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作业10 直流、交流电路
选择题每小题3 分。
1.(2024 浙江9+1 联盟)某些共享单车的内部有一个小型发电机,通过骑行者的骑行踩踏,可以不断地
给单车里的蓄电池充电,蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示,矩形线
圈abcd 处于匀强磁场中,通过理想交流电流表与阻值为R 的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下,
线圈绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动,图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Ф 随时间t 变化的
图像,则( )
A.t=0 时刻,线圈处于中性面位置
B.t1时刻,穿过线圈的磁通量变化率为零,感应电动势为零
C.t2时刻,电流表示数为零,t3时刻电流表的示数最大
D.t4时刻,电流方向发生改变,线圈转动一周,电流方向改变两次
2.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一。
为模仿汽车油表原理,某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图所示,其中电源电
压保持不变,R 是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图
中没有画出),通过观察电压表示数,可以了解油量情况,已知R'>R,下列有关电压表的接法合理及示数
变化正确的是( )
A.电压表接在b、d 处,当油量减少时电压表示数减小
B.电压表接在b、d 处,当油量减少时电压表示数增大
C.电压表接在b、c 处,当油量减少时电压表示数减小
D.电压表接在b、c 处,当油量减少时电压表示数增大
3.(2024 浙江模拟预测)如图所示,一理想变压器的原线圈由双线圈ab 和cd 构成,双线圈匝数均为n1,
副线圈的匝数为n2。用I1和U1表示变压器的输入电流和电压,I2和U2表示变压器输出电流和电压。
下列说法正确的是( )
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A.若A 接a,B 接b,线圈cd 空置,开关闭合前后,U2发生变化
B.若A 接a,B 接b,线圈cd 空置,负载变化时,电源输出功率恒定
C.若A 接a,B 接c,b 接d,原、副线圈的电压比为U 1
U 2
= 2n1
n2
D.若A 接a,B 接d,b 接c,负载变化时,I1和I2相应变化且成正比
4.(2024 浙江温州三模)新安江水库蓄水后,水位落差可达55 m,如图所示。已知落差处流量为5×105
kg/s 的水流冲击水轮机发电,水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11 kV,水电站
到用户之间采用220 kV 高压进行远距离输电,输电线上损耗的功率不超过输送功率的5%,用户所需
电压为220 V。变压器视为理想变压器,下列说法正确的是( )
A.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶20
B.发电机的输出功率为2.75×105 kW
C.输电线上电阻不能超过110 Ω
D.降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1
5.(2024 浙江台州二模)如图甲是电动机的示意图。如图乙所示,将两个完全相同的电动机正对放置,
用直杆连接两个电机的转轴,电动机M1与电源相连,电动机M2与毫安表相连。先闭合开关S1,再闭合
开关S2,发现毫安表指针发生偏转。下列说法正确的是( )
A.电动机M1相当于发电机
B.毫安表指针会在中央零刻度左右晃动
C.闭合开关S2瞬间,电动机M1转动变快,其线圈发热明显
D.将电动机M1和M2的磁极N、S 都交换,毫安表的指针偏转方向不变
6.(2024 浙江高三阶段练习)如图所示,面积为S、匝数为N 的矩形线框在磁感应强度为B 的匀强磁场
中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动,通过滑环向理想变压器供电,灯泡L1、L2、L3均正常发光。已
