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1、交变电流一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框abcd，线框所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间变化如图乙所示，不计线框以外的感生电场，右侧线圈连接一定值电阻R，下列说法中正确的是（）A. t1时刻ab边中电流方向由ab，e点电势高于f点B. 设t1、t3时刻ab边中电流大小分别为i1、i3，则有i1i3，e点与f点电势相等C. t2t4
2、时间内通过ab边电量为0，定值电阻R中无电流D. t5时刻ab边中电流方向由ab，f点电势高于e点【答案】B2某用电器两端所允许加的最大直流电压是250V，它在交流电路中使用时，交流电压可以是A. 250V B. 220V C. 352V D. 177V【答案】D【解析】既然此电器最大只能承担250V的直流电压，那么就要求交流电路的电压最大值是250V，那么这个交流电路的电压有效值就是U=177V, 故选D. 3如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1000匝，副线圈匝数n2=200匝，原线圈所接交流电源的电动势瞬时值表达式e=311sin100tV，副线圈所接电阻R=88，电流表、电压表对电
3、路影响可忽略不计。则A. A1的示数约为0.10A B. V1的示数约为311 VC. V2的示数约为62.2V D. A2的示数约为0.75A【答案】A4如图，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为U0的交变电源上。当S断开时，L1、L2、L3三只灯泡均正常发光；若闭合S，已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则A. 灯泡L1变亮 B. 灯泡L2变亮 C. 灯泡L3亮度不变 D. 灯泡L4正常发光【答案】A5如图理想变压器原、副线圈的匝数比为50:1，副线圈上电压的瞬时值（V），副线圈皆有一功率固定的电热器和一功率可调的电热水器，两者相当于一个固定电
4、阻R1和一个可变电阻R2，R2的阻值只能在11110范围内变化。开关S1闭合而S2断开时，电流表示数是0.1A.下列说法正确的是（ ）A. 通过原线圈的交流电频率为100HzB. 原线圈两端电压的最大值是11kVC. 开关S1闭合时，电热器消耗的功率为D. 开关S2闭合时，电热水器消耗的最大功率为【答案】D【解析】交流电的频率，选项A错误；原线圈两端电压的最大值是，选项B错误；开关S1闭合时，次级电流有效值：，则电热器消耗的功率为，选项C错误；开关S2闭合时，电热水器消耗的最大功率为，选项D正确；故选D. 6一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0
5、，现外接一只电阻为105.0的灯泡，如图乙所示，则（）A. 电路中的电流方向每秒钟改变50次B. 电压表V的示数为220 VC. 灯泡实际消耗的功率为440WD. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J【答案】D7如图所示，在一圆环（图甲）里加一变化的磁场，使线圈的磁通量变化如图乙所示，不计线圈的电阻，将线圈两端接在图丙中理想变压器的原线圈两端，滑动变阻器的滑片放在变阻器的中点，电压表的示数为1OV，则下列说法正确的是A. 圆环的输出电压的有效值B. 变压器原副线圈匝数比为5:1C. 滑动变阻器的滑片向上滑动时电流表的示数变大D. 滑动变阻器的滑片向上滑动时电压表的示数变大【答案】B【解析】
6、线圈产生感应电动势的最大值为，因此输出电压的有效值为50V，A错误；由于电压表示数为10V，因此原副线圈匝数比为5:1；B正确；变压器输出电压不变，滑动变阻器的滑片向上滑动时电压表的示数不变，电阻变大，电流表的示数变小，CD错误。故选：B。8一课外兴趣小组利用如图所示装置探究变压器原理，将面积S=0.2m2、绕有N=20匝线圈且电阻忽略不计的矩形闭合导线框置于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度=20rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“2.5V，2W”灯泡，且灯泡正常发光，下列说法正确的是A. 图示位置通过线框磁通量为最大B. 从图示位置开
7、始转动，感应电动势的表达式为e=8sin20t（V）C. 电压表示数为VD. 变压器原、副线圈匝数之比为165【答案】D9如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统 （报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小下列说法中正确的是（）A. 图乙中电压的有效值为110VB. 电压表的示数为44VC. R处出现火警时电流表示数增大D. R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大【答案】ACD考点：变压器的构造和原理；电功、电功率【名师点睛】根据电流的热效应，求解交变电流的有效值是常见
8、题型，要熟练掌握根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键10如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈转动的角速度为，匝数为N，线圈电阻不计下列说法正确的是A. 将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗B. 电容器的电容C变大时，灯泡变暗C. 线圈处于图示位置时，电压表读数为0D. 若线圈转动的角速度变为2，则电压表读数变为原来2倍【答案】AD11某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为220V，输
9、电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（ ）A. B. C. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D. 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率【答案】AD考点：远距离输电；变压器【名师点睛】理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损。12某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器，如果正常工作时输入电压为220 V，输出电压为4.2 V，输出电流为0.65 A，则()A.
10、原线圈输入电流约为0.20 AB. 原线圈输入电流约为0.01 AC. 原、副线圈的匝数比约为521D. 原、副线圈的匝数比约为152【答案】BC【解析】理想变压器输入功率等于输出功率： ，代入数据可得： ，故A错误，B正确；根据理想变压器变压比： ，故C正确，D错误。所以BC正确，AD错误。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分） 如图所示，某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，如果用电阻为3 的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0
11、.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？【答案】200 V；2104 W；110；49722【解析】用500 V电压送电时示意图如图所示，则输电线上的电流 ，用户获得电压U1U0I0R(5001003) V200 V点睛：解决本题的关键知道升压变压器的输出电压、损失电压和降压变压器的输入电压的关系，以及知道输出功率和输出电流和输出电压的关系.14（10分）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abc
12、d的边长abcdl、bcad2l.线圈以角速度绕中心轴匀速转动，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.【答案】(1)2NBl2(2) (3) 点睛：本题研究交变电流的产生，实质上是电磁感应知识的具体应用，是右手定则、法拉第电磁感应定律、安培力等知识的综合应用15（15分）如图（甲）所示，把一个固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈
13、平面垂直的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，线圈的总电阻r=1.0，线圈所围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡的电阻R=9. 0，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图（乙）所示。已知线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化，求：（1）线圈中产生感应电动势的最大值；（2）小灯泡消耗的电功率；（3）在磁感强度变化的0-的时间内，通过小灯泡的电荷量。【答案】(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.010-3C答：（1）线圈中产生感应电动势的最大值为8V；（2）小灯泡消耗的电功率为2.88W；（3）在磁感应强度变化的
14、0时间内，通过小灯泡的电荷量为4.0103C【点评】求解交变电流的电功率时要用有效值在电磁感应中通过导体截面的电量经验公式是Q=n，可以在推导的基础上记住16（15分）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，宽度，共有匝，总电阻，可绕与磁场方向垂直的对称轴转动线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“， ”的灯泡，当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为（不计转动轴与电刷的摩擦）（）推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式（其中表示线圈的面积）（）求线圈转动的角速度（）线圈以上述角速度转动周过程中发电机产生的电能【答案】（）（）（）- 8 -
