1、1专题 12 交变电流培优押题预测 B 卷一、选择题（在每小题给出的 4 个选项中，第 1-8 题只有一个选项正确，第 9-12 题有多个选项正确）1如图 1 所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图 2 中曲线 a、b 所示，则（ ）A 两次 时刻线圈平面均与磁场方向平行B 曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 3:2C 曲线 a 表示的交变电动势频率为 50HzD 曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10V【答案】B【解析】A、在 t=0 时刻瞬时电动势为零，则磁通量最大线圈平面均与磁场方向垂直，线圈一定处在中性面上，故 A
2、 错误。B、由图可知， a 的周期为 410-2s； b 的周期为 610-2s，则由转速 可知，转速与周期得曲线 b 表示的交变电动势最大值是 10V，而 ，故 D 错误。故选 B。2一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 ，外接一只电阻为 95.0 的灯泡如图乙所示，则( )A 电压表的示数为 220 V2B 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 WD 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J【答案】D【解析】由图象可知交变电流电动势的有效值为 220 V，电压表测量的是路端电压，其大小为 U R95
3、 V209 V，选项 A 错误；由图象读出交变电流的周期为 T0.02 s，则频率 f 50 Hz，一个周期 51 J24.2 J，选项 D 正确，故选 D3如图甲所示，一定值电阻 R 与一理想交流电流表串联，且通过电刷与匝数为 N、面积为 S、阻值为 r 的正方形线框相连接，正方形线框处在水平向右的磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，现使线框绕中心轴线OO以恒定的角速度 转动从某时刻开始计时，线框中产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示则( )A 0 t1时间内，穿过线框的磁通量的变化量大小为 NBSB t1 t2时间内流过定值电阻的电荷量为C t5时刻穿过线框的磁通量的变化率为 NBS
4、D t5时刻理想交流电流表的读数为【答案】D【解析】A：由题图甲、乙可知，0 时刻穿过线框的磁通量大小为 BS， t1时刻穿过线框的磁通量大小为 0，因此 0 t1时间内穿过线框的磁通量的变化量大小为 BS。故 A 项错误。3C： t5时刻线框中产生的感应电动势 ，由法拉第电磁感应定律 可知： t5时刻穿过线框的磁通量的变化率 。故 C 项错误。D：理想交流电流表的读数为交流电的有效值，则 ；任一时刻理想交流电流表的读数均为 。故 D 项正确。4. 如图所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈 abcd 的面积为 S0.03 m2，共有 10 匝，线圈总电阻为 r1 ，线圈处于磁感应强度大小
5、为 T 的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴2 2OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻 R9 的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度 10 rad/s 绕轴 OO匀速转动时，下列说法中正确的是( )A. 电阻 R 的发热功率是 3.6 WB. 交流电流表的示数是 0.6 AC. 用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为 0.02 sD. 如果将电阻 R 换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作【答案】B【解析】线圈中的感应电动势最大值为 Em nBS 6 V，所以电动势有效值为 E6 V，电流表的读数2I 0.6 A，电阻 R 的发
6、热功率 P I2R3.24 W，所以 A 错误，B 正确； T 0.2 s，故用该电源ER r 2给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔是 0.2 s，因此 C 错误；电动势有效值是 6 V，但由于线圈有电阻，所以“6 V 3W”的小灯泡不能正常工作，D 错误。5一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别为 3 、1 和 4 ，A 为理想交流电流表， U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关 S 断开时，电流表的示数为 I；当S 闭合时，电流表的示数为 4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )4A 2 B 3 C 4 D 5【答案】B【解析】由于变压器输出功
7、率相等，即副线圈在开关断开与闭合两种情况下消耗的电功率相等，所以有，解得 ，设变压器原副线圈匝数比为 n，开关断开时 ，开关闭合时 ，联立解得 n=2，A 正确6如图所示，电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，R 为定值电阻，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法正确的是A 保持 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 R 上消耗的功率减小B 保持 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 I1减小C 保持 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 I1增大D 保持 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 I2减小【答案】C【解析】S 由
8、b 切换到 a，副线圈匝数变多，所以副线圈电压变大，电阻不变，副线圈中的电流 增大，而根据所以 R 上消耗的功率变大，则原线圈的输入功率变大，根据 P=UI 可知 增大，故 ABD 错误 C 正确7如图所示为某小型电站高压输电示意图发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为 U1和 U2下列说法正确的是（ ）A 采用高压输电可以增大输电线中的电流B 升压变压器原、副线圈匝数比 5C 输电线损耗的功率为D 将 P 上移，用户获得的电压将升高【答案】D为升压变压器副线圈两端的电压，C 错误；若 P 下移降压变压器的原线圈匝数增大， ，用户的电压减小，D 正确8如图所示，理想变压器原线
9、圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是( )A 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时， R1消耗的功率变大B 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 示数变大C 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 示数变大D 若闭合开关 S，则电流表 A1示数变大，A 2示数变大【答案】B【解析】A.滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电阻变大，则干路电流变小，则 R1消耗的功率变小，则A 错误；B.干路电流变小，R 1分压变小，则电压表 的测量的电压变大，示数变大，则 B 正确；C.因输出电流变小，则输出功率变小，即输入功率变小，电流表 示数变小则 C 错误；D.
