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1、第五章第五章 交变电流交变电流(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分)1一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图 1 所示，由图可以知道( )图 1A0.01 s 时刻线圈处于中性面位置B0.01 s 时刻穿过线圈的磁通量为零C该交流电流有效值为 2 AD该交流电流频率为 50 Hz2如图 2 所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内下述说法正确的是( )A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零图 2B线框通过图中位置瞬间
2、，穿过线框的磁通量最大C线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍3为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压某降压变电站将电压U011 000sin 2100t(V)的交流电降为 220 V 供居民小区用电，则变电站变压器( )A原、副线圈匝数比为 501B副线圈中电流的频率是 50 HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和4如图 3 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，R120 ，R230 ，
3、C为电容器已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则( )图 3A交流电的频率为 0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为 200 VC电阻R2的电功率约为 6.67 WD通过R3的电流始终为零5如图 4 甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1t2时间内( )图 4A电流表的示数比的小B电流表的示数比的小C电流表和的示数相同D电流表的示数都不为零6.如图 5 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和 L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关 S 断开，
4、当 S 接通后( )A副线圈两端从M、N 的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R两端的电压减小图 5C通过灯泡 L1 的电流减小D原线圈中的电流减小7一理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，原线圈输入电压的变化规律如图 6 甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头下列说法正确的是 ( )图 6A副线圈输出电压的频率为 50 HzB副线圈输出电压的有效值为 31 VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输出功率增大8如图 7 所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别
5、为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )图 7AP2变大，P3变大BP1变小，P2变小CU2变小，U3变小DU2变小，U4变大9.在如图 8 所示的电路中，理想变压器的变压比为 21，四个灯泡完全相同，若已知灯泡 L3和 L4恰能正常工作，那么( )AL1和 L2都能正常工作BL1和 L2都不能正常工作图 8CL1和 L2只有一个能正常工作D条件不足，无法判断10如图 9 所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n221，原线圈接正弦交变电
6、流，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为( )图 9A4IR B.mgv Imgv IC4IR D.IR1 4mgv I二、填空题(本题共 2 小题，共 14 分)11(6 分)如图 10 所示，理想变压器原线圈与 10 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 0.3 W，正常发光时电阻为 30 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为 0.09 A，可计算出原、副线圈的匝数比为_，流过灯泡 b 的电流为_图 1012(8
7、 分)有一个教学用的可拆变压器，如图 11 甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线图 11(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断_线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)_A线圈的匝数为nA_.(用所测物理量符号表示)三、计算题(本题共 3 小题，共 46 分)13(12 分)(2012安徽23)图 12 甲是交流发电机模型示意图在磁感应强
8、度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)甲 乙图 12(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图 13 所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2
9、的表达式；图 13(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计)14(16 分)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 0.6%，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？15(18 分)如图 14 甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r0.10 m、匝数
10、n20 匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B T，线圈的电阻为R10.50 ，它的引出线接有R29.5 的小灯泡 L.外力0.20 推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯泡当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)求：图 14(1)小灯泡中电流的最大值；(2)电压表的示数；(3)t0.1 s 时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小灯泡的功率提高双倍，可采取什么办法(至少说出两种方法)?答案答案1B 2CD 3AB 4BC 5C 6C 7AD 8A 9A 10A 11103 0.2 A12见解析解析 (1)A 由题图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nAn.UA U13(1)e1BL1L2sin t (2)e2BL1L2sin (t0)(3)RB2L2 1L2 2 Rr214200 V 2.0104 W 110 4972215(1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N(4)提高vm；用变压器
