第三章交变电流检测卷
注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．在匀强磁场中，匝数N=100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A． s时，线圈平面与中性面重合
B． s时，线圈中磁通量变化率最大
C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为 Wb
D．线圈转动的角速度为50π rad/s
2．如图所示电路，电阻与电阻阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电（V），则加在上的电压有效值为（ ）
A．10V B．20V C．15V D．V
3．某发电厂原来用 的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到 输电，输送的电功率都是 。若输电线路的电阻为 ，则下列说法中正确的是（ ）
A．根据公式 提高电压后输电线上的电流降为原来的 倍
B．根据公式 提高电压后输电线上的电流增为原来的10倍
C．根据公式 提高电压后输电线上的功率损失减为原来的 倍
D．根据公式 提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的100倍
4．如图为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（ ）
A．P不动，向下滑动时，一直在减小
B．不动，P逆时针转动，可使电压减小
C．不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数增大
D．P顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变
5．图（a）是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图（b）所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时（ ）
A．示数增大，示数减小
B．、示数都减小
C．输电线上的功率损失减小
D．、示数的乘积大于、示数的乘积
6． “南鲲号”称之为“海上充电宝”，是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大
B．线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势
C．线圈转动一周电流方向改变两次，图示位置正是电流变向的时刻
D．线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上
7． 如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，O为圆心，AOD为半圆的水平直径，区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在A、D两点各固定一颗水平的光滑钉子，一个由细软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，从时刻开始，将导线上的C点绕圆心O以恒定角速度ω从A点沿圆弧移动到D点，此过程中不考虑导线中产生的磁场。在C从A点移动到D点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．导线框中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向
B．导线框中产生的电热为
C．通过导线框横截面的电荷量为
D．导线框中感应电动势随时间t的变化关系为
8． 图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数匝，面积，空间中存在磁场，方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示，理想变压器副线圈接充电器。已知额定电压为5V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻，则下列说法正确的是（ ）
A．时线圈ab中感应电动势为0
B．若B变化的周期变长，则原线圈电压变大
C．变压器原线圈输入电压有效值为2V
D．变压器原、副线圈匝数比为1∶5
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，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． 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A．甲的有效值为
B．乙的有效值为
C．该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为1：8
D．该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为5：4
10． 如图所示的电路为在实验室完成的远距离输电的模拟电路，电路中左侧升压变压器原、副线圈的匝数比为，右侧降压变压器的匝数比为，定值电阻，当升压变压器原线圈所接电源电压为，开关断开时两定值电阻消耗的总电功率为32W，输电线的电阻为r，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．流过升压变压器原线圈的电流为2A
C．闭合开关，输电线上流过r的电流为
D．闭合开关，输电效率为50%
11．风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，截至2023年底，中国风电装机容量接近4亿千瓦，位居世界第一。如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．降压变压器的匝数比
B．输电线上的电流为40A
C．该输电系统的输电效率为
D．深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变小
12．某同学用图示装置探究变压器的特点和规律，图中S、N极正对区域的磁场近似为匀强磁场，方向竖直向下、磁感应强度为，长度的金属杆ab（全部在磁场内）在水平面内做简谐振动，最大速率。理想变压器原副线圈匝数之比为1：2，电压表为理想电压表，除滑动变阻器R的电阻外，其余电阻不计。则金属杆ab运动过程中（ ）
A．ab中的电流为正（余）弦交变电流
B．电压表示数为2V
C．把滑动变阻器的滑片上移，电压表的示数减小
D．当滑动变阻器连入电路中的阻值为1Ω时，滑动变阻器消耗的电功率为2W
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．在探究“变压器的电压与匝数的关系”中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器铁芯的结构和材料应选用____；
A．整块的硅钢铁芯
B．相互绝缘的铜片叠成
C．相互绝缘的硅钢片叠成
（2）下列说法正确的是____；
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时用多用电表的“直流电压挡”
C．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
D．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
（3）若变压器原、副线圈的匝数分别为800和400，测得变压器两端线圈的电压为3.8V和8.0V。可知变压器的原线圈两端电压是 （选填“3.8”或“8.0”）V；变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是 。
14． 如图所示，单匝矩形线圈切割磁感线产生一交流电压，矩形线圈的电阻，将其接在理想变压器原线圈上。标有“220V 44W”的灯泡L正常发光，交流散热风扇M正常工作，风扇的内阻为20Ω，交流电流表A（不考虑内阻）的示数为0.4A，导线电阻不计，不计灯泡电阻的变化，且。求：
（1）线圈从图示位置计时开始，当时线圈的磁通量变化率？
（2）求变压器原、副线圈的匝数比？
15．如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
16．如图所示，交流发电机两固定磁极间存在磁感应强度的匀强磁场，转子为匝数n＝5000、边长、电阻的正方形线圈，在磁场中绕垂直磁场方向的轴OO＇以角速度匀速转动。发电机连接理想变压器的原线圈，副线圈连接了若干只“20V 10W”的灯泡。
（1）从转子平面转至中性面开始计时，写出发电机产生的电动势e的瞬时值表达式。
（2）接入的灯泡均正常发光时，转子消耗的功率，求：
①原、副线圈的匝数比；
②副线圈接入电路的灯泡个数N。
17．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压 ，副线圈两端电压为，输出端连有完全相同的两个灯泡和，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数。求：
（1）原线圈的匝数；
（2）当开关断开时，电流表的示数 则电流表的示数；
（3）在（2）情况下，当开关闭合时，电流表的示数。
答案解析部分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．C
2．D
3．C
4．D
5．D
6．D
7．D
8．C
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，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．B,D
10．A,C
11．A,C,D
12．A,D
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．（1）C
（2）D
（3）8.0；漏磁，铁芯或导线发热，或非理想变压器
14．（1）由题可知，单匝线圈产生的交流电动势瞬时表达式为
当时线圈的瞬时电动势为
当时线圈的瞬时电动势在时可以表示为
联立解得
（2）当灯泡L正常发光时，灯泡和电风扇两端的电压为220V，通过灯泡的电流为
通过风扇的电流为
电风扇的输入功率为
副线圈输出总功率为
矩形线圈切割磁感线产生的电压有效值为
根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压的关系得
根据理想变压器副线圈输出功率等于原副线圈输入功率
又
联立解得
或
15．（1）解：线圈转动的角速度
由
得
（2）解：线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）解：输电线上的电流
的输入电流
则原、副线圈匝数比
副线圈两端电压
原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
16．（1）解：电动势的最大值为
则发电机产生的电动势e的瞬时值表达式为
（2）解：①发电机产生的电动势的有效值为
且
则变压器原线圈电压为
原、副线圈的匝数比为
②变压器的输出功率
P2=P1=I1U1=160W
P2=NP
且
P=10W
解得
N=16
17．（1）输入电压，电压表的示数由电压与变压器匝数的关系可得
解得
（2）当开关S断开时，有
解得
（3）当开关闭合时，有
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R'，有
副线圈中总电流为
由
解得
