高中物理 第五章 交变电流 章节练习 新人教选修32.doc

2013物理人教选修3-2 第五章 交变电流 章节练习(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分。每小题至少有一个选项符合题意，选对但不全的得3分，有错选的得0分)1(2012大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 v。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流i随时间t的变化如图1所示。这段时间内电风扇的用电量为()a3.9102度 图1b5.5102度c7.8102度d11.0102度解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功w1i1ut10.32201060 j3.96104 jw2i2ut20.42201060 j5.28104 jw3i3ut30.22204060 j1.056105 j则总功ww1w2w31.98105 j5.5102度，选项b正确。答案：b2一个阻值为2 的线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势为e10 sin 20t v，当该线圈与一阻值为8 的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是()at0时，线圈平面拉于中性面bt0时，穿过线圈的磁通量为0c电阻的热功率为16 wd用电压表测路端电压时读数为11.3 v 解析：由产生的电动势的表达式可知，t0时，电动势为零，线圈平面位于中性面，磁通量最大，故a对b错；电动势的有效值e10 v，电阻两端的电压ur8 v，d错；由p得p8 w，c错误。答案：a3.如图2所示，变频交变电源的频率可在20 hz到20 khz之间调节，在某一频率时，a1、a2两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法中正确的是()a如果将频率增大，a1炽热程度减弱、a2炽热程度加强 图2b如果将频率增大，a1炽热程度加强、a2炽热程度减弱c如果将频率减小，a1炽热程度减弱、a2炽热程度加强d如果将频率减小，a1炽热程度加强、a2炽热程度减弱 解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过a1的电流增大，通过a2的电流减小，故b项正确；同理可得c项正确。答案：bc4(2011安徽高考)如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为b。电阻为r、半径为l、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度匀速转动(o轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为()a.b.c. d. 图3解析：线框转动的角速度为，进磁场的过程用时周期，出磁场的过程用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为i，则转动一周产生的感应电流的有效值满足：i2rt()2rt，解得i，d项正确。答案：d5.如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡l1、l2和l3，输电线的等效电阻为r，原线圈接有一个理想电流表。开始时开关s接通，当s断开时，以下说法正确的是() a原线圈两端p、q间的输入电压减小 图4b等效电阻r上的功率变大c原线圈中电流表示数变大d灯泡l1和l2变亮解析：当s断开时，副线圈总电阻变大，而输入电压不变，通过r的电流变小，由pi2r知，b错；由于副线圈电流变小，原、副线圈电压不变，输出功率减小，输入功率也减小，输入电流减小，c错；umn不变，ur减小，灯泡l1与l2两端电压增大，d对。答案：d6.如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器t1和降压变压器t2向用户供电，已知输电线的总电阻r10 ，降压变压器t2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与用电器r0组成闭合电路。若 图5t1、t2均为理想变压器，t2的副线圈两端电压u 220sin 100t(v)，当用电器电阻r011 时()a通过用电器r0的电流有效值是20 ab升压变压器的输入功率为4 650 wc发电机中的电流变化频率为100 hzd当用电器的电阻r0减小时，发电机的输出功率减小 解析：由t2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 v，电流为i a20 a，选项a正确；由于输电线电流i a5 a，所以升压变压器的输入功率为pp线i2r05210 w20211 w4 650 w，选项b正确；发电机中的电流变化频率与t2的副线圈两端电压的频率相同，也为50 hz，选项c错误；当用电器的电阻r0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项d错误。答案：ab7.如图6所示，某理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流，在其他条件不变的情况下，为使变压器的输入功率增大，可使()a原线圈匝数n1增加 图6b副线圈匝数n2增加c负载电阻r的阻值增大d负载电阻r的阻值减小解析：由变压比及p入p出可得p入p出i2u2()2，又原线圈两端电压u1(交变电流的有效值)恒定，故选项b、d正确。答案：bd8.(2011四川高考)如图7所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为t，转轴o1o2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 a。那么()a线圈消耗的电功率为4 wb线圈中感应电流的有效值为2 ac任意时刻线圈中的感应电动势为e4cost 图7d任意时刻穿过线圈的磁通量为sint解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦交变电流的感应电动势的一般表达式为eemcos ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流icos ，由题给条件有：1，em4 v，则im2 a，i有效 a，电功率pir4 w，所以a正确，b错误。e4cos t4cost，即c正确。由embsm得m，故sint，即d错误。答案：ac9.如图8所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是101，原线圈接入电压为220 v的照明用电，一只理想二极管和一个阻值为10 的电阻r串联接在副线圈上。则以下说法中正确的是()a1 min内电阻r上产生的热量为 1 452 jb电压表的读数约为15.6 v 图8c二极管两端的最大电压为22 vd若将r换成一个阻值大于10 的电阻，则电流表读数变大 解析：由得u222 v，由于二极管的单向导电性，当交变电流反向不导通时，二极管两端电压的最大值为22 v，c错误，电压表的读数为r两端电压的有效值，因只有一半时间有电流通过r，由有效值定义有 t，解得ur v15.6 v，b项正确。r上1分钟内产生的热量qt60 j1 452 j，a项正确。当r增大时，输出功率变小，输入功率变小，电流表读数变小，d错误。答案：ab二、计算题(本题共3小题，共37分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)10(10分)如图9所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220 v的交流电源，副线圈2的匝数为30匝，两端接有“12 v12 w“的灯泡l正常发光，副线圈3的输出电压为110 v，两端接有电阻r，通过r的电流为0.4 a，求：(1)副线圈3的匝数n3； 图9(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流i1。解析：(1)由，得n3n230275(匝)。(2)由，得n1n230550 (匝)；由p1p2p312 w1100.4 w56 w得原线圈中的电流i1 a0.255 a。答案：(1)275 匝(2)550 匝0.255 a11(12分)(2012安徽高考)图10甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为b的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴oo转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕oo转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻r形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为l1，bc长度为l2，线圈以恒定角速度逆时针转动。(只考虑单匝线圈)图10(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻r上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为r，转动时ab、cd的线速度vr，且与磁场方向的夹角为t，所以，整个线圈中的感应电动势e12bl1vsin tbl1l2sin t。(2)当t0时，线圈平面与中性面的夹角为0，则某时刻t时，线圈平面与中性面的夹角为(t0)故此时感应电动势的瞬时值e22bl1vsin(t0)bl1l2sin(t0)(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值embl1l2，故有效值e回路中电流的有效值i根据焦耳定律知转动一周电阻r上的焦耳热为qi2rt2r。答案：(1)e1bl1l2sin t(2)e2bl1l2sin(t0)(3)12(15分)一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为50 kw，输出电压为500 v，升压变压器原、副线圈匝数比为15，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 ，降压变压器的输出电压为220 v，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成的电压损失不计，求：(1)升压变压器副线圈的端电压；(2)输电线上损耗的电