第十章交变电流

第十章第1节交变电流的产生和描述班级姓名成绩(时间：45分钟满分：100分)一、选择题（本题共10小题，每小题7分，每题只有一个答案正确，共70分）1.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是()A.t=0时刻，线圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻，Φ的变化率最大C.t=0.02s时刻，交流电动势达到最大D.与该线圈产生的交流电动势相应的图象如图乙所示2.(2010·广州模拟)矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法中正确的是（）A.此交流电的频率为0.2HzB.此交流电动势的有效值为1VC.t=0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为1/（100π）Wb3.已知交变电流i=ImsinωtA,线圈从中性面起开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有效值()A.2wB.2wC.4wD.2w4.如图所示的电路，已知交变电流的电压U=2202sin100πtV,电阻R=200Ω，不考虑电表内阻对电路的影响，则电流表和电压表的读数分别为()A.1.12A，2202VB.1.1A，220VC.1.12A，220VD.1.1A，2202V5.(2010·盐城模拟)一根电阻丝接入100V的恒定电压电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式交变电流的电路中，在2min内产生的热量也为Q，则该交流电压的峰值是（）A.141.4VB.100VC.70.7VD.50V6.电学元件的正确使用对电路安全工作具有重要作用，某电解电容器上标有“25V450μF”字样，下列说法中正确的是（）A.此电容器在交流、直流电路25V的电压时都能正常工作B.此电容器只有在不超过25V的直流电压下才能正常工作C.当工作电压是直流25V时，电容才是450μFD.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25V7.如图所示，单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R，t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动，则（）A.线圈中电流t时刻瞬时值表达式为i=BSωcosωt/RB.线圈中电流有效值I=BSω/RC.线圈中电流有效值I=2BSω/2RD.线圈消耗的电功率P=（BSω）2/R8.一个电热器接在10V的直流电源上，在时间t内产生的热量为Q，今将该电热器接在一正弦式交流电源上，它在2t内产生的热量为Q，则这一正弦式交流电源()A.可使“10V20W”的小灯泡正常发光B.“10V400μF”的平行板电容器可在此交流电源下正常工作C.交流电压的最大值是52V，有效值是5VD.交流电压的最大值是20V，有效值是102V9.如图甲为电热毯的电路图，电热丝接在u＝311sin100πtV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是()A.110VB.156VC.220VD.311V10.(2009·福建)一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图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0Ω，另外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（）A.电压表○V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.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J二、计算题(本题共2小题，共30分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(14分)有一正弦式交流电源，电压有效值U=120V，频率f=50Hz,向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？12.(16分)交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：(1)通过R的电荷量q为多少？(2)R上产生电热QR为多少？(3)外力做的功W为多少？第2节变压器电能的输送班级姓名成绩(时间：45分钟满分：100分)一、选择题（本题共10小题，每小题7分，每题只有一个答案正确，共70分）1.在变电所里，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列的四个图中，能正确反映其工作原理的是（）2.如图所示，一理想变压器带有三个匝数都为50匝的副线圈ab、cd、ef，若原线圈匝数为100匝，并接到220V交流电源上，通过副线圈的各种组合，可以得到以下哪些电压()①0V②110V③220V④330VA.①②③④B.只有①②C.只有③④D.只有②③④3.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻.若U0＝2202V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确的是（）A.副线圈中电压表的读数为55VB.副线圈中输出交流电的周期为1/100πsC.原线圈中电流表的读数为2AD.原线圈中的输入功率为1102W4.（2009·四川）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器.已知通过R1的正弦式交流电如图乙所示，则（）A.交流电的频率为0.02HzB.原线圈输入电压的最大值为2002VC.电阻R2的电功率约为6.67WD.通过R3的电流始终为零5.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈接三个相同的灯泡，均能正常发光.在原线圈接有一相同的灯泡L.则（）A.灯L也能正常发光B.灯L比另三灯都暗C.灯L将会被烧坏D.不能确定6.（改编题）如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1，在不接负载的情况下，下列说法中正确的是（）①当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V②当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V③当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V④当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110VA.①③B.①④C.②③D.②④7.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压.图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器（）A.当滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变小B.当滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变小，电压表读数变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大，电压表读数变小8.超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1993年我国科学家与国外科学家合作制成了临界温度为134K的高温超导材料.利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（）A.1kWB.1.6×103kWC.1.6kWD.10kW9.（改编题）一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻R=1kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）.若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则下列说法错误的是（）A.T1原、副线圈电流分别为103A和20AB.T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220VC.T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D.有6×104盏灯泡（220V、60W）正常发光10.某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为200V,输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V的用电器正常工作，则下列说法错误的是（）①n2n1＞n3n4②n2n1＜n3n4③升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压④升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率A.①③B.①④C.②③D.②④二、计算题（本题共2小题，共30分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）11.(14分)如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1=3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2V.求：（1）原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2=5A.则电流表A1的示数I1为多少？（3）当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？12.（16分）发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输出功率的4%，试求：（1）画出此输电线路的示意图.（2）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.（3）用户得到的电功率是多少？答案部分第1节交变电流的产生和描述1.解析:由Φ-t图知，t=0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e=0，故A、D均错误；由图知周期T=0.04s，在t=0.01s时，Φ=0,ΔΦ/Δt最大，e最大，故B正确；在t=0.02s时，Φ最大，ΔΦ/Δt=0,e=0，故C错误.答案:B2.解析:由图象可以看出，该正弦交流电电动势的峰值为1V，则其有效值为2V/2，B错误.其周期为0.2s，则其频率为5Hz，A错误.t=0.1s时，电动势为零，处于中性面位置，线圈平面与磁场方向垂直，C错误.由f=5Hz可得ω=10πrad/s,代入Em=nΦω可得Φ＝1/（100π）Wb,D正确.答案:D3.解析:当ωt=π/4时瞬时值与有效值相等，故C正确.答案:C4.解析：在交变电路中，电流表、电压表的读数均是有效值，因此，电压表的读数为U=Um/2=2202/2V=220V,电流表的读数I=U/R=220/200A=1.1A.答案：B5.解析:由有效值定义得U2/R·t=U2有/R·2t,则U有=2U/2,U峰＝2U有=2×2U/2=U,所以B正确，A、C、D错误.答案:B6.解析:电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作.在正常情况下，电容器的电容不受电压影响.故B正确.答案:B7.解析:线圈中感应电动势最大值Em=BSω,电流最大值Im=Em/R=BSω/R,t=0时，线圈处在中性面，故电流瞬时值表达式i=BSωsinωt/R.电流有效值I=Im/2=2BSω/2R,P=I2R=B2ω2S2/2R，故A、B、D错误，C正确.答案:C8.解析:根据交变电流有效值的定义来求有效值，对正弦式交变电流,有Um=2U.代入题给数据可得U=52V,Um=10V,所以A、C、D均错误，只有B正确.应注意电容器的击穿电压考虑的是交变电压的峰值.答案:B9.解析:由（1/2）×3112/(2)2R＝U2/R得题图乙对应的有效值U＝156V.答案:B10.解析:电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图象知电动势的最大值Em=2202V，有效值E=220V，灯泡两端电压U=RE/（R+r）=209V，A错误；由图象知T=0.02s，一个周期内电流方向变化两次，可知1s内电流方向变化100次，B错误；灯泡的实际功率P=U2/R=2092/95W=