第五章-交变电流-综合测试

1、第五章 交变电流 综合测试（时间90分钟，分值100分）一、选择题(40分)1.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e = 10sin4tV ，则（ ）A该交变电动势的频率为2Hz B0时刻线圈平面与磁场垂直Ct = 0.25s时，e达到最大值 D在1s时间内，线圈中电流方向改变100次【解析】因，所以其频率,A项正确；0时刻线圈位于中性面，即线圈平面与磁场垂直，B项正确；t = 0.25s时，C项错；因交变电流在一个周期内方向改变两次，而1s内是两个周期，所以方向改变4次，D项错.【答案】AB图5-132. 如图5-13所示，线圈A接交流电源，其电流的表达式i=Im

2、sint ，设交流电为正半周期时线圈A的上端电势高于下端电势，副线圈B接光滑导轨及光滑金属棒ab，导轨间的磁场方向如图.据此可知，在0T时间内ab具有向右加速度的时间段是 （ ）A0T/4 BT/4T/2 CT/23T/4 D3T/4T【解析】根据左手定则，ab中电流向下，再由楞次定律可知铁芯右臂中的磁通量应该向下减少或向上增加，故原线圈中的电流正向减小或负向增加.【答案】BC图5-143如图5-14平行金属板间有一静止的带正电粒子，若两板间加电压u=Umsint，则粒子的（ ） A位移一定按正弦规律变化B速度一定按正弦规律变化C加速度一定按正弦规律变化D粒子在两板间作往复运动 【解析】因为电

3、压按正弦规律变化，则板间电场也按正弦规律变化，故粒子所受力及其产生的加速度都按正弦规律变化.【答案】C4通有电流i=ImsintA的长直导线OO与断开的圆形线圈在同一平面内（如图5-15所示），为使A端电势高于B端的电势且UAB减小，交变电流必须处于每个周期的 （ ）图5-15A.第一个周期 B. 第二个周期 C. 第三个周期 D. 第四个周期【解析】A端电势高于B端的电势，根据楞次定律圆形线圈处磁场向里增加或向外减小，又UAB减小，即磁通量的变化率减小，则磁感应强度的变化率减小，所以电流的变化率减小，因此只有第一个周期符合.【答案】A图5-165电流互感器是用来测量大电流的仪器，如图5-16

4、所示，是电流互感器使用原理示意图，以下说法正确的是 （ ） A因变压器将电压升高了，所以电流表示数比把电流表直接接到ab间时示数大B图中电流表的示数比直接接在ab间时示数小C原理图有错误，原线圈匝数应比副线圈匝数少D图中电流表的示数就是ab间的电流大小【解析】电流互感器因要测大电流，要把电流缩小一定倍数，根据电流与匝数成反比，应该副线圈匝数多.【答案】B图5-176如图5-17所示，理想变压器原线圈两端接正弦交变电压，副线圈两端通过输电线接一只灯泡和一只滑动变阻器，输电线的电阻不计，在图示状态，当滑动片P向上滑动过程中，下列判断正确的是（ ）A灯泡变亮B流过滑动变阻器的电流变小C流过变压器原线

5、圈的电流变小D滑动变阻器上得到的功率变大【解析】当滑动片P向上滑动时，输出端总电阻增大，而副线圈两端电压一定，所以通过灯泡及滑动变阻器的电流减小；又因为输入功率等于输出功率，所以原线圈中的电流也减小.【答案】BC甲乙OOOt1t2t3t4图5-187如图5-18所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的交变电流，则下列判断错误的是（ ）A在到时间内，甲乙相吸 B在到时间内，甲乙相斥 C时刻两线圈间作用力为零D时刻两线圈间吸引力最大【解析】时刻甲中电流最大，产生磁场最强，因此通过乙的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，所以此时乙中无电流，故两线圈间作用力为零；同理，时刻，甲中电流为零，

