物理选修32习题

1、人教版物理选修3-2第五章交变电流测试题一、选择题1、欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（ ）A增大转速B增大磁感应强度C增加线圈匝数D增大线圈的包围面积 2一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e = 10sin 4pt，则（ ）A该交变电动势的频率为2 Hz B零时刻线圈平面与磁场垂直Ct0.25 s时，e达到最大值 D在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次3我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为（ ）Au380 sin 3.14t VBu311 sin 314t VCu220 sin 314t V Du36 sin 0.02t V4

2、一交变电流的图象如图1所示，由图可知（ ）A用交流电流表测该电流，示数为10 AB该交变电流的频率为100 Hz图1C该交变电流的有效值为10AD该交变电流瞬时值为i10sin 628t 图25如图2所示，正弦交流电压U的最大值为311V，负载电阻为100 ，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电流表和电压表的读数分别为（ ）A2.2 A   311 VB3.1 A    311 V C2.2 A   220 V      D3.1 A    2

3、20 V 6某电热器接在36 V直流电源上正常工作，功率为P。若接到u36 sin t V交流电源两极间，电热器的电阻不变，则它的功率为（ ）APBPCP DP7在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于（ ）A低频扼流圈的自感系数较大B高频扼流圈的自感系数较大C低频扼流圈能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流D高频扼流圈能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流8变压器原线圈1 400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原、副线圈中（ ）A电流频率之比为21B输入和输出功率之比为21C电流之比为21D输入端和输出端电压之比为219一

4、理想变压器的原、副线圈匝数之比为41，若在原线圈上加u1 410 sin 100pt V的交变电压，则在副线圈的两端用交变电压表测得的电压是（ ）A250 VB352.5 VC203.8 VD327.5 V 10一理想变压器变压比为201，原线圈接入220 V电压时，将副线圈拆去18匝，输出电压为8 V，则该变压器原线圈的匝数应为（ ）A495匝B1 320匝C2 640匝D990匝图311如图3所示，理想变压器原线圈接在电压恒定不变的交变电源上，副线圈接有两个灯泡L1 、L2和一个电阻R。开始时，开关S是断开的。现将S闭合，则（ ）A副线圈两端的输出电压减小BL1变暗C原线圈的输入电流增大D

5、交变电源的输出功率将增大12分别用220 V和1 100 V的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同。若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的截面积之比是（ ）A251B51C15D125 图413如图4所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源u220sin 100pt。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是（ ）A电流表示数增大B电流表示数不变C灯泡变暗D灯泡亮度不变14如图5所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220 V，50 Hz的交变电压两端，三只灯泡

6、亮度相同。若只将交变电压图5的频率改为60 Hz，则（ ）A三只灯泡亮度不变 B三只灯泡都将变亮Ca亮度不变，b变亮，c变暗 Da亮度不变，b变暗，c变亮15如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为15，原线圈两端的交变电压为u20sin 100 pt，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有（ ） A开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzB开关接通后，电压表的示数为100 VC开关断开后，电压表的示数变大图6D开关断开后，变压器的输出功率不变二、填空题16一闭合线圈在匀强磁场中做匀角速转动，角速度为240p rad/min ，当线圈平面转动至与磁场平行时，线圈的电动势为

7、2.0 V。设线圈从垂直磁场瞬时开始计时，则该线圈电动势的瞬时表达式为_；电动势在s末的瞬时值为_。17如图所示，7-a为电热毯的电路示意图，电热毯接在的电源插座上，电热毯被加热到一定程度后，由于装置P的作用，使加在电热丝ab两端的电压变成如图7-b所示的波形，从而进入保温状态。若电热丝的电阻保持不变，此时图甲中交流电压表读出交流电的有效值是_V。图7ba18将u110sin 100t的交变电压接到“220 V，100 W”的灯泡两端，设灯丝的电阻不随温度变化，流过灯泡电流的最大值为_A；灯泡消耗的实际功率为_W19. 图8为一个交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的电流有效值是_A。图8

8、三、计算题ROO图920如图9所示，今有一个长20 cm、宽10 cm，共有500匝的矩形线圈，在外力作用下在B0.10 T匀强磁场中，以恒定的角速度 w100p rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，发电机线圈两端与R100 的电阻构成闭合回路。求：（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；（3）线圈匀速转动10 s，电流通过电阻R产生的焦耳热。21发电厂的交流发电机输出电压恒为500 V，输出功率为100 kW。要将电能输送到远处的工厂。设计输电线上的功率损失为2%，输电线总电阻为20 ，

9、用户得到的电压220 V。求：发电厂附近的升压变压器和用户附近的降压变压器的匝数比各多大？（所用变压器都看作理想变压器）22有一交变电压的变化规律为u311sin 314t，如果某个氖管，它的两端电压等于或大于220 V时就会产生辉光，而小于220 V则不会产生辉光，给这只氖管两端加上述电压，则在1 s内氖管发光的时间是多少？23用均匀的金属丝绕成的长方形线框abcd，adbc3l，abcdl，线框可以绕ad、bc边上的MN轴以角速度w匀速转动，MN左侧空间无磁场，右侧空间中分布有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，MN恰在磁场边界上，aMbN2l，回路总电阻为R，初始时，线框平面垂直

