第五章交变电流学案课件练习

1、第五章交变电流学案课件练习一、选择题.一台电风扇的额定电压为交流220V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图1所示。这段时间内电风扇的用电量为A. 3.9X10-2度图1B. 5.5X10-2度c.7.8X10-2度D.11.0X10-2度解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功=I1Ut1=0.3X220X10X60j=3.96X104j=I2Ut2=0.4X220X10X60j=5.28X104j=I3Ut3=0.2X220X40X60j=1.056X105j则总功=1+2+3=1.98X105j=5.5X10-2度，选项B正确。答案：B.一个阻

2、值为2Q的线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势为e=102sin20ntV，当该线圈与一阻值为8Q的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是A. t=0时，线圈平面拉于中性面B. t=0时，穿过线圈的磁通量为0c.电阻的热功率为16D.用电压表测路端电压时读数为11.3V解析：由产生的电动势的表达式可知，t=0时，电动势为零，线圈平面位于中性面，磁通量最大，故A对B错；电动势的有效值E=10V,电阻两端的电压U=ER+rR=8V,D错；由P=U2R得P=8,c错误。答案：A如图2所示，变频交变电源的频率可在20Hz到20Hz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法中正确的

3、是A.如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强图2B.如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱c.如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强D.如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确;同理可得c项正确。答案：Be.如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45。的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度3匀速转动。则线框内产生的感应电流的有效值为A. BL232

4、RB. 2BL232RC. 2BL234RD.BL234R图3解析：线框转动的角速度为3,进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I'=12BL23R则转动一周产生的感应电流的有效值满足：I2RT=2RX14T,解得I=BL234R,D项正确。答案：D如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3,输电线的等效电阻为R原线圈接有一个理想电流表。开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是A. 原线圈两端P、Q间的输入电压减小图4B. 等效电阻R上的功率变大e.原线圈中电流表示数变大D. 灯泡L1和L2变亮解析：当S

5、断开时，畐熾圈总电阻变大，而输入电压不变，通过R的电流变小，由P=I2R知，B错；由于副线圈电流变小，原、副线圈电压不变，输出功率减小，输入功率也减小，输入电流减小，c错；UN不变，UR减小，灯泡L1与L2两端电压增大，D对。答案：D如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R=10Q,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1，畐懺圈与用电器R0组成闭合电路。若图5T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u=2202sin100nt，当用电器电阻R0=11Q时A通过用电器R0的电流有效值是20AB.升压变压器的输入功

6、率为4650c.发电机中的电流变化频率为100HzD.当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小解析：由T2的副线圈两端电压的表达式知，畐熾圈两端的电压有效值为220V,电流为I=2XXA=20A,选项A正确；由于输电线电流I'=204A=5A,所以升压变压器的输入功率为P=P线+I2R0=52X10+202X11=4650，选项B正确；发电机中的电流变化频率与T2的副线圈两端电压的频率相同，也为50Hz,选项c错误；当用电器的电阻R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D错误。答案：AB如图6所示，某理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变

7、的正弦式交变电流，在其他条件不变的情况下，为使变压器的输入功率增大，可使A原线圈匝数n1增加图6B.副线圈匝数n2增加c.负载电阻R的阻值增大D.负载电阻R的阻值减小解析：由变压比U1U2=n1n2及P入=P出可得P入=P出=|2U2=U22R=2X1R=U21n22n21R又原线圈两端电压U1恒定，故选项B、D正确。答案：BD如图7所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴o1o2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Q。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。那么A. 线圈消耗的电功率为4B. 线圈中感应电流的有效值为2Ac.任意时刻线圈中的感应电动

8、势为e=4cos2nTt图7D.任意时刻穿过线圈的磁通量为二Tnsin2nTt解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦交变电流的感应电动势的一般表达式为e=Ecos9，且该式的成立与转轴的位置无关，则感应电流i=eR=ERcos9,由题给条件有：1=E2X12,E=4V,贝UI=2A,I有效=2A,电功率P=I2有效R=4,所以A正确，B错误。e=4cos3t=4cos2nTt，即卩c正确。由E=BSw=？2nT得=2Tn,故=2Tnsin2nTt，即D错误。答案：Ac如图8所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10:1，原线圈接入电压为220V的照明用电，一只理想二极管和一个阻值为10

9、Q的电阻R串联接在副线圈上。则以下说法中正确的是A1in内电阻R上产生的热量为1452jB.电压表的读数约为15.6V图8c.二极管两端的最大电压为22VD.若将R换成一个阻值大于10Q的电阻，则电流表读数变大解析：由U1U2=n1n2得U2=22V,由于二极管的单向导电性，当交变电流反向不导通时，二极管两端电压的最大值为222V,c错误，电压表的读数为R两端电压的有效值，因只有一半时间有电流通过R由有效值定义有U22RXT2=U2RRT解得UR=U22=222V15.6V,B项正确。R上1分钟内产生的热量Q=U2RR<t二222210X60j=1452j,A项正确。当R增大时，输出功率

10、变小，输入功率变小，电流表读数变小，D错误。答案：AB二、计算题0.如图9所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220V的交流电源，畐熾圈2的匝数为30匝，两端接有“12V12“的灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110V,两端接有电阻R,通过R的电流为0.4A，求：副线圈3的匝数n3;图9原线圈1的匝数n1和通过它的电流11。解析：由U2U3=n2n3,得n3=U3U2n2=11012X30=275。由U1U2=n1n2，得n1=U1U2n2=2XXX30=550;由P1=P2+P3=12+110X0.4=56得原线圈中的电流I1=P1U1=56220A=0.255A。答案：275匝55

11、0匝0.255A1.图10甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abed可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴oo'转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕oo'转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,be长度为L2,线圈以恒定角速度3逆时针转动。图10线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势el的表达式；线圈平面处于与中性面成$0夹角位置时开始计时，如

12、图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。解析：矩形线圈abed在磁场中转动时，ab、ed切割磁感线，且转动的半径为r=L22,转动时ab、ed的线速度v=3r=3L22,且与磁场方向的夹角为3t,所以，整个线圈中的感应电动势el=2BL1vsin3t=BL1L23sin3t。当t=0时，线圈平面与中性面的夹角为$0,则某时刻t时，线圈平面与中性面的夹角为故此时感应电动势的瞬时值e2=2BL1vsin=BL1L23sin线圈匀速转动时感应电动势的最大值E=BL1L23,故有效值E=E2=BL1L2®2回路中电流的有

13、效值I=ER+r=B3L1L22R+r根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为Q=I2RT=BwL1L22R+r2?R?2nw=nwRB2L21L22R+r2。答案：el=BL1L2wsinwte2=BL1L2wsinnwRB2L21L22R+r2.一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为50,输出电压为500V,升压变压器原、畐熾圈匝数比为1:5,两个变压器间的输电导线的总电阻为15Q，降压变压器的输出电压为220V,变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成的电压损失不计，求：升压变压器副线圈的端电压；输电线上损耗的电功率；降压变压器原、副线圈的匝数比。解析：根据理想变压器