高二物理相交变电流优化训练题（有答案）

1．在匀速转动的三相交流发电机中，关于三个线圈中产生的电动势，下列说法不正确的是(　　)
A．按相同规律变化，同时达到最大值和最小值
B．具有相同的有效值
C．具有相同的周期和频率
D．具有相同的最大值
解析：选A.三相交流发电机中，三个线圈具有相同的有效值、周期、频率及最大值；但它们的相位相差23π.故B、C、D正确，A错误．
2. 在三相四线制的电路上，用星形接法连接了三只相同的灯泡，如图4－1－12所示，三个灯泡均正常发光，若由于某种原因造成中性线断路，下列说法正确的是(　　)
图4－1－12
A．三个灯将变暗
B．三个灯因过亮而烧毁
C．三个灯立刻熄灭
D．三个灯仍正常发光
解析：选D.三相负载对称，中性线上的电流为零，断路后不影响负载的正常工作．
3．在三相交变电流中(　　)
A．相电压和线电压一定相等
B．在星形接法中，相电压为380 V，线电压为220 V
C．在三角形接法中，线电压为380 V，相电压为220 V
D．额定电压为380 V的三角形接法连接的电动机，用相电压为220 V的星形接法连接的发电机供电，电动机仍可以正常工作
解析：选D.三相交流电中，在星形接法中，线电压为380 V时，相电压为220 V，A、B错；在三角形接法中，线电压与相电压相等，C项错；若三角形接法，相电压与线电压相等，而星形接法中线电压为380 V，电动机仍可正常工作．
4．如图4－1－13所示，A、B、C为三相交流电流，每个灯泡的额定电压均为220 V，额定功率相同，则L与L′两灯的实际功率之比为(设灯泡电阻恒定)(　　)
图4－1－13
A．1∶2　B．2∶1
C．1∶3 D．3∶1
解析：选D.由题意知电源线电压U线＝220 V，对负载采用三角形接法来说，每相负载两端的电压都等于电源的线电压，因此L灯两端电压UL＝U线＝220 V.
对负载采用星形接法来说，由于三相负载相同，每相负载的电压为线电压的13，因此L′灯两端电压UL′＝13U线＝2203 V.
设每盏灯的电阻为R，则L灯的实际功率PL＝U2LR＝?220 V?2R，L′灯的实际功率PL′＝U2L′R＝?2203V?2R，
故PL∶PL′＝3∶1.
5．如图4－1－14所示是三相四线制的供电线路，O为中性线，相电压为220 V，两灯泡L1和L2按图示接入电路．
图4－1－14
(1)若L1和L2的规格都是“220 V　60 W”，则它们是否正常发光？如果因某种原因在中性线的O′处断路，求各灯两端的电压和通过的电流．
(2)若L1和L2的规格分别是“220 V　60 W”和“220 V　15 W”，则又怎样？
解析：(1)在三相四线制供电线路中，U线＝3U相＝380 V，由于两灯都是接在相线和中性线之间，所加的电压跟额定电压相同，所以都正常发光，若中性线在O′处断路，L1和L2串联后接入A、B两相线间，总电压为380 V，由于规格相同，所以加在每个灯泡两端的电压都是190 V，通过的电流都是I＝UR＝190807A＝0.24 A(其中R是灯泡的电阻，R＝U2额P＝807 Ω)．
(2)中性线没有断开时，两灯加的电压等于额定电压，两灯仍都能正常发光．中性线在O′处断开后，由于两灯电阻之比R1∶R2＝1∶4，所以两灯两端的电压分别为U1＝15U线＝76 V，U2＝45U线＝304 V，由于L2两端的电压较多并且超出了它的额定电压，所以L2灯丝将被烧断，其结果是L2被损坏，L1因L2的断路而不能发光．
答案：(1)都正常发光；如果因某种原因中性线的O′处断路，各灯两端的电压都是190 V，通过的电流都是0.24 A.