10、闭合开关 S 并联支路增加，电阻变小，则副线圈即 R1的电流变大，分压变大，则 R2的分压变小，电流变小，即 的示数变小电流表 示数随副线圈电流的变大而变大，则 D 错误故选：B9照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路上安接一漏电保护器，如图所示，当漏电保护器的 ef两端未接有电压时，脱扣开头 K 能始终保持接通，当 ef 两端有一电压时，脱扣开关 K 立即断开，下列说法错误的是 （ ）6A站在地面上的人触及 b 线时（单线接触电） ，脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用B 当用户家的电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用C 当相线和零线间电压太高时，脱扣开关会自动断开，即
11、有过压保护作用D 当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到 b 线和 d 线时（双线触电）脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用【答案】BCD不会断开，故 B 错误；C、只要通过火线与零线的电流没有差值脱扣开关不会自动断开，故 C 错误；D、当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到 b 线和 d 线时（双线触电） ，流过火线与零线的电流相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场应完全抵消，不会使 ef 中产生感应电动势，脱扣开关不会断开，故 D 错误。10一台发电机最大输出功率为 4 000kW，电压为 4000 V，经变压器 T1升压后向远方输电输电线路总电阻 R1k.到目的地经变压器 T2降压
12、，负载为多个正常发光的灯泡(220V、60W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%，变压器 T1和 T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )A T1原、副线圈电流分别为 103A 和 20AB T2原、副线圈电压分别为 1.8105V 和 220VC T1和 T2的变压比分别为 1:50 和 40:1D 有 6104盏灯泡(220V、60W)正常发光【答案】ABD7【解析】输电线上消耗的功率 P 线 R400 kW，则 I2 20 A，又 P1U 1I1，则 I1 10 3A，故 A T2的变压比 ，C 错误；根据 U3I260n，解得 n610 4，D 正确。11如
13、图所示，理想变压器原线圈输入电压 ，副线圈电路中 R 0 为定值电阻，R 是滑动变阻器V 1 和 V 2 是理想交流电压表，示数分别用 U 1 和 U 2 表示；A l 和 A 2 是理想交流电流表，示数分别用 I l 和 I 2 表示。下列说法正确的是 ( )A I l 、I 2 表示电流的有效值，U 1 、U 2 表示电压的瞬时值B 变压器的输入功率 I l U 1 与输出功率 I 2 U 2 相等C 滑动触头 P 向下滑动，U 2 变小、I 2 变小D 滑动触头 P 向下滑动过程中，U 1 不变、I l 变大【答案】BD【解析】A. 电流表的示数 I1和 I2表示电流的有效值，电压表的示
14、数 U1和 U2表示电压的有效值，故 A 错误；B. 理想变压器本身不消耗能量，输入功率等于输出功率，故 B 正确；CD. 输出电压只与输入电压和匝数有关，所以 U2不变。滑片 P 向下滑动过程中，总电阻减小，那么副线圈的电流 I2变大，因此原线圈的电流 I1也变大，故 C 错误，D 正确。故选：BD. 12如图所示，理想变压器原线圈接一正弦交流电源，副线圈的 c 端接一个二极管，假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻阻值无穷大。副线圈的 b 端为中心触头， ab、 bc 间线圈匝数相等。定值电阻阻值为 r ，可变电阻的阻值为 R 可调，下列说法中正确的是（ ）8A 若 R 恒定，当 K 分别接
15、 b、 c 时，电压表读数之比为 1:1B 若 R 恒定，当 K 分别接 b、 c 时，电流表读数之比为 1:4C 若 R 恒定，当 K 分别接 b、 c 时，变压器输出功率之比为 1:2D 当 K 接 b 时，若 R r ，则可变电阻 R 消耗功率最大【答案】CD据有效值得定义得： ，即电压表得示数为： U2 ，所以电压表读数之比为：，故 A 错误；若 R 恒定，根据欧姆定律得，电流跟电压成正比，即当 K 分别接 b、c 时，电流表读数之比为 ，故 B 错误；若 R 恒定，根据 P 得，当 K 分别接 b、c 时，变压器输出功率之比为 ，故 C 正确；当 K 接 b 时，把定值电阻阻值为 r
