第三章交流电训练 2021-2022 学年高二下学期物理教科版（2019）选择 性必修第二册 一、单选题 1．在远距离输电的电路图中，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，则( ) A．升压变压器的输出电压增大 B．输电电流减小 C．降压变压器的输出电压减小 D．输电线上损耗的功率减小 2．如图所示，面积为 0.01m2，内阻不计的 100 匝矩形线圈 ABCD，绕垂直于磁场的轴 OO ' 匀速转动，转动的角速 度为 100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为 2T ．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头 P 可移动，副线圈所接 电阻 R  100 ,电表均为理想交流电表，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，下列说法正确的是（ ） A．P 上移时，电阻 R 上消耗的功率增大 B．线圈中感应电动势的表达式为 e  100 2 cos(100t )V C． t  0 时刻，电压表示数为 0 D．当原副线圈匝数比为 2：1 时，电阻上消耗的功率为 400W 3．家庭电路中交流电压随时间变化的规律为 u  220 2 sin100 t (V) A．最大值是 220V B．有效值是 220V C．周期是 100s D．频率是 100Hz ，则该电压的（　　） 4．如图所示的“日”字形理想变压器，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另 一半通过中间的臂．理想变压器原线圈中输入电压 U1＝3 300 V，副线圈两端电压 U2 为 220 V，输出端连有完全相 同的两个灯泡 L1 和 L2，绕过铁芯的导线所接的理想电压表 V 的示数 U＝2 V，当开关 S 断开时，理想电流表 A2 的 示数 I2＝5 A，则下列说法正确的是(　　) A．原线圈 1 的匝数为 3 300 匝 B．副线圈 2 的匝数为 440 匝 C．S 闭合时电流表 A2 的示数为 2.5 A D．S 闭合时理想电流表 A1 的示数为 0.67 A 5．图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕 OO′轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化 规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为 r，外接灯泡的电阻为 9r，下列说法正确的是（　　） A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的 B．电动势表达式为 e=6sin 50πt（V） C．电流方向每秒改变 50 次 D．灯泡两端电压的最大值为 5.4 V 6．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率 低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。 1 如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个 2 周期中，前面的 1 被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（　　） 4 A．Um Um B． 2 2 Um C． 2 Um D． 4 7．理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N 端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡 L1、L2 和 L3 接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片 P 向上移动时，下列说法正确的是（　　） A．灯泡 L1 变亮，L2 变暗 B．灯泡 L1、L2 都变亮 C．灯泡 L2、L3 都变亮 D．电源输出功率减小 8．如图所示为远距离输电示意图，其中升压变压器 T1 和降压变压器 T2 均为理想变压器。降压变压器 T2 的原、副 线圈匝数之比为 5:2，输电线路的总电阻 r=25Ω，其余导线电阻不计，L1、L2 是电阻恒为 44Ω、额定电压为 220V 的两个相同的灯泡。升压变压器 T1 的原线圈两端所加电压 μ=100 2 sin100 t 泡 L1 正常发光，则（　　） A．灯泡的额定功率为 1000W B．输电线路损失的电功率为 100W C．升压变压器 T1 的原、副线圈匝数之比为 2：5 D．若开关 S1 和 S2 都闭合时，则灯 L1 和 L2 均正常发光 9．某正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（　　） A．该交流电的电压瞬时值的表达式为 u  100sin 25 t  V  B．该交流电的频率为 25Hz C．该交流电的电压的有效值为 100 2V D．若将该交流电加在阻值 R  100Ω 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 25W （V），当开关 S1 闭合 S2 断开时，灯 10．发电机的示意图如甲所示，边长为 L 的正方形金属框，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以恒定角速度绕 OO′轴 转动，阻值为 R 的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的 Um 为已知量。在金属框转动一周的过 程中（　　） 1 A．框内电流方向不变 B．电动势的有效值为 2 Um 4BL2 C．流过电阻的电荷量为 R  U m BL2 D．电阻产生的焦耳热为 2 R 11．