物理选修3-2第五章习题

1、1 / 8人教版物理选修3-2第五章交变电流测试题、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 =10 .2 sin4 t ,则()A. 该交变电动势的频率为 2HzB. 零时刻线圈平面与磁场垂直C. t = 0.25s时，e达到最大值D. 在1s时间，线圈中电流方向改变 100次)B. u= 311 sin 314 t V3. 我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为（A. u = 380 sin 3.14 t VC.

2、u = 220 sin 314 t V4.一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 HzC. 该交变电流的有效值为10.2AD.该交变电流瞬时值为D.u = 36 sin 0.02 t Vi = 10、2 sin628 t5.如图2所示，正弦交流电压 U的最大值为311V，负载电阻为100Q，若不考虑电表阻对电路的影响，则交流电流表和电压表的读数分别为（）A. 2.2A311VB. 3.1A311VC. 2.2A220VD . 3.1A220VP。若接到u= 36sin wtV交流电源两极间，电热器的电阻不变，则它的功率为

3、（)P2厂c. !pA.B.2 P226.某电热器接在36V直流电源上正常工作，功率为D. - P47.在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和咼频扼流圈。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&变压器原线圈1400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 2 : 1B.输入和输出功率之比为2 ：1C.电流之比为2 ： 1D.输入端和输出端电压之比为2 ：19.

4、一理想变压器的原、畐U线圈匝数之比为4： 1,若在原线圈上加u= 1410sin100tV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（）A. 250VB. 352.5VC. 203.8VD. 327.5V10. 一理想变压器变压比为20： 1，原线圈接入 220V电压时，将副线圈拆去 18匝，输出电压为8V,则该变压器原线圈的匝数应为（）A. 495 匝 B. 1320 匝 C. 2640 匝 D. 990 匝11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，副线圈接有两个图3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

5、电压减小B. L1变暗C. 原线圈的输入电流增大D. 交变电源的输出功率将增大12. 分别用220V和1100V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（）A. 25 : 1B. 5 : 1C. 1 : 5D. 1 : 2513. 如图4所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表阻为零，电压表阻无限大,以t。交流电源 u= 220 .2 sin 100下说确的是（）A. 电流表示数增大B. 电流表示数不变C. 灯泡变暗D. 灯泡亮度不变图514. 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,

6、再将三者并联，接在 220V, 50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若只将交变电压的 频率改为60Hz,则（ ）A. 三只灯泡亮度不变B. 三只灯泡都将变亮a亮度不变，b变亮，c变暗4 / 8D. a亮度不变，b变暗，c变亮15如图6所示，理想变压器的原、畐U线圈匝数比为1 : 5,原线圈两端的交变电压为 u =20 2 sin 100 t，氖泡在两端电压达到100V时开始发光，以下说法中正确的有（）5 / 8# / 8aA. 开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB. 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D. 开关断开后，变压器的输出功率不变、填空题1

7、6. 一闭合线圈在匀强磁场中做匀角速转动，角速度为240rad/min ，当线圈平面转动至与磁场平行时，线圈的电动势为2.0V。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 。2417. 如下图，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，此时图甲流电压表读出交流电的有效值是# / 8# / 818. 将U= 110 2 sin100 n t的交变电压接到“ 220V, 100W的灯泡两端，设灯丝的电阻

8、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。# / 8# / 8二、计算题20. 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B= 0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度 =100 rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，O图9发电机线圈两端与 R= 100Q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90。角的过程过电阻 R横截面的电荷量;(3) 线圈匀速转动10s,电流通过电阻

9、R产生的焦耳热。21. 发电厂的交流发电机输出电压恒为500V,输出功率为100kW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20Q,用户得到的电压220V。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u= 311sin314 t，如果某个氖管，它的两端电压等于或大于220V时就会产生辉光， 而小于220V则不会产生辉光， 给这只氖管两端加上述电压，则在1s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abed, ad= bc= 3l , ab= cd= l,线框可以绕ad

10、、be边上的MN轴以角速度匀速转动，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，aMh bN= 21，回路总电阻为 R初始时，线框平面垂直于磁场，如图10所示。求：他0? V 乂如图10(1) 以电流方向沿 abeda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)与其计算过程。(2) 此电流的有效值I等于多少？参考答案、选择题1. A解析：转速提高后，交流电的频率会发生变化。2. AB解析：频率为2 Hz , 1 s线圈中电流方向改变 4次。3. B4. ABD5. C6. C解析：功率

