度高中物理第五章交变电流单元练习3新人教版选修3_2.doc

第五章交变电流单元练习一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1. 如图所示，理想变压器的原线圈匝数为100、副线圈匝数为10，R=l，与原线圈相连的熔断器（保险丝）的熔断电流为0.5A，通过电压传感器测得副线圈两端电压图象如图所示，则下列说法正确的是（）A. 副线圈铁芯中磁通量变化率的最大值是2.2wb/sB. 为保证电路安全工作，滑动变阻器的阻值不得小于3.4C. 原、副线圈铁芯中磁通量变化率之比为10：1D. 原线圈两端交流电的频率为100Hz2. 如图甲的电路，已知电阻R1=R2=R，和R1并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，UAB0）由此可知（）A. 在A、B之间所加的交变电压的周期为2sB. 在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为C. 加在R1上电压的有效值为10VD. 加在R2上电压的有效值为V3. 如图所示为一交流电的电流随时间变化的图象，则此交流电的有效值为（）A. 3AB. 4AC. 5AD. 6A4. 如图所示电路，把电阻、电感器、电容器并联接到某一交流电源上，此时三个电流表读数I1=I2=I3，下面关于电路的说法正确的是（）A. 若只增大交流电的频率，三个电流表读数都增大B. 若只增大交流电的电压，三个电流表的读数都增大C. 若将交流电源改成有效值相同的直流电源，三个电流表的读数不变D. 若将交流电源改成有效值相同的直流电源，I1、I2不变，I3=05. 关于电容器和电感器，下列说法中正确的是（）A. 电容器和电感器对交流电都有阻碍作用，因此不能让交流电通过B. 电容器和电感器对直流电都有阻碍作用，但可以让直流电通过C. 电容器和电感器对直流电都没有阻碍作用D. 电容器对直流电有阻碍作用，电感器对交流电有阻碍作用6. 在如图甲所示的电路中，理想变压器原副线圈匝数比为5：1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），图中电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小下列说法中正确的是（）A. 电压表的示数约为28.3VB. 图乙中电压的有效值为110VC. R处出现火灾时电流表示数减小D. R处出现火灾时电阻R0消耗的电功率增大7. 如图所示的理想变压器，两个副线圈匝数分别为n1和n2，当把电热器接在ab，使cd空载时，电流表的示数为I1；当把同一电热器接在cd，而使ab空载时，电流表的示数为l2，则I1：l2等于（）A. n1：n2B. n12：n22C. n2：n1D. n22：n128. 理想变压器在正常工作时，原、副线圈中不一定相同的物理量是（）A. 每匝线圈中磁通量的变化率B. 交变电流的频率C. 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D. 原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）9. 如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表）设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时（）A. 电压表V3、V4的读数均减小，电流表A3的读数也减小B. 电压表V1、V2的读数均不变，电流表A1、A2的读数均增大C. 电流表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D. 发电厂的输出功率不变10. 一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压已知经低压变电站降压变压器（可视为理想变压器）后供给某小区居民的交流电u=220sin100tV，该变压器原、副线圈匝数比为50：1，则下列说法错误的是（）A. 原线圈上的电压为11000VB. 原线圈中电流的频率是100HzC. 采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗D. 原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗11. 如图，矩形线圈ABCD放在匀强磁场中，绕一在线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动，其角速度大小为=2rad/s，线圈的匝数N=50匝，线圈围成的面积为1m2，线圈的电阻为R=10，匀强磁场的磁感应强度大小为B=0.2T，若从图示时刻（线圈平面与磁场方向的夹角=45）开始计时，并且设电流流向ABCD为正，则（）A. 该交变电流的频率为1HzB. 改交变电流的表达式i=2sin（2t-）AC. 线圈中产生电功率为40WD. 线圈中电流的方向每分钟改变120次12. 一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中做匀速转动，说法正确的是（）A. t1时刻线圈平面位于中性面位置B. t2时刻ad的速度方向跟磁感线平行C. t3时刻线圈平面与中性面重合D. 在甲图位置电流方向发生改变13. 如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，从图示位置开计时（）A. 当转过60时，感应电流的瞬时值为B. 当转过60时，感应电流的瞬时值为C. 在转过60过程中，感应电动势的平均值为D. 