交变电流大题专项练习

1、大题专项练习一、交变电流11 .将一电阻接在电压随时间按图3 1 - 14所示变化的交变电流上，则该交变电流的周期是多少？该交变电压的有效值为多少?图 3 1 14解析：据电流的热效应在相同电阻、相同时间（一般为一周期）产生相同的热量，由图可读出该交变电压的周期为2t,设电阻为R,则由U22_R t1 + RU2 5232 U2t2 = R T 得 R t + R t = R 2t，解得 U = 17 V 4.1 V. 答案：2t 4.1 V12 .如图3 1 15所示的电流i通过一个 R = 1 Q的电阻，它不是恒定电流.图 3 1 15（1）计算通电1 s内电阻R中产生的热量.（2）如果有

2、一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？解析： 电流 i 在 1 s 内产生的热量 Q = 2l21Rt1 + 2l2Rt2 = 2 X 12X 1 X 0.2 J +2 X22 X1 X0.3 J = 2.8 J.（2）由 I2Rt = Q 得电流 I =. 卫,丄8V Rt 1X 1 A = 1.67 A，即该恒定电流为 1.67 A.答案：（1）2.8 J （2）1.67 A13 . （10分）（2011年泉州高二检测）一个面积为 S的矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈中感应电动势e与时间t的关系如图3 11

3、所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出，则磁感应强度是多少？当t J 时，线圈平面与磁感线的夹角等于多12少？图 3 11_2 n解析：从题图中可以看出，当t= 0时，e = Em.此时线圈平面与磁感线的夹角为0。，也就是线圈平面与磁感线平行，所以Em = NB co S= NBS TN = 1， B =:EmT .当t = 口寸，线圈转过角度为o t = 3 X= = n0。.此时线圈平面与磁感线夹角为30 ° .答案: EmT 30 °2 nS12T 12 62 nSn14 . （10分）（2011年济南高二检测）如图3 12所示，单匝线圈在匀强磁场中绕00 '

4、;轴从图示位置幵始匀速转动，已知从图示位置转动 6时，线圈中感应电动势大小为10 V，求：（1）交变电动势的峰值；n 的过程中，交变电动势的平均值.（2）线圈从图示位置转动2解析：（1）交变电动势的瞬时值为e = Emsin w t V，将co t = 6，e= 10 V代入上式，有10 V = Emsin6，解得 Em = 20 Vn线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化量为2=2X 20 V = 12.7 V.答案：（1）20 V （2）12.7 Vn=BS，经历的时间 t = ，此过程中交变电动势的平均值: 2B wS 2e = = Em tn n15 . （14分）（2011年三明市

5、高二检测）如图3 - 13所示, 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N = 50匝的矩形线圈 abed，边长ab = 20 cm， ad = 25 cm，放在磁感应强度B = 0.4 T的00 '轴以n = 3000 r/mi n的转速匀速转动，线圈电阻r = 1 Q，外电路电阻 R = 9 Q，t= 0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里.图 3 13（1）在图中标出t = 0时感应电流的方向；写出线圈感应电动势的瞬时表达式；（3）从图示位置转过90 °过程中流过电阻R的电荷量是多大？解析：（1）根据ab、cd切割磁感线，由右手定则可

6、得线圈中感应电流方向adcba.3000（2）线圈的角速度w = 2 n n = 2 XnX rad/s = 100 n rad/s.60设ab边在t = 0时刻速度为 vab，图示位置的感应电动势最大，其大小为 Em = 2NB ab vab = NB ab adw= 50 X 0.4 X 0.20 X 0.25 X 100 n = V 314 V ，电动势的瞬时表达式为：e = 314cos100 n t V.（3）q = I t.从t = 0起转过90。的过程中，时间内流过 R的电荷量N NBS =50X0.4 X0.20 X0.25Al R I A t "7Tq =+t =

7、R + r1 + 9C = 0.1 C.答案：见解析16 . （14分）如图3 14所示，矩形闭合金属线圈abcd的边长分别为11和12，电阻为R.ab边是固定转动轴，它恰位于有界匀强磁场的边界处，磁感应强度大小为B.某时刻线圈位置如图所示，磁感线垂直纸面，方向向里.线圈绕固定转动轴匀速转动，角速度大小为w,从图示位置幵始计时，规定电流沿adcb方向的流动为正方向.图 3 14（画出两个周期）； 求此感应电流的有效值.解析：（1）如果在题图所示的右半部区域里也有磁感应强度为（2）此感应电流的最大值Im = Em，感应电动势的最大值REm = B1112 w所以ImB1112 w.则电流在T _

8、344T时间内的有效值为1_TIm)2R 2加 1B2I21I2 w2 T_=I2RT，即r = i2rt，故 i2 R22三、交变电流中的电容和电感BI1I2 w.答案：见解析2R2R7 .在图3 3 10所示电路中，L为电感线圈，灯泡电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压（1）在直角坐标系中画出线圈内感应电流随时间变化的关系图象-(1 Vt s2 VT状曹B的匀强磁场，则线圈在绕ab轴匀速转动时，线圈中将产生正弦交流电，而且是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 （）从中性面幵始计时的.现在的情况恰好在半个周期内没有感应电流，因此根据正

