卷子答案网-一个不只有答案的网站第三章《交变电流》单元测试
学校_______________ 姓名_______________ 班级____________ 考号_______________
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一、单选题（共21分）
1．（本题3分）图甲是一台小型发电机的构造示意图。线圈逆时针匀速转动，产生的正弦式交变电动势e随时间t变化的图像如图乙所示。发电机线圈的匝数为100匝，电阻为3Ω，外接灯泡的电阻为12Ω，电压表和电流表都为理想电表。则（ ）
A．电压表的示数为18V
B．电流表的示数为1.7A
C．穿过线圈磁通量的最大值为8.1×10－4Wb
D．若仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式为
2．（本题3分）如图所示的调压器，滑动触头P和Q均可调节，在输入交变电压U恒定的条件下，电压表、电流表均是理想的，要使电压表示数增大，电流表示数减小，下列做法可以实现的是（ ）
A．P向上移动，Q向下移动 B．P向下移动，Q向下移
C．P向下移动，Q不动 D．P不动，Q向下移动
3．（本题3分）如图所示为风速测量装置，风叶转动带动永磁铁同步转动，交流电表的示数值反映风速的大小，则 （ ）
A．风速越大，电表的示数越大
B．电表的测量值是电流的平均值
C．电表的测量值是电压的最大值
D．风叶转动一周，线圈中电流方向改变一次
4．（本题3分）如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动，可以认为电压表V1示数不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失忽略不计，当用户的用电器增加时，图中各表示数的变化情况是（ ）
A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数变小
C．电压表V2示数变大 D．电压表V3示数变大
5．（本题3分）在如图所示电路中，已知交流电源电压u=200sin（10）（V），电阻R=10，则电流表和电压表读数分别为（ ）
A．14.1A，200V B．14.1A，141V C．2A，200V D．2A，141V
6．（本题3分）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流，副线圈接一定值电阻R。调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后，下列说法错误的是（ ）
A．副线圈中的电流之比为2∶1
B．原线圈中的电流之比为4∶1
C．变压器的输出功率之比为2∶1
D．变压器的输入功率之比为4∶1
7．（本题3分）在变电所里，需要用交流电表去监测电网上的强电流．由于电网中的电流通常会超过一般电流表的量程，因此常使用电流互感器．下面四个图中，正确反映电流互感器工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
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二、多选题（共12分）
8．（本题4分）线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图，则（ ）
A．在A和C时刻线圈平面和磁场平行
B．在A和C时刻线圈平面和磁场垂直
C．在B时刻线圈中的磁通量为零
D．若线圈转动的周期为0.02s ，则该交变电流的频率为50Hz
9．（本题4分）如图所示，a，b 间接入电压 u＝311sin314t(V)的正弦交流电，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电阻(当温度升高时，其阻 值将减小)，所有电表均为理想电表,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．当电阻 R2 所在处出现火情时， 以下说法中正确的是( )
A．A1 的示数增大，A2 的示数增大
B．A1 的示数增大，A2的示数减小
C．V1 的示数不变，V2 的示数增大
D．V1的示数不变，V2的示数减小
10．（本题4分）如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，且R0＝R1＝R2，电流表、电压表均为理想电表。原线圈接u＝220sin（314t）V的交流电源。起初开关S处于断开状态。下列说法中正确的是（ ）
A．电压表示数为22V
B．当开关S闭合后，电压表示数变小
C．当开关S闭合后，电流表示数变大
D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大
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三、实验题（共16分）
11．（本题10分）某学习小组在“探究变压器原、副线圈电压和匝数关系”的实验中，采用了可拆式变压器，铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示。
（1）下列说法正确的是( )
A．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
B．电表应置于直流电压挡
C．保持原线圈电压及匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响
