人教版初中高中物理选修二第三章《交变电流》经典练习题(含答案解析)

一、选择题
1．如图所示，用交流发电机和理想变压器构成一供电电路。

下列说法正确的是（ ）
A ．仅将滑片向下移动，则电压表读数变大
B ．仅将发电机的线圈转速增大，则电压表读数增大
C ．仅将滑片向下移动，则发电机输出功率减小
D ．仅将发电机的线圈转速增大，则通过L 1的交流电频率不变
2．如图所示，面积为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势sin e BS t ωω=的图是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
3．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r ，外接灯泡的电阻为9r ，下列说法正确的是（ ）
A ．线圈是从垂直中性面位置开始计时的
B ．电动势表达式为e ＝2t （V ）
C ．电流方向每秒改变50次
D．理想电压表示数为7.6 V
4．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。

现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（）
A．三灯均变暗
B．三灯亮度均不变
C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗
D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮
5．远距离输电的原理图如图所示，T1、T2为理想变压器，其原、副线圈匝数比分别为1：10和10：1，输电线路的总电阻R=10Ω，A、B均是额定电压为220V额定功率为1100W的电热器。

开关S断开时，用电器A正常工作，则下列说法正确的是（）
A．开关S断开时，输电线的热功率为2.5W
B．变压器T1的输入电压为225V
C．闭合开关S，输电线损失的电压不变
D．闭合开关S，用电器A、B均正常工作
6．一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
7．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1。

在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I 2。

则（ ）
A ．用户端的电压为211
I U I B ．输电线上的电压降为U-U 1
C ．理想变压器的输入功率为I 1r
D ．输电线路上损失的电功率为I 1U
8．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（ ）
A ．线圈经过图示位置时，电流方向发生改变
B ．图示位置为中性面，线圈中无感应电流
C ．图示位置ab 边的感应电流方向为a b
D ．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
9．某交变电流的图像如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A ．2
B ．4A
C ．2A
D ．6A 10．在远距离输电中，为了减少输电过程中电能的损失，下列说法正确的是（ ）
A ．提高输电功率
B ．增大输电线中电流
C ．提高输电电压
D ．增大输电线的电阻 11．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，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（ ）
A ．线框产生的交变电动势有效值为311V
B ．t =0.01s 时线框平面与磁场方向平行
C ．t =0.005s 时线框的磁通量变化率最大
D ．线框产生的交变电动势的频率为100Hz
12．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（ ）
A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u =100sin(25t)V
B ．该交流电的频率为25Hz
C ．该交流电的电压的有效值为100V
D ．若将该交流电压加在阻值R =100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为100W 13．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，1R 消耗的功率变大
B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大
C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表1A 示数变大
D ．若闭合开关S ，则电流表1A 示数变大，2A 示数变大
14．一个100匝矩形导线圈产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知（ ）
A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u =100sin （25t ） V
B ．当t =10-2s 时，磁通量最大
C ．当t =10-2s 时，线圈转动过程中磁通量变化率为100wb/s
D ．若将该交流电压加在阻值为R =100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W
15．如图所示，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2。

输电线的等效电阻为R。

开始时，电键S断开，当S闭合时，下列说法中正确的是（）
A．副线圈两端的输出电压减小
B．通过灯泡L1的电流减小
C．原线圈中的电流减小
D．变压器的输入功率不变
二、填空题
16．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像，如图甲所示。

已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则
（1）电压表V的示数为_________；
（2）电路中的电流方向每秒钟改变_________次。

17．如图，在理想变压器原副线圈的回路中分别接有三个阻值相同的电阻1R、2R、3R。

A、B两端接在输出电压恒为U的正弦交流发电机上，此时三个电阻消耗的功率相同。

则变压器原、副线圈的匝数比为___________;电阻1R两端的电压为________。

18．如图所示电路，当在a、b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a、b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗，而L2正常发光.则A、B分别为________和________.( 可选择：电阻、电容器、电感线圈 )
19．如图所示，用理想变压器给R供电，设输入的交变电压不变，当R的滑片向上移动时四只电表及变压器的输入功率变化情况是：V1__________，V2__________，
A2__________，P__________（填写增大、减小或不变）
20．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外电阻为9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=2T当线圈以10rad/s的角速度匀速转动时，电压表的示数为___________，电流表的示数为___________________。

21．我国大陆地区居民用电的电压是220V，频率是________Hz；变压器根据电磁感应原理工作，所以变压器只能改变________（选填“交变电流”或“恒定电流”）的电压；远距离输电中，可采用______（选填“提高”或“降低”）输送电压的方式来减少电能输送时的损失。

22．从发电站输出的功率为200 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω。

用110 V和11 kV的电压输电，输电线上损失的电压分别是________ V和________ V，输送到用户的电压分别是
________V和________V，在输电线上损失的功率分别为________kW和________kW。

23．如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，电流表电阻不计。

(1)在线圈由图示位置转过180°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ＝_____，电阻R上产生的焦耳热Q＝_________；
(2)图示时刻电流表的读数为_____________；
(3)从图示位置开始计时，写出线圈产生的瞬时电动势表达式e＝_____________。

24．把标有“36V，40W”的灯泡，接在交流电源上，若它的实际功率只有20W，则交流电源电压的最大值U m=_______V.
25．某交变电压随时间的变化规律如图所示，则此交变电流的频率为________Hz．线圈转动的角速度是________rad/s．若将此电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V．
26．某发电厂用2.2KV的电压将电能输出到远处的用户，后改为用22KV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为
__________．要将2.2KV的电压升高到22KV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝．
三、解答题
27．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。

（1）线圈平面与磁感线夹角为30°时的感应电动势多大；
（2）设发电机由柴油机带动，若其他能量损失不计，则线圈转一周，柴油机做多少功；（3）从图示位置开始，线圈转过30°的过程中通过R的电荷量是多少。

28．某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、
bc =ad=2. 线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:
(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;
(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;
(3)外接电阻上电流的有效值I.
29．如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab=0.25m，宽度bc=0.20m，共有n=100匝，总电阻r=1.0Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动．线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V，1.8W”的灯泡．当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为
1.8W．（不计转动轴与电刷的摩擦）求：
（1）推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式E m=nBSω（其中S表示线圈的面积）；
（2）线圈转动的角速度ω；
（3）线圈以上述角速度转动，由如图位置转过30°角，在此过程中通过小灯泡电量．
30．一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。

输电线路总电阻R=1kΩ，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。

若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机发电处于满负荷工作状态，求：
(1)T1原、副线圈电流分别为多少；
(2)T1副线圈的电压、T2原线圈的电压分别为多少；
(3)能有多少盏灯泡（220V、60W）正常发光。