度高二物理人教版選修32交變電流 單元練習(xí)

1、2019學(xué)年度高二物理人教版選修3-2第五章交變電流單元練習(xí)一、單選題1. 如圖所示是一理想的自耦變壓器，A、B端接交流電源，C、D端接負(fù)載電阻R，P為滑動(dòng)觸頭，當(dāng)P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列結(jié)論正確的是（）A. R兩端的電壓下降，電流減小B. R兩端的電壓升高，電流增大C. R兩端的電壓升高，電流減小D. R消耗的功率不變2. 關(guān)于交變電流與直流電的說法中，不正確的是（）A. 如果電流大小做周期性變化，則不一定是交變電流B. 直流電的大小可以變化，但方向一定不變C. 交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的D. 交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化3. 如圖所示，是街頭變壓器通過降壓給用戶供電

2、的示意圖負(fù)載變化時(shí)輸入電壓不會(huì)有大的波動(dòng)（認(rèn)為V1讀數(shù)不變）輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，兩條輸電線的總電阻用R0表示，變阻器R代表用戶用電器的總電阻，當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R的值減?。ɑ瑒?dòng)片向下移）如果變壓器的能量損失可以忽略，當(dāng)用戶的用電器增加時(shí)，圖中各表的讀數(shù)變化情況是（）A. A1變小、V2變小、A2變大、V3變大B. A1變大、V2不變、A2變大、V3變小C. A1不變、V2變大、A2變小、V3變小D. A1變大、V2不變、A2變小、V3變大4. 如圖所示，一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞一固定軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于圖中所示位置時(shí)（）A. 磁通量和磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B.

3、 磁通量、磁通量的變化率和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都最大C. 磁通量最小，磁通量的變化率和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D. 磁通量、磁通量的變化率和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都最小5. 如圖所示的電路中，ab間接上某一交流電源，三盞燈都正常發(fā)光若保持電源電壓恒定，增大交流電的頻率，下列說法正確的是（）A. L1變暗，L3變亮B. L1、L2、L3都變亮C. L1、L2、L3都變暗D. L1、L2、L3亮度都不變6. 在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖乙所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象如圖甲所示，已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0，外接一只電阻為9.0的燈泡，則（）A. 電壓表V的示數(shù)為20VB. 電路中的電

4、流方向每秒改變5次C. 燈泡實(shí)際消耗的功率為36WD. 電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=20cos5t（V）7. 如圖，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1：2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則（）A. U=110V，I=0.2AB. U=110V，I=0.05AC. U=110V，I=0.2AD. U=110V，I=0.2A8. 如圖所示，n=10匝的矩形閉合線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸OO'過AC邊和BD邊的中

5、點(diǎn)若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間t的變化關(guān)系可以表示為=0.1cos（10t）（Wb），時(shí)間t的單位為s已知矩形線圈的電阻為10 （ 取=3.14，2=9.86 ），則下列說法中正確的是（）A. 在任意l s時(shí)間內(nèi)，線圈克服安培力所做的功為49.3JB. 任意1s時(shí)間內(nèi)，線圈中電流方向改變20次C. 電流的有效值為3.14AD. 穿過線圈磁通量的最大值為Wb9. 面積為S的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，從中性面起以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在t時(shí)刻線圈磁通量的瞬時(shí)值為（）A. BSB. BScostC. BSsintD. 二、多選題10. 如

6、圖，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2：1，在原、副線圈的回路中接入的電阻阻值均為R，電壓表和電流表均為理想電表，以a、b端接有電壓為220sin1OtV的交流電，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)時(shí)，設(shè)電壓表讀數(shù)為U，原、副線圈回路中電阻R消耗的功率之比為k，則（）A. U=88V，k=B. U=110V，k=4C. 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)會(huì)成小D. 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電壓表的讀數(shù)會(huì)減小11. 在一小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈abdc的面積為S，匝數(shù)為n，線圈總電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖甲所示），產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，矩形線圈與阻值為R的

7、電阻構(gòu)成閉合電路，下列說法中正確的是（）A. 從t1到t3這段時(shí)間穿過線圈磁通量的變化量為零B. 從t4到t3這段時(shí)間通過電阻R的電荷量為C. t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率大小為E0D. t2時(shí)刻電阻R的發(fā)熱功率為12. 如圖所示，理想變壓器原線圈輸入市電電壓（220V，50Hz），閉合電鍵后，電流表的示數(shù)為O10A，電壓表的示數(shù)為22V，由此可知該變壓器的（）A. 原、副線圈的匝數(shù)比為1：10B. 原、副線圈的匝數(shù)比為10：1C. 原線圈電流為0.01AD. 副線圈交變電流頻率為5Hz13. .如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)未知，交流電源的電壓，電阻R=50，

