《交流電》綜合測(cè)試

1、交流電綜合測(cè)試時(shí)間：90分鐘 分值：100分題號(hào)12345678910答案第I卷（選擇題，共40分）一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題 給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選 項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0 分）1. 2007年11月8日，工程規(guī)模僅次于長(zhǎng)江三峽，位居全國(guó)第 二位、世界第三位的金沙江溪洛渡水電站截流成功，標(biāo)志著“西電東送”工程又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步.下列有關(guān)發(fā)電與送電的說(shuō)法中正確的 是（）A .水電站截流筑壩有利于儲(chǔ)蓄水的內(nèi)能，提高發(fā)電能力B. 減小輸電線的截面積有利于降低輸電時(shí)的損耗C .提高輸電電壓有利

2、于減小輸電線中的電流D .增大發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑有利于提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓解析：水電站截流筑壩有利于儲(chǔ)蓄水的重力勢(shì)能，提高發(fā)電能力.減小輸電線的截面積會(huì)使輸電時(shí)的損耗增大，提高輸電電壓有利P于減小輸電線中的電流，I =u , c正確.增大發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑可增 大線圈面積，E = BS3,有利于提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓.答案：CD2. 臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如下圖甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為50Q,現(xiàn)外接一只電阻為950Q 的燈泡，如圖乙所示，貝S ()P甲乙A .電壓表巴的示數(shù)為220VB. 電路中的電流方向每秒鐘改變 50次C .燈泡實(shí)際消耗的功率為484WD .發(fā)電機(jī)線

3、圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為 24.2J解析：電路中產(chǎn)生總電壓為220V，電壓表測(cè)得的是外電壓，應(yīng)951為220VX而=209V, A錯(cuò)；由圖知，電壓變化周期Ts,頻率 f = 100,所以每秒電流改變100次，B錯(cuò)；電路中消耗功率為484W, 而燈泡消耗功率為4598W, C錯(cuò).答案：D3. 理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R設(shè)原線圈的電流為li,輸入功率為Pi,副線圈的電流為J,輸出功率為P2當(dāng)R增大時(shí)()A. Ii減小，Pi增大B. Ii減小，Pi減小C. I2增大，P2減小D. I2增大，P2增大解析：原線圈電壓不變，匝數(shù)比一定，則輸出電壓不變，

4、副線圈 電阻增大.由歐姆定律可知12減小，P2減小，又因?yàn)镻2 = Pi = U1I1 , 所以Pi減小，Ii減小，A、C、D錯(cuò)，B正確.答案：B4. 有一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)分別為 ni= i i00匝， n2 = 60匝，原線圈輸入的交流電壓的有效值為 Ui= 220V，現(xiàn)利用這 個(gè)變壓器給一燈泡和小型電動(dòng)機(jī) M供電，如圖所示，燈泡L上標(biāo)有“6 i2W”字樣，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻 Rm = 0.50Q.若燈泡恰能正常發(fā)光，且不計(jì)導(dǎo)線的電阻.則下列說(shuō)法中正確的是 （）A .電動(dòng)機(jī)的輸入功率為72WB.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為i2WC .電動(dòng)機(jī)的熱功率為2.0WD .整個(gè)電路消耗的電功率為 22

5、W解析：副線圈上的電流等于燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I = P = 2 A,副線圈兩端的電壓 U2 = D2Ui= 鸞X 220V = i2V，電動(dòng)機(jī)兩端的電 ni i iuu壓Um = U2 Ul = i2V 6V = 6V，所以電動(dòng)機(jī)的輸入功率 Pm = Um*=12W，電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱=I2Rm = 2.0W,電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出=Pm P熱=10W;整個(gè)電路中消耗的電功率為燈泡和電動(dòng)機(jī)消耗的功率之和14W(也可先算出原線圈中的電流，再根據(jù)P= U1I1計(jì)算).綜 上，只有C正確.答案：C5. 圖(1)、圖(2)分別表示兩種電壓的波形，其中圖(1)所示電壓按A .圖(1)表示交流電，圖(2)

6、表示直流電B. 兩種電壓的有效值相等C .圖(1)所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為 u= 311sin100 nD. 圖(1)所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為IQ 1的變壓器變壓后，頻率變?yōu)?原來(lái)的10解析：兩圖中均為交變電流，選項(xiàng) A錯(cuò)；兩電壓的峰值相同， 變化規(guī)律不同，則有效值不同，選項(xiàng)B錯(cuò)；題圖(1)中，Um= 311V,周期 T = 2X 102s,則瞬時(shí)值表達(dá)式為 u= UmSinu311sin100t(V), 選項(xiàng)C正確；變壓器不改變交變電流的頻率，選項(xiàng)D錯(cuò).故正確選項(xiàng)為C.答案：C6. 如下圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了下列四種電路以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，你認(rèn)為這四個(gè)電路中哪個(gè)可行并最省電（C圖中為理想變壓器）（

