第十三章交變電流

質量監(jiān)測試卷

本試卷分第I卷（選擇題）和第n（非選擇題）兩部分。滿分：100分；考試時間：75分鐘

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名.班級.座號.準考證號填寫在答題卡上。

2.答選擇題時，必須使用2B鉛筆填涂；答非選擇題時，必須使用0.5毫米的黑色簽字筆書寫；必須在題號

對應的答題區(qū)域內作答，超出答題區(qū)域書寫無效；保持答卷清潔.完整。

3.考試結束后，將答題卡交回（試題卷自己保存，以備評講）。

第I卷（選擇題，共43分）

一、單項選擇題：（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只

有一項是符合題目要求）

1.家庭用電一般由國家電網交變電流供電，下列相關說法正確的是（）

A.大小隨時間變化的電流就是交變電流

B.交流電壓表測量的是交流電的峰值

C.遠距離輸電時使用高壓輸電，目的是為了減小輸電線的電流來降低輸電損耗

D.理想變壓器原、副線圈中的功率之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)交變電流的定義可知，交變電流的方向隨時間周期性變化，故A錯誤；

B.交流電壓表測量的是交流電的有效值，故B錯誤；

C.根據(jù)

P=I'R線

可知遠距離輸電時使用高壓輸電，由于輸電功率不變，目的是為了減小輸電線的電流來降低輸電損耗，故C

正確；

D.理想變壓器原、副線圈中的功率相等，故D錯誤。

故選C。

2.如圖甲所示，矩形線圈成立在勻強磁場中勻速轉動可以產生交變電流，其電動勢e隨時間f變化的圖像

如圖乙所示，線圈電阻r=l。，電阻R=4O。則（）

0.02

A./=0.01s時，線圈與中性面垂直B.Is內，電流的方向改變50次

C.電阻尺兩端電壓為10VD.電阻尺在10s內產生的熱量為160J

【答案】D

【詳解】A.f=0.01s時，電動勢為零，線圈平面處于中性面處，故A錯誤；

B.根據(jù)圖乙可知周期為T=0.02s,一個周期內電流的方向改變兩次，則1s對應50個周期，電流方向變化

100次，故B錯誤；

C.交流電電動勢的有效值

A=4=^=IOV

V2V2

根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可知電阻R兩端電壓

U=-^=8V

R+r

故C錯誤;

D.電阻R在10s內產生的熱量

U2

Q=—?Z=160J

R

故D正確。

故選D。

3.某矩形閉合金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動，穿過該線圈的磁通量①隨時間/按如圖所示正弦規(guī)律變化。

則f=0.5s時刻（）

A.穿過該線圈的磁通量最小B.穿過該線圈的磁通量最大

C.該線圈中的電流最大D.該線圈中的電流不為零

【答案】B

【詳解】AB.由①一圖像易知，f=0.5s時刻穿過該線圈的磁通量最大，A錯誤B正確；

CD.由①-，圖像易知，f=0.5s時刻穿過線圈的磁通量變化率為零，產生的感應電動勢為零，線圈中的電流

為零，CD均錯誤。

故選B。

4.如圖所示，一理想變壓器原、副線圈接有三盞完全相同的正常工作時電阻火=8Q的燈泡。當變壓器原線

圈端輸入電壓〃=48sinl00m（V）時，三盞燈均正常發(fā)光。則燈泡的額定功率為（）

【答案】B

【詳解】設燈泡正常工作時的電流為/,則原線圈的電流為/尸/,副線圈的電流為刀=2/,變壓器匝數(shù)比為

區(qū)=4=2

?2A

設原線圈兩端的電壓為口,副線圈兩端的電壓為6=/R，則有

U2%

解得

5=2%=2IR

由題知，端輸入電壓"=48sinl00m(V),則N8端輸入電壓的有效值為

U=~^r

A/2

在原線圈回路中有

U=IR+U]