11、要用有效值计算。7. A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。8. D9. A解析：交变电压表测得的电压是有效值。10. B解析：原来 E = 2°，将副线圈拆去18匝后，= 22°，两式联立得出结果。n21n 2-18811. BCD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，畐U线圈右侧回路中的电阻减小，电流|2增加，P2增加，Pa= P1= UI1,所以交变电源的输出功率变大

12、，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。12. A解析：输电线上损失的功率为P损=12R= ( )2丄，输送电功率P相同，导线材料US1和送电距离都相同时，导线横截面积S与电压U2成反比。13. C解析：由交流电压的瞬时值表达式可知电源频率开始为50H z,当变为100 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。14. D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

13、亮15. AB解析：变压器不改变交变电流的频率，原线圈的频率为50Hz,故副线圈中电流的频率为50Hz。由于在一个周期的时间氖泡要发光两次，故氖泡发光频率为 100Hz。原线圈电压的有效值为20V,根据变压比知副线圈两端的电压有效值为100V,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，故输出功率减小。二、填空题16. e= 2.0 sin 4t ； e= 1 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=240 rad/min = 4 rad/s , e= Em sint = 2.0

14、 sin4 t V。17. 156V解析：图乙的交流电与正弦交流电相比，在一个周期产生的热量减小了一半。峰值为311V的正弦交流电电压的有效值是U' = Um = 311 = 220 V，此交变电流在一个周期T通42近过电阻R产生的热量为Q =T，若有一电压为 U的直流电也在T时间通过电阻 R则2产生的热量为Q=U2T,根据有效值的定义有Q= Q,所以，此交变电流电流的有效值为9 / 8# / 8156V。18. 0.23 A ; 25 W解析：灯丝电阻为 484 Q,电压的有效值为110 V , I戸冬2 = 0.23 A , P= UI= 25 W2219. 5A解析：设此交变电流

15、有效值为I，则在一个周期 T通过电阻R产生的热量为Q=（4 . 2 ）2R- - + （3、2 ）2 R -2 2若有一电流为I的直流电也在 T时间通过电阻 R则产生的热量为 Q = I2RT根据有效值的定义有 Q = Q所以，此交变电流电流的有效值为5A。三、计算题20解答（1）线圈中感应电动势的最大值Em= nBS = 3.1 x 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E = n =n更AtAt通过电阻R的平均电流= E =鰹RRAt在A t时间通过电阻横截面的电荷量Q= I A t = Q=更B=1.0 X 102CR(3)

16、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U=2 Em,2经过t = 10s，电流通过电阻产生的焦耳热0热=tR解得 0热=4.9 X 103J21 .解答：Pr = 2%Pl = 2000W由P = Ir2 r，得I r = 10A,即升压变压器次级线圈的电流I 1'和降压变压器初级线圈的电流12都是10A。升压变压器初级线圈的电流I 1=耳=200A,Ui因此 虫=丄=丄；升压变压器次级线圈电压U' = 10000V,输电线上的电压损失 U = Ir -r场 I120=200V,因此降压变压器初级线圈电压为U= U' U = 9800V,因此

17、匹=生 =9800 =n2 U 2220490 O1122 解答：氖管的辉光电压是220V,即电压大于220V,氖管中的惰性气体被击穿，产生辉光放电。所以1s氖管发光的时间就是电压大于220V的时间。由题可知：=314rad/s T= 2n = -2n s= s31450当 u = 311sin314 t V= 220V 时：可得在0匚(丄S)，有t 1=丄s, t2=丄S2100400400即在0T，氖管发光时间为2A t = t211=( ) s=丄 s400400200同理：在匸T,氖管发光时间仍为 丄s2 200所以，在1s氖管发光时间为t = 2 A t X丄=100 A t = 0.5s 。T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12 / 8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。13 / 8# / 8(1)如下图为俯视图，从图示位置开始计时，在0T的时间，线圈产生正弦交流电,4e= B 12sint ,2 2B 1 sin t，从o变为B_L，电流方向为RRadcba。在I3T时间，线圈的aMNk部分进入磁场，切割磁感线产生电流，相当于