用電器電路總電阻變大，I4變小，則輸電線電路中電流變小，輸電線損失電壓變小，U3變大，則U4變大，即用電器兩端的電壓大于220 V.由題知I4100 A則由，所以I3 AU損I3r14.4 V55 V而U1、U2不變U3U2U損(6 00055) V5 945 V，U4U35 945 V227 V.