第三章 交变电流 单元综合测试 一、单选题 1．（2022·广西柳州·二模）如图所示，图甲为方波交流电源的电压随时间周期性变化的图像，图乙所示 为给方波交流电源加上二极管后得到的电压随时间周期性变化的图像，则图甲和图乙中电压有效值之比 为（　　） A． 2 ：1 B．1： 2 C．1：2 D．2：1 2．（2022·河南·许昌市普通教育教学研究室高二期末）目前我国远距离输电已经采用 750kV 的超高压和 1100kV 的特高压。假设甲、乙两地原来采用 750kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不 变的条件下，现改用 1100kV 的特高压输电，若不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．输电线上输送的电流大小减小 B．输电线上由于导线电阻造成的损失电压增大 C．输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率增大 D．用户得到的电功率减小 3．（2022·全国·高三专题练习）某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的固定轴转动，穿过线圈的磁通量 Φ 随时间 t 按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为 T，线圈 产生的电动势的最大值为 Em。则（　　） A．在 t＝ T 时，磁场方向与线圈平面平行 4 B．在 t＝ T 时，线圈中的磁通量变化率最大 2 C．线圈中电动势的瞬时值 e＝Emsin ( 2 t ) T D．若线圈转速增大为原来的 2 倍，则线圈中最大电动势变为原来的 4 倍 4．（2022·江苏省丹阳高级中学高二开学考试）一个 10Ω 的电阻，它两端的电压 u 随时间 t 的变化规律如 图所示，则（　　） A．流过电阻的最大电流是 22A B．用交流电压表测量电阻两端的电压，其示数为 311V C．电阻消耗的功率为 4840W D．在交流电变化的半个周期内，电阻产生的焦耳热是 96.8J 5．（2022·黑龙江·哈九中高二期末）如图甲所示，一小型发电机内有矩形线圈，线圈电阻为 1 。在外力 作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴 OO ' 匀速转动，发电机线圈两 端与 R  10 的电阻构成闭合回路。通过电阻 R 的电流随时间变化如图乙所示，下列判断正确的是（　 　） A．图甲时刻，线圈平面与中性面垂直 B．该发电机产生交流电的最大感应电动势为 C．该发电机产生的交变电流的频率为100Hz 200 2V D．电阻 R 的热功率为 4kW 6．（2022·浙江·高考真题）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动 手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固 定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（　　） A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电 D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电 7．（2022·山东·高三期末）如图所示，理想变压器的输入端接交流电源， 关 S 断开时，通过 R1 的电流为 I ，当开关 S 闭合时，通过 副线圈的匝数之比为（ A．1: 2 R1 R1 、 R2 和 R3 阻值相等。若当开 � 的电流为 I � ，且 I : I  9 :17 ，则变压器原、 ） B． 4 :1 C． 1: 4 D． 2 :1 8．（2022·山东莱西·高二期末）理想变压器的原、副线圈的匝数比为 2 :1 ，在原、副线圈的回路中分别接 入电阻 4R 、R，原线圈输入端 a、b 接在电压为 220V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电 阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k，则下列说法正确的是（　　） 1 4 A． U  55V k C． U  55V k 1 B． U  110 V 3 D． U  110 V 3 k2 k 4 1 9．（2022·湖南长沙·模拟预测）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈 线并行绕成。当右侧线圈 L2 路。下列说法正确的有（ A．家庭电路正常工作时， L1 由火线和零 中产生电流时，电流经放大器放大，使电磁铁吸起铁质开关 K，从而切断电 ） L2 中的磁通量不为零 B．家庭电路正常工作时，使用的电器越多， L2 中的电流越大 C．家庭电路发生短路时，开关 K 将被电磁铁吸起 D．地面上的人接触 A 点发生触电时，开关 K 将被电磁铁吸起 10．（2022·贵州贵阳·高三期末）如图甲所示，一圆形线圈面积 S＝πR02＝100cm2，匝数 N＝100，电阻不 计，处于匀强磁场中，磁感应强度 B 随时间 t 正弦变化的图象如图乙所示（取垂直纸面向里为正方向）。 导线框右边与理想变压器的原线圈连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为 1：10，与副线圈连接的电 阻 R＝100 Ω ，下列说法中正确的是（　　） A．