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第十三章 交变电流
质量监测试卷
本试卷分第Ι 卷（选择题）和第Ⅱ（非选择题）两部分。满分：100 分；考试时间：75 分钟
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名．班级．座号．准考证号填写在答题卡上。
2．答选择题时，必须使用2B 铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5 毫米的黑色签字笔书写；必须在题号
对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁．完整。
3．考试结束后，将答题卡交回（试题卷自己保存，以备评讲）。
第I 卷（选择题，共43 分）
一、单项选择题：（本题共7 小题，每小题4 分，共28 分．在每小题给出的四个选项中，只
有一项是符合题目要求）
1．家庭用电一般由国家电网交变电流供电，下列相关说法正确的是（ ）
A．大小随时间变化的电流就是交变电流
B．交流电压表测量的是交流电的峰值
C．远距离输电时使用高压输电，目的是为了减小输电线的电流来降低输电损耗
D．理想变压器原、副线圈中的功率之比等于原、副线圈的匝数之比
【答案】C
【详解】A．根据交变电流的定义可知，交变电流的方向随时间周期性变化，故A 错误；
B．交流电压表测量的是交流电的有效值，故B 错误；
C．根据
可知远距离输电时使用高压输电，由于输电功率不变，目的是为了减小输电线的电流来降低输电损耗，故
C 正确；
D．理想变压器原、副线圈中的功率相等，故D 错误。
故选C。
2．如图甲所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e 随时间t 变化的图像
如图乙所示，线圈电阻
，电阻
。则（ ）
A．
时，线圈与中性面垂直
B．
内，电流的方向改变50 次
1
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C．电阻R 两端电压为
D．电阻R 在
内产生的热量为
【答案】D
【详解】A．
时，电动势为零，线圈平面处于中性面处，故A 错误；
B．根据图乙可知周期为
，一个周期内电流的方向改变两次，则
对应
个周期，电流方向变化
100 次，故B 错误；
C．交流电电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知电阻R 两端电压
故C 错误；
D．电阻R 在
内产生的热量
故D 正确。
故选D。
3．某矩形闭合金属线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量
随时间t 按如图所示正弦规律变化。
则
时刻（ ）
A．穿过该线圈的磁通量最小
B．穿过该线圈的磁通量最大
C．该线圈中的电流最大
D．该线圈中的电流不为零
【答案】B
【详解】AB．由
图像易知，
时刻穿过该线圈的磁通量最大，A 错误B 正确；
CD．由
图像易知，
时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，产生的感应电动势为零，线圈中的电
流为零，CD 均错误。
故选B。
4．如图所示，一理想变压器原、副线圈接有三盏完全相同的正常工作时电阻
的灯泡。当变压器原
线圈
端输入电压
时，三盏灯均正常发光。则灯泡的额定功率为（ ）
2
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A．32W
B．16W
C．8W
D．4W
【答案】B
【详解】设灯泡正常工作时的电流为I，则原线圈的电流为I1=I，副线圈的电流为I2=2I，变压器匝数比为
设原线圈两端的电压为
，副线圈两端的电压为
，则有
解得
由题知，
端输入电压
，则AB 端输入电压的有效值为
在原线圈回路中有
可得
则灯泡的额定功率为
故选B。
5．如图所示为无线充电宝给手机充电的工作原理图。充电时，手机与阻值R
2Ω 的电阻串接于受电线圈
两端c 和d，并置于充电宝内的送电线圈正上方，送电线圈与受电线圈的匝数比为1 3∶，两线圈自身的电阻
忽略不计。当ab 间接上3V 的正弦交变电流后，手机两端的输入电压为5V，流过手机的电流为1A，则（
）
A．受电线圈cd 两端的输出电压为9V
B．ab 端的输入功率为7W
3
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C．流经送电线圈的电流为3A
D．充电效率一定小于55.6%
【答案】D
【详解】A．根据题意，受电线圈cd 两端的输出电压为
故A 错误；
B．根据题意知
故判断送电线圈与受电线圈非理想线圈，因为
故ab 端的输入功率大于7W，故B 错误；
C．根据B 项分析知，送电线圈与受电线圈非理想线圈，故
解得流经送电线圈的电流
故C 错误；
D．如果是理想变压器，则根据电压与匝数比的关系知受电线圈cd 两端的输出电压为
电路的总的输入功率为
，电池产生的热功率为
，故充电效率
故D 正确。
故选D。
6．如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，单匝矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁
场方向的固定轴
匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R 连接，与R 并联的交流电压表为
理想电表，当
时电压表示数是10V，线圈内阻不计。图乙是矩形线圈磁通量
随时间t 变化的图像。
则（ ）
A．可变电阻R 消耗的电功率为20W
B．1s 内电流方向变化50 次
4
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C．图甲所示位置的电流瞬时值为
D．磁通量的最大值为
【答案】C
【详解】A．由题知，电压表示数是10V，即为变电流电压的有效值，则可变电阻R 消耗的电功率为
故A 错误；
B．由图可知，交变电流的周期为0.02s ，频率为50Hz，所以1s 内电流方向变化100 次，故B 错误；
C．图甲所示位置磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，则有
则此时电流为
故C 正确；
D．由乙图可知，周期为0.02s，则角速度为
根据
可得
故D 错误。
故选C。
7．如图甲所示为一种简单的整流电路，ab 为交变电压信号输入端，D 为二极管，可将交变电流变为直流，
R 为阻值为15Ω 的定值电阻。若对该电路 ab 端输入如图乙所示按正弦规律变化的电压信号，则下列说法
正确的是（ ）
A．定值电阻R 在 1min 内产生的热量为
B．ab 两点间接入的交变电流的电压 u 随时间 t 变化的规律是
5
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C．电阻R 两端电压有效值为
D．一个周期内通过的R 的电流的平均值为
【答案】A
【详解】AC．整流后，交变电流只允许正向电流通过，负向电流损失，设电压的有效值为