8、電壓表、電流表均為理想電表，電流表示數(shù)A2=0.88A則 A. A1表的示數(shù)約為0.176 AB. 交流電的頻率為50 HzC. V表的示數(shù)約為22 VD. n2的匝數(shù)為22014. 供電公司檢修人員用交流電表監(jiān)控供電線路中強(qiáng)電流和高電壓，使用的儀器是電流互感器和電壓互感器，接線如圖所示其中n1、n2、n3、n4分別為四組線圈的匝數(shù)，a、b為兩只交流電表，下列說法中正確的是（）A. A為電流互感器，且n1n2，a是電流表B. B為電壓互感器，且n3n4，b是電壓表C. B為電流互感器，且n3n4，b是電流表D. A為電壓互感器，且n1n2，a是電壓表三、計(jì)算題15. 如圖所示，理想變

9、壓器原、副線圈匝數(shù)比為201，兩個(gè)標(biāo)有“12 V 6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端。當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是多少？16. 如圖所示，N=50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l1=20cm，ad邊長l2=25cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n=3 000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈總電阻r=1，外電路電阻R=9，t=0時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里。求：（1）t=0時(shí)感應(yīng)電流的方向；（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（3）線圈轉(zhuǎn)90°外力

10、做的功；（4）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量。17. 某一水電站發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)為：水以v1=3m/s的速度流入水輪機(jī)后以v2=1m/s的速度流出，流出水位比流入水位低h=9.6m，水流量為Q=10m3/s。水輪機(jī)效率為1=75%，發(fā)電機(jī)效率為2=80%，重力加速度g=10m/s2，水的密度=103kg/m3試問：（1）發(fā)電機(jī)的輸出功率是多少？（2）如果發(fā)電機(jī)輸出電壓為240V，用戶所需電壓為220V，輸電線路中能量損耗為5%，輸電線的電阻共為12，那么所需用升壓變壓器、降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比分別是多少？答案和解析【答案】1. A2. C3. B4. C5. A6.

11、 C7. A8. A9. B10. AD11. BD12. BC13. AD14. AB15. 解：由題意，知U212 V，      根據(jù)，可求得電壓表的示數(shù)，       根據(jù)，可得電流表的示數(shù)。 16. 解：（1）根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba。（2）轉(zhuǎn)速：n=3000r/min=50r/s線圈的角速度=2n=100 rad/s，圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其大小為Em=NBl1l2，代入數(shù)據(jù)得Em=314 V感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬

12、時(shí)值表達(dá)式：e=Em cost=314cos 100t V。（3）電動(dòng)勢(shì)的有效值E=線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=0.02 s線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°，外力做功大小等于電功的大小，即：W=I2（R+r）=代入數(shù)據(jù)得W=24.65 J。（4）從t=0起轉(zhuǎn)過90°過程中，t內(nèi)流過R的電荷量：q=t 聯(lián)立得：q=代入數(shù)據(jù)得q=0.1 C答：（1）t=0時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba方向；（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=314cos 100t V；（3）線圈轉(zhuǎn)90°外力做的功是24.65J；（4

13、）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量是0.1C。  17. 解：（1）發(fā)電機(jī)的輸出功率P=，m=Qt，代入數(shù)據(jù)解得P=6×107W。（2）輸電線上損耗的功率，代入數(shù)據(jù)解得I=500A，則升壓變壓器的輸出電壓。升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比。降壓變壓器原線圈的電壓V=114000V，則降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比。答：（1）發(fā)電機(jī)的輸出功率為6×107W；（2）升壓變壓器、降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比分別是1：500，、5700：11。  【解析】1. 解：根據(jù)公式，由于n1減小、n2與U1不變，故輸出電壓U2減小；根據(jù)

14、歐姆定律，輸出電流也減小，根據(jù)P=UI，R消耗的功率也減小；故A正確，BCD錯(cuò)誤；故選：A 根據(jù)變壓比公式列式分析輸出電壓的變化情況，根據(jù)歐姆定律分析電流變化情況，根據(jù)P=UI進(jìn)一步分析功率情況本題是考查自耦變壓器，關(guān)鍵是根據(jù)變壓器的變壓比公式分析輸出電壓的變化情況，基礎(chǔ)題目2. 解：A、如果只有電流做周期性變化而電流方向不變，則為直流電；故A正確；B、直流電的大小可以變化，但方向一定不變；故B正確；C、只要電流的方向發(fā)生變化，則就是交流電，不一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的；故C錯(cuò)誤；D、交流電的最大特征是交流的方向發(fā)生周期性變化；故D正確；本題選錯(cuò)誤的；故選：C明確交流電的性質(zhì)，知道交流電的重