t＝0.01s 时，圆形线圈中有逆时针方向的电流 B．t＝0.005s 时，圆形线圈中有最大电流 C．变压器输入电压的最大值为 10 2 πV D．R 消耗的功率为 200π2W 11．（2021·湖南·模拟预测）如图所示，某交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 的轴 OO′匀速转动。该小型发电机的线圈共 220 匝，线圈面积 S  2 20 m2，线圈转动的频率为 50Hz，线圈 1 内阻不计，磁场的磁感应强度 B   T．如果用此发电机带动两个标有“220V　11kW”的电动机正常工作， 需在发电机的输出端 a、b 与电动机之间接一个理想变压器，电路如图。下列说法不正确的是（　　） A．发电机的输出电压为 220V n1 5  B．原副线圈匝数比 n2 1 C．电流表示数为 20A D．发电机的输出功率为 2.2×104W 12．（2022·河南·三门峡市外国语高级中学高三阶段练习）如图所示，矩形线圈 abcd 与理想电压表 V、理 想电流表 A 和定值电阻 R 组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的 cd 边匀速转动，若已知 线圈转动的角速度 ω=100  rad/s，匝数 N=100，边长 ab=0.4m、ad=0.2m，线圈总电阻 r=2Ω，定值电阻 2 R=8Ω。若磁场只分布在 cd 边的左侧，磁感应强度大小  ×10-2T。下列说法正确的是（　　） A．该线圈产生的感应电动势有效值为 4 2 V B．电压表的示数为 6.4V C．1s 内，线圈中的电流方向变化 100 次 D．从图示位置（线圈在纸面内）转过 90°的过程中，通过 R 的电荷量是 1.2×10-2C 二、填空题 13．（2022·福建·泉州市教科所二模）变压器线圈中的电流较大，所用的导线应当较粗。升压变压器的原 线圈的漆包线比副线圈的漆包线________（填“粗”或“细”）。远距离输电时，采用升压变压器使输送电压 升高为原来的 n 倍，当输送电功率一定时，输电线路上因发热损耗的电功率将减少为原来的_________。 14．（2021·宁夏育才中学高二期末）如图所示，正弦交变电源与电阻 R、交流电压表、交流电流表按照 图 1 所示的方式连接，R＝200Ω，图 2 是交变电源输出电压 u 随时间 t 变化的图象．则此交流电的频率为_ _Hz，交流电流表的读数_____A，R 两端电压随时间的变化规律的表达式____。 15．（2021·四川省绵阳南山中学高二期中）如图所示，交流发电机的矩形线圈 abcd 中， ab  cd  50cm ， bc  ad  30cm ，匝数 n  100 匝，线圈电阻 r  1 ，外电阻 R  4 。线圈在磁感应强度 B  0.05T 的匀强 磁场中绕垂直于磁场的转轴 OO� 匀速转动，角速度   10rad/s ，则产生感应电动势的最大值为 __________V，交流电压表的示数为__________V：从图示位置起，转过 90°过程中，通过线圈截面的电 荷量为__________C；从图示位置起，转过 60°时通过电阻 R 的电流为__________A。 16．（2021·山西省广灵县第二中学校高二期中）如图甲所示，矩形线框 ABCD（C 端被 B 端遮住，D 端被 A 端遮住）以 AD 边为轴逆时针匀速转动，角速度为  。已知 AB 和 CD 边长为 L1，BC 和 AD 边长为 L2， 匀强磁场磁感应强度为 B，线框只有一匝。从线圈经过中性面（图中虚线位置）时开始计时，并规定此后 四分之一周期内电流沿正方向。 （1）转动中___________（哪一条或哪几条）边切割磁感线； （2）转动中，BC 边的速率是___________。 （3）t 时刻（图中实线位置），线框平面与中性面的夹角是_________，BC 边的速度与磁场夹角是_____ ______。 （4）t 时刻，BC 边中的电动势 eBC=___________，线框中的电动势 e=___________。 （5）如果线框共 n 匝，并用 S 表示线框的面积（也就是 S  L1 L2 ）。则 t 时刻线框中的电动势 e=___________，其最大值是 Em=___________。 （6）在乙图中画出 e-t 图线________。 三、解答题 17．（2021·江苏·高考真题）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020 年我国风力发电量高达 4000 亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴 2 转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为 0.20T ，线圈的匝数为 100、面积为 0.5m ， 电阻为 0.6Ω ，若磁体转动的角速度为 90rad/s ，线圈中产生的感应电流为 50A 。求： （1）线圈中感应电动势的有效值 E； （2）线圈的输出功率 P。 18．（2021·全国·高二课时练习）某研究性学习小组利用风速仪测风速，风速仪的简易装置如图（a）所 示。 （1）请根据装置图说明风速仪测风速的原理。 （2）研究小组发现，某一段时间内线圈输出的感应电流波形如图（b）所示，从电流的波形图中，我们 可以得到什么有价值的信息？ （3）若电流波形的峰值突然增大了，则说明风速如何变化？ 19．（2021·全国·高二课时练习）在用电高峰，我们会发现家庭电路中的白炽灯比正常发光时暗一些。某 物理兴趣小组对这一现象进行了调查研究。如图所示，供电电源的