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交變電流 (時(shí)間：45分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共6個(gè)小題，每小題6分，共36分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1．(2016浙師大附中高二檢測)如圖甲至丁是交流電發(fā)電過程的示意圖，圖中只畫出了一匝線圈，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。線圈沿逆時(shí)針方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的面積為S，磁場可視為水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電路的總電阻為R。以下說法中正確的是(　　) A．由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，線圈中的電流方向?yàn)锳→B→C→D→A B．由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，線圈中的電流方向?yàn)锳→B→C→D→A C．轉(zhuǎn)到丙位置時(shí)，穿過線圈的磁通量為零 D．轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的過程中，線圈產(chǎn)生的電能為 解析：選B　由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，穿過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，可以判斷電流方向?yàn)锳→D→C→B→A；故A錯(cuò)誤；當(dāng)線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，通過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，可以判斷電流方向?yàn)锳→B→C→D→A；故B正確；轉(zhuǎn)到丙位置時(shí)，線圈處于中性面上，穿過線圈的磁通量最大，故C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過程中，線圈中產(chǎn)生的能量Q＝T＝＝，故D錯(cuò)誤。 2.線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(由上向下看是逆時(shí)針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖所示位置時(shí)，磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢大小的變化情況是(　　) A．磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢都在變大 B．磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢都在變小 C．磁通量在變小，感應(yīng)電動(dòng)勢在變大 D．磁通量在變大，感應(yīng)電動(dòng)勢在變小 解析：選D　由題圖可知，設(shè)線框平面與中性面的夾角為θ，Φ＝Φmcos θ，e＝Emsin θ，所以磁通量變大，感應(yīng)電動(dòng)勢變小。故D正確。 3．如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢e＝BSωsin ωt的圖是(　　) 解析：選A　線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的正弦交變電動(dòng)勢為e＝BSωsin ωt，由這一原理可判斷，A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢為e＝BSωsin ωt；B圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi)；C、D圖轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場方向平行。 4.一正弦交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知該交變電流(　　) A．周期為0.125 s B．電壓的有效值為10 V C．電壓的最大值為20 V D．電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝10sin 8πt V 解析：選B　由題圖可知，交變電流的周期為0.250 s，A錯(cuò)誤；電壓的有效值U＝ V＝10 V，B正確；電壓的最大值為20 V，C錯(cuò)誤；電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝20sin 8πt V，D錯(cuò)誤。 5.用一理想變壓器向一負(fù)載R供電，如圖所示，當(dāng)增大負(fù)載電阻R時(shí)，原線圈中的電流I1和副線圈中的電流I2之間的變化關(guān)系是(　　) A．I2增大，I1也增大 B．I2增大，I1卻減小 C．I2減小，I1也減小 D．I2減小，I1卻增大 解析：選C　因?yàn)樵€圈電壓U1及原、副線圈匝數(shù)不變，故U2不變，當(dāng)R增大時(shí)，電流I2減小，由＝知I1也減小，選項(xiàng)C正確。 6.如圖所示是“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)示意圖，a線圈接交流電源，b線圈接交流電壓表，在實(shí)驗(yàn)過程中(　　 ) A．只增加b線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)一定增大 B．只增加a線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)一定增大 C．同時(shí)增加a、b兩線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)一定增大 D．只改變a線圈兩端的電壓，電壓表的示數(shù)不變 答案：A 二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分。選對(duì)但不全的得3分，錯(cuò)選不得分) 7．某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢為e＝50sin 100πt V。對(duì)此電動(dòng)勢，下列表述正確的是(　　) A．最大值是50 V B．頻率是100 Hz C．