7、）電扇111r電扇 亠聲O<BD解析：圖A、B中，雖能調(diào)節(jié)電扇轉(zhuǎn)速，但不僅電扇要消耗電能, 滑動(dòng)變阻器也要消耗電能.圖 D中滑動(dòng)變阻器與電扇并聯(lián)，不能調(diào) 節(jié)電扇轉(zhuǎn)速，卻需消耗電能.而圖 C中為理想變壓器，不消耗電能, 僅有電扇消耗電能.故既可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，又最省電的是C.答案：C7. 如下圖所示，ab和cd分別是放在變壓器兩側(cè)光滑水平導(dǎo)軌上的導(dǎo)體，cd靜止，通電導(dǎo)線與ab在同一平面內(nèi)（）cd 一定向左運(yùn)動(dòng)A. ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),B. ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd不可能運(yùn)動(dòng)C. ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),cd 一定向左運(yùn)動(dòng)C. ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd可能不動(dòng)解析：直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)是非均勻

8、磁場(chǎng)，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱, 故ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生減小的電流，ab加速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流可能是恒定的.再根據(jù)楞次定律判斷出 A、D選項(xiàng)正確.答案：AD8. 為了監(jiān)測(cè)變電站向外輸電情況，要在變電站安裝互感器，其 接線如圖所示.兩變壓器匝數(shù)分別為 m、n2和n3、n4, a和b是交流 電表.則（）A. ni>n2B. n3>n4C. a為交流電流表，b為交流電壓表D. a為交流電壓表，b為交流電流表解析：由電路連接方式可知，左圖是電壓互感器，把高電壓經(jīng)過(guò) 變壓器降壓后測(cè)量，所以 叫>砸，a為交流電壓表.右圖為電流互感 器，把大電流經(jīng)過(guò)變壓器減為小電流再測(cè)量，所以n3<n4,

9、b為交流電流表.答案：AD9. (2011福建高考)圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比ni: n2 = 5:1,電阻R= 20Q, Li、L?為規(guī)格相同的兩只小燈泡，Si為單 刀雙擲開關(guān).原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān) 系如圖乙所示.現(xiàn)將Si接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光.下列說(shuō)法 正確的是( )甲乙A. 輸入電壓 u的表達(dá)式u= 20 2sin(50 t)VB. 只斷開S2后，L2均正常發(fā)光C .只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D.若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W解析：由u t圖象可知T= 0.02s, Umax= 20 2V，因此輸入電 壓的表達(dá)式為 u

10、= UmaxSin(2pnt= 20 2sin(100 t)V , A 錯(cuò)；S 接 1、S2閉合時(shí)，燈Li被短路，L2兩端電壓等于副線圈兩端電壓 U2 = n2Ui =ni20V = 4V而正常發(fā)光，斷開S2時(shí)，兩燈串聯(lián)，燈泡兩端電壓均為U22V，不能正常發(fā)光，B錯(cuò)；只斷開S2時(shí)輸出功率由P出=盲變?yōu)镻'u2出 = 2R，輸出功率減小，而對(duì)理想變壓器P入=P出，因此輸入功率減u2小，C錯(cuò)；Si接到2時(shí)，Pr = -rr = 0.8W, D正確.答案：D10. （2010重慶卷）一輸入電壓為220V，輸出電壓為36V的變壓 器副線圈燒壞.為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的 副

11、線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了 5匝線圈，如圖所示，然后將原 線圈接到220V交流電源上，測(cè)得新繞線圈的端電壓為 1V.按理想 變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為 （ ）A. 1 100,360B. 1 100,180C. 2 200,180D. 2 200,360解析：根據(jù)士 =器可得曽，可知n1= 1 100.排除C、D兩項(xiàng).再由220= g可知n2 = 180,故A錯(cuò)B對(duì).答案：B第H卷（非選擇題，共60分）二、填空題（每小題8分，共16分）11. 如下圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè) 正方形金屬線圈abed,邊長(zhǎng)L = 0.2m,線圈ad邊跟磁場(chǎng)左側(cè)

12、邊界重合，線圈的電阻 R= 04Q用外力使線圈從磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)出來(lái)：一次是用力使線圈從左側(cè)邊界勻速平動(dòng)移出磁場(chǎng)；另一次是用力使線圈以0.1s .則兩次外力對(duì)ad邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)出磁場(chǎng)，兩次所用時(shí)間都是 線圈做功之差為.XXXXXXXsXXXXXXXXiXba解析：線圈從磁場(chǎng)中勻速拉出過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E = BLv =¥，線圈中產(chǎn)生的電能就是外力所做的功W1 = ERt=書 =0.01J;線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)為 e= BsSsint Em= BL2fi/t,此過(guò)/ E m/2 2B2L4 岸程所做的功為 W2, W2= 一t= B2Rt-= 0.0123J.兩次做功之差 為 M =

