2021年高中物理选修二第三章《交变电流》经典练习题(答案解析)

一、选择题

1．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 ．

2．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（ ）

A ．52A

B ．5A

C ．3.52A

D ．3.5A 3．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的12

），则一个周期内该电流的有效值为（ ）

A ．032I

B 05I

C 03I

D ．052

I 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．每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP ，则除冰时（ ）

A ．输电电压为2U

B ．输电电流为4I

C ．输电电压为4U

D ．输电电流为4I 6．有一个负载电阻值为R ，当将它接在20V 的直流电源上时，消耗的电功率为P ，若将R

接在图中的变压器的次级电路中消耗的电功率是

P 2

。已知变压器的输入电压的最大值为200V ，求此变压器的原、副线圈的匝数之比。（ ）

A ．5：1

B ．1：5

C ．1：10

D ．10：1 7．下列说法正确的是（ ）

A ．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流

B ．电磁感应现象中，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反

C ．交流电设备上所标的电压和电流值都是交变电流的最大值

D ．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流

8．一理想变压器原、副线圈匝数比1211:5n n =：。原线圈与正弦交变电源连接，输入电

压u如图所示，副线圈仅接入一个10 的电阻。则（）

A．流过电阻的电流是20A

B．与电阻并联的电压表的示数是100V

C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J

D．变压器的输入功率是2×103W

9．—理想变压器原.副线圈匝数之比n1：n2=22：1，原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10Ω的电阻和一个与电阻并联的理想交流电压表，则（）

A．流过电阻的电流是2A

B．变压器的输入功率是10W

C．经过1分钟电阻放出的热量是60J

D．交流电压表的示数是102V

10．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

11．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

12．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =，原线圈接入电压()2202sin100V u t π=的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（ ）

A ．副线圈中交变电流的频率为100Hz

B ．t=0.02s 时，电压表的示数为0

C ．电流表的示数先变小后变大

D ．定值电阻R 消耗的功率先变大后变小

13．如图所示为远距离输电线路的示意图，若保持发电机的输出电压不变，下列叙述中正确的是（ ）

A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率有关

B ．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定

C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率减小

D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

14．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L 1和L 2。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L 1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

15．如图为模拟远距离输电的部分测试电路。a 、b 端接电压稳定的正弦交变电源, 定值分别为12R R 、，且12R R <,理想变压器的原、副线圈匝数比为k 且1k <,电流表、电压表均为理想表，其示数分別用I 和U 表示。当问下调节电滑动变阻器R 3的滑动端P 时，电流表、电压表示数变化分别用ΔI 和ΔU 表示。则以下说法错误的是（ ）

A ．12R U I k ∆=∆

B ．2U R I

= C ．电源的输出功率一定减小 D ．电压表示数一定增加

二、填空题

16．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 。

17．理想变压器在正常使用过程中，如果副线圈处于开路状态，则原线圈的输入功率等于___________；如果副线圈上负载电阻减小，则原线圈从电源获取的功率将___________（选填“增加”、“减小”或“不变”）。

18．我国照明电压的瞬时值表达式为2202sin100V e t π=，它的周期是______，频率是______，在1s 内电流的方向改变______次，电压最大值为______。

19．如图所示电路，当在a 、b 两端加上直流电压时，L 1正常发光，L 2不亮；当a 、b 两端加上同样电压的交变电流时，L 1发光亮度变暗，而L 2正常发光.则A 、B 分别为________和________.( 可选择：电阻、电容器、电感线圈 )

20．如图所示是通过某用电器的电流图像，该交流电的频率是__________Hz ，通过该用电器的电流的有效值是_________A 。

21．如图所示是我国居民生活用电的电压随时间变化的关系图像，请写出该电压瞬时值的表达式________．若将该电压加到阻值为110Ω的定值电阻两端，则在10s 内产生的热量是________J ．

22．如图所示，某理想变压器有一个原线圈，匝数n1=1320匝，接220伏交流电路上，另有两个副线圈，甲线圈匝数n2=30匝，线圈中电流为I2=1.2A，另一个乙线圈两端电压

U3=10V，电流为I3=0.5A。则乙线圈的匝数为_____匝，原线圈中的电流为_____A。

23．如图所示,理想变压器初级线圈接在220V正弦交流电源上,负载是一阻值为R=10Ω的电阻,次级线圈b、c间匝数为10匝,当把电键K从b掷向c,通过R的电流增加了0.2A,则此变压器铁芯中磁通量的最大变化率为________wb/s

24．如图所示是我国民用交流电的电压的图象．根据图象可知下列有关家庭用交变电压参数：

(1)电压的最大值是________；

(2)用电压表测出的值是________；

(3)交流电的频率是________；

(4)t时刻的交流电压的瞬时值表达式为________(V)．

25．电容器在电路中的作用是____直流，____交流；电感器在电路中的作用是___直流，____交流．

26．两只完全相同的灯泡L1和L2分别与相同的电感串联，组成如图所示的甲、乙两个相同的部分电路.现在甲电路两端加恒定电压U，L1灯发光；而在乙电路两端加最大电压为

2U，的正弦交变电压，L2灯也发光，比较两灯的明暗程度，是L1灯的亮度______L2灯亮度。（填“大于”、“等于”、“小于”）

三、解答题

27．高考临近，为保证高三工作正常开展，防止停电事故发生，某中学领导班子决定购买一台应急备用发电机，要求如下：一是保证全校66间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此学校决定让物理老师和兴趣小组同学先进行调查，得到以下数据：每间教室有日光灯20盏，每盏20W ，额定电压均为220V ；发电机安装位置距离并网接口约500米。计算得出所用电线每米电阻约2.0×10-3Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为n 1:n 2=1:4，降压变压器的匝数比为n 3:n 4=4:1，兴趣小组同学画出示意图如图所示。试求：

(1)发电机输出的电压U 1是多少才能保证灯泡正常发光？

(2)购买的发电机功率P 应不小于多少？

28．图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴'OO 匀速转动，线圈的匝数100n =、电阻10r =Ω，线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻90R =Ω，与R 并联的交流电压表为理想电表.在0t =时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图17(乙)所示正弦规律变化.求：

()1交流发电机产生的电动势的最大值；

()2写出感应电流随时间变化的函数表达式；

()3交流电压表的示数；

()4线圈从图示位置转动90过程中通过电阻R的电量．

()51min时间内外力对线框所做的功．

29．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户。若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈匝数比为1: 25，求

（1）升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；

（2）输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；

（3）计算降压变压器的输出功率。

30．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V。

(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器各自的原、副线圈的匝数比；

(2)如果该村某工厂用电功率为140kW则该村还可以装“220V40W”的电灯多少盏？