深圳宝安区育才学校高中物理选修二第三章《交变电流》经典测试卷(培优专题)

一、选择题
1．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是（ ）
A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变大
B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大
C ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小
D ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大 2．如图所示，一小水电站，输出的电功率为20kW P =，输出电压0400V U =，经理想升压变压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为10Ωr =，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电。

下列说法正确的是（ ）
A ．变压器1T 的匝数比1∶10
B ．变压器2T 的匝数比34:95:11n n =
C ．输电线上损失的电功率为25kW
D ．输电线上的电流为50A
3．据美国气候预测中心发布的数据表明：2020年拉尼娜现象已经形成，2020年冬天或出现极寒天气。

假如出现低温雨雪冰冻天气，我国北方的高压输电线路也会因结冰而损毁。

为消除200k V 高压输电线上的冰凌，有人设计了利用电流热效应除冰的方法，当输送功率和输电线电阻一定时，线上损耗的热功率增大为原来的16倍，输电电压应变为（ ） A ．800kV B ．400kV C ．100kV D ．50kV
4．如图所示，在以水平线段AD 为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。

现有一个闭合导线框ACD （由细软弹性电阻丝制成），端点A 、D 固定。

在竖直面内，将导线与圆周接触的C 点以恒定角速度ω（相对圆心O ）从A 点沿圆弧移动至D 点，使导线框上产生感应电流。

设导线框的电阻恒为r ，圆的半径为R ，从A 点开始计时，下列说法正确的是（ ）
A ．导线CD 始终受到指向圆心O 的安培力
B ．
C 到达圆弧最高点时导线框中感应电动势的最大
C ．导线框中感应电动势的最大值为22BR ω
D ．C 点从A 转至D 过程中导线框中产生的焦耳热为242B R r πω
5．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（ ）
A ．52A
B ．5A
C ．3.52A
D ．3.5A
6．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的12
），则一个周期内该电流的有效值为（ ）
A ．032I
B ．052I
C ．032I
D ．052
I 7．一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a 所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。

当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b 所示，以下说法正确的是（ ）
A．曲线a、b对应的线圈转动角速度之比为2：3
t=时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
B．0
C．转速调整后，灯泡3L的亮度变暗
D．转速调整后，线圈电动势的有效值变为10V
8．一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的（）
A．磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大
B．磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大
C．磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最大
D．磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最大
9．一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知该交变电流（）
A．周期为0.125s B．电压的有效值为102V
C．电压的最大值为202V D．电压瞬时值的表达式为
=
102sin8(V)
u tπ
10．如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6V3W”的灯泡，变压器为理想变压器。

各电表均为理想电表。

当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。

下列说法正确的是（）
A．变压器原副线圈的匝数比为1∶2
B．副线圈两端输出的交流电频率为100Hz
C．电流表的示数为0.5A
D．电压表的示数为12V
11．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，设线圈总电阻为2Ω ，则（）
A．t=0时，线圈平面平行于中性面
B．t=1s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5s时，线圈中的感应电动势最大
D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2J
12．如图所示，接线柱a、b接在电压u=311sin314t（V）的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电阻随着温度的升高而减小，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻，若原副线圈匝数比为n1：n2。

当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是（）
A．副线圈的电阻增大
B．ab端的输出功率不变
C．电流表A1示数增大，电压表V2示数减小
D．n1：n2=U1：U2 （U1、U2分别为V1、V2示数）
13．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的Φ－t图象如图所示。

下列说法中正确的是（）
A．t=0时刻线圈在中性面位置，磁通量为零，磁通量的变化率为零
B．t=0.01s时线圈产生的感应电动势最大
C．t=0.02s时线圈磁通量的变化率为零
D．t=0.03s时线圈中的电流方向发生改变
14．如图所示，一理想变压器原线圈串联电流表后与正弦式交流电源相连，副线圈与定值电阻1R、2R及光敏电阻G R相连。

已知当光照强度增加时，G R的电阻值减小，电表均为理想电表。

现保持电源输出电压U不变，增加光照强度，则下列说法正确的是（）
A．电流表示数不变B．电压表示数增大
C．定值电阻1R消耗的功率增大D．定值电阻2R消耗的功率增大
15．如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交变电源，其电压的有效值恒定不变，两个副线圈的匝数分别为n1和n2，所接电阻分别为R1和R2，且R2＝4R1。

