《交流电》综合测试

1、交流电综合测试时间：90分钟 分值：100分题号12345678910答案第I卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题 给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选 项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0 分）1. 2007年11月8日，工程规模仅次于长江三峡，位居全国第 二位、世界第三位的金沙江溪洛渡水电站截流成功，标志着“西电东送”工程又迈出了坚实的一步.下列有关发电与送电的说法中正确的 是（）A .水电站截流筑坝有利于储蓄水的内能，提高发电能力B. 减小输电线的截面积有利于降低输电时的损耗C .提高输电电压有利

2、于减小输电线中的电流D .增大发电机转子的直径有利于提高发电机的输出电压解析：水电站截流筑坝有利于储蓄水的重力势能，提高发电能力.减小输电线的截面积会使输电时的损耗增大，提高输电电压有利P于减小输电线中的电流，I =u , c正确.增大发电机转子的直径可增 大线圈面积，E = BS3,有利于提高发电机的输出电压.答案：CD2. 台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如下图甲所示.已知发电机线圈内阻为50Q,现外接一只电阻为950Q 的灯泡，如图乙所示，贝S ()P甲乙A .电压表巴的示数为220VB. 电路中的电流方向每秒钟改变 50次C .灯泡实际消耗的功率为484WD .发电机线

3、圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2J解析：电路中产生总电压为220V，电压表测得的是外电压，应951为220VX而=209V, A错；由图知，电压变化周期Ts,频率 f = 100,所以每秒电流改变100次，B错；电路中消耗功率为484W, 而灯泡消耗功率为4598W, C错.答案：D3. 理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R设原线圈的电流为li,输入功率为Pi,副线圈的电流为J,输出功率为P2当R增大时()A. Ii减小，Pi增大B. Ii减小，Pi减小C. I2增大，P2减小D. I2增大，P2增大解析：原线圈电压不变，匝数比一定，则输出电压不变，

4、副线圈 电阻增大.由欧姆定律可知12减小，P2减小，又因为P2 = Pi = U1I1 , 所以Pi减小，Ii减小，A、C、D错，B正确.答案：B4. 有一理想变压器，原、副线圈的匝数分别为 ni= i i00匝， n2 = 60匝，原线圈输入的交流电压的有效值为 Ui= 220V，现利用这 个变压器给一灯泡和小型电动机 M供电，如图所示，灯泡L上标有“6 i2W”字样，电动机线圈的电阻 Rm = 0.50Q.若灯泡恰能正常发光，且不计导线的电阻.则下列说法中正确的是 （）A .电动机的输入功率为72WB.电动机的输出功率为i2WC .电动机的热功率为2.0WD .整个电路消耗的电功率为 22

5、W解析：副线圈上的电流等于灯泡正常发光时的电流I = P = 2 A,副线圈两端的电压 U2 = D2Ui= 鸞X 220V = i2V，电动机两端的电 ni i iuu压Um = U2 Ul = i2V 6V = 6V，所以电动机的输入功率 Pm = Um*=12W，电动机的热功率P热=I2Rm = 2.0W,电动机的输出功率P出=Pm P热=10W;整个电路中消耗的电功率为灯泡和电动机消耗的功率之和14W(也可先算出原线圈中的电流，再根据P= U1I1计算).综 上，只有C正确.答案：C5. 图(1)、图(2)分别表示两种电压的波形，其中图(1)所示电压按A .图(1)表示交流电，图(2)

6、表示直流电B. 两种电压的有效值相等C .图(1)所示电压的瞬时值表达式为 u= 311sin100 nD. 图(1)所示电压经匝数比为IQ 1的变压器变压后，频率变为1原来的10解析：两图中均为交变电流，选项 A错；两电压的峰值相同， 变化规律不同，则有效值不同，选项B错；题图(1)中，Um= 311V,周期 T = 2X 102s,则瞬时值表达式为 u= UmSinu311sin100t(V), 选项C正确；变压器不改变交变电流的频率，选项D错.故正确选项为C.答案：C6. 如下图所示，某同学设计了下列四种电路以调节风扇的转动快慢，你认为这四个电路中哪个可行并最省电（C图中为理想变压器）（

