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姓名班级考号密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题第三章交变电流满分100分,限时90分钟一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)1.对于如图所示的

电流i随时间t做周期性变化的图像,下列说法中正确的是()A.电流大小变化,方向不变,是直流电B.电流大小、方向都变化,是交流电C.电流最大值为0.2A,周期为0.01sD.电流大小周期性变化,是交流电2.我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中

和”作出独特的贡献。若在传输电能总功率不变的情况下,从原先150kV高压输电升级为1350kV特高压输电,则下列说法正确的是()A.若输电线不变,则输电线上损失的电压变为原先的13B.若输电线不变,则输电线上损失的功率变为原先的19C.如果损失的功率不

变,相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的181D.如果损失的功率不变,相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的9倍3.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势随时间变化的规

律如图乙所示,已知线框内阻为1.0Ω,外接一只电阻为9.0Ω的灯泡,交流电压表为理想电表,则()A.电压表V的示数为20VB.电路中的电流方向每秒改变10次C.0.1s时线框处于中性面位置D.电动势的瞬时值表达式为e=20sin10πtV4.某

交变电流的电压随时间变化的规律如图所示(初始部分为正弦函数的四分之一周期),下列说法正确的是()A.该交变电流的周期为2sB.该交变电流电压的有效值为200VC.将该交变电流加在交流电压表两端时,电压表读数为200√2VD.将该交变电流加在启辉电压(达到或超过启辉电压后氖管会发光)为200V的

氖管上,氖管未被击穿,则氖管1s内发光100次5.某电动自行车充电器内有一输入电压为220V、输出电压为60V的变压器。由于副线圈烧坏了需要维修,维修人员拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上绕出了一个5匝的线圈,如图所示。将原线圈接到220V交流电源上,测得新绕线圈两端

电压为1V。则()A.该变压器原线圈有2200匝B.该变压器原线圈有5500匝密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题C.被烧坏的副线圈有300匝D.被烧坏的副线圈有250匝6.如图为理想自耦变压器,其中P为变压器上的

滑动触头,P'为滑动变阻器上的滑片,则以下说法正确的是()A.P不动,P'向下滑动时,U2一直在减小B.P'不动,P逆时针转动,可使电压U1减小C.P'不动,P顺时针转动一个小角度时,电流表示数增大D.P顺时针转动一个小角度,同时P'向下滑动时,小灯泡的亮度可能不变7.某小型水电站的电能

输送示意图如图甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻r=10Ω,降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4=n∶1,降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示,降压变压器的副线圈与阻值为R0=22Ω的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器,则下列

说法正确的是()A.发电机产生交流电的频率为0.5HzB.通过R0的电流的最大值为10AC.输电线损失的功率为1000𝑛2WD.降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100πtV8.一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和

4Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数的比值为()A.2B.3C.4D.5二、多项选择题(本大题共4

小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)9.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转

动,线框产生的感应电动势随时间变化的图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.t=0.005s时,线框所在平面平行于磁场B.t=0.010s时,线框所在平面为中性面C.t=0.015s时,穿过线框的磁通量最大D.当线框

平面与磁场的夹角为30°时,电动势约为156V10.如图甲所示,在理想变压器输入端加上如图乙所示的交变电压U1=Umsinωt,在副线圈的输出端串接上一只理想整流二极管D和滑动变阻器R,则()姓名班级考号密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题A.

当滑片P上移时,原线圈中的电流I1变大B.当滑片P上移时,原线圈的输入功率变小C.当拿掉二极管后,副线圈中的交流电周期与原来相同D.保持滑片P不动,R上电流有效值是无二极管时的1211.某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压为U1=380V,输电线的总电阻r=15Ω,为了减小损耗采用

了高压输电。变压器视为理想变压器,其中升压变压器的匝数比为n1∶n2=1∶20,用户获得的电压为U4=220V,发电厂的输出功率为P1=7.6×105W,则下列说法中正确的有()A.输电线上的电流为100AB.用户获得的功率为1.5×105WC.降压变压器的匝数比为n3∶n4=380∶11D.若用

户端消耗的功率增大,在发电厂的输出电压不变的情况下,用户端获得的电压减小12.如图所示,在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场,第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B。直角扇形导线框半径为L、总电阻为R,在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动,转

