高中物理交变电流章节练习新人教选修2

1、2013物理人教选修3-2第五章交变电流章节练习（时间60分钟，满分100分）、选择题（本题共9小题，每小题7分，共63分。每小题至少有一个选项符合题意,*0.0.) O 10 204060 t/nxin选对但不全的得3分，有错选的得0分）1 . （2012 大纲全国卷）一台电风扇的额定电压为交流220 V。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（3.9 X10 度图 15.5 X10 2度7.8 X 10 2 度11.0 X10 2度解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功W= I iU0.3 X220X 10X60

2、J =3.96 X 10 4 JW= 12Ut2= 0.4 X220X 10X60 J = 5.28 X 10 4 JW= I3Ut3=0.2 X 220X40X60 J =1.056 X 10 5 J则总功 W= W+ W+ W= 1.98 X 10 5 J =5.5X102度，选项 B正确。答案：B一个阻值为2 Q的线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势为e=10V2 sin 20兀t V,当该线圈与一阻值为 8 Q的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是（）. t = 0时，线圈平面拉于中性面. t = 0时，穿过线圈的磁通量为0C.电阻的热功率为 16 WD.用电压表测路端电压时读数为11.

3、3 V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 已10 V,电阻两端的电压 U=由P=得P= 8 W, C错误。R答案：A节，是变频电源.如图2所示，变频交变电源的频率可在20 Hz到20 kHz之间调在某一频率时，A、A两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法中正确的（）A.如果将频率增大, B.如果将频率增大, C.如果将频率减小, D.如果将频率减小,Ai炽热程度减弱、Ai炽热程度加强、Ai炽热程度减弱、Ai炽热程度加强、A2炽热程度加强A2炽热程度减弱A2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

4、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Ai的电流增大，通过 A的电流减小，故 B项正确；同理可得C项正确。答案：BC（20ii 安徽高考）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 区电阻为R半彳仝为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（O轴位于磁XXXaXXXXXX场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为（）BL2w a.-2R2BL2CQB.2R-45XXXXpC. 4Rd.b4r解析：线框转动的角速度为W ,进磁场的过程用时%周期，出磁场的过程用时 G周期，进、OOi 2出磁场时产生的感应电流大小都为I

5、=,则转动一周产生的感应电流的有效值满足:RBL2C04R1Bl212RK (2 0 ) 2RX 1T,解得 I = R 4答案：D-XWTI- .LIL/如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三灯泡Li、L2和L3,输电线的等效电阻为 R,原线圈接有一个理想流表。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C.原线圈中电流表示数变大D.灯泡Li和L2变亮解析：当S断开时，副线圈总电阻变大，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，

6、输 入电流减小，C错；变，5减小，灯泡Li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 Ti和降压变压器 F向用户供电，已知 输电线的总电阻 R= 10 Q,降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为4： 1,副线圈与用电器 R组成闭合电路。若图5Ti、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u =2200in 100兀t （V）,当用电器电阻F0= 11时（）A通过用电器 R的电流有效值是20 AB.升压变压器的输入功率为4 650 WC.发电机中的电流变化频率为100 HzD.当用电器的电阻 R减小时，发电机的输出功率减小解析：由T2的副

7、线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 V,电流为I220一 ,20 一、一彳1 A = 20 A,选项A正确；由于输电线电流I = A = 5 A,所以升压变压器的输入功率为P=P线+I2R=52X10 W+ 202X11 W= 4 650 W ,选项B正确；发电机中的电流变化频率与Ta的副线圈两端电压的频率相同，也为50 Hz,选项C错误；当用电器的电阻 R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， TOC o 1-5 h z 原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流， 在其他条 件不变的情

8、况下，为使变压器的输入功率增大，可使 （）A原线圈匝数m增加图6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 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 222i U ni _ _ . UUn2 2 1 U n2 一一斛析：由变压比&=n及P入=P出可得P入=P出=12U2= R = （-n_） *口= n 2r ,又原线圈 两端电压U1（交变电流的有效值）恒定，故选项B、D正确。答案：BD8. （2011 四川高考）如图7所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈 TOC o 1-5 h z 的周期为T,转轴OQ垂直于磁场方向，线圈电阻为