6、乙中电流最大，作用力为零，D错，C对；在到时间内，甲中电流减小，使得通过乙的磁通量减小，据楞次定律，乙中产生与甲同向的电流，两者相吸；同理，在到时间内，两者电流反向，相斥A、B都正确【答案】AB图5-198如图5-19所示,矩形线圈的匝数为N,面积为S,内阻为r,绕OO轴以角速度做匀速转动.当它从如图所示的位置转过90的过程中,下列说法正确的是 ( )A.通过电阻的电荷量为B.通过电阻的电荷量为C.外力所做的功为D.以上说法都不对【解析】线圈从图中位置转过90过程中,通过R的电流是逐渐增大的,计算通过电阻R的电荷量,应该用电流的平均值.所以q=t=t=,故选项B对A错.线框匀速转动,外力所做的

7、功等于电路中电流所做的功,由于Em=NBS,所以有效值E=,对于纯电阻电路,W电=t,而t=,所以W外=W电=,故C项错.【答案】B图5-209.如图5-20所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线ab和cd（匝数都为n1）、ef和gh（匝数都为n2）组成用I1和U1表示输入电流和电压,用I2和U2表示输出电流和电压在下列四种接法中,符合关系、的有( ) A. b与c相连,以a、d为输入端,f与g相连,以e、h为输出端B. b与c相连,以a、d为输入端,e与g相连,f与h相连作为输出端C. a与c相连,b与d相连作为输入端,f与g相连,以e、h作为输出端D. a与c相连,b与d相连作为输入端,

8、e与g相连,f与h相连作为输出端【解析】b与c相连,以a、d为输入端,把两个原线圈串联起来了,总匝数为2n1；a与c相连,b与d相连作为输入端,把两个原线圈并联起来了,总匝数仍为n1.副线圈连接方式也同上理因此只有当原、副线圈中的两个线圈连接方式相同时,题目中的比例式才成立【答案】AD10由一电阻极小的导线绕制而成的线圈接在交流电源上，如果电源电压的峰值保持一定，下面哪种情况，通过线圈的电流强度最小（ ） A. 所加电源的频率为50Hz B. 所加电源的频率为100Hz C. 所加电源的频率为50Hz，减少线圈的匝数 D. 在线圈中加入铁芯，所加电源的频率为100Hz【解析】因电阻极小，影响电

9、流大小的因素是感抗，由于频率越高，自感系数越大，感抗就越大，所以D项的情况，通过线圈的电流强度最小【答案】B二、填空题（20分）11.一台理想变压器,其原线圈2200匝,副线圈440匝,并接一个100的负载电阻,如图5-21所示.图5-21（1）当原线圈接在44 V直流电源上时,电压表示数_V,电流表示数_A.（2）当原线圈接在输出电压U=311sin100t V的交变电源上时,电压表示数_V,电流表示数_A,此时变压器的输入功率_W.【解析】（1）原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也为

10、零.（2）此交流电压的有效值U1= V=220 V由得U2=U1=220 V=44 V（电压表示数）.I2= A=0.44 A（电流表示数） P入=P出=I2U2=0.4444 W=19.36 W【答案】（1）0 0 ；（2）44 0.44 19.36图5-2212如图5-22所示，为一理想变压器n2=10匝，n3=20匝，L1和L2均是“220V，15W”的灯泡，与一匝线圈相连的电压表，读数为11V，那么变压器的实际输入功率为_W【解析】因电压表示数为11V，所以L1和L2两端的电压分别为U1=110V，U2=220V，两灯消耗的电功率分别为，P2=15W又输入功率等于输出功率，所以P入=1

11、8.75W【答案】18.7513.如图5-23所示,在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,有一个正方形金属线圈abcd,边长L=0.2 m,线圈ad边跟磁场左侧边界重合,线圈的电阻R=0.4.用外力使线圈从磁场中运动出来：一次是用力使线圈从左侧边界匀速平动移出磁场；另一次是用力使线圈以ad边为轴匀速转动出磁场,两次所用时间都是0.1 s.则两次外力对线圈做功之差为_.图5-23【解析】线圈从磁场中匀速拉出过程中感应电动势为E=BLv=,线圈中产生的电能就是外力所做的功W1=0.01 J；线圈匀速转动,产生交变电动势为， ,此过程所做的功为W2,W2=0.0123 J两次做功之差为W=W2W1