可得

則燈泡的額定功率為

尸=/2R=I6W

故選Bo

5.如圖所示為無線充電寶給手機充電的工作原理圖。充電時，手機與阻值R=2Q的電阻串接于受電線圈兩

端。和d,并置于充電寶內的送電線圈正上方，送電線圈與受電線圈的匝數(shù)比為1：3,兩線圈自身的電阻

忽略不計。當間接上3V的正弦交變電流后，手機兩端的輸入電壓為5V,流過手機的電流為1A,則

()

D

A.受電線圈cd兩端的輸出電壓為9V

B.防端的輸入功率為7W

C.流經送電線圈的電流為3A

D.充電效率一定小于55.6%

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)題意，受電線圈取兩端的輸出電壓為

U2=/2-R+U=lAx2Q+5V=7V

故A錯誤；

B.根據(jù)題意知

q:=3V:7V=3:7w%:%

故判斷送電線圈與受電線圈非理想線圈，因為

耳=7VxlA=7W

故仍端的輸入功率大于7W,故B錯誤；

C.根據(jù)B項分析知，送電線圈與受電線圈非理想線圈，故

：%W：4

解得流經送電線圈的電流

/1w3A

故C錯誤；

D.如果是理想變壓器，則根據(jù)電壓與匝數(shù)比的關系知受電線圈cd兩端的輸出電壓為

.'=9V

電路的總的輸入功率為。2%，電池產生的熱功率為故充電效率

<55.6%

9

故D正確。

故選Do

6.如圖甲為旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖，單匝矩形線圈在磁感應強度為8的勻強磁場中繞垂直于磁場

方向的固定軸OO'勻速轉動，線圈的兩端經集流環(huán)和電刷與可變電阻R連接，與R并聯(lián)的交流電壓表為理

想電表，當尺=10。時電壓表示數(shù)是10V,線圈內阻不計。圖乙是矩形線圈磁通量①隨時間/變化的圖像。

則（）

O'

b,

0/Wb

7/(x1o~2s)

乙

A.可變電阻R消耗的電功率為20WB.Is內電流方向變化50次

C.圖甲所示位置的電流瞬時值為亞AD.磁通量的最大值為；Wb

1071

【答案】C

【詳解】A.由題知，電壓表示數(shù)是10V,即為變電流電壓的有效值，則可變電阻及消耗的電功率為

E2in2

P=一=—W=10W

RR10

故A錯誤;

B.由圖可知，交變電流的周期為0.02s,頻率為50Hz,所以Is內電流方向變化100次，故B錯誤;

C.圖甲所示位置磁通量為零，感應電動勢最大，感應電流最大，則有

=loV2V

則此時電流為

m4=6

故c正確;

D.由乙圖可知，周期為0.02s,則角速度為

2%

co=——=1OO^rrad/s

T

根據(jù)

&=8S0=@m0

可得

①二正.

10萬

故D錯誤。

故選C。

7.如圖甲所示為一種簡單的整流電路，成為交變電壓信號輸入端，D為二極管，可將交變電流變?yōu)橹绷?

及為阻值為15。的定值電阻。若對該電路成端輸入如圖乙所示按正弦規(guī)律變化的電壓信號，則下列說法正

確的是（）

A.定值電阻R在Imin內產生的熱量為1.0x10勺

B.仍兩點間接入的交變電流的電壓“隨時間/變化的規(guī)律是"=100sinl00f（V）

C.電阻R兩端電壓有效值為50V2V

D.一個周期內通過的R的電流的平均值為拳A

【答案】A

【詳解】AC.整流后，交變電流只允許正向電流通過，負向電流損失，設電壓的有效值為。有效,則根據(jù)有

效值的定義可得

U二旦XT

R2R

其中

u=12^=50瓜

解得

心效=50V

即電阻R兩端電壓有效值為50V,定值電阻尺在Imin內產生的熱量為

Q=（"有效）t=^-x60J=1xlO4J

R15

故A正確，C錯誤；

B.由圖乙可知，交流電的周期

T=0.02s

振幅

/=100V兩點間接入的交變電流的電壓〃隨時間t變化的規(guī)律是

27r

u=Asina）t=Asm^^t=100sinl00^Z（V）

故B錯誤；

D.整流后，一個周期內通過的R的電流的平均值為

/平均=土

整流后，一個周期內通過的我的電荷量為

MIBS

q=n——=n------

RR

由上幾式代入數(shù)據(jù)解得

/=^=—A=—A

平均兀R15兀3萬

故D錯誤；

故選Ao

二、多項選擇題（本題共3小題，每小題5分，共15分.在每小題給出的四個選項中，有多

項符合題目要求.全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）

8.如圖所示，在勻強磁場中勻速轉動的單匝矩形線圈的周期為7,轉軸。'垂直于磁場方向，線圈電阻為2。。

從線圈平而與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過60。時的感應電流為1A,則下列說法正確的是（）

