高中物理交流电习题及答案.doc

《交流电》习题
一、 交变电流的产生
1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势，下面说法正确的是
　　　 A．当穿过线圈的磁通量最小时，感应电动势最小
　　　 B．当穿过线圈的磁通量最小时，感应电动势最大
　　　 C．当穿过线圈的磁通量是零时，感应电动势最小
　　　 D．当穿过线圈的磁通量是零时，感应电动势最大
2．已知交变电流的瞬时值的表达式是i＝5sin50πt (A), 从t=0到第一次出现最大值的时间是：
　 A．6.25秒　　B．1/200秒　　C．1/150秒　　D．1/100秒
3．如图1示的正弦交流电流，其流瞬时值的表达式为 _________

图 1 图 2
4．如图2所示的交流电电流的瞬时值的表达式为___________________________，已知时间t＝0.0025秒时交流电电流的值为14.14安。
5．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e ＝εmsinωt，则下面判断正确的是
A．εm＝　BSω　　 B．ωt是线圈平面和中性面之间的夹角
图3
　C．εm＝ nBSω　　 　D．ωt是线圈平面和中性磁场方向的夹角
　6．图3为单匝线圈面积为S在磁感强度为B的匀强磁场中匀速转动，感应电动势e ＝εmsinωt, 感应电流 i＝Imsinωt
(1) 在题中将线圈的转速提高一倍其他条件不变则电动势的表达式为
　　　 A．e＝εmsinωt　　　　B．e＝2εmsinωt
　　　 C．e＝2εmsin2ωt　　　D．e＝εmsin2ωt
　 (2) 题中产生的最大感应电流为Im要使感应电流的最大值变为2Im可用的方法是：
　　　 A．把磁感应强度变为2B 　　　 B．把转动角速度变为2ω
　　　 C．用同样的导线做成一个面积为2S的线圈
　　　 D．用同样的导线做成一个每边都是原长2倍的线圈
　　7．若上题中线圈是正方形边长为0.2m，磁感应强度B＝1T，转动角速度 ω＝500π rad/s，线圈每条边的电阻都为R＝10Ω，那么图示位置时
　 (1) 回路中的电流强度为
　　　 A．0A 　　　B．12.5A 　　　　C．1.57A 　　　　 D．πA
　 (2) bd两点电势差为：
图4
　　　 A．0V　　　B．500V　　　　 C．62.8V　　　 D．125.6V
8．如图4所示，在磁感强度B＝10T的匀强磁场中有一矩形线圈abcd, 其电阻 R＝10Ω，初始放置时线圈平面与磁感线平行，已知线圈ab＝15cm，ad＝10cm，线圈绕对称轴OO’转动，且转速为50转/秒。求：
　 (1) 线圈得到的感应电动势峰值是多大？
　 (2) 如图规定感应电流方向abcd为正方向，且开始时ab边沿纸面向外的方向旋转，写出感应电流i的表达式。

二、表征交变电流的物理量
　9．i ＝5sin314t (A)的最大值为_______，有效值为________, 周期为_______　。
10．关于交变电流的几种说法正确的是
　　　A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值
　　　B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值
　　　C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值
　　　D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值。
　11．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e ＝10sin4πt (V) 则
　　A．交流的频率是4πHz 　　　B．当t＝0时线圈平面跟磁感线垂直
　　　C．当t＝0.5时，e有最大值　　　D．交流的周期是0.5s　　　　　

12．一只标有“220V 100W”的电炉，接入U＝156sin314t(V)的电路上问
　　　(1) 与电炉串联的交流电流表、并联的交流电压表的读数各为多大？
　　　(2) 电炉的实际功率多大。

13．有一电阻加在它两端的电压U＝282sin100πt(V)实际消耗的电功率200W，求通过该电阻的交变电流有效值和瞬时值。

4
-3
O
i/A
t/s
0.1 0.2 0.3 0.4
14、如右图所示，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律。此交变电流的有效值是
A.5A B.5A 　　 C.3.5A D.3.5A

