第五章交变电流学案课件练习

1 / 11第五章交变电流学案课件练习本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址(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(XX大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为交流 220V。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()A102 度图 1B102 度c102 度D102 度解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功W1I1Ut12201060j104jW2I2Ut22201060j104jW3I3Ut32204060j105j则总功 WW1W2W3105j102 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2 / 11动势为 e102sin20tV，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 16WD用电压表测路端电压时读数为解析：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 E10V，电阻两端的电压UERrR8V，D 错；由 PU2R 得 P8W，c 错误。答案：A3.如图 2 所示，变频交变电源的频率可在 20Hz 到 20kHz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3 / 11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(XX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()2R 2R4R 图 3解析：线框转动的角速度为 ，进磁场的过程用时 18 周期，出磁场的过程用时 18 周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为 I12BL2R，则转动一周产生的感应电流的有效值满足：I2RT(12BL2R)2R14T，解得IBL24R，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()4 / 11A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u2202sin100t(V)，当用电器电阻 R011 时()A 通过用电器 R0 的电流有效值是 20AB升压变压器的输入功率为 4650Wc发电机中的电流变化频率为 100HzD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 220V，电流为 I2XXA20A，选项 A 正确；5 / 11由于输电线电流 I204A5A，所以升压变压器的输入功率为 PP 线I2R05210W20211W4650W，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 50Hz，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 U1U2n1n2 及 P 入P 出可得 P 入P出I2U2U22R(U1n2n1)21RU21n22n21R，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.(XX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，6 / 11线圈转过 60时的感应电流为 1A。那么()A线圈消耗的电功率为 4WB线圈中感应电流的有效值为 2Ac任意时刻线圈中的感应电动势为 e4cos2Tt 图 7D任意时刻穿过线圈的磁通量为 Tsin2Tt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 ieREmRcos，由题给条件有：1Em212，Em4V，则 Im2A，I 有效2A，电功率PI2 有效 R4W，所以 A 正确，B 错误。e4cost4cos2Tt，即 c 正确。由 EmBSm2T 得 m2T，故2Tsin2Tt，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 220V 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()A1min 内电阻 R 上产生的热量为 1452jB电压表的读数约为图 8c二极管两端的最大电压为 22V7 / 11D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 U1U2n1n2 得 U222V，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 222V，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U22RT2U2RRT，解得 URU22222V，B 项正确。R上 1 分钟内产生的热量QU2RRt21060j1452j，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 220V 的交流电源，副线圈 2 的匝数为 30 匝，两端接有“12V12W“的灯泡 L 正常发光，副线圈 3 的输出电压为 110V，两端接有电阻 R，通过 R 的电流为，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 U2U3n2n3，得n3U3U2n21101230275(匝)。8 / 11(2)由 U1U2n1n2，得 n1U1U2n22XX30550(匝)；由 P1P2P312W11056W得原线圈中的电流 I1P1U156220A。答案：(1)275 匝(2)550 匝11(12 分)(XX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；9 / 11(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 rL22，转动时 ab、cd 的线速度 vrL22，且与磁场方向的夹角为 t，所以，整个线圈中的感应电动势e12BL1vsintBL1L2sint。(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 EEm2BL1L22回路中电流的有效值IERrBL1L22根据焦耳定律知转动一周电阻 R 上的焦耳热为QI2RTBL1L22R2RB2L21L222。答案：(1)e1BL1L2sint(2)10 / 11e2BL1L2sin(t0)(3)RB2L21L22212(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 50kW，输出电压为500V，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220V，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)输电线上损耗的电功率；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比。解析：