15、要特征是電流方向的變化；明確只要方向不變即為直流電本題考查交流電的性質(zhì)，要注意明確交流電的大小和方向均隨時(shí)間做周期性變化，但并不一定是正弦或余弦3. 解：理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的，由于輸入電壓和匝數(shù)比不變，所以副線圈的輸出的電壓也不變，所以V2的示數(shù)不變；當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R的值減小，電路中的總的電阻減小，所以電流要變大，即A2的示數(shù)變大；由于副線圈的電流變大，電阻R0消耗的電壓變大，又因?yàn)閂2的示數(shù)不變，所以V3的示數(shù)變?。挥捎谧儔浩鞯妮斎氲墓β屎洼敵龅墓β氏嗟?，由于副線圈的電阻減小了，輸出的功率變大了，所以原線圈的輸入的功率也要變大，因?yàn)檩斎氲碾妷翰蛔?，所以輸入?/p>

16、電流要變大，所以A1的示數(shù)變大故選：B根據(jù)R的變化，確定出總電路的電阻的變化，進(jìn)而可以確定總電路的電流的變化的情況，再根據(jù)電壓不變，來分析其他的原件的電流和電壓的變化的情況電路的動(dòng)態(tài)變化的分析，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化的情況，再確定其他的電路的變化的情況，即先部分后整體再部分的方法4. 解：當(dāng)線圈處于圖中所示位置時(shí)，磁通量為零，最??；該位置與中性面垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式E=n，磁通量的變化率最大；故選：C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式E=n，當(dāng)時(shí)間足夠小時(shí)，可以用該公式近似求解瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)本題中線圈產(chǎn)生的是正弦式交變電流，當(dāng)磁通量為零時(shí)，線框與中性面垂直

17、，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大5. 解：因接入交流電后，三盞燈亮度相同，又因電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用與交流電的頻率成正比，電容對(duì)交流電的阻礙作用與交流電的頻率成反比，故當(dāng)交流電頻率增大時(shí)，電感線圈L的阻礙作用增大，電容對(duì)交流電的阻礙作用變小，電阻R的阻礙作用不變，故與L相連的燈泡L1將變暗，與電容C連接的燈泡L3變亮，與R相連接的燈泡L2亮度不變，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤故選：A電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用與交流電的頻率成正比，電容對(duì)交流電的阻礙作用與交流電的頻率成反比記住電感線圈是通低頻阻高頻，電容是通交流，隔直流，即可解決此類題目，同時(shí)注意頻率的升高還是降低是解題的關(guān)鍵6. 解：由甲圖知電壓峰值為20V

18、，周期0.2s，所以有效值為20V，角速度=10A、電壓表測的是路端電壓U=18V，A錯(cuò)誤；B、交流電的頻率為5Hz，每一周期電流改變兩次，所以每秒改變10次，B錯(cuò)誤；C、燈泡實(shí)際消耗的功率為P=W=36W，C正確；D、線框在如圖乙位置時(shí)，穿過線框的磁通量為零，線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=20cos10t（V），D錯(cuò)誤；故選：C由甲圖知電壓峰值、周期，從而求電壓有效值、角速度和頻率，交流電每周期方向改變兩次，電壓表測量的是路端電壓，在圖示位置磁通量為零，磁通量的變化率最大本題考查了交流電的產(chǎn)生原理，要學(xué)會(huì)從圖象中獲取有用物理信息的能力，結(jié)合峰值和有效值的關(guān)系去分析

19、7. 解：燈泡正常發(fā)光說明副線圈的電壓為220V，電流為=0.1A，根據(jù)電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系知，原線圈中電壓為=110V，電流為=0.2A，A正確故選A 燈泡正常發(fā)光說明副線圈的電壓為220V，計(jì)算電流，根據(jù)變壓器中電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比即可求解本題考查了變壓器的特點(diǎn)；電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比8. 解：A、由表達(dá)式可知，穿過線圈的磁通量的最大值為BS=0.1Wb，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為=10，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為NBS=10V，電動(dòng)勢(shì)的有效值為U=10×=5V，在任意ls時(shí)間內(nèi)，線圈克服安培力所做的功W=49.3J，A正確D錯(cuò)誤；B、周期T=0.2s，一個(gè)周期內(nèi)電