線圈消耗的電功率為2W

線圈中感應電流的最大值為2A

任意時刻線圈中的感應電動勢為e=4cosyZ

兀

任意時刻穿過線圈的磁通量為①=%Tsin2?

【答案】BC

【詳解】AB.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過60。時的感應電流為1A,由感應電流的瞬

時表達式可得

i=Jcos60°=1A

解得線圈中感應電流的最大值為

線圈中感應電流的有效值為

1=3=V2A

V2

線圈消耗的電功率為

尸=/2R=4W

故A錯誤，B正確；

C.線圈中的最大感應電動勢為

Em=/mR=2x2V=4V

從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，任意時刻線圈中的感應電動勢為

2%

e=Emcos(yf=4cos—

故C正確；

D.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，任意時刻穿過線圈的磁通量為

,E4242T.2%

①=①巾sin=—^sincot=―—sin——t=——sin——t

0迎T冗T

T

故D錯誤。

故選BCo

9.如圖為高鐵供電流程的簡化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為S的高壓電進行降壓；動力車廂內

的理想變壓器再把電壓降至為動力系統(tǒng)供電，此時動力系統(tǒng)的電流為"發(fā)電廠的輸出電流為//；若

C.Ix:I^=nx-.n4D.L:14=%:%

【答案】AD

【詳解】AB.由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，兩變壓器則有

U]：：〃2，：04=，3：“4

可得

U\4Uz,。4=區(qū)仇

n2n3

由題意可知，由于輸電線上有電壓降，因此則有。2>。3,又有%=%，可得

：。4>々：羯

故A正確，B錯誤；

CD.由理想變壓器原、副線圈的電流比等于匝數(shù)的反比，兩變壓器則有

Ix\I2=n2\nx,I3:I4=n4:n3

可得

?2

?）

，，，

由于2=3n2=n3,可得

i?4=%:々

故C錯誤，D正確。

故選ADo

10.如圖，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為2：1,原線圈一側接入一輸出電壓有效值恒為5的正弦式交

流電源，接入電路的四個定值電阻阻值關系為:與=凡=凡=凡。則下列說法正確的是（）

A.S斷開時，伉：％=2：1B.S閉合前后，%消耗的功率之比為64：25

C.S閉合前后，K兩端的電壓之比為5：4D.S閉合后，4、凡消耗的功率之比為1：2

【答案】BD

【詳解】A.設;4=凡=%=6=R,S斷開時，設原線圈的電流為//,原線圈兩端電壓為副線圈的

電流為/2,根據(jù)變壓器知識可知

%_人_U；_2

”211U?1

解得

I2=21],U[=2U?

由圖可知

U1=/禹+U；=/禺+2U[,U2=/2（7?2+4）

解得

人=4，A="，U、:U2=5:2

1107?25R

故A錯誤;

B.S閉合前，A消耗的功率為

A=片&=

257?

S閉合后，設原線圈的電流為/；,副線圈的電流為/；，副線圈兩端電壓為則有

3

U1=+2U2,I2=21；,U；=I2X-R

解得

/；=!K=—

24R1SR

則S閉合后，4消耗的功率為

R

3(23=6—4R

S閉合前后，尾消耗的功率之比為

A:月=64:25

故B正確;

c.s閉合前，K兩端的電壓為

%=I禹=ZR區(qū)

R,11107?15

s閉合后，4兩端的電壓為

U'=/2=4居=5

1187?14

s閉合前后，4兩端的電壓之比為

UR:UR=4:5

故C錯誤;

D.S閉合后，A消耗的功率為

耳=/「尺=旦；尺名，

11164斤1327?

