高三物理交变电流综合测试题.doc

高三物理交变电流综合测试题

广东省乳源高级中学 张彪（邮编512700）

考点：1．交变电流、交变电流的图像

2．正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 3．理想变压器 4．远距离输电

一、本题共10小题；每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1．一交变电压的表达式为u＝1002sin100πt V，由此表达式可知 [ ] A．用电压表测该电压其示数为100 V B．该交变电压的周期为0.02 s

C．将该电压加在100 Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为50 W D．t ＝1/400 s时，该交流电压的即时值为50 V

2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图1 所示，则（ ）

A．t1，t3线圈通过中性面 C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大 图1

B．t2，t4线圈中磁通量最大 D．t2，t4线圈平面与中性面垂直

3、在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用输电导线的电阻率为，截面面积为S，导线的总长度为L．输电线上损耗的电功率为P1，用户得到的电功率为P2，下列关于P1和P2的表达式中正确的是：（ ）

a l b U2SP2LA、P1 B、P 1LU2SB U2SPL C、P2P D、P2P(12) 图2

LUS4、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为L，它在磁感应强度为B、方向如图2的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（ ）

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A、(2πLnB)/P ；B、2(πLnB)/P ；C、(LnB)/2P ；D、(LnB)/P ；

5、如图3所示，平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=Umsinωt，则粒子的（ ）

A、位移一定按正弦规律变化； B、速度一定按正弦规律变化；

C、加速度一定按正弦规律变化； D、粒子在两板间作简谐运动；

图3

6、正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图4所示的方式连接，R=10Ω，交流电压表的示数是10V，图5是交变电源输出电压u随时间t变化的图象.则（ ）

A、通过R的电流i随时间t变化的规律是i=1.414cos100πt (A) B、通过R的电流i随时间t变化的规律是i=1.414cos50πt (A) C、R两端的电压u随时间t变化的规律是u=7.07cos100πt (V) D、R两端的电压u随时间t变化的规律是u=7.07cos50πt (V) 7、如图6，四图中的a、b均为输入端，接交流电源；c、d均为输出端，则A、B、C、D四图中，输出电压大于输入电压的电路是（ ） Um O -Um u/V 1 图5 图4 2 t/×10-2s 交变电源 22222222

~ V 图6

8、图7中是电流互感器使用原理，以下说法正确的是：（ ） A、图中电流表的示数比直接接在ab间时示数小; B、图中电流表的示数就是ab间的电流大小; C、原理图有错误，原线圈匝数应比副线圈匝数少;

D、因变压器将电压升高了，所以电流表示数比把电流表直接接到ab间时示数大; 图7 9．如图8为“热得快”热水器电路图和简易图。现接通电

源，发现该热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮，现用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220V，指示灯两端电压为220V。该热水器的问题在于（ ） A．连接热水器和电源之间的导线断开 B．电阻丝熔断，同时指示灯烧毁 C．连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路 D．同时发生了以上各种情况 图8

10．在交变电流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图9中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况（ ） A．A1读数不变，A2增大，A3减小 B．A1读数减小，A2不变，A3增大 C．A1读数增大，A2不变，A3减小 D．A1，A2 ，A3读数均不变

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图9 二.本题共3小题，共20分。把答案填在题中的横线上或按题目的要求作答。

11．(1)（3分）下列学生实验中，哪些实验使用的电源必须是交变电源（ ）

A．研究匀变速直线运动 B．验证机械能守恒定律 C．测定金属的电阻率

D．测定电源的电动势的内阻 (2)（3分）用示波器观察交流信号时，为了能在荧光屏上呈现稳定的波形，必须满足的条件

是（ ） A．扫描电压的周期等于信号电压周期

B．扫描电压的周期是信号电压周期的奇数倍 C．扫描电压的周期是信号电压周期的偶数倍 D．扫描电压的周期是信号电压周期的整数倍

12.为了测量和描绘“220 V 40 W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电.调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250 V之间连续变化，图10甲中画出的是调压变压器的电路图符号.实验室内备有交流电压表，交流电流表，滑动变阻器，开关，导线等实验器材.

（1）在图10甲中完成实验电路图；

（2）说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比较，哪段的误差更大?为什么?

（3）如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如图10乙所示，试根据图线确定：把两个完全相同的“220 V 40 W”白炽电灯串联在220 V交流电源的火线与零线间，这两只电灯消耗的总电功率是多大?

