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第三章 交变电流 单元测试
一、单选题
1．下列图中，线圈都在匀强磁场中匀速转动，不能产生交变电流的是(　　)
A． B．
C． D．
2．如图甲所示电路中，线圈A和线圈B是绕在同一铁芯上的两个线圈，、、为相同的电流表，C为电容器，电阻、、的阻值相同，线圈L的电阻不计在某段时间内线圈A内磁场的变化如图乙所示，则在时间内（　　）
A．电流表的示数比的小
B．电流表的示数比的小
C．电流表和的示数相同
D．电流表的示数都不为零
3．一个电阻接在10 V的直流电源上,它的发热功率为P,当它接到电压为u=10sin 100πt V的交流电源上时,发热功率是(　　)
A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
4．远距离输电线路简化如图所示，图中标示了电压、电流和线圈匝数，其中输电线总电阻为R，若电厂输送电功率不变。变压器均可视为理想变压器，则（　　）
A． B．输电线损失的电功率为
C．电厂输送的电功率为U2I2 D．提高输送电压U2，则输电线电流I2增大
5．小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等两次实验中（　　）
A．都接直流电源 B．A两端的电压相等
C．A损耗的功率相等 D．图1中A的电流较大
6．如图所示，一个边长L=10 cm，匝数n=100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动，磁感应强度B=0.50 T，角速度ω=10π rad/s，闭合回路中两只灯泡均能正常发光．下列说法正确的是
A．从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式为e =5πcos10πt（V）
B．增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变
C．抽去电感器L的铁芯时，灯泡L2变暗
D．增大电容器C两极板间的距离时，灯泡L1变亮
7．如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
8．关于电感对交变电流的影响，以下说法中正确的是(　　)
A．电感对交变电流有阻碍作用
B．电感对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小
C．电感具有“通交流、阻直流、通高频、阻低频”的性质
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大
9．如图所示，一台理想变压器的原、副线圈匝数比为n1：n2=40：1，在副线圈两端接有“6V、40W”的电灯泡。若灯泡恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　）
A．在原、副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都不相同
B．通过原、副线圈的交变电流的频率相同
C．变压器输入电压的最大值为240V
D．变压器输入功率为40W
10．如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R．调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后（ ）
A．原线圈中的电流之比为4：1
B．副线圈中的电流之比为2：1
C．变压器的输入功率之比为4：1
D．变压器的输出功率之比为1：2
三、实验题
11．在探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系实验中，某同学利用如图所示可拆式变压器进行研究。
（1）实验还需要的器材是
A．直流电压表　　B．小灯泡　　C．多用电表　　D．条形磁铁
（2）正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线柱0、4与电源输出端相连，选择开关置于5.0V挡（如图），副线圈0、8接线柱所接电表的示数是 。
A．20.0V　　B．10.0V　　C．5.0V　　D．0
12．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
实验序号 原线圈两端的电压U1（V） 副线圈两端的电压U2（V）
1 3.9 8.2 1：2.1
2 5.9 11.8 1：2.0
3 7.8 15.2
（1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中 。
（2）本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为 （用题目中给出的字母表示）。
（3）该变压器是 变压器（选填“升压”或“降压”）。
13．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流．
实验步骤如下：
①将电压传感器接入数据采集器；
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；
④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．
(1)屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能有
A、转子不是在匀强磁场中转动
B、手摇动发电机的转速不均匀
C、线圈的电阻不稳定
(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为 ．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为 ．
14．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数。
（1）本实验中，实验室有下列器材∶
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不需要的有 （填器材料序号），本实验中还需用到的器材有 。
（2）对于实验过程，下列说法正确的有
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为 。
A．18.0V B．10.0V C．5.0V D．2.5V
（4）组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原副线圈的匝数比为8：1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是
A．0V B．96.0V C．1.5V D．0.65V
（5）李辉同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”、“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”、“1”接线柱，如图所示。在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是
A．0V B．5.8V C．2.0V D．1.5V
（6）用匝数na=400匝和nb=800匝的变压器，实验测量数据如表∶
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是 （填na或nb）
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C B C D A A AD BD AC
1．A
【详解】当线圈绕着垂直于磁场方向的转轴转动时，会产生交变电流，沿着磁场方向的轴转动不会产生交流电．故A不能产生交变电流，B、C、D能产生交变电流．本题选不能产生交变电流的，答案是A．
2．C
【详解】AC．线圈A中的磁感应强度随时间均匀变化，穿过线圈B的磁通量也随时间均匀变化，线圈B中产生恒定的感应电动势，线圈B中的电流为恒定电流，电感线圈对恒定电流无阻碍作用，因而电流表、的示数相同，C项正确，A项错误；
BD．恒定电流不能通过电容器，因而电流表的示数为零，BD项错误.