S閉合后，此消耗的功率為

2

P2=I2R2=~^R=也

22-16R'167?

s閉合后，?、與消耗的功率之比為

[:6=1:2

故D正確。

故選BDo

第n卷（非選擇題，共57分）

三、實驗題（本大題共2小題，共16分）

11.（6分）如圖甲所示為一個簡單恒溫箱的電路圖，其溫控電路由一熱敏電阻R和繼電器組成，圖乙為該

熱敏電阻的RT圖像。初始時繼電器的銜鐵吸附在M端，當線圈中的電流大于或等于30mA時，銜鐵被吸

合到N端,則加熱電路停止工作。已知繼電器線圈的電阻為20Q,為繼電器線圈供電的電池電動勢￡=9.0V,

內阻不計，圖甲中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。

甲乙

(1)應該把恒溫箱內的加熱器接在端(選填"/、夕成“C、

(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持50P,熱敏電阻R的阻值為Q,可變電阻R的阻值應調節(jié)為

Qo

【答案】(1)/、B

(2)90190

【詳解】(1)當溫度較低的時候，熱敏電阻R的電阻較大，電路中的電流較小，此時繼電器的銜鐵與N3部

分連接，此時是需要加熱的，恒溫箱內的加熱器要工作，所以該把恒溫箱內的加熱器接在/、3端。

(2)[1]由圖可知如果要使恒溫箱內的溫度保持5(TC,熱敏電阻R的阻值為

R=90Q

⑵當溫度達到100。(2時，加熱電路就要斷開，此時的繼電器的銜鐵要被吸合，即控制電路的電流要到達

/=30mA=0.03A

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

I=----；----

R+R+R。

解得可變電阻R的阻值應調節(jié)為

F90

R=—-=^Q-90Q-20Q=190Q

I°0.03

12.(10分)在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。

(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構和材料是「(填字母)

A.整塊硅鋼鐵芯B.整塊不銹鋼鐵芯C.絕緣的銅片疊成D.絕緣的硅鋼片疊成

(2)以下給出的器材中，本實驗需要用到的是「(填字母)

A.干電池B.學生電源C.直流電壓表D.多用電表

(3)為實現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變原、副線圈匝數(shù)，測量副線圈上的電壓。這個

探究過程采用的科學探究方法是一。

A.演繹法B.等效替代法C.控制變量法D.理想實驗法

(4)某次實驗中得到實驗數(shù)據(jù)如下表所示，表中小巧分別為原、副線圈的匝數(shù)，5、6分別為原、副線圈

的電壓，通過實驗數(shù)據(jù)分析，你的結論是。

實驗次數(shù)/匝/匝

UiNU2/N

1120040012.13.98

280040012.05.96

320010011.95.95

(5)原、副線圈上的電壓之比是否等于它們的匝數(shù)之比呢？發(fā)現(xiàn)上述實驗數(shù)據(jù)沒有嚴格遵從這樣的規(guī)律，分

析下列可能的原因，你認為正確的是一。(填字母)

A.變壓器線圈中有電流通過時會發(fā)熱

B.原、副線圈的電壓不同步

C.鐵芯在交變磁場的作用下會發(fā)熱

D.原線圈中電流產生的磁場能在向副線圈轉移過程中有損失

【答案】⑴D

(2)BD

⑶C

(4)在誤差允許的范圍內，變壓器原副線圈的電壓比與匝數(shù)比相等，即興=；

(5)ACD

【詳解】(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構和材料是絕緣的硅鋼片疊成。

故選D。

(2)變壓器正常工作需要交流電，因此本實驗中需要用交流電源和交流電壓表(多用電表)，不需要干電

池和直流電壓表。

故選BDo

(3)為實現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變原、副線圈匝數(shù)，測量副線圈上的電壓。這

個探究過程采用的科學探究方法是控制變量法。

故選Co

(4)由實驗數(shù)據(jù)可知：第1次有

nx12003

400

第2次有

?i__800_2_

^-400-?"

竺二旦2.01

U25.96

第3次有

nx_200_2_

^-Ioo"?"