动周期为T。线框从图中所示位置开始转动一周的过程中()A.消耗的电功率不变B.在0~𝑇4时间内,线框中感应电流沿逆时针方向C.感应电流的有效值为I=𝐵𝐿2𝜔2𝑅D.在转动过程中受到的安培力始终不变三、非选择题(本大题共6小题,共60

分)13.(6分)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,我们把两个线圈套在同一闭合的铁芯上,一个线圈连到学生电源的输出端,另一个线圈连到小灯泡上,如图所示,请回答下列问题:(1)将与灯泡相连的线圈匝数减少,其余装置

不变继续实验,灯泡亮度将(选填“变亮”或“变暗”),这说明灯泡两端的电压(选填“变大”或“变小”);(2)在实验中,测得变压器原、副线圈的匝数分别为120和60,原、副线圈两端的电压分别为8.2V和3.6V,据此可知电压比与

匝数比不相等,可能原因是。14.(8分)某学习小组在“探究变压器原、副线圈电压和匝数关系”的实验中,采用了可拆式变压器,将原、副线圈套在铁芯A的两臂上,铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯,如图所示。密○封○装○订○线密○封○

装○订○线密封线内不要答题(1)下列说法正确的是;A.为保证实验安全,原线圈应接低压直流电源B.电表应置于直流电压挡C.保持原线圈电压及匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈的匝数对输出电压的影响D.变压器正常工作后,电能由原线圈通过铁芯导电输送到

副线圈(2)为了减小涡流的影响,铁芯应该选择;A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的铜片叠成D.绝缘的硅钢片叠成(3)该实验小组认真检查电路无误后,分别测出相应的原、副线圈电压值。若原、副线圈匝数分别为n1=2

40、n2=120,在原线圈两端依次加上不同的电压,用多用电表合适的电压挡分别测量原、副线圈两端的电压,数据如表所示:利用表格中的数据在图中作出U1-U2图像,图像的斜率k=(保留2位有效数字)。序号12345原线圈:U1/V2.04.06.08.010.0副线圈:U

2/V0.901.822.753.634.5015.(6分)正方形线框abcd在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴OO'以角速度ω匀速转动,如图所示。线框边长为L,匝数为N,线框的总电阻为r,外电路的电阻

为R,磁感应强度的大小为B。求:(1)线框转动过程中产生的感应电动势的最大值;(2)线框转动过程中,图中理想电压表的示数。16.(8分)一旋转磁极式发电机的原理图如图甲所示,其线圈固定,磁体在外力的驱动下绕线圈对称轴匀速转动,输出端通过一原、副线圈匝数比为n∶1的变压器

(视为理想变压器)向电阻为R的用电器(可视为纯电阻)供电,如图乙所示,理想电压表的示数为U2。已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为B,线圈的匝数为N、面积为S、电阻为r。求:(1)变压器原线圈所在电路

中理想电流表的示数I1;(2)磁体转动的角速度ω。姓名班级考号密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题17.(14分)如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴沿图

示方向匀速转动,线圈的匝数N=100,电阻r=4Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R的阻值为R=16Ω,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。(

取π=3.14)求:(1)甲图中从图示位置开始计时,交流发电机产生的电动势的瞬时值表达式;(2)电路中交流电压表的示数;(3)从图示位置转过90°,通过线圈的电荷量q和电阻R产生的焦耳热Q。18.(18分)如图所示,用一小型交流发电机向远处用户供电,

已知发电机线圈abcd的匝数N=100、面积S=0.03m2,线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s,匀强磁场的磁感应强度B=√2πT,输电时先用升压变压器将电压升高,到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用,输电导线的总电阻为R=10Ω,变压器都是理想变压器,降

压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=10∶1,若用户区标有“220V8.8kW”的电动机恰能正常工作,发电机线圈电阻r不可忽略。求:(1)输电线路上损耗的电功率ΔP;(2)发电机电动势最大值和升压变压器副线圈两端电压U2;(3)若升压变压器

原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8,交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。答案与解析1.A2.C3.B4.D5.C6.D7.C8.B9.AB10.BC11.AD12.AC1.A由图像可知,电流的大小周期性变化,方向始终不发生变化,所以是直流电,电流最大值为0.2