10、于磁场，如图10所示。求：图10（1）以电流方向沿abcda时为正，在i-t坐标系中作出电流随时间变化的图像（两个周期），并注明必要的坐标值（峰值、周期等）及其计算过程。（2）此电流的有效值I等于多少？参考答案一、选择题1A解析：转速提高后，交流电的频率会发生变化。2AB 解析：频率为2 Hz，1 s内线圈中电流方向改变4次。3B4ABD5C 6C解析：功率要用有效值计算。7A解析：低频扼流圈不仅对低频交流电有较大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用更大，相对高频扼流圈它的自感系数要大。高频扼流圈对低频交流电也有阻碍作用，只是比对高频交流电的阻碍作用要小。8D9A解析：交变电压表测得的电压是有效

11、值。10B解析：原来，将副线圈拆去18匝后，两式联立得出结果。11BCD解析：副线圈两端电压由电源输入电压和原、副线圈匝数比决定，与开关通断无关，所以A错误。开关闭合后，副线圈右侧回路中的电阻减小，电流I2增加，P2增加，P2P1U1I1，所以交变电源的输出功率变大，原线圈的电流也增大。副线圈两端的电压不变，两灯并联，总电阻减小，R两端电压变大，因此灯L1两端的电压变小，将变暗。12A解析：输电线上损失的功率为P损I2R()2 r，输送电功率P相同，导线材料 rl和送电距离都相同时，导线横截面积S与电压U2成反比。13C解析：由交流电压的瞬时值表达式可知电源频率开始为50 Hz，当变为100

12、Hz时，线圈的感抗增大，则线路中电流减小，电灯消耗的电功率减小，灯泡变暗。14D解析：当电压的频率增高时，纯电阻支路的电流没发生变化；而电感性电路对高频交流电的阻碍作用强了，因此，b会变暗；电容性电路对高频交流电的阻碍作用减小，因此，c灯会变亮15AB解析：变压器不改变交变电流的频率，原线圈的频率为50 Hz，故副线圈中电流的频率为50 Hz。由于在一个周期的时间内氖泡要发光两次，故氖泡发光频率为100 Hz。原线圈电压的有效值为20 V，根据变压比知副线圈两端的电压有效值为100 V，此即交流电压表的示数。开关断开后，电压表永远测的是线圈两端电压，保持不变。开关断开，负载电阻增大电压不变，故

13、输出功率减小。二、填空题16e2.0 sin 4pt；e1 V 解析：当线圈平面转动至与磁场平行时，此时两边都垂直切割磁感线，线圈的电动势为最大值，角频率w240 p rad/min4p rad/s，eEm sin wt2.0 sin4pt V。17156 V解析：图乙的交流电与正弦交流电相比，在一个周期内产生的热量减小了一半。峰值为311 V的正弦交流电电压的有效值是U'220 V，此交变电流在一个周期T内通过电阻R产生的热量为Q1·，若有一电压为U的直流电也在T时间内通过电阻R，则产生的热量为Q2T， 根据有效值的定义有 Q1Q2， 所以，此交变电流电流的有效值为156

14、V。180.23 A；25 W解析：灯丝电阻为484 ，电压的有效值为110 V，Im0.23 A，PUI25 W195 A解析：设此交变电流有效值为I，则在一个周期T内通过电阻R产生的热量为Q1(4)2R·(3)2 R·若有一电流为I的直流电也在T时间内通过电阻R，则产生的热量为 Q2I2RT根据有效值的定义有Q1Q2所以，此交变电流电流的有效值为5 A。三、计算题20解答（1）线圈中感应电动势的最大值 EmnBSw3.1×102 V （2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角所用时间为t。线圈中的平均感应电动势n 通过电阻R的平均电流 在t

15、时间内通过电阻横截面的电荷量QtQ=1.0×102 C （3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值UEm。经过t10 s，电流通过电阻产生的焦耳热Q热t 解得Q热4.9×103 J21解答：Pr2%P12 000 W，由PrIr2·r，得Ir10 A，即升压变压器次级线圈的电流I1' 和降压变压器初级线圈的电流I2都是10 A。升压变压器初级线圈的电流I1200 A，因此；升压变压器次级线圈电压U1'10 000 V，输电线上的电压损失UrIr·r200 V，因此降压变压器初级线圈电压为U2U1'Ur

16、9 800 V，因此。22解答： 氖管的辉光电压是220 V，即电压大于220 V，氖管中的惰性气体被击穿，产生辉光放电。所以1s内氖管发光的时间就是电压大于220 V的时间。由题可知： w314rad/s Tss当 u311 sin 314 t V220 V时：可得在0（s）内，有t1s，t2s即在0内，氖管发光时间为tt2t1（）ss同理：在T内，氖管发光时间仍为s所以，在1 s内氖管发光时间为t2t×100t0.5s。23解答：线圈有一部分在磁场中运动，另一部分在磁场外，而且转轴不在中间，左右不对称，与那种典型的正弦交流发电机结构有着明显的不同，解答此题，也同样不能直接套用现成的公式，只能从最基本的电磁感应原理出发进行分析求解。（1）如图所示为俯视图，从图示位置开始计时，在0的时间内，线圈内产生正弦交流电，eBwl2sin wt， i，从0变为，电流方向为adcba。在3时间