12、=2.3103 J.【答案】2.3103 J 14 原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路，当自己对着话筒讲话时，会从听筒中听到自己的声音，导致听觉疲劳而影响通话现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，改进的电路原理示意图如图2所示，图2中线圈与线圈匝数相等，R0=1.2k，R=3.6k听筒话筒RRxR0图5-24，Rx为可变电阻当Rx调到某一值时，从听筒中就听不到话筒传出的声音了，这时Rx=_ k【解析】当I、II线圈所在的回路对称时，从听筒中就听不到话筒发出的声音了即Rx与R并联后的总电阻与R0相等，即可形成电路对称则，可得Rx=18k【答案】1.815.一理想变压器的副线圈为200匝，输出电

13、压为10V，则铁芯内的磁通量变化率的最大值为 .【解析】题给电压为有效值，所以最大值V，由法拉第电磁感应定律，可得磁通量变化率的最大值为0.0707Wb/s.【答案】0.0707Wb/s三、计算题（40分）16.测电笔中的氖管的点燃电压为86V，把它接在频率为50Hz，电压为70V的正弦交流电路中，氖管仍能闪亮，为什么？这个氖管每分钟闪亮多少次？【解析】电压为70V的正弦交流电，其电压的峰值为V，大于氖管的点燃电压86V，所以氖管仍能闪亮. 根据正弦式交变电流的变化特点可知，每个周期的上下半个周期分别达到氖管的点燃电压，即每个周期闪亮两次，又.所以每分钟闪亮的次数.【答案】图5-2517一小型

14、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，求串联在外电路的交流电流表（内阻不计）的读数.【解析】已知感应电动热的最大值 设线圈在磁场中转动的周期为T，则有 根据欧姆定律，电路中电流的最大值为 设交流电流表的读数为，它是电流的有效值，根据有效值与最大值的关系，有 由题给的-图线可读得 解以上各式，并代入数据，得I=1.4A 【答案】1.4A18.如图5-26所示，理想变压器输入端交流电源电动势为E，内阻为r，输出端接有电阻

15、为R的负载求：（1）当输入电流I1为多大时，负载上获得最大功率，这时最大功率Pm为多大？（2）负载获得最大功率时，变压器的副线圈与原线圈的电压比U2：U1为多大？图5-26【解析】PEI1I12 r（EI1 r）I1 r /r，当EI1 rI1 r时，即I1E/2r时，P有最大值；PmE2/4r；当P为最大值时，内电阻上消耗功率P内I12 rE2/4r；而此时R上消耗功率PRI22 R，所以I12 rI22 R，所以另解：E=I1r+U1=I2r+U2=I2r+I2RI2=P=IR=当=时，P最大，此时Pm=，I1=I2=，=【答案】19.如图5-27所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原

16、理图,其中P是一个变压器铁芯,入户的两根电线（火线和零线）采用双线绕法,绕在铁芯的一侧作为原线圈,然后再接户内的用电器；Q是一个脱扣开关的控制部分（脱扣开关本身没有画出,它是串联在本图左边的火线和零线上的,开关断开时,用户的供电被切断）,Q接在铁芯另一侧副线圈的两端a、b之间,当a、b间没有电压时，Q使得脱扣开关闭合,当a、b间有电压时,脱扣开关即断开,使用户断电.图5-27（1）用户正常用电时,a、b之间有没有电压？为什么？（2）如果某人站在地面上,手误触用电器火线端而触电,脱扣开关是否会断开？为什么？（3）已知原线圈的双线铁芯上绕了n1匝,另一侧的副线圈绕了n2匝,已知正常用电时通过火线和零线的电流是I,某人站在地面上,手误触用电器火线而触电时通过人体的电流为I.把这个变压器视为理想变压器,在人触电这段时间内,已知a、b两端的电压为U.求变压器火线线圈两端的电压和通过Q的电流各是多大？【解析】（1）正常用电时,a、b之间没有电压.因为双线绕成的初级线圈的两根导线中的电流总是大小相等而且方向相反,穿过变压器铁芯的磁通量总为0,副线圈中不会有感应电流产生.（2）人站在地面上手误触火线,电流能通过火线