人教版初中高中物理选修二第三章《交变电流》经典习题(含答案解析)(2)

一、选择题
1．如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电感线圈、电容器和电阻串联后接在同一交流电源上，供电电压瞬时值为u1=U m sinω1t，此时三只灯泡亮度相同。

现换另一个电
源供电，供电电压瞬时值为u2=U m sinω2t，ω2=1
2
ω1，U m保持不变，则改换电源后
（）
A．L1灯比原来暗B．L2灯比原来暗
C．L3灯比原来暗D．L1、L2、L3三灯亮度仍然相同
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=3∶1，正弦交流电压有效值为U0恒定，电路中四个电阻R1=R2=R3=R4，理想电压表示数为U，则下列说法正确的是（）
A．R1与R2的电流之比为1∶1
B．R1与R2的电压之比为3∶1
C．R1与R2的功率之比为1∶3
D．R1与R2的功率之比为1∶9
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
4．一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
B ．0t =时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
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
5．如图所示，理想变压器匝数比21:2:1n n =，输入电压为202sin 20π(V)u t =。

当开关S 闭合时，灯泡A 、B 、C 均能发光。

则S 断开时（ ）
A ．交流电压表的示数为10V
B ．理想变压器的输入功率变大
C ．灯泡A 变暗、灯泡B 变亮
D ．理想变压器的输入电压变大
6．如图所示，图(a )中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b )所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R ＝55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A 1与电流表A 2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是( )
A ．电压表V 1的示数为880 V
B ．电压表V 2的示数为2202V
C ．原线圈输入功率为220 W
D ．原线圈中交变电压的频率为100 Hz
7．图为远距离输电的电路原理图，则下列判断正确的是（ ）
A ．U 1>U 2
B ．U 2=U 3
C ．I 4<I 2
D ．I 1>I 2
8．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道（ ）
A ．0.01s 时刻穿过线圈的磁通量为零
B ．0.01s 时刻线圈处于中性面位置
C ．该交流电流有效值为2A
D ．该交流电流频率为50Hz
9．电压互感器和电流互感器是利用变压器原理对高压电路或是高电流电路进行测量的工具，钳形电流表就是电流互感器的一种（如图），它可以在不改变被测电路结构的情况下直接测出电路电流，它的测量过程如图a 所示，此时正在测量一台正常工作电动机的电缆线的电流，其内部变压器可以视为理想变压器，内部结构如图a 右侧所示（电流表表盘上刻度值已经转换成被测电流值）。

图a 中电流表的读数为0.9A 。

图b 中用同一电动机电缆线绕了3匝，则（ ）
A ．这种电流表也能测交流电压
B ．这种电流表能测交流电流，图b 的读数为0.3A
C ．这种电流表能测交流电流，图b 的读数为2.7A
D ．这种电流表能测交流电流，图b 的中电流表指针周期性摆动
10．如图所示，标有“220V ，40W”的灯泡和标有“20μF 360V”的电容器并联到交流电源上，V 为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关 S 。

下列判断正确的是（ ）
A ．电容器会被击穿
B ．灯泡不能正常发光
C ．t =
T 4时刻，交流电压表的示数为2V D ．t =T 2
时刻，通过灯泡的电流为零 11．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21:2:1n n ，当在a 、b 两端之间加上
正弦交流电时，R1、R2消耗的电功率相等，已知R2=1Ω，U ab=8V，图中电表均为理想电表，则（）
A．R1的电阻值为2Ω
B．电流表的示数为2A
C．电压表的示数为2V
D．电路消耗的总功率为4W
12．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。

线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。

图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器。

现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（）
A．由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝362sin100t(V)
B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大
C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大
D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小
13．一交流电流的图象如图所示，由图可知，下列错误的说法是（）
A．用电流表测该电流其示数为10A
B．该交流电流的频率为100Hz
C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000W
D．该交流电流瞬时值表达式为i=10sin628t(A)
14．在图甲所示的理想变压器a、b端加图乙所示的交变电压。