15．一正弦式电流的有效值为3A频率为50Hz则此交流电路的瞬时值表达式可能是：
　　　 A．i＝3sin314t (A) 　　　B．i＝3sin314t (A)
　　　 C．i＝3sin50t (A) 　　 　D．I =3sin50t (A)
16．一交流电压U＝537.4sin100t (v)，求它的最大值，有效值、周期并以t为横坐标轴画出它的图象。

图5
17．使右图5中所示的交流电通过10Ω的电阻R，则R的发热功率为___________ 用交流电流表测量，此电流表的读数为___________。

18．一根电阻丝接入100v的电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接 入正弦式电流路中在2min内产生的热量也为Q，则该交流电路中的电压峰值为:
　　　 A．141.4V　　　B．100V　　　C．70.7V　　　D．50V
三、电感器和电容器对交流的作用
19、如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若接在220V，60Hz的交变电压两端，则
~
a b c
R L C
A.三只灯泡亮度不变
B.三只灯泡都将变亮
C.a亮度不变，b变亮，c变暗
D.a亮度不变，b变暗，c变亮

20、三个电流表A1、A2、A3分别与电容、电阻、电感串接在一起，接到一电压最大值不变但频率可变的交流电源上，当使交变电流的频率增加时，下列说法正确的是( )
A、三个电流表示数不变 B、三个表的示数都增加
C、A2表的示数不变 D、A3表的示数变小

21、在收音机上我们常常能看到一些只绕几圈而且没有铁芯的线圈，它的作用是( )
A、阻碍高频成分，让低频和直流成分通过
B、阻碍直流成分，让低频成分通过
C、阻碍低频成分，让直流成分通过
D、阻碍直流和低频成分，让高频成分通过

22、某线圈接到交变电压两端时流过的电流为I，把线圈拉直变成导线再次接入同一交变电压上，流过的电流为I’，则( )
A、I>I’ B、I
24、如图所示，在真空中速度V=6.4107m/s，的电子束，连续地射入两平行极板间，极板长度为L=8.010-2m，间距为d=5.010-3m。两极板不带电时，电子束沿两极板之间的中线通过。在极板上加一50HZ的交变电压U=U0sint，如果所加电压的最大值为U0超过某一值UC时，将开始出现以下下象，电子束有时能通过两极板；有时间断不能通过。
(1) 求UC的大小
(2) 求U0为何值时才能使通过的时间和间断时间之比为2：1。
(电子质量m=9.110-31kg)

三、变　压　器　
　19．一原副线圈本身电阻不计的理想变压器，原线圈匝数为n1, 副线圈匝数为 n2，则
　　　 A．副线中的两端电压U2和原线圈的两端电压U1之比为
　　　 B．副线中的电流I2和原线圈的电流I1之比为
　　　 C．副线圈中输出功率P2与原线圈中输入功率P2之比为
　　　 D ．副线圈中输出功率P2与原线圈中输入功率P2之比为
　 20．用U1、U2、I1、I2代表一理想变压器原副线圈的电压和电流，下面说法正确的是：
　 A．U 2与匝数成正比，U1随U2的增加而增加　 B．I2与匝数成反比，若I2增加则I1减少
　 C．＝常数，I1随I2的增大而增大 　 D．＝常数，I2随I1的增大而增大
　 21．如图7在有变压器的交流电路中，A1，A2都是交流电流表，在开关原来闭合情况下再将开关断开，两只电流表的读数如何变化？
　　　 A．A1变大，A2变小
　　　 B．A1变小，A2变大
　　　 C．A1　A2都变小
　　　 D．A1　A2都变大 　 图 7
　 22．一台理想变压器原线圈加220V交流电压，在副线圈的两端电压是12V，现将副线圈增添24匝后，副线圈的电压升至16v则原线圈的匝数为______, 副线圈原来的匝数为______。　　　
23．理想变压器原线圈为1320匝，副线圈60匝在副线圈上接上一个10Ω的电阻，通过它的电流强度为1安则原线圈的电压为_____伏,输入功率是_____ 瓦，在其他条件不变时，若将副线圈匝数加倍，则原线圈中电流将变为_________。
24．采用变压器给负载供电，哪些办法可以减少变压器的输入功率
　　A．减少原线圈的匝数，其他条件不变 　 B．增加原线圈的匝数，其他条件不变
　　C．减小负载R的阻值，其他条件不变　　 D．增加负载R的阻值，其他条件不变
25．右图8所示变压器的n1∶n2＝3∶1，次级接3个 相同的灯泡均能正常发光，初级线圈串有一个相同的灯泡那么
　A．灯L也正常发光　　
　B．灯L比另3个暗
　　　C．灯L将会烧毁　　
　　D．不能确定

