学年度高二物理人教版选修32第五章交变电流单元练习1.docx

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学年度高二物理人教版选修32第五章交变电流单元练习1

2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流单元练习

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.

一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈平面在中性面时（如图所示），下面说法不正确的是（　　）

A.通过线圈的感应电动势为零B.磁通量的变化率达到最大值

C.通过线圈的磁通量达到最大值D.通过线圈的感应电流为零

2.图（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，、为理想电流表和电压表．若原线圈接入如图（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述不正确的是（　　）

A.电流表的示数2A

B.原、副线圈匝数比为2：

1

C.电压表的示数为电压的有效值

D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz

3.一理想变压器原、副线圈的匝数比为4：

1，原线圈接在一个电压的变化规律如图所示交流电源上，副线圈所接的负载电阻是11Ω．则下列说法中正确的是（　　）

A.原线圈交变电流的频率为100 Hz

B.变压器输入、输出功率之比为4：

1

C.副线圈输出电压为77.75V

D.流过副线圈的电流是5 A

4.如图表示一交流电的电压随时间变化的图线，此交流电压的有效值是（　　）

A.75vB.

C.50vD.

5.如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交流电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示．此时，接在电热丝两端的交流电压表的读数为（　　） 

A.110 VB.311VC.220 VD.156 V

6.两个电流随时间的变化关系如图图甲、乙所示，把它们通人相同的电阻中，则在0.1s内两电阻消耗的电功之比Wa：

Wb等于（　　）

A.1：

B.1：

4C.1：

2．D.1：

1

7.

如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市区电网的电压，假设负载变化时输入电压保持不变．输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小．忽略变压器上的能量损失，不计电压表、电流表的内阻对电路的影响．当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（　　）

A.电压表读数增大，电流表读数增大

B.电压表读数减小，电流表读数增大

C.电压表读数不变，电流表读数增大

D.电压表读数不变，电流表读数减小

8.如图所示，理想变压器原线圈输入电压u=200

sin100πt（V），电压表、电流表都为理想电表．则下列判断正确的是（　　）

A.输入电压有效值为220V，电流频率为50Hz

B.S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，两电压表示数都增大

C.S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小

D.若变阻器的滑片不动，S打到b处，电压表V2和电流表A1的示数都减小

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器没有被击穿，现将电源换成如图乙所示的交流电，则（　　）

A.由于乙交变电流的周期变短，因此灯泡比第一次亮

B.由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿

C.无论接甲，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗

D.若将副线圈n2的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大

10.如图所示为某款电吹风的电路图．图中理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机，吹热风和吹自然风三种不同的工作状态，关于该款电吹风，下列说法中正确的是（　　）　

热风时输入功率

450W

自然风输入功率

50W

小风扇额定电压

50V

正常工作时小风扇的机械功率

42W

A.小风扇线圈电阻为8Ω

B.电热丝正常工作时电阻为2A

C.变压器两线圈的匝数比n1：

n2=22：

5

D.触片P与触点b、c接触时，电吹风吹热风

11.

如图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值恒定、频率可调的交流电源．当电路中交流电的频率为f时，通过R、C和L的电流有效值恰好相等．若将频率降低为

f，分别用I1、I2和I3表示此时通过R、C和L的电流有效值，则（　　）

A.I1＞I3B.I1＞I2C.I3＞I2D.I2=I3

12.图甲中变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10：

1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20Ω，电容器的击穿电压为8v，各电表均为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（　　）

A.电阻R2上消耗的功率为2.5WB.电流表

的读数为0.05A

C.若闭合开关S，电流表示数将增大D.若闭合开关S，电容器会被击穿

三、填空题（本大题共3小题，共12.0分）

13.一理想变压器，原线圈1100匝，接在220V交流电路上．现用它对10只“36V 60W”的灯泡供电，副线圈需要______匝，通过原线圈的电流______．如果其中一只灯泡突然短路，则通过原线圈的电流会______（填增大、不变、减小，等于零）．

14.远距离输电时，为了减少输电线上消耗的电功率，有两个途径______；______．

15.如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是______．

四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）

16.