9、弦交流电的图象画出如图所示的曲线.图 3 3 10A .电流表示数增大B .电压表示数减小C .灯泡变暗D .灯泡变亮宀 100 n解析：选C.由u = 220 2sin 100冗t ,V 可得电源原来的频率为f = 二 2 n 2 n Hz = 50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项的.电流减小时，实际消耗的电功率P= I2R减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误.电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，贝V电源电压的有效值为减小时，UR减小.因电源电压有效值保持不变，故UL = U

10、UR，UL增大，选项B错误.A错误.灯泡的电阻 R是一定U = UL + UR，因 UR = IR，故电流 I四、变压器(“变压器的动态分析”思路11 . 一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈 440匝，并接一个 100 Q的负载电阻，如图 4 2 19所示.图 4 2 19(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为由U2 n2n1P2效率n =P1 X 100% = 100%.12 .一理想变压器，原线圈匝数V，电流表示数为 A.V，电流表示数为 A .此时输入功率为 W，变压器的效率为解析：根据变压器的工作原理和理想变压

11、器的定义分析求解.(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表 示数为零，电流表示数也为零.U1 =虫，得 U2 =U1n2= 220X4402200 V = 44 V(电压表示数)，I2 = R 100 A = 0.44 A(电流表示数)，P1 = P2 = I2U2 = 44 X 0.44 W = 19.36 W，答案：(1)0 0(2)440.4419.36100%n1 = 1100，接在电压为 220 V的交流电源上，当它对11 只并联的“ 36 V,60 W ”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压

12、器副线圈的匝数n2是多少？通过原线圈的电流I1是多大?每只灯泡正常发光时的电流由P2'=I2 ' U2得，60I2 = ' P2' /U2=' A =5 A副线圈中的电流55I2 = 11 X I ='2 A3633答案：180匝3 A解析：因为11只并联的“36 V,60 W ”灯泡正常发光，所以副线圈输出的电压必为36X1100匝=180 匝.二、计算题U1 n1 =220n218055因 I1/I2 = n2/n1，故 I1 = I2 =XA = 3 A.n11100336 V .由 U1/U2 = n1/n2，得 n2 = U219 .如

13、图5变压器两个次级线圈匝数比为n1 : n2,所接负载 R1=R2，当只闭合电键S1时，初级线圈中电流为1A ;当只闭合电键 S2时,初级线圈中电流为2A，设输入的交变电压不变，求n1 : n2.50 %，发电机输出电压为350V，输电线的电20 .有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为阻为4 Q，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比.变压器为理想变压器输电线路如图6所示.用20 .升压1 : 8，降压12 : 1五.电能输送9 .某发电站能通过燃烧煤来发电，每 照明组成

14、的用户，发电机输出功率是1kg煤放热500J热能，热熊发电效率为0.8，发电站通过升压器，输电线和降压器把电能输送给生产和100kW，输出电压为250V，升压器原副线圈的匝数比为1 : 25，输电线上的功率损失为输出功率的4 %,用户需要的电压为 220V，贝y：(1)输电线的电阻和降压器的匝数比为多少?(2)若有“ 60kW分配给生产用电，其余电能用于照明，那么可装25W的电灯多少盏?10.黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击 毙”。(2)如图是高压电网的工作电路示意图，变压器将有效值为220V的交流电压变成高

15、压，输送到高压电网,电网相邻两电极间距离为0.5cm。空气在常温常压下被击穿的临界电场强度为6220V/cm，为防止两电极间空气被击穿而造成短路，变压器的初、次级线圈匝数比n1: n2应满足什么条件?11. 一小型发电机通过升压、升压变压器原、副线圈匝数比为降压变压器把电能输送给用户，1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为已知发电机的输出功率为为50 kW,输出电压为15 Q，降压变压器的输出电压为V ,变压器本身的损耗忽略不计,(1) 升压变压器副线圈的端电压；(2) 输电线上损耗的电功率；在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求:I500 V，22013-2-降压变压器原、畐懺圈的匝数比.

16、12 .如图13-2-8所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n11001，接入电压U-220V的电路中(1)要求在两组副线圈上分别得到电压6V，U310Vn它们的匝数 2，"3分别为多少?(2)若在两副线圈上分别接上“ 6V，20W ”、“110V ,60W的两个用电器，原线圈的输入电流为多少?13-U 1 n19 解：(1)升压变压器U 2，得副线圈电压2 - 门2 U 1 - 6250Vn1副线圈电流P16 AU 2电线电阻Rg/ 22R，得 R 15.6 Q.降压变压器原线圈电压U 3 _U 2 I 2r- (6250 16 15.6)V 6°°°V降压变压器原副线圈匝数比:n3U 3271n4P二矗P(2)由能量守恒：乐得 P 照明 一(1 4% )100 103 60 10P照明，生产3 W 1 3.6= 10 和可装电灯的盏数P 照明 3.6 10 4 n 一P1440电灯25(盏)U 1穿-穿n2U2穿穿根据理想变压器的原理：nn11穿nn穿由题意，为防止短路一2> 2n122联立得：n2> 311nU 1n1U 22U 1U2n11 .解：（1）因为n2，所以=2 500 V.（2） P2=P1=50 kW.IP250000A 20 A r输电线中电流-U 225002 R则