知L1、L2、L3的额定功率均为P,额定电流均为I,线框及导线电阻不计,则( )
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A.理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2
B.在图示位置时,穿过线框的磁通量变化率最小
C.若在副线圈电路中再并联一个相同的灯泡,则灯泡L3将变暗
D.线框转动的角速度为ω=3√2 P
NBSI
7.(2024 浙江嘉兴一模)在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。
为简化问题研究,假设当一个线圈通以交变电流时,该线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,
另一半通过中间臂。已知线圈1、2 的匝数之比n1∶n2=2∶1,若线圈电阻可不计。当其中一个线圈
输入交流电压220 V 时,则下列说法正确的是( )
A.若线圈1 为输入端,则空载的线圈2 输出电压为0
B.若线圈1 为输入端,则接有负载的线圈2 输出电压为110 V
C.若线圈2 为输入端,则空载的线圈1 输出电压为110 V
D.若线圈2 为输入端,则接有负载的线圈1 输出电压为220 V
8.(2024 浙江宁波二模)自动体外除颤仪(AED)可通过产生如图甲所示的脉冲电流终止致命性心律失
常,使心脏恢复跳动。图乙是某款除颤仪的简化电路,电源为家用220 V 交流电源。某次调试时交流
电压表示数为20 V,电容器充电完毕,开关由“1”掷向“2”,放电电流平均值为2.8 A,放电时间约为
1×10-2 s,已知电容器电容为20 μF。则下列判断正确的是( )
A.升压变压器原、副线圈的匝数比约为1∶50
B.电感L 越大,脉冲电流峰值越大
C.电容C 越小,放电持续时间越长
D.脉冲电流作用于不同人体时,电流大小相同
9.(2024 浙江A9 协作联考)如图所示,匝数为N、面积为S 的导线框abcd 在磁感应强度为B 的匀强磁
场中绕垂直于磁场方向的轴OO'以角速度ω 匀速转动,通过理想变压器给小灯泡供电。变压器原、
副线圈匝数比为k,熔断器的熔断电流为I0,不计导线框的内阻。从图示位置开始计时,则( )
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A.t=0 时,穿过导线框的磁通量为零
B.t= π
2ω
时,导线框产生的感应电动势最大
C.导线框产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcos ωt
D.小灯泡工作的最大电流为I=I 0
k
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参考答案
作业10 直流、交流电路
1.B
【解析】 由图乙可知,t=0 时刻,穿过线圈的磁通量为零,则此时线圈与中性面垂直,故A 错误;由
图乙可知,t1时刻,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零,故B 正确;根据
题意可知,电流表的示数为回路中电流的有效值,而回路中电流的有效值不变,故C 错误;由图乙
可知,t4时刻磁通量为零,磁通量的变化率最大,即感应电动势最大,感应电流最大,此时电流方向不
发生改变,线圈转动一周,电流方向改变两次,故D 错误。
2.D
【解析】 可将R'看成是电源的等效内阻,R'>R,根据闭合电路欧姆定律可知电压表接在b、c 处
比接在b、d 处电压表变化更明显,所以接b、c 处,当油量减少时,指针上滑,滑动变阻器接入电路
中的阻值变大,电压表示数变大。故选D。
3.D
【解析】 若A 接a,B 接b,线圈cd 空置,则线圈cd 的存在不影响变压器的工作,开关闭合前后,U2
不会发生变化;负载变化时,根据P=U 2
2
R
和理想变压器规律可知,电源输出功率不恒定,故A、B
错误。若A 接a,B 接c,b 接d,双线圈ab 和cd 的互感作用会抵消掉,从而使理想变压器不能正常
工作,副线圈的电压为零,故C 错误。若A 接a,B 接d,b 接c,双线圈ab 和cd 为串联关系,满足
I 1
I 2
= n2
2n1
,根据I2=U 2
R
可知,负载变化时,I1和I2相应变化且成正比,故D 正确。
4.A
【解析】 升压变压器原、副线圈匝数比为n1
