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第十二章检测交变电流(加试)(时间:60分钟满分:100分)一、不定项选择题(每小题可能只有一个选项正确,也可能有多个选项正确,共80分)1.如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动,不能产生交变电流的图是()2.在小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间成正弦函数关系,如图所示。此线圈与一个R=10 的电阻构成闭合电路,电路中的其他电阻不计。下列说法正确的是()A.交变电流的周期为0.125 sB.交变电流的频率为4 HzC.交变电流的有效值为2 AD.交变电流的最大值为4 A3.一个固定的矩形线圈abcd处于范围足够大的可变化的匀强磁场中。如右图所示,该匀强磁场由一对异名磁极产生,磁极以OO为轴匀速转动。在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N离开纸面向外转动。规定由abcda方向的感应电流为正,则下图中不能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是()4.下面关于交变电流的说法正确的是()A.交流电路设备上所标的电压值和电流值是交变电流的最大值B.用交流电表测定的读数是交变电流的瞬时值C.给定的交变电流数值,在没有特别说明的情况下都是指有效值D.在相同时间内通过同一电阻,跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值5.理想变压器原线圈与正弦交流电源连接,输入电压u随时间t变化的规律如图所示,原、副线圈匝数比n1n2=100,副线圈只接入一个R=10 的电阻,则()A.与电阻R并联的电压表示数为3.11 VB.流过电阻R的电流最大值为0.311 AC.变压器的输入功率为0.484 WD.一个周期内,电阻R上产生的热量为9.6810-3 J6.图甲是一台小型发电机的构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈的内阻不计,外接灯泡的电阻为12 。则()A.在t=0.01 s时刻,穿过线圈的磁通量为零B.电压表的示数为62 VC.灯泡消耗的电功率为3 WD.若其他条件不变,仅将线圈的转速提高一倍,则线圈电动势的表达式e=122sin 100t(V)7.一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上,消耗电功率为P;若把它接在某个正弦式交流电源上,其消耗的电功率为P2。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为()A.5 VB.52 VC.10 VD.102 V8.如图所示,接在交流电源上的电灯泡正常发光,以下说法正确的是()A.把电介质插入电容器,灯泡变亮B.增大电容器两板间的距离,灯泡变亮C.减小电容器两板间的正对面积,灯泡变暗D.使交变电流频率减小,灯泡变暗9.下图是探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验装置,下列说法正确的是()A.与灯泡连接的线圈叫原线圈B.测量变压器输出电压要用直流电压表C.若只增加副线圈的匝数,变压器的输出电压变大D.若只增加副线圈的匝数,变压器的输出电压变小10.图甲是线圈P绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电压图象,把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端。已知理想变压器原线圈和副线圈的匝数比为51,交流电流表和交流电压表均为理想电表,电阻R=1 ,其他各处电阻不计,以下说法正确的是()A.在t=0.1 s和0.3 s时,穿过线圈P的磁通量最大B.线圈P转动的角速度为10 rad/sC.电压表的示数为2.83 VD.电流表的示数为0.40 A11.如图为远距离输电示意图,输电线上输入的电压U1和输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变,当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是()A.用户的总电阻减小B.用户的电压U3增大C.用户电路中电流增大D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率12.图甲为一火灾报警系统。其中R0为定值电阻,R为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为51,副线圈输出电压如图乙所示,则下列说法正确的是()A.原线圈输入电压有效值为220 VB.副线圈输出电压瞬时值表达式u=442cos 100t(V)C.R处出现火情时,原线圈电流增大D.R处出现火情时,电阻R0的电功率减小13.在如图所示的电路中,T为一降压式自耦调压变压器,开始时灯泡L正常发光,现在电源电压U略降低,为使灯L仍能正常发光,可采取的措施是()A.将自耦调压变压器的滑片P适当上滑B.将自耦调压变压器的滑片P适当下滑C.适当增大滑动变阻器R2的阻值D.适当减小滑动变阻器R2的阻值14.(2017金华模拟)某实验小组在物理老师指导下自制了一台交流发电机,并用自制的变压器(可视为理想变压器)对标有“3.6 V0.5 A”的小灯泡供电,其原理如图所示。已知矩形线圈匝数为10,电阻不计,磁感应强度大小为B=22 T,转速为n=10 r/s,小灯泡正常发光,图示位置线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是()A.图示位置线圈位于中性面,通过线圈的磁通量为0B.图示位置线圈电动势的瞬时值为102 VC.交流电流表的示数为0.18 AD.原副线圈匝数比为25915.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,开始时,开关S断开。当S接通时,以下说法正确的是()A.副线圈两端MN输出电压增大B.通过灯泡L1的电流增大C.电流表的示数增大D.变压器的输入功率变大16.在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为,横截面积为S,总长度为L,输电线上损失的电功率为P,用户得到的电功率为P用,则P、P用的关系式正确的是()A.P=U2SLB.P=P2LU2SC.P用=P-U2SLD.P用=P1-PLU2S二、非选择题(共20分)17.