，则根据
有效值的定义可得
其中
解得
即电阻R 两端电压有效值为
，定值电阻R 在 1min 内产生的热量为
故A 正确，C 错误；
B．由图乙可知，交流电的周期
振幅
两点间接入的交变电流的电压
随时间变化的规律是
故B 错误；
D．整流后，一个周期内通过的R 的电流的平均值为
整流后，一个周期内通过的
的电荷量为
由上几式代入数据解得
故D 错误；
故选A。
二、多项选择题（本题共3 小题，每小题5 分，共15 分．在每小题给出的四个选项中，有多
6
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项符合题目要求．全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分）
8．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为T，转轴
垂直于磁场方向，线圈电阻为
2Ω。从线圈平而与磁场方向平行时开始计时，线圈转过
时的感应电流为1A，则下列说法正确的是（
）
A．线圈消耗的电功率为2W
B．线圈中感应电流的最大值为2A
C．任意时刻线圈中的感应电动势为
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为
【答案】BC
【详解】AB．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过
时的感应电流为1A，由感应电流的
瞬时表达式可得
解得线圈中感应电流的最大值为
线圈中感应电流的有效值为
线圈消耗的电功率为
故A 错误，B 正确；
C．线圈中的最大感应电动势为
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，任意时刻线圈中的感应电动势为
故C 正确；
D．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，任意时刻穿过线圈的磁通量为
7
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故D 错误。
故选BC。
9．如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内
的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若
变压器的匝数n2=n3，则下列关系式正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】AD
【详解】AB．由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比，两变压器则有
，
可得
，
由题意可知，由于输电线上有电压降，因此则有
，又有
，可得
故A 正确，B 错误；
CD．由理想变压器原、副线圈的电流比等于匝数的反比，两变压器则有
，
可得
，
由于
，
，可得
故C 错误，D 正确。
故选AD。
10．如图，理想变压器原副线圈的匝数之比为2 1∶，原线圈一侧接入一输出电压有效值恒为
的正弦式交
8
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流电源，接入电路的四个定值电阻阻值关系为
。则下列说法正确的是（ ）
A．S 断开时，
B．S 闭合前后，
消耗的功率之比为64 25
∶
C．S 闭合前后，
两端的电压之比为5 4∶D．S 闭合后，
、
消耗的功率之比为1 2∶
【答案】BD
【详解】A．设
，S 断开时，设原线圈的电流为I1，原线圈两端电压为
，副线圈的
电流为I2，根据变压器知识可知
解得
，
由图可知
，
解得
，
，
故A 错误；
B． S 闭合前，
消耗的功率为
S 闭合后，设原线圈的电流为
，副线圈的电流为
，副线圈两端电压为
，则有
，
，
解得
，
则S 闭合后，
消耗的功率为
9
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S 闭合前后，
消耗的功率之比为
故B 正确；
C． S 闭合前，
两端的电压为
S 闭合后，
两端的电压为
S 闭合前后，
两端的电压之比为
故C 错误；
D．S 闭合后，
消耗的功率为
S 闭合后，
消耗的功率为
S 闭合后，
、
消耗的功率之比为
故D 正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题，共57 分）
三、实验题（本大题共2 小题，共16 分）
11．（6 分）如图甲所示为一个简单恒温箱的电路图，其温控电路由一热敏电阻R 和继电器组成，图乙为
该热敏电阻的
图像。初始时继电器的衔铁吸附在M 端，当线圈中的电流大于或等于30mA 时，衔铁被
吸合到N 端，则加热电路停止工作。已知继电器线圈的电阻为
，为继电器线圈供电的电池电动势
，内阻不计，图甲中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
10
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(1)应该把恒温箱内的加热器接在 端（选填“A、B”或“C、D”）。
(2)如果要使恒温箱内的温度保持
，热敏电阻R 的阻值为
，可变电阻
的阻值应调节为
。
【答案】(1)A、B
(2) 90 190
【详解】（1）当温度较低的时候，热敏电阻R 的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB
部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端。
（2）[1]由图可知如果要使恒温箱内的温度保持
，热敏电阻R 的阻值为
[2]当温度达到100℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达
I=30mA=0.03A
根据闭合电路欧姆定律可得
解得可变电阻
的阻值应调节为
12．（10 分）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母）
A．整块硅钢铁芯B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
(2)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母）
A．干电池
B．学生电源
C．直流电压表
D．多用电表
(3)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个
探究过程采用的科学探究方法是 。
A．演绎法
B．等效替代法
C．控制变量法
D．理想实验法
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(4)某次实验中得到实验数据如下表所示，表中
分别为原、副线圈的匝数，
、
分别为原、副线圈
的电压，通过实验数据分析，你的结论是 。
实验次
数
n1/匝
n2/匝
U1/V
U2/V
1
1200
400
12.1