图 8

　26．如图9，理想变压器的原副线圈分别接有相同的白炽灯，原副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电源电压为U, 求B灯两端电压UB＝？

图 9

27．一个变压器有5V、6V、350V三个副线圈，原线圈接在220V电压上，当5V线圈输出功率为6W、6V线圈接6Ω的电阻，350V线圈中有400mA电流时原线圈中电流是多少？

　28．如图10，变压器的原线圈接到220V的交流电源上，副线圈有两个，副线圈2 的匝数n2＝30匝，与一个标有“12V　12W”的灯泡组成闭合回路，且灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压U3＝110V，与电阻R组成闭合回路，通过电阻R的电流强度为0.4A，求
　　　 (1)　副线圈3的匝数n3＝？
(2)　原线圈匝数n1＝？及流经它的电流强度I1＝？
图 10
四、远距离输电
29．远距离输电时，在输送的电功率不变的条件下
　　　　　A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
　　　　　B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率　　　
　　　　　C．提高输电电压势必增大输电导线上能量的损耗
　　　　　D．提高输电电压势必增大输电导线上电流
30．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么
　　　 A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
　　　 B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
　　　 C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
　　　 D．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比
31．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高n倍则
　　　 A．输电导线上损失的电功率不变
　　　 B．输电导线的电压损失不变
　　　 C．输电导线的电功率损失原来的1/n倍
　　　 D．输电导线的电功率损失是原来的1/n2倍
　　　 E．输电导线的电压损失是原来的1/n倍
　　　 F．输电导线的电压损失是原来的1/n2倍
　　32．发电厂电机的输出电压为U1　发电厂至学校的的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2　则输电导线上损耗的功率可表示为：
　　A．U12/R　　B．(U1-U2)2/R 　　C．I2R 　　D．(U1-U2)I
33．某用电器离供电电源L米，线路上的电流为I， 若要求线路上的电压降不超过　　　 u/2，已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积最小值是
　　　 A．ρL/R 　　　B．2ρLI/U 　　C．U/（ρLI）　　D．2UL/（Iρ）
　　34．某小水电站，输出功率P＝40kW，机端电压U机＝500V，向远处输电，导线总　电阻R＝5Ω，升压变压器匝数比为1∶5，降压变压器匝数比为11∶1，向用户供电。求
　　　(1)　用户得到的电压
　　　(2)　此输电过程的效率有多高
　　　(3)　若如果不升压直接输电，输电线上损耗的功率是多少？

