交变电流单元测试

1、xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考XXX年级xx班级姓名：_班级：_考号：_题号一、计算题二、综合题三、选择题四、多项选择五、填空题总分得分评卷人得分一、计算题（每空？ 分，共？ 分）1、如图10-1-8所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长l10.4 m，ad和bc边长l20.2 m，匝数n100匝，它在磁感应强度B0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 V，开关S闭合时，外电路上标有“10 V、10 W”的灯泡恰好正常发光，求：图10-1-8(1)导线框abcd在磁场中转动的

2、角速度？(线圈的电阻不计)(2)S闭合后，当导线框从图示位置转过60°时的过程中通过灯泡的电荷量？2、如图所示，两等大的平行金屑板相距为d=2.50m，板间有一内壁光滑的硬塑料管处在磁感应强度为B=143T的匀强磁场中，管内有一半径可以忽略不计的带电小球，球的质量为m=120g，电荷量为q=0.100C板的右侧有一边长为L=1.00m的正方形线圈，线圈在同样的匀强磁场中绕转轴OO'匀速转动，产生的交变电压经过一理想的整流(将交流变成直流)装置后，输出的恒定电压等于该交变电压的有效值。两金属板间未加电压时,小球在管中沿逆时针方向做变速圆周运动，运动到最低点时速率为v=8.00m

3、/s，此时球对管壁的压力为零若某时刻将整流装置输出后的直流电压加在两金属板间，此后小球将做匀速圆周运动，求(线圈电阻不计，g取10m/s2)  (1)两板间未加电压时，小球在管的最左端受到管壁作用力的大小和方向；(2)线圈转动的角速度(结果保留三位有效数字)3、如图是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，给车头灯供电。已知自行车车轮半径r=35cm，摩擦小轮半径r0=1.00cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm2

4、，总电阻R1=40，旋转磁极的磁感应强度B0.010T，车头灯电阻R210。当车轮转动的角速度8rad/s时。求：   （1）发电机磁极转动的角速度。    （2）车头灯中电流的有效值。4、一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻，外电路电阻，已知感应电动势的最大值，其中为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。5、交变电流的电压表达式为u=20sin314tV，求这个交变电压的最大值Umax、有效

5、值U、周期T、频率f.6、一交变电流的变化规律为i=Imaxsin314tA，已知在t=时，i=10A，那么串接在电路中的电流表的示数是多少？7、某N匝线圈的交流发电机，从中性面开始计时，转过半周期时间和一周期时间内通过线圈导线某截面的电荷量为多少？（已知发电机内的磁场磁感应强度为B，线圈面积为S，周期为T，闭合电路的总电阻为R.）某N匝线圈的交流发电机，从中性面开始计时，转过半周期时间和一周期时间内通过线圈导线某截面的电荷量为多少？（已知发电机内的磁场磁感应强度为B，线圈面积为S，周期为T，闭合电路的总电阻为R.） 8、某交变电流的瞬时表达式为E=220sin100t，闭合电路的总电阻为R=

6、10，则当t=0.25×10-2s时发电机的输出电流及总功率为多少？ 评卷人得分二、综合题（每空？ 分，共？ 分）9、水平轨道PQ、MN两端各接一个阻值R1=R2=8的电阻，轨道间距L=1.0m，轨道很长，轨道电阻不计。轨道间磁场按如图所示的规律分布，其中每段垂直纸面向里和向外的磁场区域宽度均为10cm，磁感应强度大小均为B=1.0T，每段无磁场的区域宽度均为20cm，导体棒ab本身电阻r=1.0，导体棒与导轨接触良好。现使导体棒ab以=1.0m/s的速度始终向右匀速运动。求：    （1）当导体棒ab从左端进入磁场区域开始计时，设导体棒中电流方向从b流

7、向a为正方向，通过计算后请画出电流随时间变化的it图像；（2）整个过程中流过导体棒ab的电流为交变电流，求出流过导体棒ab的电流有效值。（结果保留2位有效数字）10、 (2013徐州期末)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数：=3：l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡。输入端交变电压的图象如图乙所示。  (1)求图甲中电压表的读数。  (2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。  (3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻应调到的电阻值 

8、     11、（2012年5月安徽省合肥三模）如图所示为一小型交变电流发电机的工作原理图，两磁极间的磁场可看成勻强磁场，磁 感应强度为B，矩形线圈abcd以恒定角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO逆时针方 向转动，矩形abcd关于OO 对称，已知矩形线圈共有N匝，边长为L1 ,bc边长为L2，线 圈电阻为r，外接电阻为R。(1) 在线圈位于如图所示的垂直于磁场方向的位置开始计时,规定由ab (或cd)方向 的感应电动势为正,推导出线圈中感应电动势e随时间t变化的表达式。(2) 求交流电流表（内阻不计）的读数。    