D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
（2）为了减少涡流的影响，铁芯应该选择 ；
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
（3）该实验小组认真检查电路无误后，分别测出相应的原、副线圈电压值。若A、B线圈匝数分别为匝、匝，在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表合适的电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示：
序号 1 2 3 4 5
原线圈： 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
副线圈： 0.90 1.82 2.75 3.63 4.50
利用表格中的数据在丙图中作出图像 ，图像的斜率 （保留两位有效数字）。
（4）实验发现，图像的斜率k与不相等，原因可能为 。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁 D．原线圈输入电压发生变化
12．（本题6分）如图所示，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，试回答下列问题：
（1）线圈应连到学生电源的 （选填“直流”、“交流”）输出端上；
（2）将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将 （选填“变亮”、“变暗”），这说明灯泡两端的电压 （选填“变大”、“变小”）；
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四、解答题（共51分）
13．（本题12分）如图所示，边长的正方形单匝线圈，其电阻，外电路的电阻，的中点和的中点连线的右侧有垂直纸面向外、磁感应强度大小的匀强磁场。若线圈从图示位置开始以角速度绕轴匀速转动，求：
（1）线圈处于图示位置时，穿过线圈的磁通量；
（2）闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）线圈从图示位置转过的过程中，流过电阻R的电荷量。
14．（本题13分）某学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，求：输电线上损耗的电功率多大？
15．（本题13分）如图所示,为交流发电机示意图，匝数为n =100匝矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内电阻r =5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO’轴以ω=rad/s的角速度匀速转动，线圈与外电阻R=20Ω相连接，求:
（1）开关S合上时，电压表和电流表示数。
（2）S闭合后，求线圈从图示位置转过90°的过程中通过R的电量。
16．（本题13分）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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A．由图乙可知，电动势的有效值为18V，由于线圈有内阻，故电压表的示数为等效电路的路端电压，比电动势小，故A错误；
B．由
可得电流表的示数为1.2A，故B错误；
C．由交变电流的最大值
可求得
故C正确；
D．当线圈的转速提高一倍电动势的表达式为
故D错误。
故选C。
【点睛】根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。
2．B
【详解】A．P向上移动，则原线圈匝数增大，由
知副线圈电压即电压表示数减小，故A错误；
B．P向下移动，原线圈匝数减小，根据
可知，输出电压U2增大，由
知Q向下移动R增大P才能减小，由
输入功率才能减小输入电流才能减小，故B正确；
C．P向下移动，Q不动，原线圈匝数减小，输出电压增大，输出功率增大，输入电流增大，故 C错误；
D．若P不动，根据变压器的变压规律，可知输出电压不变，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】A．风叶的转动带动磁铁转动，风速越大，则线圈的两边切割磁感线的速度就越大，产生的感应电动势越大，所以电表的示数越大，故A正确；
BC．电表直接与线圈相连，则电表测量的是电流的有效值，不是平均值也不是最大值，故BC错误；
D．风叶转动一周，线圈中电流方向改变二次，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】A．由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，所以A1的示数变大，所以A正确。
B．当用电器增加时，相当于R的值减小，电路中的总的电阻减小，所以电流要变大，即A2的示数变大，所以B错误；
C．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，所以V2的示数不变，所以C错误；
D．由于副线圈的电流变大，电阻R0消耗的电压变大，又因为V2的示数不变，所以V3的示数变小，所以D错误；
故选A。
5．B
【详解】电压表读数等于交流电的有效值，即
电流表读数
故选B。
6．C
【详解】A．根据变压比规律得
副线圈匝数变为原来的一半，副线圈电压为原来的一半，副线圈中的电流
变为原来的一半，故调节前后副线圈中电流之比为2：1，A正确；
C．调节后副线圈输出功率