9、 2 Q o从线圈平面与 磁场方向平行时开始计时，线圈车圻 60。时的感应电流为 1 A。那么（）A.线圈消耗的电功率为 4 WB.线圈中感应电流的有效值为2 A，一一一八、一，一一，一、，2 71C.任意时刻线圈中白感应电动势为e=4cos-tD.任意时刻穿过线圈的磁通量为= sin 宅t兀 T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= Ecos 0 ,且该式的成立与转轴的位置无关（转轴平行于磁感线的情况除外），则感应电流ie En，一一,Em 12=r= Rcos 0 ,由题给条件有：1 = 2*2，Em= 4 V,则I m= 2 A, I有效=42

10、A ,电功率 P= I有效R= 4 W,所以A正确，B错误。e = 4cos w t = 4cosT-1,即 C正确。由 Em= BScO = m 二-得 m=, 故 =所t ,即 D错误。 TOC o 1-5 h z I兀T I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 220 V的照明用电，一只理想二极管和一个阻值为10 Q的电阻 R串联接在副线圈上。则以下说法中正确的是（）A1 min内电阻R上产生的热量为1 452 JB.电压表的读数约为 15.6 VC.二极管两端的最大电压为22 VD.若将R换成一个阻值大于10 Q的电阻，则电流表读数变大U

11、 ni解析：由得12=22 V,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 226V, C错误，电压表的读数为 R两端电压的有效值，因只有一半 TOC o 1-5 h z 12 Tll 一 U 22一 ，时间有电流通过 R,由有效值定义有 RX2=- T,解得ll=亚=亚 W 15.6 V, B项正确。R22222上1分钟内产生的热量 Q=RRx t=0X60 J = 1 452 J, A项正确。当R增大时，输出功率变小，输入功率变小，电流表读数变小，D错误。答案：AB二、计算题（本题共3小题，共37分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要 的演算步骤）（1

12、0分）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，副线圈 2的匝数为30匝，两端接有“12 V 12 W的 I !灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110 V,两端接有电阻 R通过 :R的电流为0.4 A ,求：副线圈3的匝数ri3；(2)原线圈1的匝数ni和通过它的电流Ii。 TOC o 1-5 h z U n2 U 110 一斛析：(1)由 n=，得n3 = n2 =30= 275(匝)。U3 n3U 12. , u n1U 220(2)由&=吊，得 n1= Qn2= 2-x 30= 550 (匝)；由 R = B+ P3= 12 W+ 110X0 .4 W =

13、 56 WR 56得原线圈中的电流 I1 = U= 玩 A = 0.255 A。答案：(1)275 匝 (2)550 匝 0.255 A(12分)(2012 安徽高考)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abcd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Li, bc长度为L2,线圈以恒定角速度 3逆时针车专动

14、。(只考虑单匝线圈)甲乙丙图10(1)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e的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成。0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出 t时刻整个线圈中的感应电动势 e2的表达式；(3)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。(其他电阻均不计)L2斛析：(1)矩形线圈abcd在磁场中车t动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为=转动时ab、cd的线速度v= 3=(2,且与磁场方向的夹角为cot ,所以，整个线圈中的感应电动势e1=2BLvsint = BLL2sin cot。(2)当t=0时，线圈平面与中性面的夹角为()0,

15、则某时刻t时，线圈平面与中性面的夹角为(cot + (f) 0)故此时感应电动势的瞬时值2= 2BLvsin( w t + 4 0) = BL1L2 s sin( w t + 4 0)(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值BL1L2， Em BLL23 故有效值 E= p =尸22回路中电流的有效值1=Bco L1L2R+ r2 R+ r根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为Bco L1L2Q= I2RTb：2 R+ r2.2.22 兀 兀 3 RBL1 L2co2oR+ r兀 3 RBL1 2L2 2R+ r2答案：(1) e1 = BLL2cosin cot(2) 2= BLL2co sin( w t + ()0)(3)已知发电机的输出(15分)一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户,1 ： 5,两个变压器间的输功率为50 kW输出电压为500 V,升压变压器原、副线圈匝数比为电导线的总电阻为15降压变压器的输出电压为220 V,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:(1)升压变压器副线圈的端电压;(2)输电线上损耗的电功率;(3)降压变压器原、副线圈的匝数比。解析：(1)根据理想变压器的电压比与匝数比的关系有