9、0;  12、（2012北京海淀期末）如图13甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图13乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。求：（1）0t1时间内通过电阻R的电流大小；（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流

10、通过电阻R产生的热量；（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。13、如图K4414甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.10 m、匝数n20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)在线圈所在位置磁感应强度的大小均为B T，线圈的电阻为R10.50 ，它的引出线接有R29.5 的小灯泡L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯泡当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)求： (1)小灯泡中电流的峰值；(2)电压表

11、的示数；(3)t0.1 s时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小灯泡的功率提高，可采取什么办法？(至少说出两种方法) 图K441414、如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab0.25 m，宽度bc0.20 m，共有n100匝，总电阻r1.0 ，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO转动线圈处于磁感应强度B0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W则：(1)推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式为EmnBS(其中S表示线圈的面积)；(2

12、)求线圈转动的角速度；(3)求线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能15、如图所示，面积S=0.01m2,匝数n=100匝的矩形线圈。线圈总电阻r=1 外电路电阻R=9。磁感应强度B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线的OO轴以角速度=50rad/s匀速转动。求：R上消耗的电功率。当从该位置转过60°时， R的瞬时电功率是多少。 16、一个正方形线圈匝数为n，边长为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈从中性面开始计时，线框做角速度为的匀速圆周运动，转轴为OO/，如图13所示。（1）请证明：该线圈产生的感应电动势为e=nBL2sint  

13、0;               （2）在上面的发电装置中，如果输出的电压220V，输出的电功率为44kW，输电线的总电阻为0.2，如果用原副线圈匝数之比为1：10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原副线圈匝数之比为10：1的降压变压器降压，供给用户使用。 画出全过程输电线路的电路图。 求用户得到的电压和电功率。 若不经过变压而经导线直接送到用户，求用户得到的电压和电功率。17、在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，输送的电

14、功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800 kWh。求：   （1）输电效率和输电线的总电阻r；   （2）若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？评卷人得分三、选择题（每空？ 分，共？ 分）18、某校高三同学春游参观新安江水电站时，听导游介绍水电站共有9台相同的发电机组，每台发电机组的装机容量为7.35万千瓦，工作时每台发电机组均以每分钟150转的转速稳定运行，每台发电机组输出电压为10.5千伏，并用高压输电线路并入华东电网。同学们对此议论纷

15、纷，下面看法中你认为正确的是                                               

16、0;    （    ）A新安江水电站发出的交流电频率应为2.5赫兹B新安江水电站发出的交流电频率应为50赫兹C每台发电机输出的最大瞬时电流约为7千安培D每台发电机输出的最大瞬时电流约为1万安培19、如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则  A线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流  B线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零  C线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响  D线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场20、一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，原线圈输入电压

17、的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是A.副线圈输出电压的频率为50HzB. 副线圈输出电压的有效值为31VC. 向右移动时，原、副线圈的电流比减小D. 向右移动时，变压器的输出功率增加 21、2右图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。磁场的磁感应强度B=1.0×10-2T，线圈的边长ab=20cm、bc=10cm，匝数n=400，线圈总电阻r=2.0，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=18连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，线圈的转速n0=50r/s。在t

18、0时刻，线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是    （   ）A交流发电机产生电动势随时间的变化关系是e=25cos50t(V)B交流电压表的示数为17.8V         C从t0时刻开始转过30º的过程中，通过电阻的电量为 2.0×10-3C        D电阻R上的热功率为3.24W22、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电

19、导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率不正确的是AU12/R       B(U1-U2)2/ R       CI2R       DI(U1一U2)23、一矩形线圈abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与ab垂直当线圈以角速度w 绕ab转动时，感应电动势的最大值为，线圈受到的最大磁力矩为M1；当以角速度w 绕中心轴转动时，感应电动势的最大值为，最大磁力矩为M2则和分别为

20、A11，11B11，12C12，11D12，1224、图2（a）为电热毯的电路图，电热丝接在u311sin100tV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输出电压变为图2（b）所示波形，从而进入保温状态.若电阻丝电阻保持不变，此时交变电压表的读数是（   ）A.110V    B.156V    C.220V    D.311V25、把220V正弦交变电流加在440的电阻上，则（）A.电压的有效值为220V，电流的有效值为0.5AB.电压的峰值为220V，电流的有效值为0.5

21、AC.电压的有效值为220V，电流的峰值为0.5AD.电压的峰值为220V，电流的最大值为0.5A 26、如图A-2所示，交流电压u=20sin100tV，电路中电阻R=10，则图中电流表和电压表的读数分别为（）A.1.41A，14.1V             B.1.41A，20VC.2A，20V               