不计电流表内阻，当只闭合S1时，电流表示数为1 A，S1、S2都闭合时，电流表示数为2 A，则n1∶n2等于( )
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
二、填空题
16．某发电站，发电机的输出功率为5×105kW，采用500 kV的高压输电，输电线上的总电阻为20Ω，则输电线上的电流为___________A，输电线上损失的电压为___________V，输电线上损失的电功率为___________kW。

17．理想变压器在正常使用过程中，如果副线圈处于开路状态，则原线圈的输入功率等于___________；如果副线圈上负载电阻减小，则原线圈从电源获取的功率将___________（选填“增加”、“减小”或“不变”）。

18．如图所示是通过某用电器的电流图像，该交流电的频率是__________Hz，通过该用电器的电流的有效值是_________A。

19．如图所示是常用电器中电源的滤波装置，当输入端含有直流分、交流高频成分和低频交流成分的电流时，则输出端应是___________ ．
20．下图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,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10 ,若已知输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,则在输电线路中设置的升压变压器原副线圈的匝数比为
_________，降压变压器原副线圈的匝数比为_________，远距离输电线路中损失的电压为
___________，用户得到的电功率为___________．
21．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，
（1）变压器两个线圈接如图所示的匝数，多用电表选择开关如图所示，用多用电表测量两个线圈的结果如图所示，则图3所示电压值为______（填“5.7V”或“1.37V”），则连接电源的是______线圈（填“左边的”或“右边的”）．
（2）下列说法正确的是（_____）
A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈相同
B．线圈用直流电压输入时，副线圈两端有恒定的电压
C．为了人身安全，低压交流电源的电压不要超过12V
D．绕制升压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好
22．如图所示为一理想变压器，n2=10 匝，n3=20 匝，L1和L2均是“220 V，15 W”的灯泡（忽略灯泡电阻变化），与单匝线圈相连的电压表，读数为11 V，那么变压器的实际输入功率为______W。

23．如图所示为远距离输电示意图．已知升压变压器原、幅线圈的匝数比n 1∶n 2=1∶10，原线圈的输入电压为U 1，输入功率为P 1，输电线上的电阻为r ，变压器为理想变压器．则升压变压器原线圈的输出电压为_________，输电线上的损耗功率为_________．
24．如图所示为正弦交流电经过整流器处理后的电压波形，其电压的有效值是______。

25．如图所示，正方形线框AD 边的中点和BC 边的中点连线OO '恰好位于匀强磁场的右边界上，已知磁感应强度0.5T B =，方向如图，线框的边长10cm L =，电阻0.1ΩR =。

现让线框以连线OO '为轴，以角速度2rad /s ωπ=逆时针（俯视）匀速转动，若从图示位置开始计时，则线框中电流瞬时值的表达式为i =___________A ；从图示位置转过60︒的过程中通过线框的电荷量为___________C 。

26．如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表读数是200V ，电流表
读数是1.5A ，a 、b 为两只交流电表。

则a 为________，b 为_______，交流电路输送电能的功率是________W 。

三、解答题
27．如图所示，线圈abcd 的面积是0.05m 2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R =9Ω，
匀强磁场的磁感应强度B =1πT ，当线圈以300r/min 的转速匀速旋转时。

问： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)线圈转过130
s 时电动势的瞬时值多大； (3)从中性面开始计时，经
130s 通过电阻R 的电荷量是多少。

28．如图所示，在磁感应强度B =0.2T 的水平匀强磁场中，有一边长为L =10cm ，匝数N =100匝，电阻 1.0Ωr =的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速
100r/s π
n =。

有一电阻9.0ΩR =通过电刷与两个导体环接触，R 两端接有理想电压表，从线圈通过中性面开始计时，求：
(1)感应电动势的瞬时值表达式；
(2)电压表的读数及电流的有效值；
(3)线圈平面从开始计时到转至与中性面成90°的过程中，通过电阻R 的电量。

29．如图，理想变压器原线圈与102sin 100t e π=(V)的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b ，小灯泡a 的额定功率为0.3W ，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡
均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A．
求（1）原、副线圈的匝数比；
（2）灯泡b正常发光时的电阻．
30．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。

线圈匝数n=40，电阻r=0.1Ω，长l1=0.05m，宽l2=0.04m，角速度ω=100rad/s，磁场的磁感应强度B=0.2T，线圈两端外接电阻R=9.9Ω的用电器和一个交流电流表。

求：
(1)线圈中产生的最大感应电动势；
(2)电流表的读数；
(3)用电器上消耗的电功率。