当转过90过程中，感应电流的有效值为三、计算题（本大题共2小题，共20.0分）14. 如图所示，有一矩形线圈面积为S，匝数为N，总电阻为r，外电阻为R，接触电阻不计线圈绕垂直于磁感线的轴OO以角速度w匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B求：（1）电阻R两端的电压（2）在线圈由图示位置转过180过程中，通过R的电量15. 在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2000V，输出功率是10kW，输电线电阻是20，求：（1）输电线上损失的功率和损失的电压；（2）用户能得到的功率和电压答案和解析【答案】1. B2. D3. C4. B5. D6. D7. B8. D9. BC10. ABD11. AD12. AC13. ACD14. 解：（1）感应电动势的最大值为：Em=NBS 电动势有效值为：E= 根据闭合电路欧姆定律，电阻R两端的电压为：U= （2）线圈由如图位置转过30的过程中，有：=2BS 通过R的电量为：q=n=答：（1）电阻R两端的电压为（2）在线圈由图示位置转过180过程中，通过R的电量15. .解：（1）由P出=I线U出，得：I线=A=5A 则输电线上损失的功率为：P损=P损=I2r=5220W=500W 损失的电压为：U损=I线r=520V=100V；（2）用户得到的电压和功率分别为：U用=U出-U损=（2000-100）V=1900V，P用=P出-P损=（10103-500）W=9500W 答：（1）输电线上损失的功率为500W，损失的电压为100V（2）用户得到的功率为9500W，用户得到的电压为1900V【解析】1. 解：A、由图象可知，副线圈的电压的最大值为22V，根据Em=NBS=N，磁通量变化率的最大值是=2.2wb/s，所以A错误B、由于熔断器（保险丝）的熔断电流为0.5A，即原线圈电路中的最大的电流为0.5A，由于电流和电压是成反比的，所以副线圈中的电流最大为5A，副线圈中电压的有效值为22V，所以副线圈中的最小的电阻为=4.4，由于副线圈中R=1，所以滑动变阻器的电阻最小值为3.4，所以B正确C、原、副线圈铁芯中磁场是同一个磁场，所以磁通量变化是一样的，所以原、副线圈铁芯中磁通量变化率也相同，故C错误D、根据图象可知，交流电的周期为0.02s，所以频率为50Hz，所以D错误故选：B 根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题2. 解：A、由图象可得交流电的周期T=0.02s，故A错误B、电压最大值为Um=V，变电压的瞬时值表达式为：，故B错误；C、电压最大值为Um=V，有效值U=，故在R1上电压的有效值为，故C错误；D、因为是交流电所以应该分两种情况考虑：1、当电源在正半轴时A点电位高于B点电位二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压V=20V； 电源在负半轴时B点电位高于A点电位二极管截止R1，R2串联分压，Q=Q1+Q2，即为：；解得：，故D正确故选：D （1）由图象可得交流电的周期，电压最大值，依据u=Umsint可得变电压的瞬时值表达式（2）根据电流的热效应，注意二极管的单向导电性，使得半个周期内R1被短路，另半个周期内R1与R2串联，从而即可求解考查交流电的有效值求解，注意正弦交流电的有效值与最大值的关系，同时注意二极管的单向导电性3. 解：将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有：（4）2R+（3）2=I2RT 解得：I=5A 故选：C根据有效值的定义求解取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值本题考查交流电有效值的计算，对于非正弦式电流可根据有效值的定义求解有效值常见题型，要熟练掌握4. 解：A、当交流电的频率变大，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影响，所以A1示数将不变，A2示数将减小，A3示数增大，故A错误B、若只增大交流电的电压，线圈的感抗不变，电容器的容抗不变，又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，所以A1示数将变大，A2示数将变大，A3示数增大，故B正确C、若将交流电源改成有效值相同的直流电源，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，电阻的没影响，所以A1示数将不变，A2示数将增大，A3示数为零，故CD错误故选：B 当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，从而即可判定各电表的读数变化，若只增大交流电的电压，线圈的感抗不变，电容器的容抗不变，又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，从而即可判定各电表的读数变化；若将交流电源改成有效值相同的直流电源，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，从而即可判定各电表的读数变化此题考查电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小5. 