22、;      D.2A，14.1V27、正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图B-2所示的方式连接，R=10，交流电压表的示数是10V.图B-3是交变电源输出电压u随时间t变化的图象.则（）A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos100tAB.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos50tAC.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5cos100tVD.R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5cos50tV 评卷人得分四、多项选择（每空？ 分，共？ 分）28、交流电源输出的电压U随时间t变化的图线，如图所示 ，则下列

23、说法正确的是A交变电流的频率为50HzB交变电流的周期为2SC交变电压的最大值VD交变电压的有效值V 29、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端   的交变电压为 氖泡在两端电压达到100V   时开始发光，下列说法中正确的有       A开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz       B开关接通后，电压表的示数为100 V       C

24、开关断开后，电压表的示数变大       D开关断开后，变压器的输出功率不变30、图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A图l表示交流电，图2表示直流电B两种电压的有效值相等 C图l所示电压的瞬时值表达式为D图l所示电压经匝数比为10：1的变压器变压后，频率变为原来的31、一交流电压的图象如图所示，将该交流电压加在一电阻两端，下列说法正确的是            

25、0;                          A该交流电压的频率为50Hz       B流过电阻的电流方向每秒钟改变50次       C并联在该电阻两端的交流电压表的示数为110V   

26、    D该交流电压的瞬时表达式为（V）32、一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示。由该图可得出的正确判断是       A0.01s时，线圈平面处于中性面位置       B0.02s时，线圈平面与磁感线平行       C该交变电流的频率为50HzD1s内电流的方向变化50次33、如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n11000匝，副线圈匝数n

27、2=200匝，电阻R88，交流电源的电动势 (不考虑其内阻)，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则    A. 电压表的示数为44V    B电流表的示数为25A    C. 变压器的输入电功率为22W    D副线圈交变电流的频率是50Hz34、一个按正弦规律变化的交变电动势的图象如图2所示，根据图象可知（）A.该交变电动势频率为0.2HzB.t=0.005s时电动势为正，t=0.015s时电动势为负C.该电动势的瞬时表达式为e=20sin100tD.该交变电动势在一个

28、周期方向改变一次35、一个矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为每秒n转，则（  ）A.线框中的交变电动势的最大值为nBSB.线框中的交变电动势的有效值为nBSC.从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD.线框中的交变电动势瞬时值为e=2nBSsin2nt 评卷人得分五、填空题（每空？ 分，共？ 分）36、一个正方形线圈放在匀强磁场中，当线圈平面与匀强磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量为，当线圈平面转到与匀强磁场方向平行时，通过线圈的磁通量为_Wb，如果转动的时间为，则线圈中产生的平均感应电动势为_。37、一个

29、蓄电池输出电压为12V，若输出的电能为4.3×106J，则它放出的电量为      C38、把一只电热器接在直流电源上，当电热器两端的电压为10V时，电热器消耗的功率为P.若把它接在正弦交变电源上，仍使它消耗的功率为P，则接交流电源时，电热器两端电压的有效值为_，最大值为_. 39、给电阻R=4k的用电器通上如图A-5所示的交变电流，则该用电器的功率为_W.40、 某电阻的阻值为20 ，通入如图2所示的交流（此交流的正向和反向部分都是正弦交变电流的一部分），则此交变电流的有效值为_A，该电阻每分钟内发出的焦耳热Q=_J（T1

30、 min）. 参考答案一、计算题1、解析(1)EnBS rad/s12.5 rad/s(2)nB100×0.2× V VR10 ，q·t·t0.16 C(发电机模型)答案(1)12.5 rad/s(2)0.16 C2、解：(1)小球在最低点时：       解得：R=0750m     小球由最低点到最左端过程机械能守恒：     解得：      小球在最左端时：   

31、60;  解得 ，“一”号说明小球受的管壁的作用力方向向左(2)线圈中产生的感应电动势最大值为       电动势的有效值为       两板间电场强度为      由于小球做匀速圆周运动，则  由以上各式解得    3、（1）磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有（2）摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为感应电动势的有效值通过电流的有效值4、

32、解：已知感应电动势的最大值                                  设线圈在磁场中转动的周其为T，则有            

33、;                          根据欧姆定律，电路中电流的最大值为                      

34、;              设交流电流表的读数I，它是电流的有效值，根据有效值与最大值的关系，有                               

35、                 由题给的图线可读得                                &#

36、160;                                                  

37、解以上各式，并代入数据，得                                                

38、;   5、见试题分析【试题分析】交变电流电压的最大值Umax=20V,有效值U=，周期T=0.02s，频率f=50Hz.6、见试题分析【试题分析】依题意，故，电流表的读数为有效值.7、见分析【试题分析】（1）半周期时间内线圈内的磁通量变化量为=2BS平均电动势为  E=N/t=4NBS/T平均电流为  I=E/R=4NBS/RT通过线圈导线某截面的电荷量为  q=It=2NBS/R（2）同理一周期时间内  =0，E=0，I=0，q=0电荷量的计算只所以用平均值是因为I=q/t式中的I为t时间内的平均电流. 8、见分析【试题分析】t=