7、）电扇111r电扇 亠声O<BD解析：图A、B中，虽能调节电扇转速，但不仅电扇要消耗电能, 滑动变阻器也要消耗电能.图 D中滑动变阻器与电扇并联，不能调 节电扇转速，却需消耗电能.而图 C中为理想变压器，不消耗电能, 仅有电扇消耗电能.故既可以调节风扇转动的快慢，又最省电的是C.答案：C7. 如下图所示，ab和cd分别是放在变压器两侧光滑水平导轨上的导体，cd静止，通电导线与ab在同一平面内（）cd 一定向左运动A. ab向右匀速运动时,B. ab向右匀速运动时，cd不可能运动C. ab向右加速运动时,cd 一定向左运动C. ab向右加速运动时，cd可能不动解析：直导线周围的磁场是非均匀

8、磁场，且离导线越远磁场越弱, 故ab匀速运动时产生减小的电流，ab加速运动时产生的电流可能是恒定的.再根据楞次定律判断出 A、D选项正确.答案：AD8. 为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其 接线如图所示.两变压器匝数分别为 m、n2和n3、n4, a和b是交流 电表.则（）A. ni>n2B. n3>n4C. a为交流电流表，b为交流电压表D. a为交流电压表，b为交流电流表解析：由电路连接方式可知，左图是电压互感器，把高电压经过 变压器降压后测量，所以 叫>砸，a为交流电压表.右图为电流互感 器，把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以n3<n4,

9、b为交流电流表.答案：AD9. (2011福建高考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比ni: n2 = 5:1,电阻R= 20Q, Li、L?为规格相同的两只小灯泡，Si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Si接1、S2闭合，此时L2正常发光.下列说法 正确的是( )甲乙A. 输入电压 u的表达式u= 20 2sin(50 t)VB. 只断开S2后，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0.8W解析：由u t图象可知T= 0.02s, Umax= 20 2V，因此输入电 压的表达式为 u

10、= UmaxSin(2pnt= 20 2sin(100 t)V , A 错；S 接 1、S2闭合时，灯Li被短路，L2两端电压等于副线圈两端电压 U2 = n2Ui =ni20V = 4V而正常发光，断开S2时，两灯串联，灯泡两端电压均为U22V，不能正常发光，B错；只断开S2时输出功率由P出=盲变为P'u2出 = 2R，输出功率减小，而对理想变压器P入=P出，因此输入功率减u2小，C错；Si接到2时，Pr = -rr = 0.8W, D正确.答案：D10. （2010重庆卷）一输入电压为220V，输出电压为36V的变压 器副线圈烧坏.为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的 副

11、线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了 5匝线圈，如图所示，然后将原 线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为 1V.按理想 变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为 （ ）A. 1 100,360B. 1 100,180C. 2 200,180D. 2 200,360解析：根据士 =器可得曽，可知n1= 1 100.排除C、D两项.再由220= g可知n2 = 180,故A错B对.答案：B第H卷（非选择题，共60分）二、填空题（每小题8分，共16分）11. 如下图所示，在磁感应强度B= 0.5T的匀强磁场中，有一个 正方形金属线圈abed,边长L = 0.2m,线圈ad边跟磁场左侧

12、边界重合，线圈的电阻 R= 04Q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0.1s .则两次外力对ad边为轴匀速转动出磁场，两次所用时间都是 线圈做功之差为.XXXXXXXsXXXXXXXXiXba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 = ERt=書 =0.01J;线圈匀速转动，产生交变电动势为 e= BsSsint Em= BL2fi/t,此过/ E m/2 2B2L4 岸程所做的功为 W2, W2= 一t= B2Rt-= 0.0123J.两次做功之差 为 M =