解：电容器内部是真空或电介质，隔断直流能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性；电感线圈可以通直流，通过交流电时产生自感电动势，阻碍电流的变化，具有通直阻交，通低阻高的特性；故知电容器对直流电有阻碍作用，电感器对交流电有阻碍作用，故D正确；故选：D根据电容器和电感线圈的特性分析选择电容器内部是真空或电介质，隔断直流能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性电感线圈可以通直流，通过交流电时产生自感电动势，阻碍电流的变化，具有通直阻交，通低阻高的特性根据感抗和容抗的大小分析对高频和低频的阻碍此题考查电容器和电感线圈的特性，注意从本质上理解电容器对直流电有阻碍作用，电感器对交流电有阻碍作用6. 解：根据电流的热效应，解得，A、电压与匝数成正比，即，解得：，所以电压表的示数为31.1V，故A错误；B、图乙中电压的有效值为，故B错误；C、R处温度升高时，阻值减小，由于电压不变，所以出现火警时副线圈电流增大，输出功率增大，根据输入功率等于输出功率，输入功率增大，根据，所以电表的示数增大，故C错误；D、R处出现火灾时，阻值减小，由于电压不变，电流增大，消耗的功率增大，故D正确；故选：D 求有效值方法是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值半导体热敏电阻是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的电阻，R处温度升高时，阻值减小，根据负载电阻的变化，可知电流、电压变化根据电流的热效应，求解交变电流的有效值是常见题型，要熟练掌握根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键7. 解：设副线圈中的电压分别为U2、U3，根据输入功率等于输出功率和电压与匝数成正比，知UI1=，UI2=，联立得I1：I2=n12：n22 故选：B 根据理想变压器原副线圈匝数比与电压、电流比之间的关系即可求解，理想变压器的输入功率与输出功率相等本题考查了有关变压器的基础知识，对于这些基础知识平时要加强记忆与理解，同时通过做题加强对基本公式的理解与应用8. 解：A、理想变压器的原线圈的磁通量的变化率与副线圈中磁通量变化率相同，故A错误；B、变压器不改变交流电的频率，即频率相同故B错误；C、理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象所以原副线圈的功率相等，故C错误；D、原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势与输入电压和匝数比决定，当匝数不同时，电动势不同故D正确；故选：D 理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势而副线圈中的感应电流的变化，又导致在原线圈中产生感应电动势变压器的电流比为：原副线圈电流与匝数成反比，电压比为：原副线圈电压与匝数成正比且电流与电压均是有效值，电表测量值也是有效值理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象同时副线圈的电压由原线圈电压与原副线圈匝数决定，而原线圈的电流由副线圈决定9. 解：A、电压表V1、V2的读数均不变，因为输入电压和匝数比都不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故A错误，B正确；C、电流表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，变压器的输入功率等于输出功率都增大，故C正确，D错误故选：BC 根据表达式知道电压和频率，与闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法10. 解：A、供给某小区居民的交流电u=220sin100tV，最大值为220V，故输出电压有效值为220V，根据变压比公式，输入电压为：U1=，故A错误；B、交流电u=220sin100tV，故频率：f=50Hz，故B错误；C、在输送电功率一定的情况下，根据公式P=UI，高压输电有利于减小输电电流，电功率损耗P=I2r也会减小，故C正确；D、变压器原、副线圈的电流比等于匝数之反比，即，副线圈的电流大于原线圈的电流，所以副线圈的导线粗，故D错误；因选错误的，故选：ABD变压器原、副线圈的电压比等于匝数之比，求出副线圈电压的有效值，即可求出输入电压；根据原副线圈的电流大小可比较出线圈导线的粗细解决本题的关键掌握交变电流电压的表达式，知道各量表示的含义，知道原、副线圈的电压比等于匝数之比，电流比等于匝数之反比11. 解：A、角速度大小为2rad/s，故频率f=1Hz；故A正确；B、交流电的最大值Em=NBS=500.212=20V，故电流的最大值Im=2A；初相位为45；则表达式为：i=2sin（2t-）；故B错误；C、线圈中产生的电热率P=I2R=（）210=20W；故C错误；D、线圈中电流的方向每个周期内改变两次，故每分钟内电流的方向改变120次；故D正确；故选：AD由角速度可求得对应的频率，根据最大值表达式可求得最大电动势，根据最大电动势可求得电流的最大值，从而求出对应的表达式本题考查交流电的产生规律，要注意明确最大值的计算，明确在求功率过程时要用到交流电的有效值12. 解：A、t1时刻磁通量最大，线圈平面垂直于磁感线，处于中性面，故A正确B、t2时刻磁通量为零，线圈平面垂直于中性面，感应电动势最大，故ad边的速度方向跟磁感线垂直，故B错误；C、t3时刻磁通量最大，线圈平面垂直于磁感线，线圈平面与中性面重合，故C正确；D、每次经过中性面位置时，电流方向发生改变，图甲所示位置垂直中性面，电流最大，方向不改变，故D错误；故选：AC交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