n2
= U 1
U 2
= 1
20
,故A 正确;发电机的输出功率为P=
Q Δtgh
Δt
×80%,解得P=2.2×105 kW,故B 错误;输电线上的电流为I= P
U 2
=1 000 A,输电线上损耗的
功率为P 损=P×5%=1.1×104 kW,又P 损=I2R,解得R=11 Ω,则输电线上电阻不能超过11 Ω,故C 错
误;降压变压器输入电压小于220 kV,输出电压为220 V,则原、副线圈匝数比小于1 000∶1,故D
错误。
5.D
【解析】 由于M1所在电路中有电源,且当开关S1闭合后M1会转动,说明M1是电动机,故A 错误;
由于M1与M2用转轴相连,当M1转动时会带动M2转动,而当M2转动时,闭合开关S2,与M2串联而
构成闭合电路的毫安表指针发生偏转,说明M2是发电机,发电机内部有磁场和线圈,在M1的带动
下,M2内部线圈将会做切割磁感线的运动,从而产生感应电动势,在电路中产生感应电流,因此毫
安表发生偏转,毫安表显示的是感应电流的有效值,若是稳定转动,则其指针将稳定地指在某一刻
度,故B 错误;闭合开关S2瞬间,电动机M1转速将降低,电流增大,其线圈发热明显,故C 错误;将M1
中的磁极N、S 交换,根据左手定则可知,M1的转动方向将与原来反向,若同时将M2中的磁极
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N、S 交换,则M2在M1带动下转动产生感应电流的方向不发生变化,毫安表的指针偏转方向不变,
故D 正确。
6.D
【解析】 设原线圈电流为I,由题意可知副线圈电流为2I,则理想变压器原、副线圈的匝数比为
n1
n2
= I 2
I 1
= 2
1
,A 错误;在图示位置时,穿过线框的磁通量为零,此时磁通量的变化率最大,B 错误;若在
副线圈电路中再并联一个相同的灯泡,则副线圈所在电路电阻减小,电流变大,则原线圈中电流也
变大,灯泡L3将变亮,C 错误;线圈输出的总功率为3P,总电流为I,则电动势的有效值为E=3 P
I
,根
据Em=√2E=NBωS 可得线框转动的角速度为ω=3√2 P
NBSI
,D 正确。
7.D
【解析】 闭合铁芯中多了一个中间的臂,导致每个线圈中产生的磁通量只有一半通过另一个线
圈,而另一半通过中间的臂,这就导致线圈中的感应电动势只有全部通过时的一半。设线圈1 两
端输入电压为U1时,线圈2 输出电压为U2,根据法拉第电磁感应定律有U1=n1 ΔΦ1
Δt
,U2=n2 ΔΦ2
Δt
,
又Φ1=2Φ2,可得U 1
U 2
=
n1
ΔΦ1
Δt
n2
ΔΦ2
Δt
= n1×2
n2
=4,解得U2=55 V,副线圈两端电压与是否有负载无关,故
A、B 错误;当线圈2 为输入端,同理得Φ2'=2Φ1',U 2'
U 1' =
n2
ΔΦ2'
Δt
n1
ΔΦ1'
Δt
= n2×2
n1
=1,得U1'=U2'=220 V,副
线圈两端电压与是否有负载无关,故D 正确,C 错误。
8.A
【解析】 电容器电容为20 μF,根据电容的定义式,有C=
Q
U 2max
,根据电流的定义式有I2=Q
t
,根据
正弦式交变电流有效值,有U2=U 2max
√2
,根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系,有U 1
U 2
= n1
n2
,解得
n1
n2
≈1
50
,故A 正确;电感L 越大,对变化电流的阻碍作用越大,则脉冲电流峰值越小,故B 错误;电容
C 越小,根据C=
Q
U 2max
可知,电容器所带电荷量越小,则放电持续时间越短,故C 错误;脉冲电流作
用于不同人体时,由于不同人体的电阻不相同,则电流大小不相同,故D 错误。
9.B
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【解析】 t=0 时,导线框位于中性面,穿过导线框的磁通量最大,故A 错误;根据周期公式T=2π
ω
,
可得t= π
2ω = T
4
,此时导线框位于与中性面垂直的位置,产生的感应电动势最大,故B 正确;依题意
可知,导线框产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsin ωt,故C 错误;熔断器的熔断电流
为电流的有效值,即I1 有效=I0,小灯泡工作的最大电流为Im=√2I2 有效,又I 1有效
I 2有效
= 1
k
,解得Im=√2kI0,故
D 错误。