￡1.112.2

U25.95

由以上計算可知，在誤差允許的范圍內，變壓器原副線圈的電壓比與匝數(shù)比相等，即興=3。

U2n2

（5）A.變壓器線圈中有電流通過時會發(fā)熱，線圈則有直流電阻，在線圈上會產生電壓降，使輸出電壓減

小，故A正確；

B.原、副線圈的電壓是否同步，對輸出電壓無影響，故B錯誤；

C.鐵芯在交變磁場的作用下會發(fā)熱，使變壓器輸出的電能小于輸入電能，使輸出的電壓減小，故C正確；

D.原線圈中電流產生的磁場能在向副線圈轉移過程中有損失，即有漏磁現(xiàn)象，由能量守恒定律可知，使輸

出電壓減小，故D正確。

故選ACD。

四、解答題（本大題共3小題，共41分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出

最后答案不能得分。有數(shù)據(jù)計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）

13.（10分）如圖所示為一交流發(fā)電機的原理示意圖，裝置中兩磁極之間產生的磁場可近似為勻強磁場，發(fā)電

機的矩形線圈力在磁場中可繞過6c邊和ad邊中點且垂直于磁場方向的水平軸OO勻速轉動。為了便于

觀察，圖中發(fā)電機的線圈只畫了其中的1匝，用以說明線圈兩端的連接情況。線圈在轉動過程中可以通過

滑環(huán)和電刷保持其兩端與外電路的定值電阻R連接。已知矩形線圈ab邊和cd邊的長度L=20cm,be邊和

ad邊的長度￡2=30cm,匝數(shù)N=100匝，線圈轉動的角速度0=4OOrad/s,勻強磁場的磁感應強度8=0.1T。

線圈的總電阻r=lO,外電路的定值電阻R=9C,其余電阻不計。電流表和電壓表均為理想電表，圖示位

置線圈平面和磁場方向垂直。求：

(1)線圈從圖示位置開始轉過30。時的瞬時感應電動勢e；

(2)電流表的示數(shù)/；

(3)線圈從圖示位置轉過180。的過程中流過電阻R的電荷量如

【答案】(l)120V(2)12后A(3)0.12C

【詳解】(1)由題意，根據(jù)法拉第電磁感應定律可得線圈轉動產生感應電動勢最大值為

Em=NBLxL2co=2^N

瞬時感應電動勢

e=Emsincot

線圈從圖示位置開始轉過30。時

cot=30°

此時瞬時感應電動勢

e=240sin30°=120V

(2)線圈勻速轉動過程中，電流表的示數(shù)為有效值，則有

E-

6

/=—^―

R+r

則電流表的示數(shù)為

/=12及A

(3)線圈由如圖位置轉過180。的過程中，通過R的電量為

q=It

-△①

E=N—

A①=2BLXL2

代入數(shù)據(jù)解得

q=0.12C

14.(14分)如圖是某同學設計的給電風扇切換擋位的電路示意圖，a、c是理想變壓器原線圈兩端的接點，

6是原線圈之間抽頭的接點。開關S用來改變電風扇的工作擋位，1擋時電風扇的輸入功率為44W,輸出功

率為36W；2擋時電風扇的輸入功率為88W,輸出功率為70W0理想變壓器原線圈輸入的交流電壓為220V,

開關S接。時變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1。

a

b°

220V

(1)1擋時，開關S應該接a還是接6?通過原線圈的電流多大?

(2)求電風扇的內阻;

(3)6c間匝數(shù)與副線圈匝數(shù)的比為多少？

【答案】(1)接。處，0.2A；(2)2Q；(3)15:2

【詳解】(1)接1擋時，電風扇的輸入功率較小，則電風扇兩端的電壓較小，變壓器副線圈的輸出電壓較

小，故開關接。處，根據(jù)功率公式有

取

解得通過原線圈的電流為

/i=0.2A

(2)接1擋時變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為根據(jù)變流比為10:1,可知

；：/=么:曳=1:10

U\5

解得

4=2A

根據(jù)能量守恒定律，可知電風扇的熱功率為

5=6入一《出=/"

解得電風扇的內阻為