　　35．一小型水力发电站，水流量为1m3/s落差为5m，发电机的总效率为50％，输 出电压为350V，输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5％，需要安装升压变压器，用户需要电压为220V，所以到用户需要装降压变压器　(g取9.8m/s2) 则　(1) 发电机的输出功率为_______ 　 (2) 输电线路上的电流强度为________ (3) 升压变压器的原副线圈的匝数之比为________ 　(4) 降压变压器原副线圈匝数之比为__________
36．一发电机组的输出电压为500v，输出功率为160kw，通过升压变压器后向远处输送，已知输电线的总电阻为5Ω，要使输电线上损失的功率不超过发电机组输出功率的5％那么升压变压器原副线圈的匝数比不能超过何值。
答案：一、 交变电流的产生
1 .AD； 2.D,
3. I ＝ 4sin314t (A)
4. I ＝Imsinωt＝20Asin314t 安 ; 5. AB ;
6. (1) .C (2). AB ; 7. (1).C (2). A
8. (1). 4.71v
(2). I ＝－Imsin(ωt＋π/2) ＝－4.71sin(100πt＋π/2)
答案：二、表征交变电流的物理量
　　9、5A，3.5A, 0.02s ; 10. C ; 11.BD ; 　　　　
12、解：先求出156V的有效值U＝156 /≈110(V)，
即为交流电压表的读数。后求电炉的电阻R＝2202/100＝484Ω
　　 I＝U/R＝110/484＝0.227A 即 交流电流表的读数。
　　 根据P＝I2R＝0.2272×484≈25W 即电炉的实际功率。
13. 解：1)．先求交流电的有效值U＝ 根据I＝＝=1A
　 2)．后求出交流电压的峰值Im＝I＝2 A 则交变电流的瞬时值i＝2sin100πt (A)

14、311v　
　　15、B
16、如图6
17．45W 2.1A
18. B 图6

答案：三、变　压　器
19．A； 20.C； 21.C； 22.1320，72； 23.220V，10W, 0.18A； 24.BD； 25.A；
26．解：IA= ， IB = UB/RB 再由U1/UB=2/1 IA/IB=1/2 可得UB = U
27．解：根据P1＝P2＋P3＋P4　有
220I＝6＋62/6＋350×400×10－3＝152
　　　 I1＝152/220＝0.69A
28．解：(1) 根据U2/U3＝n2/n3　∴ n3＝U3 n2 / U2＝275匝
　 (2) 根据U1/U2＝n1/n2 ∴ n1＝U1 n2 / U2＝550匝
　 　 根据P1＝P2＋P3＝P2＋I3U3＝12＋0.4×110＝56W
　 　 则I1＝P1/U1＝56/220＝0.255A

答案：四、远距离输电
29．B； 30。AC； 31。DE； 32。BC； 33。B；
34．解：(1) 升压过程：
　　　　 U1＝500V 　　　I1＝P/U1＝80A
　　　　 U2＝n2U1/n1＝2500V 　I2＝n1I1/n２＝16A
　　　　 电压损耗UR＝I2R＝16×5＝80V
　　　　 功率损耗PR＝I22R＝162×5＝1.28kW
　　 降压过程
　　　　 U3＝U2－UR＝2500－80＝2420V
　　　　 U4＝U3＝×2420＝220V
　 　(2) 根据η＝P有/P总＝＝＝28.72/40＝0.968＝96.8％
　　 (3) 根据I＝P/U＝40000/500＝80A
　　　 　再根据P＝I2R＝802×5＝32000＝32kW

35。解：(1) 水流功率 P水＝mgh/t ＝1000×9.8×5/1＝49000瓦
　　　　则发电机的输出功率 P发＝49000×50％＝24500＝24.5kW
　　(2) P损＝24.5×5％＝1255W
　　　 根据P损＝I22R 则 I2＝＝＝17.5A
　　(3) 根据升压变压器原理　 则U2＝P/I2＝24500/17.5＝1400V
　　　 故n1∶n2＝350∶140　　　　 n1/n2＝1/4
　　(4) 根据降压变压器原理
　　　 U3＝U2－I2R＝1400－17.5×4＝1330　　U4＝220
　　 　∴ n3/n4 ＝ 1330/220 ≈ 6∶1

36．解：输电线上损失的功率最多为P损＝P×5％＝1.6×105×0.05＝8×103W
　　　 输电线上的电流最强为I2＝＝40A
　　　 升压变压器原线圈电流I1＝1.6×105/500＝320A
　　　 则原副线圈匝数比n1/n2＝I2/I1＝40/320＝1/8

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