(10分)如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长l1=20 cm,ad边长l2=25 cm,放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n=3 000 r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1 ,外电路电阻R=9 ,t=0时线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求:(1)t=0时感应电流的方向;(2)感应电动势的瞬时值表达式;(3)线圈转一圈外力做的功。18.(10分)某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向80 km远处供电。已知输电导线的电阻率为=2.410-8 m,导线横截面积为S=1.510-4 m2,输电线路损失的功率为变压器输出功率的4%,求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失。第十二章检测交变电流(加试)1.BCD2.BC由题图可知,交变电流的周期T=0.250 s,感应电动势的最大值Em=20 V,交变电流的频率f=1T=10.250 Hz=4 Hz,A错误,B正确;交变电流的最大值Im=EmR=2010 A=2 A,D错;交变电流的有效值I=Im2=22 A=2 A,C正确。3.ABD矩形线圈开始转动时处于中性面垂直位置,A、B错误;磁极N离开纸面向外转动,线圈中感应电流方向abcda方向,D错误。4.CD交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的有效值,选项A错误;用交流电表测定的读数是交变电流的有效值,选项B错误;一般情况下交变电流的数值都是指有效值,选项C正确;根据有效值的定义知,选项D正确。5.BCD原线圈电压有效值为220 V,根据理想变压器电压比规律,副线圈电压为22 V,A错误;电阻R两端电压的最大值为3.11 V,所以流过电阻R的电流最大值为0.311 A,B正确;变压器的输入功率等于输出功率,等于0.484 W,一个周期内,电阻R上产生的热量为9.6810-3 J,所以C、D都正确。6.C在t=0.01 s时刻,电动势为0,则线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量最大,选项A错误;电动势的最大值为Em=62 V,电压表测量的为有效值,故示数为622 V=6 V,选项B错误;灯泡消耗的电功率P=E2R=6212 W=3 W,选项C正确;周期为0.02 s,则瞬时电动势的表达式为e=Emsin (2Tt)=62sin 100t(V),转速提高一倍后,最大值变成122 V,=2n,故角速度变为原来的2倍,表达式应为e=122sin 200t(V),选项D错误。7.C根据P=U2R,对直流电有P=(10V)2R,对正弦式交变电流有P2=U2R,所以正弦式交变电流的有效值为U=PR2=102 V,故交流电源输出电压的最大值Um=2U=10 V,故选项C正确,选项A、B、D错误。8.ACD电容器的电容与介电常数成正比,与正对面积成正比,与两板间距离成反比。而电容越大,对交变电流的阻碍作用越小,频率越大,电容器对交变电流的阻碍作用越小。把介质插入电容器,电容变大,灯泡变亮,A正确;电容器两板间距离增大,电容减小,灯泡变暗,B错;减小电容器两极正对面积,电容减小,灯泡变暗,C正确;交流电的频率减小,电容器的阻碍作用增大,灯泡变暗,D正确。9.C10.D由交流电压的图象可知,在t=0.1 s和0.3 s时,电动势最大,此时穿过线圈P的磁通量最小,A错误;因为T=0.4 s,所以=2T=5 rad/s,B错误;此交流电压的有效值为10 V,因为理想变压器原线圈和副线圈的匝数比为51,所以电压表的示数为2 V,C错误;IR=I2=UR=2 A,由I1I2=n2n1可得原线圈中的电流表示数为0.40 A,D正确。11.AC用户消耗的功率增大,必定是由于用户的总电阻减小,用户电路中电流增大,A、C正确;U3只与U2和匝数比有关,由于U2减小,所以U3也减小,B错误;发电机的输出功率等于用户消耗的功率和输电线上损耗功率之和,故D错误。12.AC由题图乙可知,副线圈电压的峰值Um=442 V,则副线圈电压的有效值为44 V,根据U1U2=n1n2=51,得U1=220 V,故选项A正确。由题图乙可知,副线圈电压的峰值Um=442 V,周期T=0.016 s,=2T=125 rad/s,所以u=442cos 125t(V),故选项B错误。R处出现火情时,其阻值变小,则副线圈电流变大,线圈匝数比不变,所以原线圈电流增大,故选项C正确。R处出现火情时,其阻值变小,则副线圈电流变大,通过电阻R0的电流变大,根据P=I2R,可知电阻R0的电功率增大,故选项D错误。13.AC根据UU2=n1n2可得U2=n2n1U,所以应增加n2,故A正确;匝数比不变,应使R1两端电压减小,则总电流减小,所以使R2阻值增加,故C正确。14.BCD中性面与磁场方向垂直,A错误;图示位置,线圈电动势瞬时值最大,为nBS,代入数据得,电动势瞬时值为102 V,B正确;原线圈输入有效值为10 V,副线圈两端电压为3.6 V,匝数比为259,D正确;输入功率等于输出功率,为1.8 W,原线圈中电流为0.18 A,C正确。15.CD16.BD输电线电阻R=LS,输电电流I=PU,故输电线上损失的电功率为P=I2R=PU2LS=P2LU2S,用户得到的电功率为P用=P-P=P1-PLU2S。17.答案 (1)感应电流方向沿adcba(2)e=314cos(100t) V(3)98.6 J解析 (1)根据右手定则,线圈感应电流方向为adcba。(2)线圈的角速度=2n=100 rad/s图示位置的感应电动势最大,其大小为Em=NBl1l2代入数据得Em=314 V感应电动势的瞬时值表达式e=Emcos t=314cos(100t) V。(3)电动势的有效值E=Em2线圈匀速转动的周期T=2=0.02 s线圈匀速转动一圈,外力做功大小等于电功的大小,即W=I2(R+r)T=E2R+rT代入数据得W98.6 J。18.答案 (1)80 kV(2)3 200 V解析 (1)输电线路的电阻为R=2lS=25.6 设发电站的输出功率为P1,变压器的输出功率为P2,输电电流为I2,升压变压器的输出电压为U2,则P损=P24%P损=I22RP2=P1P2=I2U2由得升压变压器的输出电压U2=80 kV。(2)输电线路上的电压损失U损=I2R=3 200 V。
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