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第二章 交变电流章末检测卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分)1下列选项中哪个不是交流电的有效值 ()A交流电压表的读数 B保险丝的熔断电流C电容器的击穿电压 D电动机铭牌上的额定电压答案C解析交流电压表测量的是交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选C.2照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时 ()A总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流答案C解析总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失UIR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些3一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e220sin (100t) V，现有如下的说法，其中正确的是 ()A在t0时，线圈中的磁通量为0B该交流发电机线圈的转速为50 r/sC若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变答案B解析因为交变电流的瞬时表达式为eEmsin t，其中EmNBS表示最大值，2f.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等最大值为有效值的倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确当t0时，e0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误4如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ()图1A电流表的示数为 AB电源输出功率为1200 WC电流表的示数为 AD原线圈两端电压为11 V答案C解析副线圈电压U2220 V，电流I2 A，则原线圈两端电压U1U24400 V，电流I1I2 A，所以电流表示数为 A，选项A、D错误，C正确电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W，选项B错误，故选C.5多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图2所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个周期中，前面的被截去，从而改变了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为 ()图2AUm B. C. D.答案C解析由有效值的定义知T得U.C项正确二、多项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)6如图3所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是 ()图3A升高U1会减小输电电流I2B升高U1会增大线路的功率损耗C升高U1会增大线路的电压损耗D升高U1会提高电能的利用率答案AD解析提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2I1，所以I2将减小，故A对，线路功率损耗P损IR，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高7如图4甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1600匝，副线圈匝数n2120匝当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ()图4A阻值为14.4 的电阻B并联两盏“36 V,40 W”的灯泡C工作频率为10 Hz的电视D耐压值为36 V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U2180 V，得U236 V，B中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I1 A0.44 A0.5 A，B正确；副线圈两端电压的有效值为36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正确8如图5甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1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S1接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()图5A输入电压u的表达式u20sin (100t) VB只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若将S1换接到2，R消耗的电功率为0.8 W答案AD解析由题图乙可知，Um20 V，T0.02 s，则100 rad/s，输入电压u20sin (100t) V，故A正确；由变压器的变压规律知：，故U2 V4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P W0.8 W，D正确三、填空题(本题共2小题，共16分)9(6分)一交流电压随时间变化的图像如图6所示，则此交流电的频率是_ Hz，若将该电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_ A.图6答案502000.14解析由题图知T0.02 s，Um200 V而f所以f50 Hz，电容器耐压值应不小于200 V，I A0.14 A.因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14 A.10(10分)有一个教学用的可拆变压器，如图7甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A、B，线圈外部还可以绕线图7(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为_，由此可推断_线圈的匝数较多(选项“A”或“B”)(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：_；A线圈的匝数为nA_.(用所测物理量符号表示)答案(1)24A(2)用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；将A线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压Un(其他方法，只要合理即可)四、计算题(本题共4小题，共49分)11(11分)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n100匝穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图8所示，发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emnm，其中m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)的读数图8答案1.4 A解析从t图像可以看出m1.0102 Wb，T3.14102 s，已知Emnm，又，故电路中电流最大值Im A2 A.交流电流表读数IIm/1.4 A.12(12分)如图9所示，匝数为100匝、边长为0.2 m的正方形线圈，在磁感应强度为2 T的匀强磁场中，从中性面开始以10 rad/s的角速度绕OO轴匀速转动若线圈自身电阻为2 ，负载电阻R6 ，取210，则开始转动 s内在R上产生的热量为多少焦耳？图9答案150 J解析电动势最大值为EmnBS10020.20.210 V80 V有效值为：EEm/40 V电流有效值为：I A5 A故产生的热量为QI2Rt150 J.13.(13分)如图10所示，匀强磁场磁感应强度B0.5 T，匝数为n50匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴OO匀速转动，每匝线圈长为L25 cm，宽为d20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时图10(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式；(2)若每匝线圈本身电阻r0.02 ，外接一阻值为13 的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流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et、it图像答案见解析解析(1)线圈匝数n50，磁场的磁感应强度B0.5 T，线圈转动的角速度2f2 rad/s50 rad/s，线圈的面积SLd0.05 m2所以EmnBS500.50.0550 V196 V从图示位置计时，有eEmcos t196cos (50t) V.(2)若r0.02 ，则r50 r0.0250 1 R总Rr13 1 14 Im A14 A所以iImcos t14cos (50t) 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，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e196sin (50 t) V，i14sin (50t) A.(4)因为50，所以T0.04 s，Em196 V，Im14 A(1)(2)中的et、it图像分别如图甲、乙所示甲乙14(13分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8108 m，横截面积为105 m2的输电线向4103 m远处的用户输电，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、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为100 A，求此时用电器两端的电压数值答案(1)112(2)28811(3)大于220 V227 V解析(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r1.8108 14.4 由题意知P损P4%()2r1050.04()214.4U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比.(2)I2 A AU损I2r14.4 V240 V而U3U2U损6 000 V240 V5 760 V降压变压器原、副线圈匝数比为28811(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I4100 A则由所以I3U损I3r14.4 V55 V而U1、U2不变U3U2U损(6 00055) V5 945 V，U4U35 945 V227 V.
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