1、第三章交变电流(考试时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，第13小题只有一项符合题目要求，第46小题有多项符合题目要求)1(2020年济南名校月考)如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的正弦交流电源，输出电压的有效值恒定R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小现增大照射光强度，则()A通过原线圈的电流减小B变压器的输出功率增大CR1两端的电压减小DR2消耗的功率增大【答案】B【解析】理想变压器输出电压一定，光照增强，光敏电阻R3阻值减小；副线圈的总电阻减小，根据欧姆定律知，副线圈的电流增大，根据理想
2、变压器电流与匝数的关系可知，通过原线圈的电流也增大，故A错误；理想变压器的输出功率PUI，其中U不变，I变大，故变压器的输出功率变大，故B正确；副线圈电流增大，根据欧姆定律，R1两端电压增大；R2两端电压减小，功率减小，故C、D错误2实验室一台手摇交流发电机如图所示，内阻r1.0 ，外接R9.0 的电阻闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin(10t) V，则()A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 WD电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A【答案】D【解析】因e10sin(10t) V，故10 rad/s，
3、f5 Hz, A错误；Em10 V，故其有效值E10 V, B错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想电流表A的示数I1.0 A, D正确；外接电阻R所消耗的电功率为PI2R1.029 W9 W, C错误3.(2020年北京大兴区名校期末)如图所示，理想变压器的原线圈接在u220sin(100t) V的交流电源上，副线圈接有R110 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为41，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是()A电流表的读数为2 AB原线圈的输入功率为27.5 WC电压表的读数为77.8 VD副线圈输出交流电的周期为50 s【答案】B【解析】原线圈电压有效值为U122
4、0 V，根据匝数比可得次级电压有效值U255 V，则次级电流有效值I2 A0.5 A，则初级电流表的读数为I1I2 A，A错误；原线圈的输入功率为P1U1I1220 W27.5 W，B正确；电压表的读数为U255 V，C错误；副线圈输出交流电的周期为T0.02 s，D错误4. (2020年北京西城区期末)如图所示，理想变压器的原线圈接在u220sin(100t) V的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是()A电流表的读数为1.00 AB电流表的读数为2.00 AC电压表的读数为110 VD电压表的读数为155 V【答案】
5、AC【解析】原线圈电压有效值U1220 V，根据原、副线圈匝数比为21可知次级电压为U2110 V，则电压表的读数为110 V, C正确，D错误；根据变压器输入功率等于输出功率，即U1I1，解得I11.00 A, A正确，B错误5(2020年长沙一中月考)理想变压器与电阻R及交流电流表A、电压表V按图示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为n1n2101，电阻R11 ，原线圈两端输入电压U随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是()AV表的读数为220 VB通过R的电流为2 ACA表的读数为2 AD变压器的输入功率为44 W【答案】BD【解析】由原线圈两端输入电压U随时间变化的图像可知，U
6、1220 V，T0.02 s，根据原、副线圈的电压比等于匝数之比，可知U2U122 V，所以电压表的示数为22 V，故A错误；根据欧姆定律得I22 A，故B正确；电流表的读数为I1I20.2 A，故C错误；副线圈功率P2I2U244 W，所以变压器的输入功率P1P244 W，故D正确6. (2020年湖南师大附中月考)如图所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的是()A灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等B灯泡L2两端的电压变小C灯泡L1变亮，灯泡L
7、2的亮度不变D电源的输出功率不变【答案】AB【解析】当S接通后，根据I1n1I2n2可知，因为是降压变压器，则n1n2，则I1I2，I1等于通过灯泡L1的电流，I2是通过灯泡L2和L3的电流之和，则灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等， A正确；当S闭合后，电阻变小，输出功率变大，则输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大(功率变大，则灯泡L1变亮)，原线圈电压减小，匝数不变，故副线圈电压减小，灯泡L2两端的电压变小(功率变小，则L2变暗)，故B正确，C错误；当S闭合后，变压器的输入电流变大，所以电源的输出功率变大，故D错误二、非选
8、择题(本题共6小题，共64分)7(6分)某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压_(填“交流电源”或“直流电源”)；先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(填“增大”“减小”或“不变”)【答案】交流电源增大减小【解析】变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压交流电源；根据变压比公式，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电
9、压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小8(6分)如图是自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦式交变电流，给车头灯供电已知自行车车轮半径r35 cm，摩擦小轮半径r01.00 cm，线圈匝数n800匝，线圈横截面积S20 cm2，总电阻R140 ，旋转磁极的磁感应强度B0.01 T，车头灯电阻R210 .当车轮转动的角速度8 rad/s时发电机磁极转动的角速度为_ rad/s；车头灯中电流的有效值为_mA【答案】28
10、064【解析】磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有0r0r，则0280 rad/s.摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为EmnBS04.48 V，感应电动势的有效值EEm3.2 V，通过车头灯电流的有效值I0.064 A64 mA9(10分)一小型发电机内的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转动，线圈匝数n100匝穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 .已知感应电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读
11、数解：从t图像可以看出m1.0102 Wb，T3.14102s，已知Emnm，又，故电路中电流最大值Im A2 A交流电流表读数I A10(14分)如图所示，交流发电机电动势的有效值E20 V，内阻不计，它通过一个R6 的指示灯连接在降压变压器的输入端，变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都标有“6 V0.25 W”字样，灯泡都能正常发光，导线电阻不计求：(1)降压变压器初、次级线圈匝数之比；(2)发电机的输出功率(计算结果保留三位有效数字)解：(1)每只彩色小灯泡的额定电流IL，次级线圈总电流I224IL，变压器输入功率P入I1U1I2U2，变压器初级线圈所连的电路中，由欧姆定律可得E
12、U1I1R，由理想变压器的公式可得，将E20 V代入以上式子可解得.(2)发电机的输出功率P出I1E，代入数据可解得P出6.67 W.11(14分)如图所示，变压器原线圈n1800匝，副线圈n2200匝，灯泡L标有“10 V2 W”字样，电动机M的线圈电阻为1 ，将交变电流u100sin(100t) V加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：(1)副线圈两端电压(有效值)；(2)电动机M的电功率解：(1)原线圈两端电压(有效值)U1 V100 V，由变压器变压比规律知，副线圈两端电压U2U125 V.(2)电动机两端电压UMU2UL15 V.通过电动机的电流IIL0.2 A，电动机的功
13、率PMUMI3 W.12(14分)如图甲所示，在铁芯上绕着两个线圈A和C，线圈A两端接一电源，线圈C两端接一阻值为10 的电阻R.已知：线圈A的匝数为11；线圈C的电阻为5 ，匝数为7，横截面积为0.3 m2.(1)若A接的是一电动势为11 V的电池组，则电阻R两端的电压等于多少？(2)若A接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B随时间变化图像如图乙所示，求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向；(3)求(2)中t0.35 s时刻穿过线圈C的磁通量大小解：(1)根据电磁感应规律可知，若A接的是一电动势为11 V的电池组，线圈A产生稳定的磁场，穿过线圈C的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R两端的电压等于零(2)若线圈A产生如题图乙所示的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈C产生的感应电动势EnnS0.6 V.根据闭合电路欧姆定律可知，电阻R两端的电压UR0.4 V，根据楞次定律可知，流经电阻R的电流方向向下(3)分析Bt图像可知，t0.35 s时，B0.1 T，穿过线圈C的磁通量大小BS0.03 Wb.