故选C。
3．B
【详解】一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，知
．
当接到电压为u=10sin100ωt V的交流电源上，有效值为
则发热功率
A．0.25P，与结论不相符，选项A错误；
B．0.5P，与结论相符，选项B正确；
C．P，与结论不相符，选项C错误；
D．2P，与结论不相符，选项D错误；
故选B．
4．C
【详解】A．因为
即
A错误；
B．输电线损失的电功率为
B错误；
C．电厂输送的电功率为
P=U1I1= U2I2
C正确；
D．根据
P= U2I2
可知，提高输送电压U2，则输电线电流I2减小，D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．由于变压器只能改变交变电流，因此图2中不可能接直流电源，A错误；
BCD．T2是降压变压器，根据
由于流过两个灯的电流相等，可知图2中流过A的电流较小，加在图2中A两端的电压较低，图2中A消耗的功率较小，BC错误，D正确。
故选D。
6．A
【详解】A、根据可得感应电动势的最大值：，由于线框垂直于中性面开始计时，所以电动势瞬时值的表达式：，故选项A正确；
B、根据可得增大线圈转动角速度时，感应电动势的峰值增大，故选项B错误；
C、抽去电感器的铁芯时，即减小自感系数，电感器的感抗减小，流过灯泡电流增大，根据功率公式可知灯泡变亮，故选项C错误；
D、增大电容器两极板间的距离时，根据可知电容器的电容减小，则有电容器的容抗增大，流过灯泡电流减小，根据功率公式可知灯泡变暗，故选项D错误；
7．A
【详解】设同一阻值为的电阻接入该交流电源和接入一电压为的恒压直流电源在一个周期内产生相同的热量，则有
式中
，
解得
根据电流的热效应所求得的即为该交流电的有效电压。
故选A。
8．AD
【详解】A．电感对交变电流有阻碍作用，故A正确；
B．电感对交变电流的阻碍作用越大，即感抗越大，故B错误；
CD．感抗与自感系数、交变电流频率成正比，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，所以电感具有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的性质，故C错误，D正确．
故选：AD
9．BD
【详解】A．原副线圈磁场都在铁芯中，所以原副线圈的磁场相同，通过每匝线圈的磁通量也相同，故A错误；
B．变压器不变改变电流的额频率，通过原副线圈的电流频率相同，故B正确；
C．副线圈两端接有“6V、40W”的电灯泡，且恰能正常发光。则副线圈的电压为U2=6V，即副线圈电压有效值是6V，变压器的原副线圈的匝数比为n1：n2=40：1，根据电压与匝数成正比得原线圈电压U1=6V×40=240V，所以原线圈电压有效值是240V，故C错误；
D．理想变压器的输入功率等于输出功率，即等于灯泡正常发光时的功率40W，故D正确。
故选BD。
10．AC
【详解】B．使副线圈匝数变为原来的一半，即，根据公式可得副线圈两端的电压变为原来的，所以副线圈中的电流变为，B错误；
A．根据公式可得，原线圈中的电流将变为原来的4倍，所以A正确；
CD．根据，副线圈中消耗的电功率变为原来的，所以变压器的输出功率之比为4:1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，所以C正确D错误；
故选AC。
11． C D
【详解】（1）[1]变压器的原理是互感现象，实验中需要测量交流电压的仪器，故选择多用电表。
故选C。
（2）[2]依题意，原线圈连接的电压为直流电压，因此副线圈两端电压为0。
故选D。
12． 1：1.9 ＝ 升压
【详解】（1）[1]由第三组数据可得
＝≈
（2）[2]线圈匝数之比
＝＝
结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系为
＝
（3）[3]从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。
13． 转子不是在匀强磁场中转动（或发电机的转速不均匀） 2 0.5π
【详解】（1）由图可知，得出的图象不是正弦波，说明转子的转动不是匀速转动或者转子不是在匀强磁场中转动；故选AB.
（2）由图可知，2分钟内对应了60个周期，故周期为：；
大小轮边缘处的线速度相同，大轮半径是小轮半径的2倍，则v=rω可知，大轮的角速度是小轮的一半，而小轮的角速度为： ；故大轮的角速度为0.5πrad/s；
14． BC 低压交流电源 AC B D D nb
【详解】(1)[1]在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是交流电，所以不需要直流电，磁场是利用了电流的磁效应，所以也不需要条形磁铁。
故选BC。
[2]本实验中还需用到的器材是低压交流电源。
(2)[3]A．为便于探究，应该采用控制变量法，所以A正确；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，所以B错误；
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，所以C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样子可减小实验误差，及安全问题，所以D错误；
故选AC。
(3)[4]利用理想变压器，原副线圈的电压与匝数成正比规律可知，当副线圈所接电表的示数为5.0V，原线圈的电压应为10V，所以B正确；ACD错误；
故选B。
(4)[5]组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较厉害，则副线圈的交流电压表的实际读数小于理想变压器的副线圈的读数
所以D正确；ABC错误；
故选D。
(5)[6]李辉同学正确组装变压器后，变压器还是存在漏磁现象，还有铜损、铁损等损耗，则副线圈的交流电压表的实际读数还是小于理想变压器的副线圈的读数
所以D正确；ABC错误；
故选D。
(6)[7]由于变压器总是存在漏磁现象，还有铜损、铁损等损耗，则副线圈的交流电压表的实际读数还是小于理想变压器的副线圈的读数，由于Ua总是小于Ub的一半，所以可判断连接交流电源的原线圈是nb。

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