(2)都正常发光；若在O′处断路，则L2被损坏，L1因L2断路而不能发光．
一、单项
1．下列关于三相交流发电机的说法中，正确的是(　　)
A．三个线圈都不可以单独向外供电
B．三个线圈发出交流电的有效值的时间依次相差T/3
C．三个线圈发出交流电的瞬时值的时间依次相差T/3
D．三个线圈发出交流电的最大值的时间依次相差T/3
解析：选D.产生三相交变电流的三个线圈是相互独立的，每一个都相当于一个独立的电源可以单独供电，只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一周期，故A错，D正确；三个线圈发出交流电的有效值任何时刻都相同，B错；由三相交变电动势的图象(如图)知，C也不正确．
2．发电机三相线圈绕组采用星形接法时，关于输电线中性线的说法中正确的是(　　)
A．中性线不能去掉
B．当三相负载不对称时，中线中无电流
C．中性线中一定没有电流
D．当三相负载对称时，中性线中无电流
解析：选D.三相四线制星形接法中，若电路各负载相同，则中线中无电流，可以去掉，形成三相三线制接法；若负载不对称，各相用电情况不一定相同，中线中有电流通过，不能去掉，故选项D正确，A、B、C错误．
3．有关三相交变电流，下列说法正确的是(　　)
A．线电压等于相电压的3倍
B．在三相四线制供电线路中，线电压是相电压的2倍
C．家用单相用电器可接在三相四线制电路中的任意两条导线之间
D．三只标有“220 V,100 W”的灯泡按Y形连接接入线电压为380 V的三相四线制电路时，中性线可省去．
解析：选D.当电源是星形接法时，U线＝3U相，当电源是三角形连接时，U线＝U相．家用单相用电器的额定电压为220 V，只能接在三相四线制电路中的火线和零线上．当电源和负载均采用星形接法，而且三相负载相等时，每相电压均为220 V，电流相等，在这种情况下，中性线可省去．
4．对于照明电路的“火线”与“地线”，正确的理解是(　　)
A．进入每个家庭的两根输电线，火线即是某一相的端线，地线即是星形接法中的零线
B．电路中的电流总是由火线流入，地线流出，因而开关要接在火线上
C．正确情况下，地线电势为零，与大地没有电势差
D．火线与地线间的电势差为220 V，且总是火线的电势高
解析：选A.照明电路中电流大小和方向都是周期性变化的，时而由火线流入地线流出，时而由火线流出地线流入．开头接在火线上，断开开关使用电器脱离火线，避免检修时接触火线触电．火线和地线间的电势时而火线高，时而地线高，故BCD错误．
5．关于三相交流电源的负载的连接方式，下列说法不正确的是(　　)
A．负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压
B．发电机采用星形接法，负载就必须采用星形接法
C．三相对称负载可以接成三角形，也可以接成星形
D．三相四线制和三相三线制的星形接法中U相＝U线3＝220 V
解析：选B.负载采用何种接法应取决于负载的额定电压，A对．三相对称负载可以按星形或三角形连接，C对．星形接法中U线＝3U相，D对．发电机采用星形接法时，负载有星形、三角形两种接法，B错．
6．三相交流发电机的三个线圈中A相的电压为U＝311sin(100πt) V，那么(　　)
A．三个线圈交变电流的频率都为100 Hz
B．在t＝0时，其他两个线圈的输出电压也为零
C．若按星形接法，任意两端线间的电压最大值为380 V
D．若按三角形接法，任意两端线间的电压为220 V
解析：选D.三相交流发电机每个线圈的频率、电压有效值(或最大值)均相同，但由于在步调上不一致，所以某一时刻电压的瞬时值不同，当三个线圈按星形接法时，线电压U线＝3U相＝3×3112 V≈381 V，其最大值U线m＝2U线≈539 V，当三个线圈按三角形接法时，U线＝U相＝3112 V≈220 V．故正确选项为D.
7．一台三相电炉，铭牌上标有“220/380，△/Y”的字样，由此可见(　　)
A．电炉每一相电热元件的额定电压是220 V
B．电炉每一相电热元件的额定电压是380 V
C．供电线路线电压是380 V，电炉的三相负载应采用三角形连接
D．供电线路线电压是220 V，电炉的三相负载应采用星形连接
解析：选A.铭牌上“220/380，△/Y”的意义是供电线路都是星形接法，线电压应为380 V，供电线路都是三角形接法，线电压是220 V，故应选A.
