内容发布更新时间 : 2024/11/8 0:06:20星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第五章 交变电流测评

(时间:60分钟 满分:100分) 一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共48分。其中第1~5题为单选题;第6~10题为多选题,全部选对得5分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)

1.某小型发电机产生的交流电动势为e=50sin(100πt) V。对此电动势,下列表述正确的有( )

A.最大值是50 V B.频率是100 Hz C.有效值是25 V D.周期是0.02 s

解析从中性面开始计时,交流电动势的表达式为e=Emsin ωt,因e=50sin(100πt) V,所以最大值Em=50 V,A错误;由ω=2πf=100π rad/s得f=50 Hz,B错误;有效值E==25 V,C错误;T==0.02 s,D正确。 答案D

2.如图所示,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( )

A.升高U1会增大输电电流I2 B.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

解析升高输电电压U1,由于输入功率不变,则I1将减小,又因为I2=I1,所以I2将减小,故A错误;线路功率损耗P损=R,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,故D正确。 答案D

3.(2018全国Ⅲ,16)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方∶Q正等于 ( )

A.1∶ B.∶1 C.1∶2 D.2∶1

解析对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即u方=u0,在周期T内产生的热量为Q方=·T,对于正弦交流电源,电压的有效值u正=,在周期T内产生的热量为Q正=·T,整理可得Q方∶Q正=2∶1,选项D正确。 答案D 4.

(2018天津,4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则( ) A.R消耗的功率变为P B.电压表V的读数变为U C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变

解析本题考查交变电流的产生和变压器原理,清楚感应电动势的决定因素是解题的关键,另外要知道交流电表测的是交变电流的有效值。发电机线圈转速变为原来一半时,产生电动势的最大值和有效值均变为原来的一半,变压器匝数比不变,故副线圈上的电压表示数变为原来的一半,选项B正确;对负载电阻R,由P=可得,R消耗的功率变为原来的,即副线圈消耗的功率变为原来的,

故原线圈消耗的功率也变为原来的,而原线圈电压变为原来的一半,故原线圈中的电流(电流表示数)变为原来的一半,选项A、C均错误;发电机线圈转速变为原来一半时,线圈转动的角速度变为一半,由f=可得交变电流的频率变为原来的2倍,选项D错误。 答案B

5.(2017北京理综,16)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin 100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )

A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V

D.副线圈输出交流电的周期为50 s

解析由得U2=110 V,故P入=P出==220 W,A项错误。由I2=得I2=2 A,,故I1=1 A,电流表示数为1 A,B项正确。电压表示数为有效值,即110 V,C项错误。T==0.02 s,故D项错误。 答案B

6.如图所示,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是( )

A.变压器输入功率为484 W

B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3

解析变压器的输入功率P1=P2=I2U2=2.2×60 W=132 W,选项A错误;由,选项D正确;由得I1=I2=×2.2 A=0.6 A,选项B正确;根据I=得通过副线圈的电流的最大值I2m=I2= A,选项C错误。 答案BD

7.(2017天津理综,6)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω,则( )

A.t=0时,线圈平面平行于磁感线 B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向 C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大 D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2 J

解析t=0时,磁通量为零,故线圈平行于磁感线,故A正确;t=1 s时,由题图可知,磁通量为零,磁通量变化率最大,此时斜率方向不变,感应电流方向不变,故B错误;当t=1.5 s时,磁通量最大但磁通量变化率为零,感应电动势为0,故C错误;由题图可知,有效值E=Em=nΦmω=2π V,在一个周期内产热Q=T=8π2 J,故D正确。 答案AD

8.如图甲为电热毯电路示意图,交流电压u=311sin(100πt) V,当开关S闭合时,电热丝的电功率为P0;当开关S断开时,加在电热丝上的电压如图乙所示,则( )

A.开关闭合时,交流电压表的读数为220 V B.开关闭合时,交流电压表的读数为311 V

C.开关断开时,交流电压表的读数为311 V,电热丝功率为 D.开关断开时,交流电压表的读数为156 V,电热丝功率为 解析交流电压表的读数为有效值,计算热功率要用有效值。开关接通时,交流电压峰值Um=311 V,所以有效值U==220 V,A正确;开关断开时,取一个周期T,电热丝产生的热量减半,所以由P=,电

热丝功率为,由P=,电压有效值为≈156 V,电压表示数为156 V。 答案AD

9.如图所示,将一根电阻为R的绝缘硬金属导线弯成一个标准的正弦曲线形状,其两端a、b通过小金属环保持与长直金属杆有着良好接触但无摩擦,导线与杆相交处二者绝缘,金属导线两端a、b间距离为2d,最高点到ab连线的距离为L,金属杆电阻忽略不计,空间中存在有理想边界的匀强磁场,宽度为d,方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B,磁场的边界与金属杆垂直,M和N位于磁场区域的边界上,在外力的作用下,导线以恒定的速度v向右匀速运动,从b位于M左侧的某一位置运动到a位于N右侧的某一位置,则在此过程中,以下说法正确的是( )

A.导线上有电流通过的时间为 B.导线上有电流通过的时间为 C.外力所做的功为

D.金属导线所产生的焦耳热为

解析导线上有电流即导线在磁场中切割磁感线时,导线在运动过程中的距离为3L,所以时间为t=,故B正确;外力所做的功等于金属导线上产生的热量,金属导线产生的感应电动势瞬时值为e=Byv,y是有效切割长度y=Lsin ωt,得到e=BLvsin ωt,ω=,则线圈中产生正弦式交变电流,其感应电动势的有效值为E=,故导线全部穿过磁场过程,外力F所做功为W=,故C正确。 答案BC

10.如图所示,图乙中理想变压器的原线圈接如图甲所示的交变电流。理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶3,定值电阻的阻值为11 Ω,滑动变阻器的总阻值为22 Ω。下列说法中正确的是( )

A.副线圈输出电压的频率为50 Hz

B.滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电阻R两端的电压不变

C.滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为8.45 A D.滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率为132 W

解析由交变电流的图象可知,加在原线圈中电流的周期T=0.02 s,频率f=50 Hz,由于变压器不能改变电源的频率,副线圈输出电压的频率为50 Hz,故A正确;滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路总电阻变小,电流变大,由U=IR可知,电阻R两端的电压变大,故B错误;原线圈电压的有效值U1==440 V,根据U1∶n1=U2∶n2可得副线圈的电压U2=66 V,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为I2==6 A,故C错误;滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率为P2==132 W,故D正确。故选AD。 答案AD

二、实验题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)

11.(6分)(1)某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时,原线圈接在学生电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是 。? A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡

(2)该学生继续做实验,先保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压 (选填“增大”“减小”或“不变”);然后再保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压 (选填“增大”“减小”或“不变”)。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法。?

解析(1)变压器的工作原理是互感现象,故原线圈接交流电压,输出电压也是交流电压,故电表用交流电压挡,故ABC错误,D正确;

(2)根据变压比公式,保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压