A,周期为0.02s,A正确,B、C、D错误。2.C在输送功率不变时,输电电压升高到原来的9倍,则输电电流变为原来的19,若输电线不变,输电线上损失的电压ΔU=Ir,将变为原来的19,选项A错误;输电线上损失的功率ΔP=I2r,因此若输电线不变,输电线上损失的功率变为原先

的181,选项B错误;如果损失的功率不变,(𝑃𝑈)2r=(𝑃9𝑈)2r',r'=81r,相同材料,则电阻率不变,当传输距离不变时,所需导线横截面积是原先的密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题181,

选项C正确;如果损失的功率不变,相同材料、粗细的输电线,传输距离是原先的81倍,选项D错误。3.B从题图乙可知,电动势的最大值Em=20√2V,电动势的有效值E=𝐸m√2=20V,电路中的电流I=𝐸𝑅+

𝑟=2A,电压表V的示数U=IR=18V,A错误;周期T=0.2s,频率为5Hz,故电路中的电流方向每秒改变10次,B正确;0.1s时,感应电动势最大,穿过线框的磁通量为零,线框与中性面垂直,C错误;角速度ω=2π𝑇=10πrad/s,电动势的瞬时值表达式为e=

20√2cos10πtV,D错误。4.D由图像可知,该交变电流的周期为0.02s,A错误;根据电流的热效应计算电压的有效值,有(200√2√2V)2𝑅×𝑇4+(200√2V)2𝑅×𝑇2=𝑈2𝑅T,解得有效值U=100

√5V,B错误;交流电压表读数为交变电流电压的有效值,所以电压表读数为100√5V,C错误;只有当交流电压大于或等于启辉电压200V时,氖管才能发光,由图像可知,一个周期氖管发光两次,而交变电流的周期为0.02

s,则1s内发光100次,D正确。5.C设该变压器的原、副线圈和新绕线圈的匝数分别为n1、n2、n3,变压器的原、副线圈和新绕线圈两端电压分别为U1、U2、U3,则有𝑈1𝑈3=𝑛1𝑛3,解得该变压器原线圈匝数为n1=𝑈1𝑈3·n3=1100,A、B错误;同理

可得𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2,被烧坏的副线圈匝数n2=𝑈2𝑈1·n1=300,C正确,D错误。6.DP不动,P'向下滑动时,自耦变压器输入电压U1不变,根据𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2,输出电压U2不变,A错误;输入电压U1与匝数无关,B错误;P'不

动,P顺时针转动一个小角度时,副线圈匝数减小,根据𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2可知副线圈两端电压减小,则电流减小,变压器输出功率减小,而理想变压器输入功率等于输出功率,则输入功率减小,原线圈中的电流减小,C错误;P顺时针转动一个小角度,U2变小,同时P'向下滑动,滑动变阻器接入电路的

阻值减小,副线圈中的电流可能不变,小灯泡的亮度可能不变,D正确。7.C变压器不改变交流电的频率,由题图乙可知,交流电的频率为f=12×10−2Hz=50Hz,A错误;通过R0的电流的最大值为Im=𝑈m𝑅0=10√2A,B错误;通过R0的

电流的有效值I=𝐼m√2=10A,根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系可知通过输电线的电流为I3=𝑛4𝑛3I=10𝑛A,输电线损失的功率为P=𝐼32r=1000𝑛2W,C正确;降压变压器的副线圈两端电压的瞬时

值表达式为u=220√2sin100πtV,D错误。8.B设原、副线圈的匝数比为k,原线圈中的电流为I原,则副线圈中的电流为I副=kI原,U副=kI原R副。原线圈两端电压U原=k2I原R副,因为电源电压的有效值恒定,所以有IR1+k2I(R2+R

3)=4R1I+4k2IR2,代入数据则有3I+5k2I=12I+4k2I,解得k=3,故选项B正确。导师点睛本题可用等效电阻思想分析。设𝑛1𝑛2=k,由以上分析,S断开时有U=IR1+k2I(R2+R3)S闭合时有U=4IR1+4k2IR2解得k=3。9.ABt=

0.005s时,线框产生的感应电动势最大,穿过线框的磁通量最小,线框所在平面平行于磁场,A正确;t=0.010s时,线框产生的感应电动势为零,穿过线框的磁通量最大,线框处在中性面位置,B正确;t=0.015s时,线框产生的感应电动势

