1、1专题 12 交变电流培优押题预测 A 卷一、选择题（在每小题给出的 4 个选项中，第 1-9 题只有一个选项正确，第 10-13 题有多个选项正确）1图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是( )A图甲表示交流电，图乙表示直流电 B电压的有效值是 311VC电压的有效值图甲大于图乙 D图甲所示电压的瞬时值表达式为 u220sin100 t(V)【答案】C2如图所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是( )A5 A B5 A C. A D3.5 A27 22【答案】B【解析】题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量： Q I
2、R I R (4 )2R (3 )21T2 2T2 2 T2 22R 25 RT.令此交变电流的有效值为 I，应有 Q I2RT，故 I2RT25 RT，解得 I5 A。B 项正确。T23在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则 （ ）2A t0005 s 时线框的磁通量变化率为零B t001 s 时线框平面与中性面重合C 线框产生的交变电动势有效值为 311 VD 线框产生的交变电动势频率为 100 Hz【答案】B4如图所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是 U，用等效总电阻是 r 的两条输电线输电，输电线路中的电
3、流是 I1，其末端间的电压为 U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为 I2，则( )A用户端的电压为 B输电线上的电压降为 UI1U1I2C理想变压器的输入功率为 I r D输电线路上损失的电功率为 I1U21【答案】A【解析】根据理想变压器的工作原理，得 I1U1 I2U2，所以用户端的电压 U2 ，选项 A 正确；输电线I1U1I2上的电压降 U I1r U U1，选项 B 错误；变压器的输入功率 P1 I1U I r I1U1，选项 C 错误，输电线21路上损失的功率 P I r I1(U U1)，选项 D 错误。 215. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦
4、规律图象如图 4 甲所示。已知发电机线圈内阻为 5.0 ，现外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，则( )3A. 电压表 V 的示数为 220 V B. 电路中的电流方向每秒钟改变 50 次C. 灯泡实际消耗的功率为 484 W D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为 24.2 J【答案】D【解析】产生的感应电动势有效值为 220 V，通过灯泡中的电流 I 2.2 A，电压表示数为ER rU IR2.295 V209 V，选项 A 错误；交变电流频率为 50 Hz，电路中的电流方向每秒钟改变 100 次，选项 B 错误；灯泡实际消耗的功率为 P UI2092.2 W460 W，选项 C
5、 错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为 Q I2rt2.2 251 J24.2 J，选项 D 正确。6如图所示， M、 N 为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是 ( )A 在乙图中，线圈 N4的导线一定比线圈 N3的导线粗B 甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C 甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D 甲、乙两图中的电表均为交流电流表【答案】C7如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10：1， b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，除 R 以外其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈两端加上交
6、变电压，其瞬时值表达式为u1220 sin100 t(V)，下列说法中正确的是( )4A t s 时，电压表的读数为 22 VB t s 时， a、 c 两点电压瞬时值为 110 VC 滑动变阻器滑片向上移，电压表和电流表的示数均变大D 单刀双掷开关由 a 扳向 b，电压表和电流表的示数均变小【答案】A【解析】A：原线圈两端电压的最大值为 ，根据原、副线圈电压与匝数成正比可知，副线圈两端电压的最大值为 ，副线圈两端电压的有效值为 22 V，任一时刻电压表的读数均为 22 V。故 A 项正确。B：由所接交流电压的瞬时值表达式可知，当 时， a、 c 两点之间电压的瞬时值应为 。故 B项错误。8如
7、图所示，匝数为 100 匝的矩形线圈 abcd 处于磁感应强度 B T 的水平匀强磁场中，线圈面积S0.5 m2，电阻不计线圈绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 匀速转动线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”的灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是( )A 通过灯泡的交变电流的频率是 50 HzB 变压器原、副线圈匝数之比为 101C 矩形线圈中产生的电动势的最大值为 120 VD 若将该灯泡更换为“12 V 24 W”的灯泡且保持其正常发光，需要增大矩形线圈的转速【答案】B【解析】A：交流电的频率 ，故 A 项错误。5BC：矩形闭合线圈在磁场中转动，
8、产生的电动势的最大值 ，则原线圈两端电压的有效值 ；变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”的灯泡，灯泡正常发光，则副线圈两端电压的有效值 ；变压器原、副线圈的匝数之比 。故 B 项正确，C项错误。D：灯泡更换为“12 V 24 W”的灯泡，灯泡的额定电压不变，保持其正常发光，副线圈两端电压不需要改变，原线圈两端电压不需要改变，矩形线圈的转速不需要改变。故 D 项错误。 9如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n1： n2=3：1， L1、 L2为两相同灯泡，R、 L、 D 和 C 分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中 C = 10 。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电
9、压时，下列说法中正确的是A 灯泡 L1一定比 L2暗B 电容器 C 所带电荷量的最大值为C 电容器 C 充电周期为D 副线圈两端的电压有效值为 V【答案】C【解析】原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电。由于 L1与电阻相串联，而 L2与电感器相串联，灯泡 L1与 L2的亮度，取决于电感和电阻的阻碍作用，本题未给条件无法判断，故 A 错误；电容器与二极管串联，含有电容的支路经 1.010-2s 充电后，再经过 1.010-2s 再次充电，则周期为 2.010-2s，故 C 正确；由题意可知，原线圈的电压的最大值为 36 V，由于原、副线圈的匝数比 n 1：n 2=3：1，所以副线圈的电