13、 W2 Wi = 2.3X 10-3J.答案：2.3X 10-3J12. （2011海南高考）如图所示，理想变压器原线圈与一 10V的 交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡 a和b,小灯泡a的额定功率 为0.3W ,正常发光时电阻为30Q,已知两灯泡均正常发光，流过原 线圈的电流为0.09 A,可计算出原、畐懺圈的匝数比为 流过灯泡b的电流为A.解析：对灯泡由P = UR得U2= PR= 3V，即副线圈两端电压为3V，则有 n1：n2= 10:3,根据 P 入=P 出=U1I1 = 10X0.09=Ud2，贝S有12= 03 A,则流过b的电流为I2-Ia= 0.2 A.答案：10:3 0.2三

14、、计算题（共4小题，13题10分，14题12分，15题10分，16题12分，共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要 的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中 必须明确写出数值和单位）13. 如下图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在 220V的市电上，向额定电压为1.80X 104V的霓虹灯供电，使它正常 发光.为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断.熔断器霓红灯(1) 熔丝的熔断电流是多大？(2) 当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为3、U2、

15、li、I2,根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1 = I2U2当l2= 12mA时，I1即为熔断电流.代入数据，得 11 = 0.98 A.(2)设副线圈中电流为 匸=10mA时，变压器的输入功率为P1, 根据理想变压器的输入功率等于输出功率， 有P1 = l2 U2,代入数据 得,P1 = 180W答案：(1)0.98 A (2)180W14. 如下图所示，匀强磁场磁感应强度 B= 0.5T，匝数为n = 50 匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴 00匀速转动，每匝线圈 长为L = 25 cm,宽为d= 20 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

16、图示位置时开始计时.1JL11 *1vAof(1) 写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；(2) 若每匝线圈本身电阻r = 0.02Q,外接一阻值为13Q的用电器, 使线圈与外电路组成闭合电路，写出交流感应电流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(1)(2)中的e t、i-1图象.解析：线圈匝数n= 50,磁场的磁感应强度B = 0.5T，线圈转动的角速度1 5003 = 2n = 2 nX rad/s= 50 n rad/s，线圈的面积 S= Ld = 60005m2所以 Em = n

17、BS 3= 50X 0.5X 0.05X 50 ¥ = 196V从图示位置计时，有 e= Emcosw =佃6cos(50 t)V.(2)若 r = 0.02Q，贝S r' = 50r= 0.02X 50Q= 1.0QR 总=R+ r = 13Q + 1 Q = 14Q=Em = 196m = R总=14A = 14 A所以 i= Imcosw 匸 14cos(50n)A(3) 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，感应电动势和电流的瞬时值分别为 e =佃6sin(50 t)Vn i=14sin(50 t) A2兀(4) 因为 3 = 50n,所以 T=

18、 0.04s, Em =佃6V, Im = 14 A et、i-t图象如下图所示.15.如下图所示，匝数为100、边长为0.2m的正方形线圈，在磁感应强度为2T的匀强磁场中，从中性面开始以 10n rad/s的角速 度绕00轴匀速转动.若线圈自身电阻为 2Q,负载电阻R= 6Q,1n-10,则开始转动±s内在r上产生的热量为多少焦耳？01 1解析：电动势最大值为Em= NBSw= 100X 2X0.2X 0.2X 10 n = 80 V有效值为：E = Em/ 2 = 40 n 2V电流有效值为:1=旦=如 A = 5n 2 AR + r6+ 2故产生的热量为 Q = l2Rt= 150J.答案：150J16.一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW，输出电压恒为 500V，现用电阻率为18X10-横截面积为10_5m2的输电线向 4X 103m远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上 的损失功率不超过发电机总功率的 4%，求：(1) 所用的理想升压变压器原、畐懺圈的匝数比是多少？(2