最大,穿过线框的磁通量最小,C错误;感应电动势的瞬时值可表示为e=311sinθ(V),当θ=60°时线框平面与磁场的夹角为30°,代入可得电动势为e=311×√32V≈269V,D错误。姓名班级考号密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题10.BC当滑片P上移时,副线

圈电路的电阻变大,副线圈电路电压不变,所以副线圈中的电流变小,副线圈的输出功率变小,相应的原线圈的输入功率变小,原线圈中的电流变小,A错误,B正确。由于理想整流二极管的作用是半波整流,将副线圈中负向电压滤除,所以当拿掉二极管后,副线圈

中的交流电周期与原来相同,C正确。保持滑片P不动,在一个周期内,有二极管时R上产生的热量是无二极管时的12,即𝐼有2RT=12𝐼无2RT,得I有=√22I无,所以有二极管时R上电流有效值是无二极管时的√22,D错误。11.AD根据P=UI,升压变压器原线圈中的电流

为I1=𝑃1𝑈1=2000A,所以输电线上的电流为I2=𝑛1𝑛2I1=100A,A正确;输电线损失的功率ΔP=𝐼22r=1.5×105W,则用户获得的功率P4=P1-ΔP=6.1×105W,B错误;升压变压器副线圈两端电压U2=𝑛2𝑛1U1=7600V,降压变压器原

线圈两端电压U3=U2-I2r=6100V,降压变压器的匝数比为𝑛3𝑛4=𝑈3𝑈4=6100V220V=30511,C错误;若用户端消耗的功率增大,在发电厂的输出电压不变的情况下,输电线的电流会

增大,输电线上损失电压增大,降压变压器原线圈两端电压减小,则降压变压器副线圈两端电压减小,用户端获得的电压减小,D正确。故选A、D。12.AC从图示位置开始计时,在0~𝑇4时间内,根据楞次定律结合安培定则可知,线框中的

感应电流沿顺时针方向,线框产生的感应电动势大小为E1=12BL2ω,感应电流大小为I1=𝐸1𝑅=𝐵𝐿2𝜔2𝑅;在𝑇4~𝑇2时间内,线框中的感应电流沿逆时针方向,感应电动势大小为E2=12BL2ω,感应电流大小为I2=𝐸2𝑅=𝐵𝐿2𝜔2𝑅;在𝑇

2~3𝑇4时间内,线框中的感应电流沿逆时针方向,感应电动势大小为E3=12BL2ω,感应电流大小为I3=𝐸3𝑅=𝐵𝐿2𝜔2𝑅;在3𝑇4~T时间内,线框中的感应电流沿顺时针方向,感应电动势大小为E4=12BL2ω,

感应电流大小为I4=𝐸4𝑅=𝐵𝐿2𝜔2𝑅。综合上述分析可知,线框转动的过程中,线框内产生的感应电流大小不变,方向周期性变化;根据P=I2R可知,线框消耗的电功率不变,线框中感应电流的有效值为I=𝐵𝐿2𝜔2𝑅,A、C正确,B错误。

由左手定则可知线圈在转动过程中受到的安培力方向时刻发生变化,D错误。13.答案(1)变暗(2分)变小(2分)(2)漏磁、铁芯发热、导线发热等(2分)解析(1)与灯泡相连的副线圈的匝数n2减少,由𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2得副线圈两端电压U2变小,即灯泡两端电压变

小,灯泡亮度变暗。(2)由于变压器不是理想变压器,电压比不等于匝数比的原因可能是漏磁、铁芯发热、导线发热等。14.答案(1)C(2分)(2)D(2分)(3)图见解析(2分)2.2(2分)解析(1)变压器的工作原理是互感现象,为保证实验安全,原线圈应接低压交流电

源,A错误;变压器使用的是交流电,电表应置于交流电压挡,B错误;为了研究副线圈的匝数对输出电压的影响,需要采用控制变量法,保持原线圈电压及匝数不变,改变副线圈的匝数,从而研究副线圈的匝数对输出电压的影响,C正确;变压器正常工