20、流方向改變兩次，故在任意1s時(shí)間內(nèi)，線圈中電流的方向改變10次，B錯(cuò)誤；C、線圈中電流的有效值為=A，故C錯(cuò)誤；故選：A由表達(dá)式得出磁通量的最大值BS和角速度，根據(jù)Em=BS求解最大電動(dòng)勢(shì)，從而求出電動(dòng)勢(shì)的有效值，根據(jù)歐姆定律求出電流的有效值，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，根據(jù)W=EIt求解產(chǎn)生的電能即可求解克服安培力做的功本題研究交變電流的產(chǎn)生規(guī)律，實(shí)質(zhì)上是電磁感應(yīng)知識(shí)的具體應(yīng)用，知道磁通量與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，難度適中9. 解：由初始磁通量為最大可知，磁通量表達(dá)式為：=BScost，故ACD錯(cuò)誤，B正確故選：B首先從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，初始位置磁通量最大，故可知磁通量為余弦式變化解決本題的關(guān)鍵掌握線圈

21、轉(zhuǎn)動(dòng)初始位置及對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，這個(gè)表達(dá)式取決于其初始位置10. 解：AB、由，原線圈回路中電阻R消耗的功率，副線圈回路中電阻R消耗的功率，則有，副線圈的電流，原線圈回路中，原線圈回路中電阻R的電壓，a、b端電壓有效值為，由題意可知輸入電壓有效值為，解得U=88V；故A正確，B錯(cuò)誤；CD、當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，負(fù)載RR減小，副線圈的電流，原線圈回路中，原線圈回路中電阻R的電壓，由題意可知輸入電壓有效值為，解得U88V，故C錯(cuò)誤，D正確；故選：AD根據(jù)瞬時(shí)值表達(dá)式可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比即可求得結(jié)論，電路的動(dòng)態(tài)分析，由歐姆定律求解。突破口是表示出原線圈中的電流和原線圈回路

22、中的電阻的分壓，找出原線圈的電壓和原線圈回路中的電阻的分壓的數(shù)值關(guān)系11. 解：A、由于磁通量是雙向標(biāo)量，在t1到t3這段時(shí)間穿過線圈磁通量的變化量不為零，所以為=2Bs，故A錯(cuò)誤；B、通過電阻的電荷量Q=，所以t4到t3這段時(shí)間通過電阻R的電荷量Q=，故B正確；C、由于最大值面產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，所以磁通量時(shí)間圖象中，在最大值面上磁通量的斜率最大，即E0=nK，所以K=，故C錯(cuò)誤；D、求功率時(shí)需用有效值，所以E=，所以電流I=，R的發(fā)熱功率為P=，故D正確。故選：BD。首先知道正選交流電產(chǎn)生的條件，瞬時(shí)值、峰值與有效值之間的關(guān)系即各量的應(yīng)用；利用法拉第電磁感應(yīng)定律求通過電阻的電量；知道磁通量的

23、斜率最大時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大即可求解。明確正選交流電產(chǎn)生的條件，瞬時(shí)值、峰值與有效值之間的關(guān)系即各量的應(yīng)用；利用法拉第電磁感應(yīng)定律求通過電阻的電量；注意三值間的關(guān)系及選取，題目難度較大。12. 解：A、根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，=，故A錯(cuò)誤，B正確C、根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，=，故I1=0.01A，故C正確D、變壓器不改變頻率，故D錯(cuò)誤故選：BC 根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器不改變頻率等特點(diǎn)即可求得結(jié)論本題結(jié)合變壓器的變壓比與變流比公式進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)要明確變壓器的工作原理13. 【分析】本題考查理想變壓器的相關(guān)計(jì)算，對(duì)理想變壓器有，對(duì)只有一組副線圈的變壓器有；解題的關(guān)鍵是知道變壓器的工作原理，知道理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，在解決此類問題時(shí)我們一般從副線圈入手?！窘獯稹緼.副線圈兩端電壓，由得解得，故A正確；B.由電壓表達(dá)式得，則交流電的頻率為，故B錯(cuò)誤；C.副線圈兩端電壓，則V表的示數(shù)約為44 V，故C錯(cuò)誤；D.由得，故D正確；故選AD。14. 解：AD、由圖可知，A串聯(lián)在電路中是電流互感器，電路中是強(qiáng)電流，