有效值是25 V D．周期是0.02 s 解析：選CD　從中性面開始計(jì)時(shí)，交變電動(dòng)勢的表達(dá)式為e＝Emsin ωt，因e＝50sin 100πt V，所以最大值Em＝50 V，A錯(cuò)誤；由ω＝2πf＝100π rad/s得f＝50 Hz，B錯(cuò)誤；有效值E＝＝25 V，C正確；T＝＝0.02 s，D正確。 8.如圖所示，是一個(gè)匝數(shù)n＝10的線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖象。關(guān)于線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢，以下說法正確的是(　　) A．在t1＝0.1 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大 B．在t2＝0.2 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大 C．在t3＝0.3 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢改變方向 D．在t4＝0.4 s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢改變方向 解析：選BC　由題圖可知，在t1＝0.1 s時(shí)，線圈中的磁通量最大，線圈轉(zhuǎn)到中性面，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，A錯(cuò)；在t2＝0.2 s時(shí)，線圈中的磁通量為零，線圈平面跟磁場平行，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，B對(duì)；在t3＝0.3 s時(shí)，線圈中磁通量又達(dá)到最大值，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，方向發(fā)生改變，C對(duì)；t4＝0.4 s前后，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向不變，D錯(cuò)。 9.如圖所示，輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有交流成分，以下說法中正確的是(L的直流電阻與R相同)(　　) A．直流成分只能從L通過 B．交流成分只能從R通過 C．通過R的既有直流成分又有交流成分 D．通過L的交流成分比通過R的交流成分必定要少 解析：選CD　線圈具有通直流阻交流的作用，所以大部分交流成分通過R，故選C、D。 10.如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是(　　) A．把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮 B．增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮 C．減小電容器兩板間的正對(duì)面積，燈泡變暗 D．使交變電流頻率減小，燈泡變暗 解析：選ACD　電容器的電容與介電常數(shù)成正比，與兩板間正對(duì)面積成正比，與兩板間距離成反比。而容抗與電容成反比，與交變電流頻率成反比。把電介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗減小，燈泡變亮，A正確；電容器兩板間距離增大，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，B錯(cuò)誤；減小電容器兩極正對(duì)面積，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，C正確；交變電流的頻率減小，容抗增大，燈泡變暗，D正確。 三、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11．(20分)如圖所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T，當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，問： (1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)線圈轉(zhuǎn)過 s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值多大？ (3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？ (4)從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s通過電阻R的電荷量是多少？ 解析：(1)e＝Emsin ωt＝nBS2πfsin 2πft ＝1000.052πsin(2πt) V ＝50sin 10πt V。 (2)當(dāng)t＝ s時(shí)，e＝50sin (10π) V≈43.3 V。 (3)電動(dòng)勢的有效值為E＝＝ V≈35.4 V， 電流表示數(shù)I＝＝ A＝3.54 A， 電壓表示數(shù)U＝IR＝3.549 V＝31.86 V。 (4) s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωt＝2π＝。 該過程中，ΔΦ＝BS－BScos θ＝BS， 由＝，＝，q＝Δt， 得q＝＝＝ C＝ C。 答案：(1)e＝50sin 10πt V　(2)43.3 V (3)31.86 V　3.54 A　(4) C 12.(20分)如圖所示，降壓變壓器的變壓系數(shù)是3，即初級(jí)線圈的匝數(shù)與次級(jí)線圈的匝數(shù)之比是3∶1。初級(jí)線圈的輸入電壓是660 V，次級(jí)線圈的電阻為0.2 Ω，用這臺(tái)變壓器供給100盞標(biāo)有“220 V,60 W”的電燈用電。求： (1)空載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓和輸出功率； (2)接通電路時(shí)次級(jí)線圈的端電壓； (3)每盞燈的實(shí)際功率。 解析：(1)將變壓器視為理想變壓器。設(shè)空載時(shí)次級(jí)線圈的輸出電壓為U2，由＝，得到U2＝U1＝220 V， 因?yàn)榭蛰d，次級(jí)線圈的負(fù)載電阻R2→∞，次級(jí)線圈中的電流為零，所以I2＝0，P＝I2U2＝0。 (2)接通電路后，100盞燈并聯(lián)的總電阻為 R外＝＝≈8.07 Ω， 次級(jí)線圈中的電流 I2＝＝ A＝ A， 端電壓：U2′＝I2R外≈214.68 V。 (3)每盞燈的實(shí)際功率 P＝U2′＝ W≈57.1 W。 答案：(1)220 V　0　(2)214.68 V　(3)57.1 W