作后,电能由原线圈通过铁芯,利用互感原理将电能输送到副线圈,D错误。选C。(2)为了减小涡流的影响,铁芯应该选择绝缘的硅钢片叠成,选D。(3)在坐标纸上描绘出相关数据点,用直线拟合各点迹,使点迹尽量多地分布在直线上,不在直线上的点均匀分布

在直线两侧,如图所示。根据图像,直线的斜率为k=125.4≈2.2。15.答案(1)NBL2ω(2)√2𝑅2(𝑅+𝑟)NBL2ω解析(1)感应电动势的最大值Em=NBSω=NBL2ω(2分)(2)转动过程中,电压表的示数为有效值U=𝑈m√2(1分)密○封○装○订○线密○封○装○

订○线密封线内不要答题其中Um=𝑅𝑅+𝑟Em(1分)联立可得U=√2𝑅2(𝑅+𝑟)NBL2ω(2分)16.答案(1)𝑈2𝑛𝑅(2)√2(𝑛2𝑅+𝑟)𝑈2𝑛𝑁𝐵𝑆𝑅解析(1)副线圈电路电阻R中的电流I

2=𝑈2𝑅(1分)根据理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系,可得𝐼1𝐼2=𝑛2𝑛1=1𝑛(1分)电流表的示数即原线圈中的电流为I1=𝑈2𝑛𝑅(1分)(2)线圈中产生感应电动势的最大值Em=NBSω

(1分)电动势的有效值E=𝐸m√2(1分)且有E=U1+I1r(1分)变压器原线圈两端电压U1=nU2(1分)解得磁体转动的角速度ω=√2(𝑛2𝑅+𝑟)𝑈2𝑛𝑁𝐵𝑆𝑅(1分)17.答案(1)e=200cos100tV(2)80√2V(3)0.1C12.56J解析(1)由Φ

-t图线可知,磁通量最大值Φm=2.0×10-2Wb(1分)周期T=6.28×10-2s,则角速度ω=2π𝑇=2×3.146.28×10−2rad/s=100rad/s(1分)交流发电机产生的电动势的最大值Em=

NBSω=NΦmω=100×2.0×10-2×100V=200V(1分)交流发电机产生的电动势的瞬时值表达式为e=Emcosωt=200cos100tV(2分)(2)电动势的有效值E=𝐸m√2=100√2V(1分)由闭合电

路欧姆定律得,电路中电流的有效值为I=𝐸𝑅+𝑟=5√2A(1分)交流电压表的示数为U=IR=80√2V(2分)(3)从图示位置转过90°,磁通量变化量为ΔΦ=2.0×10-2Wb(1分)通过线圈的电荷量q=𝐼Δt=�

�𝑅+𝑟Δt=NΔ𝛷Δ𝑡(𝑅+𝑟)Δt=NΔ𝛷𝑅+𝑟=0.1C(2分)根据焦耳定律,电阻R产生的焦耳热Q=I2Rt=(5√2)2×16×6.28×10−24J=12.56J。(2分)18.答案(1)160W(2)300√

2V2240V(3)4∶1解析(1)电动机恰能正常工作,有I4=𝑃用𝑈4=8800220A=40A(2分)根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系,有𝐼3𝐼4=𝑛4𝑛3(1分)得降压变压器原线圈中的电流I3=4A(1分)输电线路上损耗的电功率ΔP=𝐼32R=160W(2分)

(2)发电机电动势最大值为Em=NBSω=300√2V(1分)输电线路上损失的电压ΔU=I3R=40V(1分)根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系,有𝑈3𝑈4=𝑛3𝑛4(1分)得降压变压器原线圈两端电压为U3=𝑛3𝑛4·U4=2200V(1分)升压变

压器副线圈两端电压U2=U3+ΔU=2240V(1分)(3)根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系,有𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2(1分)可得升压变压器原线圈两端电压U1=𝑛1𝑛2·U2=280V(1分)升压变压器的原

线圈输入功率P1=ΔP+P用=8960W(1分)根据P1=U1I1,解得I1=32A(1分)发电机电动势有效值E=𝐸m√2=300V(1分)发电机线圈内阻上的热功率P内=I1E-I1U1=640W(1分)姓名班级考号密○封○装○

订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题所以交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比𝑃内Δ𝑃=4∶1(1分)