13、 W2 Wi = 2.3X 10-3J.答案：2.3X 10-3J12. （2011海南高考）如圖所示，理想變壓器原線圈與一 10V的 交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個(gè)小燈泡 a和b,小燈泡a的額定功率 為0.3W ,正常發(fā)光時(shí)電阻為30Q,已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過(guò)原 線圈的電流為0.09 A,可計(jì)算出原、畐懺圈的匝數(shù)比為 流過(guò)燈泡b的電流為A.解析：對(duì)燈泡由P = UR得U2= PR= 3V，即副線圈兩端電壓為3V，則有 n1：n2= 10:3,根據(jù) P 入=P 出=U1I1 = 10X0.09=Ud2，貝S有12= 03 A,則流過(guò)b的電流為I2-Ia= 0.2 A.答案：10:3 0.2三

14、、計(jì)算題（共4小題，13題10分，14題12分，15題10分，16題12分，共44分.解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要 的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中 必須明確寫出數(shù)值和單位）13. 如下圖所示，一個(gè)變壓器（可視為理想變壓器）的原線圈接在 220V的市電上，向額定電壓為1.80X 104V的霓虹燈供電，使它正常 發(fā)光.為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過(guò)12mA時(shí)，熔絲就熔斷.熔斷器霓紅燈(1) 熔絲的熔斷電流是多大？(2) 當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時(shí)，變壓器的輸入功率是多大？解析：(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為3、U2、

15、li、I2,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有I1U1 = I2U2當(dāng)l2= 12mA時(shí)，I1即為熔斷電流.代入數(shù)據(jù)，得 11 = 0.98 A.(2)設(shè)副線圈中電流為 匸=10mA時(shí)，變壓器的輸入功率為P1, 根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率， 有P1 = l2 U2,代入數(shù)據(jù) 得,P1 = 180W答案：(1)0.98 A (2)180W14. 如下圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B= 0.5T，匝數(shù)為n = 50 匝的矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸 00勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每匝線圈 長(zhǎng)為L(zhǎng) = 25 cm,寬為d= 20 cm.線圈每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)1 500轉(zhuǎn)，在勻速轉(zhuǎn) 動(dòng)過(guò)程中，從線圈平面經(jīng)過(guò)

16、圖示位置時(shí)開始計(jì)時(shí).1JL11 *1vAof(1) 寫出交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2) 若每匝線圈本身電阻r = 0.02Q,外接一阻值為13Q的用電器, 使線圈與外電路組成閉合電路，寫出交流感應(yīng)電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3) 若從線圈平面垂直于磁感線的位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e' 和感應(yīng)電流i '的瞬時(shí)值表達(dá)式如何？(4) 畫出(1)(2)中的e t、i-1圖象.解析：線圈匝數(shù)n= 50,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.5T，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度1 5003 = 2n = 2 nX rad/s= 50 n rad/s，線圈的面積 S= Ld = 60005m2所以 Em = n

17、BS 3= 50X 0.5X 0.05X 50 ¥ = 196V從圖示位置計(jì)時(shí)，有 e= Emcosw =佃6cos(50 t)V.(2)若 r = 0.02Q，貝S r' = 50r= 0.02X 50Q= 1.0QR 總=R+ r = 13Q + 1 Q = 14Q=Em = 196m = R總=14A = 14 A所以 i= Imcosw 匸 14cos(50n)A(3) 若從線圈平面與磁感線垂直的位置開始計(jì)時(shí)，即從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的瞬時(shí)值分別為 e =佃6sin(50 t)Vn i=14sin(50 t) A2兀(4) 因?yàn)?3 = 50n,所以 T=

18、 0.04s, Em =佃6V, Im = 14 A et、i-t圖象如下圖所示.15.如下圖所示，匝數(shù)為100、邊長(zhǎng)為0.2m的正方形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從中性面開始以 10n rad/s的角速 度繞00軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若線圈自身電阻為 2Q,負(fù)載電阻R= 6Q,1n-10,則開始轉(zhuǎn)動(dòng)±s內(nèi)在r上產(chǎn)生的熱量為多少焦耳？01 1解析：電動(dòng)勢(shì)最大值為Em= NBSw= 100X 2X0.2X 0.2X 10 n = 80 V有效值為：E = Em/ 2 = 40 n 2V電流有效值為:1=旦=如 A = 5n 2 AR + r6+ 2故產(chǎn)生的熱量為 Q = l2Rt= 150J.答案：150J16.一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為 100 kW，輸出電壓恒為 500V，現(xiàn)用電阻率為18X10-橫截面積為10_5m2的輸電線向 4X 103m遠(yuǎn)處的用電單位輸電，要使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線上 的損失功率不超過(guò)發(fā)電機(jī)總功率的 4%，求：(1) 所用的理想升壓變壓器原、畐懺圈的匝數(shù)比是多少？(2