学习了电磁感应现象中无线充电的相关知识后，西大附中某兴趣小组自制了一台电磁炉“点亮”灯泡装置，如图 所示，由电磁炉、接收线圈、灯泡和导线构成。电磁炉两端所加电压为 u  220 2 sin100 t (V) ，用理想电压表测量知 灯泡两端电压为 11V。则（　　） A．1s 内通过灯泡的电流方向发生 100 次变化 B．灯泡两端的最大电压为 11V C．通过灯泡的电流为直流电 D．若电磁炉两端加足够大的直流电压，该灯泡仍能发光 12．如图所示，电阻不计面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场 B 中绕垂直于磁场的轴以角速度 ω 匀速转动，t＝0 时刻 线圈平面与磁场垂直，产生 e＝220 2 sin100πtV 的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为 10:1，灯泡的 电阻 RL＝10Ω(不考虑电阻的变化)，C 为电容器，L 为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关 S 断开，下列说法正 确的是 (　　) A．线圈从 t＝0 时刻到转过 180°的过程中矩形线圈的磁通量变化量为零 B．交流电压表的示数为 20 2 V C．闭合开关 S 后，电阻 R 上不产生焦耳热 D．灯泡的功率小于 48.4W 二、填空题 13．共享单车成为许多市民出行选择的交通工具。如图所示，用户通过手机扫描车身二维码即可开锁骑车，二维 码在距手机镜头两倍焦距以______（选填“内”或“外”）成像。这种自行车配有小型发电机给电子锁充电，发电机的 工作原理是______；自行车上的红色尾灯不能自行发光，晚上却可以提醒司机注意，利用了光的______。 14．如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝ 5 T，边长 L＝10cm 的正方形线圈 abcd 共 100 匝，线圈电阻 r＝1Ω，线  圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，角速度 ω＝2π rad/s，外电路电阻 R＝4Ω，从图示位置开始计时，转动 过程中感应电动势瞬时值表达式为 e=______V；电压表的示数为___V. 15．某正弦交流电的电流的最大值为 2A，则它的有效值等于__________A，若此交流电流通过阻值为 3Ω 的电阻， 这个电阻的发热功率等于______W。 16．2016 年底以来，共享单车风靡全国各大城市。图甲为某品牌的共享单车，单车的内部有一个小型发电机，通 过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简 化为图乙所示，矩形线圈 abcd 的面积为 S=0.001m2，共有 N=100 匝，线圈总电阻 r=1Ω，线圈处于磁感应强度大小 2 2 为 B=  T 的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴 OO′转动，线圈在转动时保持与外电路电阻 R=9Ω 连接，不计电流表内阻。在外力作用下线圈以 ω=10πrad/s 的角速度匀速转动时，从图中位置开始计时，电动势的 o 瞬时表达式为____________________V；交流电流表的示数为_________A；线圈从图示位置转过 90 的过程中通过 电阻 R 的电量 q 为______C；线圈转动一圈外力所做的功为_________J。 17．如图所示，变压器原副线圈匝数之比为 4∶1，输入电压 u  120 2 sin100 t (V) ，输电线电阻 R  1Ω ，标有 “25V，5W”的灯泡接入_______盏才能正常发光，输入电路上保险丝允许电流应大于_______A。 18．有一正弦交流电，它的电压随时间变化的图象如图 13 所示，试写出： (1)电压的峰值________________ V (2)交变电流的频率___________________ HZ (3)电压的瞬时表达式 ____________________ V 三、解答题 19．某发电站，通过升压变压器、输电线和降压变压器，把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率 为 400kW，输出电压是 400V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为 1：8，输电线上功率损失为 5%，求： （1）画出远距离送电原理图； （2）输电线上的电阻 R； （3）升压变压器输出电压; 20．如图所示是一理想变压器示意图，原线圈 阻；另一副线圈 n3  150 n1  1100 匝，其中一副线圈 n2  500 匝，两端接阻值 R  250Ω 的电 匝，两端接有额定值为“30V15W”的灯泡 L。原线圈接入交变电压后，灯泡 L 恰能正常发光。 求电阻 R 的电功率和原线圈中的电流。 21．图甲所示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� 按如图所示方向迅速转动，线圈的匝数 n  100 ，线圈的电阻 r  10 ，线圈的两端经集流环与电阻 R 连接， R  90 。在 t0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量  t 随时间 按图乙所示正弦规律变化。 从 t  0 开始，线圈转过 60°时感应电流是多大？ 22．手摇发电机的实物模型如图甲所示，其工作原理可简化为图乙，匀强磁场的磁感应强度大小为 2 T，矩形线 圈的总电阻为 0.5Ω、匝数为 20 匝、面积为 0.15m2，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理 想变压器的原线圈上，副线圈接有规格为“220V、88W”的灯泡，如图丙所示。现在匀速摇动发电机，使灯泡正常 发光。已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为 1：5，电压