3.98
2
800
400
12.0
5.96
3
200
100
11.9
5.95
(5)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分
析下列可能的原因，你认为正确的是 。（填字母）
A．变压器线圈中有电流通过时会发热
B．原、副线圈的电压不同步
C．铁芯在交变磁场的作用下会发热
D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
【答案】(1)D
(2)BD
(3)C
(4)在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压比与匝数比相等，即
(5)ACD
【详解】（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成。
故选D。
（2）变压器正常工作需要交流电，因此本实验中需要用交流电源和交流电压表（多用电表），不需要干
电池和直流电压表。
故选BD。
（3）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。
这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故选C。
（4）由实验数据可知：第1 次有
第2 次有
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第3 次有
由以上计算可知，在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压比与匝数比相等，即
。
（5）A．变压器线圈中有电流通过时会发热，线圈则有直流电阻，在线圈上会产生电压降，使输出电压减
小，故A 正确；
B．原、副线圈的电压是否同步，对输出电压无影响，故B 错误；
C．铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入电能，使输出的电压减小，故C 正确；
D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，使
输出电压减小，故D 正确。
故选ACD。
四、解答题（本大题共3 小题，共41 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出
最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．(10 分)如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发
电机的矩形线圈abcd 在磁场中可绕过bc 边和ad 边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO׳匀速转动。为了便
于观察，图中发电机的线圈只画了其中的1 匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通
过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R 连接。已知矩形线圈ab 边和cd 边的长度L1=20cm，bc 边
和ad 边的长度L2=30cm，匝数
匝，线圈转动的角速度
，匀强磁场的磁感应强度
。线圈的总电阻
，外电路的定值电阻
，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电
表，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求：
(1)线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e；
(2)电流表的示数I；
(3)线圈从图示位置转过180°的过程中流过电阻R 的电荷量q。
【答案】(1)120V (2)
(3)0.12C
【详解】（1）由题意，根据法拉第电磁感应定律可得线圈转动产生感应电动势最大值为
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瞬时感应电动势
线圈从图示位置开始转过
时
此时瞬时感应电动势
（2）线圈匀速转动过程中，电流表的示数为有效值，则有
则电流表的示数为
（3）线圈由如图位置转过
的过程中，通过
的电量为
代入数据解得
14.（14 分）如图是某同学设计的给电风扇切换挡位的电路示意图，a、c 是理想变压器原线圈两端的接点，
b 是原线圈之间抽头的接点。开关S 用来改变电风扇的工作挡位，1 挡时电风扇的输入功率为44W，输出
功率为36W；2 挡时电风扇的输入功率为88 W，输出功率为70W。理想变压器原线圈输入的交流电压为
220V，开关S 接a 时变压器原、副线圈的匝数比为10 1∶。
（1）1 挡时，开关S 应该接a 还是接b？通过原线圈的电流多大？
（2）求电风扇的内阻；
（3）bc 间匝数与副线圈匝数的比为多少？
【答案】（1）接a 处，0.2A；（2）2Ω；（3）15:2
【详解】（1）接1 挡时，电风扇的输入功率较小，则电风扇两端的电压较小，变压器副线圈的输出电压较
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小，故开关接a 处，根据功率公式有
解得通过原线圈的电流为
（2）接1 挡时变压器原、副线圈的匝数比为根据变流比为
，可知
解得
根据能量守恒定律，可知电风扇的热功率为
解得电风扇的内阻为
（3）开关接b 时为2 挡，可知此时电风扇的热功率为
解得
变压器消耗的功率为
解得
根据变压比可知
解得
15．(17 分)水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量为
，落差
，
河水的密度为
，现利用其发电，若发电机的总效率为
，输出电压为
，
输电线的总电阻为
，用户获得220V 的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率
的比值为
。取
）
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(1)求输电线中的电流
；
(2)求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
(3)如果输送的电能供“220V 100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
【答案】(1)
2)
，
(3)470 盏
【详解】（1）发电机的输出功率
输电线上损失的电功率
又
解得输电线中的电流为
。
（2）升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压为
故升压变压器原、副线圈的匝数比为
输电线上的电压损失为
降压变压器原线圈两端的电压为
降压变压器副线圈两端的电压为
，故降压变压器原、副线圈的匝数比为
（3）设正常发光的电灯的盏数为
，则
16
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17