39、0.25×10-2s时电动势为E=220sin（100×0.25×10-2）=220（V）.此时电路中的电流为  I=E/R=22（A）此时电路的总功率为  P=I2R=4840（W） 二、综合题9、（1）金属棒在两个磁场中切割磁感线产生的电动势为：         金属棒中的电流为：   流过金属棒的电流随时间的变化规律如图所示：  （2）电流流过金属棒的周期为：    由得：  所以 10、1

40、1、解析：.（1）从中性面开始经时间t，线圈abcd转至如图所示位置时，=t。此时对于线圈ab边上每根导线切割磁感线产生的感应电动势大小为e1=BL1v1x= BL1v1sin。线圈ab边上每根导线切割磁感线产生的感应电动势大小为e2=BL1v2x= BL1v2sin。其中v1= v2=L2/2.则每匝线圈产生的感应电动势大小为e单=e1+ e2= BL1 L 2sint。N匝线圈产生的总感应电动势大小为e= Ne单=N BL1 L 2sint。因为此时感应电动势为负方向，所以e=-N BL1 L 2sint= NBL1 L 2sin(t+)。(2)电动势最大值Em=NBL1 L 2。有效值E

41、= Em=NBL1 L 2.。根据闭合电路欧姆定律，电路中电流，即交流电流表的读数I=NBL1 L 2.。        12、解析：（1）0t1时间内，线框中的感应电动势 E=n（2分）根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I=（1分）（2）线框产生感应电动势的最大值 Em=nB1 L1L2（1分）13、 (1)0.16 A(2)1.07 V(3)0.128 N(4) 增大线圈运动的最大速度vm用变压器升压解析 (1)由图丙得，线圈在磁场中做往复运动，切割磁感线的有效长度L2r，切割速度vvmsin

42、t2sin5t m/s由法拉第电磁感应定律，感应电动势enBLvnBLvmsint即产生正弦交变电流，感应电动势的峰值EmnBLvmnB·2r·vm1.6 V小电珠中电流的峰值为Im0.16 A(2)电压表示数即有效值，为U0.76  V1.07 V(3)t0.1 s时，电流的瞬时值IIm0.16 A线圈受到的安培力FAnBLIm0.128 N因此时线圈速度最大，线圈的加速度为零，所以外力F的大小为FFA0.128 N(4) 增大功率的方法有：增大线圈运动的最大速度vm、使用变压器升高发电装置的输出电压等14、解析：(1)线圈平面与磁场方向平行时产生的感应电动势最

43、大，设ab边的线速度为v，则该边产生的感应电动势为：E1BLabv与此同时线圈的cd边也在切割磁感线，产生的感应电动势为：E2BLcdv线圈产生的总感应电动势为Emn(E1E2)，因为LabLcd，所以Emn·2BLabv线速度vLbc，所以EmnBLabLbc，而SLabLbc(S表示线圈的面积)，所以所求表达式为：EmnBS.(2)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I0.60 A设灯泡正常发光时的电阻为R，则R5.0 根据闭合电路欧姆定律得：EI(Rr)3.6 V发电机感应电动势最大值为EmE，EmnBS解得： rad/s2.55 rad/s.(3)发电机产生的电能为QIEt，t1

44、00T100解得：Q5.3×102 J.答案：(1)见解析(2)2.55 rad/s(3)5.3×102 J 15、(2)转过60度角的电动势的瞬时值 （2分）                                   

45、  （1分）R的瞬时功率                          （1分）16、解： 证明：如图所示，正方形边长L切割磁感线产生电动势e1=BLV=BLVsint而线速度V=  e1=BLsint    因有两个边切割，且有n匝 e=2n e1=nBL2sint  -（6分） 

46、画电路图  -（2分）-在升压变压器处U1/U2=1：10   降压变压器处U3=U2UU2=10U1=220×10=2200V         =22004=2196VI2=P2/U2=44000/2200=20A        由U3/U4=10：1 线路损失电压U= I2R          得：U4= U3/1

47、0=2196/10=219.6V=20×0.2=4V                   P4=PP=4400080=43920W线路损失功率P=I22R              =202×0.2=80W     &#

48、160;            -（4分）-   经导线输送的电流为         =2002×0.2=8000W   I=P/U=44000/220=200A         用户电压U4=22040=180V   导线损失电压U= IR 

49、60;        用户得到功率   =200×0.2=40V                 P4=440008000=36000W            导线损失功率P= I2R            &#