火线零线LP'P0.30.20.1I/A50 100 150 2 00 250U/V甲 图10

2

2

乙

13、如图11 线圈的面积1×10cm，共100匝。处在B=0.5T的匀强磁场中，以100/πHz的转速匀速转动，已知线圈电阻为1Ω，外接电阻为9Ω，那么：

1）K打开时电压表的读数是多少？ 2）K合上后电压表的读数是多少？

3）K合上后以图示位置为计时零点，写出电流的表达式。 图11

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4）求线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电量。 5）K合上后电阻R上消耗的功率是多少？

14．（13分）为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站。三峡水利工程

中某一水电站发电机组设计为：水以v1=3m/s的速度流入水轮机后以v2=1m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低10m，水流量为Q=10m3/s，水轮机效率为75﹪，发电机效率为80﹪，求：

（1）发电机组的输出电功率是多少？

（2）如果发电机输出电压为240V，用户需电压220V，输电线路中能量损失为5﹪，输电线电阻为

50Ω，那么所需升降变压器的原副线圈匝数比分别是多少？ 315．（13分）如图12甲所示，A、B表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板，板长为L，

两板加电压后板间电场可视为匀强电场，图乙表示一周期性的交流电压波形，在t=0时，将图12乙的交变电压加在A、B两板，此时恰有一质量为m、电量为q的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场，若此粒子在离开电场时恰能以平行A、B两板的速度飞出，求 （1）A、B两板上所加交变电压的频率应满足的条件。

（2）该交变电压U0的取值范围（忽略粒

子的重力）。

图12 16．（13分）曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图13为其结构示意

图。图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0＝1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图3所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动。设线框由N＝800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S＝20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感强度B＝0.010T，自行车车轮的半径R1＝35cm，小齿轮的半径R2＝4.0cm，大齿轮的半径R3＝10.0cm（见图14）。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U＝3.2V？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）

图13 图14

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参考答案 一、选择题 题号 答案 1 AB 2 AD 3 BD 4 B 5 C 6 A 7 C 8 C 9 B 10 C 11．（1）AB （2）D 12．（1）如下图所示.开关应连接在火线上，电流表外接与内接都可以.

火线零线AVPLP'S

（2）如果采用电流表外接法，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接法，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大.

（3）47 W±1 W 13．（1）70.7v （2）63.63v （3）i=10cos200t （4）0.05C （5）450J 14．解：（1）水轮机获得的机械能为Ek[mgh=[Qtgh调压变压器122m(v1v2)]×75﹪2122Qt(v1v2)]×75﹪， 24代入数据，得Ek7810t

3则发电机的输出电能：E电Ek80﹪=62410t

发电机的输出功率：P0E电/t624KW

P0624103（2）发电机的输出电流为I12600A

U12403输电线路损失PP0×5﹪=31.210W

2输电电流由焦耳定律得，I2P/R，得I243.3A 则升压变压器原副线圈匝数比n1:n2I2:I1433:26000

用户端降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率PP0P592.8103W

3P592.810输出电流I32694.5A U2220第 5 页 / 共 6 页

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所以用户降压变压器原副线圈匝数比n3:n4I3:I226945:433

15．解：（1）粒子在电场中运动时间tL/v0，为使粒子离开电场时竖直分速度为零，它

在电场中运动时间必为交变电压周期的整数倍。tnT（n1,2,3） 交变电压的频率应满足：f1nv0（n1,2,3） TL（2）粒子在电场中的加速度大小：aqU0，设粒子在一个周期内的侧位移为y，则md1T1qU0L2

yy1y22y12a()2()224mdnv0离子刚好打不到板上且水平射出需满足

2dny（n1,2,3） 22nd2mv0所以可得，U0（n1,2,3） 2qL16．解：当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产

生一正弦交流电动势，其最大值ε＝ω0BSN式中ω0为线框转动的角速度，即摩擦小轮

转动的角速度。发电机两端电压的有效值U＝2Em/2

设自行车车轮转动的角速度为ω1，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，有 R1ω1＝R0ω0 小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同，也为ω1。 设大齿轮转动的角速度为ω，有R3ω＝R2ω1

由以上各式解得ω＝(2U/BSN)(R2r0/R3R1) 代入数据得ω＝3.2s

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