8．如图4－1－15所示，在三相交流电源上按星形接法连接相同的负载1、2、3，BN是中性线，已知负载1上的电压为220 V，电流为15 A，现以I表示中性线上的电流，U表示PQ两点间的电压，则(　　)
图4－1－15
A．I＝15 A，U＝440 V B．I＝45 A，U＝380 V
C．I＝0 A，U＝440 V D．I＝0 A，U＝380 V
解析：选D.三相交流电源上Y形连接相同负载时，中性线上电流为0，相电压为220 V，PQ间电压为线电压，大小为380 V，D对．
9．如图4－1－16所示，发电机每个绕组两端的电压(相电压)为220 V，三个负载电阻均为100 Ω，下列说法中不正确的是(　　)
图4－1－16
A．发电机绕组采用“Y”接法，负载采用“△”接法
B．每个负载电阻两端的电压为220 V
C．每个负载电阻两端的电压为380 V
D．通过每个负载的电流为3.8 A
解析：选B.对发电机而言，由于采用星形接法，所以如果相电压为220 V，那么线电压就是380 V，所以每个负载两端的电压为380 V，通过每个负载的电流为3.8 A，所以A、C、D正确，B错误．
10．如图4－1－17所示，ABC为一个三相电源的供电线，三个对称负载接成三角形电路，如供电电压稳定，当负载改BX星形接法时(　　)
图4－1－17
A．负载的电压增加到原来的3倍
B．负载的电流减小到原来的13
C．负载的功率增加到原来的3倍
D．负载的功率减小到原来的13
解析：选B.三角形接法中每相负载的相电压等于线电压，星形接法当中U线＝3U相，由三角形接法改为星形接法时，线电压不变，所以相电压变为原来的13，负载的电流减小到原来的13，由P＝U2R可知，负载的功率减小到原来的13，B对，A、C、D错．
二、非
11．三相交流发电机线圈和负载连接如图4－1－18所示，已知每相线圈的电压为220 V，R1＝R2＝R3＝38 Ω，RA1＝RA2＝RA3＝22 Ω.求通过电阻和电灯的电流．
图4－1－18
解析：发电机每个线圈始端A、B、C分别由端线引出，末端X、Y、Z用中性线连接，形成星形连接，因AX、BY、CZ间电压(相电压)是220 V，所以A、B、C三条端线间电压(线电压)U线＝3U相＝380 V.
电阻R1、R2、R3是三角形连接，电阻两端电压是两端线间电压UR＝U线＝380 V，通过每个电阻的电流IR＝UR/R＝380/38 A＝10 A.
电灯A1、A2、A3是星形连接，两端电压是端线与中性线之间的电压，UA＝U相＝220 V，所以通过每个电灯的电流为IA＝UA/RA＝220/22 A＝10 A.
答案：10 A　10 A
12．在线电压为380 V的三相交流电路中，如图4－1－19所示，接有三只电阻均为484 Ω的电灯．问：
图4－1－19
(1)这三只电灯属何种接法？每只灯的电压、电流、功率各是多少？
(2)若L1灯的保险丝熔断，则其余两灯的电压、电流、功率又各是多少？
(3)若L1灯短路，则其余两灯的情况怎样？
解析：(1)属于星形接法，每只灯上的电压为相电压，即U＝220 V，根据欧姆定律和功率公式得：
I＝UR＝220484 A＝0.45 A，P＝U2R＝2202484 W＝100 W.
(2)若L1灯保险丝熔断，即断开了一相，此时属于线电压加在BC两端，这两只灯每只灯上的电压为U2＝190 V，电流、功率分别是
I2＝U2R＝190484 A＝0.4 A，P2＝U22R＝1902484 W＝74.6 W.
(3)若L1灯短路，则O点与A等电势，L2、L3两灯两端的电压均为线电压380 V，均被烧毁．
答案：(1)星形接法　220 V　0.45 A　100 W
(2)190 V　0.4 A　74.6 W
(3)均被烧毁


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