物理3-2人教版精编习题含详解答案第五章本章优化总结

1、本章优化总结交变电流交变电流四值的计算及应用1瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为：eEmsin t，iImsin t.应当注意必须从中性面开始在研究某一时刻或某状态的问题时，要用瞬时值2峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值EmnBS，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值3平均值：平均值需用n和进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用电流的平均值，qt.4有效值：正弦式交流电的有效值I，其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算，求电功、电功率、焦耳热、确定保险丝的熔断电流，要

2、用电流的有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流都是有效值如图所示，N50匝的矩形线圈abcd，ab边长l120 cm，ad边长l225 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r1 ，外电路电阻R9 ，t0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里求：(1)t0时感应电流的方向；(2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量解析(1

3、)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度2n100 rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2代入数据得Em314 V感应电动势的瞬时值表达式eEmcos t314cos 100t V.(3)电动势的有效值E线圈匀速转动的周期T0.02 s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即WI2(Rr)TT代入数据得W98.6 J.(4)从t0起转过90过程中，t内流过R的电荷量qt代入数据得q0.1 C.答案(1)感应电流方向沿adcba(2)e314cos 100t V(3)98.6 J(4)0.1 C方法总结瞬时值、平均值、有效值的应用(1)研究交

4、变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值(2)不仅热量的计算用有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流都必须用有效值1将交变电压u220sin 100t V接到“220 V,100 W”的灯泡两端，如灯泡灯丝电阻保持不变，求：(1)通过灯泡电流的最大值；(2)灯泡的实际功率；(3)每秒钟电流方向改变的次数；(4)通过灯泡电流i的瞬时值表达式解析：(1)交变电压的有效值U V220 V，灯泡的额定电压为U2220 V，因此恰好正常发光由“220 V,100 W”知该灯电阻为R484 .通过灯泡电流的最大值为Im A0.64 A.(2)灯泡的实际功率与额定功率相同

5、，P100 W.(3)周期T0.02 s,1秒钟电流方向改变的次数n22100(次)(4)通过灯泡电流的瞬时值表达式为iImsin t0.64sin 100t A.答案：(1)0.64 A(2)100 W(3)100次(4)i0.64sin 100t A理想变压器问题1原理思路：理想变压器是利用电磁感应原理工作的其原、副线圈的电压比等于匝数比，当匝数比变化时，其电压比也变化2电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭合铁芯上，任意两线圈之间总有.3功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系为P入P出，即P1P2；当变压器有多个副线圈时，P1P2P34电流思路：

6、对只有一个副线圈的变压器：；当变压器有多个副线圈时，I1n1I2n2I3n35制约思路：(1)电压制约：输出电压U2由输入电压U1决定(2)电流制约：原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定(3)负载功率制约变压器副线圈中的功率P2由用户负载功率决定，P2P负1P负2变压器副线圈中的电流I2由用户负载功率及电压U2决定；总功率P总P损P2.如图所示，理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为n1n2101，电阻R10 .图乙是R两端电压u随时间变化的图象，Um10 V则下列说法中正确的是()A交变电流的频率是50 HzB电流表A的读

7、数为 AC电压表V的读数为10 VD变压器的输入功率为10 W解析由题意可知交流电的频率f Hz50 Hz，所以A错；依据，I2可知，电流表A的读数I1 A，所以B错；电压表V测R两端电压，则其读数为U210 V，所以C错；变压器的输出功率决定输入功率，则P出10 W，所以P入10 W，D正确答案D方法总结解答变压器问题离不开理想变压器的三个关系，即功率关系、电压关系、电流关系仔细分析题目中的已知条件，找到突破口，再结合三个关系求解2. 如图所示，理想变压器原线圈输入交变电流iImsin t，副线圈接有一电流表和负载，电流表的示数为0.1 A在tT(T为交变电流的周期)时，原线圈中的电流瞬时值

8、为0.03 A，由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为()A103B310C103 D310解析：选C.电流表示数为0.1 A，即副线圈中电流有效值I20.1 A将tT，i0.03 A代入iImsin t可得Im0.03 A所以原线圈中电流有效值I1 A所以，故选项C正确(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是()A交变电流的频率为0.02 HzB交变电流的瞬时值表达式为i5cos 50t AC在t0.01 s时，穿过交流发电机线

9、圈的磁通量最大D若发电机线圈电阻为0.4 ，则其产生的热功率为5 W解析：选D.由图象知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，A错；转动的角速度100 rad/s，故电流瞬时值表达式为i5cos 100t A，B错；t0.01 s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值IA，故PI2R20.4 W5 W，故D正确2一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e220sin (100t)V，现有如下的说法，其中正确的是()A在t0时，线圈中的磁通量为0B该交流发电机线圈的转速为50 r/sC若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D若线圈的转