16、 等效为副线圈得内阻，当内外电阻相等时，即 R=r 时，电源输出功率最大，即可变电阻 R 消耗功率最大，故 D 正确；故选 CD。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。 ）13如图所示是交流发电机模型示意图，N=100 匝的矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B= T 的水平匀强磁场中，线框面积 S=0.48m2线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 =100rad/s 逆时针匀速转动，并与理想升压变压器相连，变压器副线圈接入一只“12V、24W”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计（1
17、）将图示时刻记为 t=0，请判断此刻线圈 AB 边中的电流方向，并写出该线框产生正弦交变电动势的瞬时值表达式；9（2）求变压器的原副线圈匝数比；（3）求灯泡正常发光时，电流表的读数【答案】 （1） （2）40:1（3）0.05A【解析】 （1）线框逆时针转动，根据右手定则，电流俯视为逆时针；电动势最大值为：（2）升压变压器的输入电压为：一只“12V、24W”的灯泡，且灯泡正常发光，根据变压比公式，有解得：（3）理想变压器的输入功率等于输出功率，则代入数据解得： I1=0.05A.14直流电动机是一种使用直流电流的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的原理制成的 如图1 所所所示是一台最简
18、单的直流电动机模型示意图，固定部分 定子 装了一对磁极，旋转部分 转子 装设圆柱形铁芯，将 abcd 矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴 转动 线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接 定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图 2 所示 侧面图 已知 ab、 cd 杆的质量均为 M、长度均为 L，其它部分质量不计，线框总电阻为 电源电动势为 E，内阻不计 当闭合开关 S，线框由静止开始在磁场中转动，线框所处位置的磁感应强度大小均为 忽略一切阻力与摩擦 求：闭合开关后，线框由静止开始到转动速度达到稳定的过程中，电动机产生
19、的内能 ； 当电动机接上负载后，相当于线框受到恒定的阻力，阻力不同电动机的转动速度也不相同 求： ab、 cd10两根杆的转动速度 v 多大时，电动机的输出功率 P 最大，并求出最大功率 【答案】 （1） （2）【解析】(1)设线框转动时 ab， cd 棒的最大速度为 ，产生的反电动势等于直流电源的电动势，即 ，解得设 ab， cd 棒速度为 时，线框回路中对应的电流为 ，此时，两棒所受到的安培力均为 ，在 时间内，对一根棒应用动量定理可得即达到稳定的过程中，电源输出的总能量为联立解得线框稳定转动，动能有能量守恒解得:当点击加上负载后，设线框所受等效阻力为 f，即电动机输出的动力大小为 f，设
20、此时对应的 ab， cd 杆的稳定转动速度为 ，则线框回路中电流 ，电动机的输出功率为 ，当 时，功率最大为15三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约 100m，水的流量约 1.35104m3/s。船只通航11需要约 3500m 3/s 的流量，其余流量全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的势能有 20% 转化为电能。（1）按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多大；（2）本市现行阶梯电价每户每月 1 挡用电量最高为 240kWh，如果按照本市现行阶梯电价 1 挡最高用电量计算，三峡电站可以满足多少户家庭生活用电；（3）把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区。已知输电功率为 P，输电线路的总阻值为 R，要使输电线路上损耗的功率小于 P。a求输电电压的最小值 U；b在输电功率一定时，请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法。【答案】 （1） kW（2） 户（3）a b提高输电电压增大导线横截面积，减小电阻【解析】 （1） = kW （2）每户平均功率： =0.333kW 户 （3）a输电导线损失热功率输电功率 ， b 减少输电过程中功率损耗的方法：提高输电电压；增大导线横截面积，减小电阻；