变为原来的 ，故调节前后变压器的输出功率之比为4：1，C错误；
D．理想变压器输入功率等于输出功率，故调节前后变压器的输入功率之比为4：1，D正确；
B．根据
原线圈输入电压不变，调节前后输入功率之比为4：1，故调节前后原线圈中的电流之比为4：1，B正确。
故选C。
7．A
【详解】由理想变压器的原副线圈的电流之比可知，电流与匝数成反比．则电流互感器应串连接入匝数较多的线圈上。同时一次绕组匝数很少，且串在需要测量的电流的线路中，故A正确，BCD错误．
故选A。
8．AD
【详解】AB．线圈在匀强磁场中匀速转动，A、C时刻线圈中感应电流最大，此时感应电动势最大，则线圈平面与磁感线平行，即A正确，B错误；
C．B时刻为中性面，即磁通量最大，选项C错误；
D．若线圈转动的周期为0.02s ，则该交变电流的频率为50Hz，选项D正确。
故选AD。
9．BD
【详解】当传感器所在处出现火情时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，电流表测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大，所以原线圈的电流表示数也要增加；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以电压表的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变压变大，所以电压表的示数要减小，即的电压也要减小，所以电流表的示数要减小，故选项B、D正确，A、C错误．
10．BCD
【详解】A．线圈接u＝220sin（314t）V的交流电源，知原线圈电压的有效值U1=220V，根据
可求副线圈的电压U2=22V，如图电压表的读数小于22V，所以A错误；
B．当开关S闭合后，增加并联之路，所以电路减小，根据串联电路的分压规律知，电压表示数减小，所以B正确；
C．负载电阻减小，电压不变，所以副线圈电流I2增大，故原线圈电流I1增大，即电流表示数增大，所以C正确；
D．输出功率
负载的总电阻R减小，故输出功率最大，输入功率等于输出功率，也增大，所以D正确。
故选BCD。
11． C D 2.2 ABC
【详解】（1）[1]
A．变压器的工作原理是互感，因此，为保证实验安全，原线圈应接低压交流电源，A错误；
B．由于变压器使用的是交流电，因此电表应置于交流电压挡，B错误；
C．为了研究副线圈的匝数对输出电压的影响，需要采用控制变量法，保持原线圈电压及匝数不变，改变副线圈的匝数，从而研究副线圈的匝数对输出电压的影响，C正确；
D．变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯，利用互感原理将电能输送到副线圈，D错误。
故选C。
（2）[2]为了减少涡流的影响，较小涡流在铁芯中产生过多的焦耳热，铁芯应该选择绝缘的硅钢片叠成。
故选D。
（3）[3]在坐标纸上描绘出相关数据点，将点迹用直线连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示
[4]根据图像，直线的斜率为
（4）[5]根据题中数据有
即图像的斜率k与不相等，实际上的变压器不是理想变压器，存在漏磁，存在能量的消耗，即原线圈都存在一定的电阻，原、副线圈上通过的电流会产生焦耳热，铁芯铁芯在交变磁场作用下产生的涡流也会产生焦耳热。
故选ABC。
12． 交流 变暗 变小
【详解】（1）[1]变压器利用交流电工作，所以线圈应连到学生电源的交流输出端。
（2）[2][3]副线圈匝数减少，由变压器原副线圈两端电压与线圈匝数的关系可知，副线圈两端电压降低，灯泡亮度变暗，说明灯泡两端的电压变小。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由图，根据公式可得，线圈处于图示位置时，穿过线圈的磁通量
（2）根据公式可得，线圈转动过程中，产生感应电动势的最大值为
由图示位置开始转动，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为
（3）根据，及整理可得
则线圈从图示位置转过的过程中，流过电阻R的电荷量
14．144 W
【详解】根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如图所示．
所有灯都正常工作的总功率为P2′＝22×6×40 W＝5 280 W
灯泡都正常工作时的总电流为I2′＝
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
点睛：若要求输电线上损失的功率，则应该求出输电线上的电流为多少，然后利用公式 求损失的功率．
15．（1）2A ；（2） 0.04C
【详解】（1）感应电动势最大值为：
则感应电动势的瞬时值表达式为
感应电动势有效值为
电键S合上后，由闭合电路欧姆定律有
（2）根据法拉第电磁感应定律以及电流公式可以得到：
【点睛】本题考查交变电流最大值、有效值的理解和应用的能力，对于交流电表的测量值、计算交流电功率、电功等都用到有效值．注意感应电动势的最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系。
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）线圈的瞬时感应电动势为
线圈平面与磁感线夹角为30°时的感应电动势为
(2)由功能关系可知柴油机做的功等于线圈产生的内能，则有
，
联立解得
（3）由
， ，
联立解得
解得
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