第三章《交变电流》章节小测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.如图所示为某种周期性变化的交变电流的电流-时间关系图像,其中前半个周期电流按正弦规律变化,则一个周期内该电流的有效值为( )
A.I0 B.I0 C.I0 D.I0
2.如图甲所示,原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2的理想变压器,原线圈与水平放置的间距l=1 m的光滑金属导轨相连,导轨电阻不计,处于竖直向下、磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中,副线圈接阻值R=2 Ω的电阻,与导轨接触良好的电阻r=1 Ω、质量m=0.02 kg的导体棒MN在外力F的作用下运动,其速度随时间按图乙所示(正弦图线)规律变化,则( )
A.电压表的示数为 V
B.电路中的电流方向每秒改变5次
C.电阻R实际消耗的功率为0.125 W
D.在0~0.05 s时间内,外力F做功0.48 J
3.如图甲所示为恒压电源给硫化镉光敏电阻R供电时,流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。根据这一特性,某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路,如图乙所示,T为一自耦式变压器。下列说法正确的是( )
A.在其他条件不变的情况下,如果光照变强,则灯泡的亮度减小
B.在其他条件不变的情况下,如果光照变强,则灯泡的亮度增加
C.在其他条件不变的情况下,将自耦式变压器的滑片P适当下滑,则灯泡的亮度增加
D.在其他条件不变的情况下,适当增大滑动变阻器R1的阻值,则灯泡的亮度增加
4.共享单车风靡全国各大城市。某品牌共享单车的内部有一个小型发电机,通过骑行者的骑行踩踏,不断地给单车内的蓄电池充电,蓄电池再给智能锁供电。单车内的小型发电机发电原理如图所示,矩形线圈abcd的面积为0.001 m2,共有100匝,线圈总电阻为1 Ω,线圈处于磁感应强度大小为 T的匀强磁场中,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'转动,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为9 Ω的电阻连接,不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以10π rad/s的角速度绕轴OO'匀速转动时,下列说法中正确的是( )
A.交流电流表的示数是0.002 A
B.电阻R的发热功率是0.4 W
C.该交流发电机产生的交变电流的周期为0.2 s
D.当线圈平面和磁场方向平行时,线圈中的感应电流为零
5.如图甲、乙所示的两个电路,当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时,测得c、d间与g、h间的电压均为110 V。若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压,则a、b间与e、f间的电压分别为( )
A.220 V、220 V B.220 V、110 V
C.110 V、110 V D.220 V、0 V
6.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示,以下说法错误的是( )
A.电流表的示数为10 A
B.线圈转动的角速度为100π rad/s
C.t=0.01 s时线圈平面与磁场方向垂直
D.t=0.02 s时电阻R中电流的方向自左向右
7.如图所示,接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3为( )
A.1∶1∶1 B.3∶2∶1
C.6∶2∶1 D.2∶2∶1
8.一交流电源,电压为u=220 sin 100πt(V),通过理想变压器对电路供电,电路如图所示。已知原、副线圈匝数比为4∶1,照明灯的额定功率为55 W,排气扇电动机线圈的电阻为1 Ω,电流表的示数为3 A,用电器均正常工作,电表均为理想电表,则( )
A.电压表的示数为880 V
B.电动机的发热功率为4 W
C.电动机的电功率为106 W
D.通过保险丝的电流为12 A
二、多项选择题(本题共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,有选错的得0分)
9.如图所示是一远距离输电的示意图,图中变压器均为理想变压器,输电导线的总电阻为R。则下列关系式正确的是( )
A.输电导线中的电流为I2=
B.输电导线上损失的功率ΔP=(U2-U3)I3
C.两变压器线圈匝数比满足>
D.变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2>I3
10.如图(a)为家用燃气灶点火装置的电路原理图,转换器将直流电压转换为图(b)所示的正弦交变电压,并加在理想变压器的原线圈上,电压表为理想交流电表,设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当变压器副线圈输出电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在点火针两端间引发火花进而点燃燃气,则( )
(a)
(b)
A.闭合S,加在变压器原线圈上的正弦交变电压的有效值为50 V
B.某交流发电机要产生与图(b)相同频率的交变电流,其线圈在磁场中的转速应为100 r/s