10、速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变解析：选B.因为交变电流的瞬时表达式为eEmsin t，其中EmnBS表示最大值，2f，当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等最大值为有效值的倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确当t0时，e0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误3. 如图所示为交流发电机示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，由导体材料做的两个电刷E、F分别压在两个金属滑环上，线圈在转动时可以通过金属滑环和电刷保持与外电路的连接已知两侧磁铁产生的匀强磁场的磁感应强度为B，线圈

11、匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时()A线圈中感应电流的方向为abcdaB线圈中的感应电动势为2nBL2C穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D线圈ab边所受安培力的大小为n2B2L1L2/R解析：选C.当线圈转至题图所示位置时，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为adcba，选项A错误；题图所示位置穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，感应电动势最大，线圈中的感应电动势为nBL1L2，选项B错误，C正确；线圈ab边所受安培力的大小为FBImL1nB2LL2/R，选项D错误4如图甲、乙所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极

12、与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是()解析：选C.由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B、导线有效长度L和导线切割速率v等都不变化，由EBLv，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变根据右手定则，电流方向做周期性变化，C正确5(2014高考四川卷)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()甲 乙A用户

13、用电器上交流电的频率是100 HzB发电机输出交流电的电压有效值是500 VC输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析：选D.由ut图象可知，交流电的周期T0.02 s，故频率f50 Hz，选项A错误；交流电的最大值Um500 V，故有效值U250 V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据，原线圈(输电线)上的电流减小，根据PIR，得输电线上损失的功率减小，选项D正确6把如图甲所示的电路的a、b两端点接如图乙所示的电压随

14、时间变化的电源，三个完全相同的灯泡正常发光则()A该交变电流的周期为0.2 sB该交变电流的电压的有效值为36 VC若增大交变电流的周期，则灯泡变亮D若增大交变电流的频率，则灯泡变暗解析：选C.该交变电流的周期为0.02 s，选项A错误；该交变电流的电压的有效值为36 V，选项B错误；若增大交变电流的周期，电感L的感抗减小，灯泡中电流增大，灯泡变亮，选项C正确；若增大交变电流的频率，电容C的容抗变小，灯泡中电流增大，灯泡变亮，选项D错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7如图甲

15、所示为电热毯电路示意图，交流电压u311sin 100t V，当开关S接通时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则()A开关接通时，交流电压表的读数为220 VB开关接通时，交流电压表的读数为311 VC开关断开时，交流电压表的读数为311 V，电热丝功率为D开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为解析：选AD.交流电压表的读数为有效值，计算热功率要用有效值开关接通时，交流电压峰值Um311 V，所以有效值U220 V，A正确；开关断开时，取一个周期T，电热丝产生的热量减半，所以由P，电热丝功率为，由P，电压有效值为156 V，电压表示数为156

16、 V，D正确8(2014高考广东卷)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是()AP向下滑动时，灯L变亮BP向下滑动时，变压器的输出电压不变CP向上滑动时，变压器的输入电流变小DP向上滑动时，变压器的输出功率变大解析：选BD.由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动改变，故选项A错误，选项B正确P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2U2I2增大，再由知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确9(2014高

17、考新课标全国卷)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()AUabUcdn1n2B增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍解析：选BD.变压器的变压比，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压U1Uab，由于二极管的单向导电特性，UcdU2，选项A错误增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入P出，且P

18、入I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误根据变压器上的能量关系有E输入E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2TT，由以上两式得I22I1，选项D正确10调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压，图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，以下

19、说法正确的是()A当滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大B当滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大D当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小解析：选AD.当滑动触头P逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大当线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，R1两端电压增大，R2两端电压减小，流过R2的电流减小，因此，流过R3的电流增大，电流表示数

20、变大三、非选择题(本题共3小题，共40分按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11. (13分)如图所示，在磁感应强度B0.2 T的水平匀强磁场中，有一边长L10 cm，匝数N100匝，电阻r1 的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动，转速n r/s，有一电阻R9 ，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表(1)若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；(2)电压表的示数为多少？(3)求在1 min内外力驱动线圈转动所做的功解析：(1)这是一旋转电枢式发电机向外电路提供电能的模型，它发出的电是正弦交流电，交流电周期与线圈转动周期相等T，2n200 rad/s最大值EmNBS1000.20.12200 V40 V交流电从中性面开始计时的电动势瞬时