10、压最大值为 12 V，则有效值为 12V，故 D 错误；二极管具有单向导电性，电容器两端电压的最大值为 12 V，所以电容器带电量的最大值为 Q CU1010 -612 C1.2 10-4C，故 B 错误；故选 C。10.如图所示，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( )6A因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B线框通过图中位置瞬间，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【答
11、案】CD11在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（ ）A 升压变压器的输出电压增大 B 降压变压器的输出电压增大C 输电线上损耗的功率增大 D 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【答案】CD【解析】由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，故 A 错误；由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压 U2不变，根据P=UI，可知输电线上的电流 I 线 增大，根据 U 损 =I 线 R，输电线上的电压损失增大，根据
12、降压变压器的输入电压 U3=U2-U 损 可得，降压变压器的输入电压 U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，故 B 错误；根据 ，又输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，故 C 正确。根据 ，发电厂的输出电压不变，输电线上的电阻不变，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大，故 D 正确。所以 CD 正确，AB 错误。712. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 41，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中 Rt为热敏电阻(其随温度升高电阻变小)， R 为定值电阻。下列说法正确的是A副线圈两
13、端电压的瞬时值表达式为 u9 sin 50 t(V)2B t0.02 s 时电压表 V2的示数为 9 VC变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为 14D Rt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表 V2的示数不变【答案】BD13图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1 n251，电阻 R20，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图所示现将 S1接1、S 2闭合，此时 L2正常发光下列说法正确的是( )图甲 图乙A 输入电压 u 的表达式 u20 sin 100t (V)B 只断开 S2后，L 1、
14、L 2均正常发光C 只断开 S2后，原线圈的输入功率减小D 若 S1换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W【答案】ACD8，故选项 D 正确故本题选：ACD二、计算题：（写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 ）14如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为 a，宽度为 b，共有 n 匝，总电阻为 r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为 R 的定值电阻，线圈以角速度 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴 OO匀速转动，沿转轴 OO方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t0 时刻
15、线圈平面与磁感线垂直。(1)表示出线圈经过图示位置时，通过电阻 R 的感应电流的方向。(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。(3)求线圈从 t0 位置开始到转过 90的过程中的平均电动势。(4)求线圈从 t0 位置开始到转过 60时的瞬时电流。【答案】 （1）自下而下 （2） nBab sint （3） （4）【解析】 （1）根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中的电流方向是 badcb，故流过 R 的电流是自下而上（2）从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势 ，所以感应9电动势的瞬时值表达式为15一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW，输出电压恒
16、为 500 V，现用电阻率为 1.8108 m，横截面积为 105 m2的输电线向 4103 m 远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的 4%，则：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为 220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？【答案】 （1） （2） 【解析】(1)导线电阻 R 线 得 R 线 14.4 升压变压器原线圈中电流 I1满足 P U1I1，得 I1200 A，升压变压器副线圈中电流 I2 I 线 ，又 I2 线 R 线 4% P，得 I2 A，由 ，得(2)降压变压器的输入
17、电压 U3满足： P-4%P U3I 线 ，得 U35 760 V，因为输出电压 U4220 V，由 ，得16风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示，风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是 250 V，用户需要的电压是 220 V，输电线总电阻为 10 .若输电线因发热而损失的功率为输送功率的 4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)用户得到的电功率是多少【答案】(1)120 24011 (2)96 kW【解析】（1）根据题意，可知等效电路图为：10输电线损耗功率 ，又输电线电流原线圈中输入电流所以升压变压器匝数比为：（2）用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为：。