C.闭合开关S,电压表的示数为25 V
D.变压器原、副线圈的匝数n1、n2满足n2>100n1时,才能实现点火
11.寒冷的冬季,人们常用电热毯取暖。某电热毯的电路原理图如图所示,温控器为理想二极管(具有单向导电性),电源电压u=311·sin 100πt(V)。当开关S闭合时,电热丝的电功率为P0。则( )
A.开关闭合,电路中电流的频率为100 Hz
B.开关闭合,交流电压表的读数为220 V
C.开关断开,电热丝的电功率为0.5P0
D.开关断开,电热丝的电功率为0.25P0
12.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定轴以角速度ω匀速转动,从图示位置开始计时( )
A.当转过60°时,感应电流的瞬时值为
B.当转过60°时,感应电流的瞬时值为
C.在转过60°过程中,感应电动势的平均值为
D.在转过90°过程中,感应电流的有效值为
三、非选择题(本题共6小题,共52分)
13.(5分)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中:
(1)下列仪器中不需要的是 。
(2)实验时,原线圈接在电源上,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,电表用交流电压挡
D.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡
(3)若某次实验中用匝数N1=400、N2=800的变压器,测得的电压分别为U1=3.6 V、U2=8.2 V,据此可知 (填“N1”或“N2”)是原线圈匝数,电压比与匝数比不相等,可能的原因是 。
14.(6分)理想变压器的原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶10,副线圈与阻值R=20 Ω的电阻相连。原线圈接在以速度v=40 m/s向右匀速运动的金属棒两端,金属棒的电阻可忽略不计,棒所切割磁场的边界变化规律为y=±sinx m,副线圈输出交变电流的频率为 Hz;匀强磁场的磁感应强度B=0.25 T,则交流电压表的示数为 V,电阻R上消耗的电功率为 W。
15.(8分)如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=800,副线圈匝数n2=200,灯泡A标有“5 V 2 W”,电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压u=100 sin 100πt(V)加到理想变压器原线圈两端,灯泡恰能正常发光,求:
(1)副线圈两端电压;
(2)电动机D消耗的电功率。
16.(9分)图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的uab-t图像如图乙所示。若只在c、e间接一只Rce=400 Ω的电阻,或只在d、e间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;
(2)求只在c、e间接400 Ω的电阻时,原线圈中的电流I1;
(3)求c、e和d、e间线圈的匝数比。
17.(12分)如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100的矩形线圈,边长分别为a=10 cm和b=20 cm,内阻为r=5 Ω,在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中绕轴OO'以ω=50 rad/s的角速度匀速转动,开始转动时线圈平面与磁场方向平行,线圈通过滑环和电刷与外部R=20 Ω的电阻相接。开关S合上后:
(1)写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式;
(2)求电压表和电流表示数;
(3)求电阻R上所消耗的电功率;
(4)求从计时开始,线圈转过的过程中,通过外电阻R的电荷量。
18.(12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匝数N=100,面积S=0.03 m2,线圈匀速转动的角速度ω=100π rad/s,匀强磁场的磁感应强度B= T。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=10 Ω,变压器都是理想变压器,降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4=10∶1。若用户区标有“220 V 8.8 kW”的电动机恰能正常工作,发电机线圈电阻r不可忽略。求:
(1)交流发电机产生感应电动势的最大值Em;
(2)输电线路上损耗的电功率ΔP;
(3)若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8,求升压变压器原线圈两端的电压U1。
参考答案：
1-5BDACB
6-8CBB
9.AB
10.CD
11.BC
12.ACD
13.
(1)AB(2分)
(2)C(2分)
(3)N2(2分) 存在漏磁、线圈电阻大、铁芯发热等(2分,写出一个即可得分)
14.
10(2分) 20(2分) 2 000(2分)
15.
(1)25 V (2)8 W
16.
(1)uab=400 sin 200πt(V) (2)0.28 A(或 A) (3)4∶3
17.
(1)e=50cos50t(V)
(2)40 V 2.0 A
(3)80 W
(4)0.04 C
18.
(1)300 V (2)160 W (3)280 V