已知变压器原副线圈的匝数比为2：1，R1为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。

下列判断正确的是（）
A ．电压表V 1的示数为222V
B ．R 1处温度升高时，变压器的输出功率变大
C ．R 1处温度升高时，V 1示数变小，V 2示数变小
D ．R 1处温度升高时，V 1示数不变，V 2示数变大
15．如图所示，理想变压器原线圈接在输出电压不变的交流电源上，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，通过电阻R 1的电流变大
B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变小
C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变小
D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大
二、填空题
16．某电容器上标有“220V ，300μF”， 300μF =________F=________PF 。

若将其直接接入有效值为220V 的交流电源两端，________正常工作（填“可以”或“不可以”）。

17．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 。

18．如图所示。

L 1和L 2是输电线，甲、乙是两个互感器，通过观测接在甲、乙中的电表读数，可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流。

若已知图中12:100:1n n =，34:1:10n n =，V 表示数为220V ，A 表示数为10A ，则甲是__________，输电线两端电压是________；乙是______，输电线两端电流是__________。

19．在电子技术中，从某一装置输出的交变电流常常既有高频成分又有低频成分。

要把低频成分输送到下一级装置，可用如图所示电路，其中电容C 叫______，通过它的是______（选填“高频”或“低频”），它的电容一般较______（选填“大”或“小”），对高频容抗较
______（选填“大”或“小”）。

20．如图所示，在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，放有一边长为L的单匝正方形闭合导线框，电阻为R：
(1)线圈在位置Ⅱ时的磁通量ф=_____；
(2)当线框从位置Ⅰ（线框平面⊥磁感线）匀速转到位置Ⅱ（线框平面∥磁感线）的过程中，若角速度为ω，则线框中的平均感生电动势E＝_____；
(3)当线框由位置Ⅰ转至位置Ⅲ的过程中，通过导线横截面的感生电量q＝_____。

21．小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器。

输电电路图如图所示，则电流
I1=___________；升压变压器的原、副线圈的匝数之比n1：n2=___________；降压变压器的原、副线圈的匝数之比n3：n4= _________。

22．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．
23．如图所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源。

当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮；当开关S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光。

由此可知，a元件应是__________；b 元件应是__________；c元件应是__________。

24．如图甲所示为一交变电压随时间变化图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化，若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为10Ω，则：
（1）理想电压表读数为______V；
（2）电阻R在10秒内产生的热量为_____J
25．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。

当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。

则原、副线圈匝数之比______，此时a、b两灯泡功率之比______。

26．变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。

如图所示为一小区的降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则_______（填“原线圈”或“副线圈”）应该使用较粗的导线。

当副线圈的负载电阻减小时，副线圈中的电流________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

三、解答题
27．电机输出电压为1kV的交流电,现在通过一个变压比为1:4的变压器升压,再通过总电阻为1.0Ω的输电线路向某地输电,在输送电功率为800kW的情况下（设变压器为理想变压器）,求:
（1）升压变压器的副线圈两端电压大小；
（2）输电线上通过的电流大小；
（3）输电线上造成的电压损失；
（4）输电线上损失的电功率占输电总功率的百分比？
28．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线总电阻R=10Ω，升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1:n2=1:5，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3:n4=4:1，副线圈与纯电阻组成闭合电路，用电器电阻R0=11Ω．若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为
2202
u=sin100πt V．求：
（1）用户端的用电电流I4，
（2）输电线上送电电压U2，
（3）发电机的输出功率P1
29．远距离输电的示意图如图所示，变压器均为理想变压器。

若输电线的电阻
20ΩR=
线，输电线因发热而损失的功率500W
P=
损
，求：
(1)输电线中通过的电流I；
(2)输电线上的电压损失ΔU。

30．如图所示，有一单匝矩形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO'以角速度ω匀速转动，边ab、bc的长度分别为1L和2L，轴OO'分别通过
、ad和bc的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e f （集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接：
(1)线圈平面由如图所示位置开始计时，写出t时刻穿过线圈的磁通量Φ的表达式；
(2)线圈每转动一周，电阻R上产生的焦耳热为多大？
(3)由如图所示位置转过90︒的过程中，通过R的电荷量是多少？
(4)由如图所示位置转过30︒时，ab边所受安培力大小？。