如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=30匝，线圈ab的边长为l1=0.1m，bc的边长为l2=0.2m，在磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=100

 rad/s，若线圈自身电阻为r=1Ω，线圈两端外接R=9Ω的电阻和一个理想交流电流表．试求：

（1）穿过线圈平面的最大磁通量Φm；

（2）线圈在图示位置（线圈平面与磁感线平行）时，感应电动势e的大小； 

（3）电阻R上消耗的电功率．

17.一座小型发电站输送的电功率是4400KW，采用110KV高压输电，输电线的总电阻为100Ω，求：

（1）输电导线中的电流是多少？

（2）用户得到的电功率是多少？

答案和解析

【答案】

1.B2.D3.D4.D5.D6.C7.C

8.D9.CD10.AD11.BC12.AC

13.180；2.73A；增大  

14.减小输电线的电阻；提高输电电压  

15.0.04s；最大；0；与中性面垂直  

16.解：

（1）穿过线圈平面的最大磁通量为：

Φm=BS=0.4×0.1×0.2=0.01Wb

（2）线圈在图示位置时电动势最大，最大值为：

Em=NBSω=50×0.4×0.1×0.2×100

=30

V

（3）电动势的有效值为：

E=

=

=30V

根据闭合电路欧姆定律可知，流过R的电流为：

I=

=

=3A

R消耗的功率为：

P=I2R=9×9=81W

答：

（1）穿过线圈平面的最大磁通量Φm为0.01Wb；

（2）线圈在图示位置（线圈平面与磁感线平行）时，感应电动势e的大小为30

V

（3）电阻R上消耗的电功率为81W．  

17.解

（1）由P=UI得：

=40A

（2）输电线损失功率为发热功率为：

△P=I2R=402×100 W=160 KW

用户得到的功率为：

P′=P-△P=4#### W=4240 KW

答：

（1）输电导线中的电流是40A

（2）用户得到的电功率是4240kW  

【解析】

1.解：

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈平面处与中性面时，线圈平面与磁感线垂直，此时磁通量最大，感应电动势最小，为零，产生的感应电流为零；磁通量的变化率最小；故ACD正确，B错误；

因选错误的，故选：

B．

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大，磁通量为零，磁通量的变化率最大；当线圈平面与磁感线垂直时，感应电动势最小，磁通量最大，磁通量的变化率为零．

本题关键明确中性面是磁通量最大、感应电动势为零的位置，每次经过中性面，电流方向改变一次

2.解：

A、根据电路图可知，电阻R的电压为110V，电阻为55Ω，所以电阻R的电流I=

=2A，所以A正确．

B、由图可知，输入的电压的有效值为220V，电压表的示数为110V，即为输出的电压，根据电压与匝数成正比可得匝数比为2：

1，所以B正确．

C、电压表、电流表等的读数都是有效值，所以C正确．

D、经过变压器前后电压的频率是不变的，根据图象可知，输出电压的频率为f=

=50Hz，所以原线圈中交变电压的频率也为50Hz，所以D错误．

本题选错误的

故选：

D．

根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．

能够根据图象得到我们需要的物理信息，掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题．

3.解：

A、由图象可知，交变电流的周期T=0.02s，频率

，故A错误；

B、理想变压器输入功率等于输出功率，所以变压器输入、输出功率之比为1：

1，故B错误；

C、原线圈两端的电压

，根据电压与匝数成正比，即

，得

，故C错误；

D、流过副线圈的电流

，故D正确；

故选：

D

根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．

本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解

4.解：

由图象可知，交流电的周期为0.3s；

将交流与直流通过阻值都为R的电阻，

则根据有效值的定义有：

代入上式，可解得，U=50

V

故选：

D

根据有效值的定义求解．取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值．

对于非正弦式电流可根据有效值的定义求解有效值．常见题型，要熟练掌握．

5.解：

由图象可知该交变电流的周期T=2×10-2s

可分两段0-0.01s和0.01-0.02S

根据有效值的定义可得

解得

，故D正确

故选：

D

电压表读数为有效值，根据正弦式交变电流峰值和有效值之间的关系以及电流的热效应便可求得有效值

本题考察有关交变电流有效值的计算问题，要根据电流的热效应计算即可判断

6.解：

甲图中交变电流的有效值为：

，

乙图中交变电流的有效值为：

I′=10A，

根据W=Q=I2Rt知，消耗的电功之比为：

．

故选：

C．

根据交流电的有效值的定义求出两交流电的有效值，结合焦耳定律求出产生的热量，从而得出消耗的电功之比．

对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值．

7.解：

理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，所以V的示数不变；

当用电器增加时，相当于R的值减小，电路中的总的电阻减小，所以电流要变大，即副线圈中的电流示数变大，副线圈消耗的功率增大；由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大．

故选：

C

和闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况．

电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法．

8.解：

A、输入电压的最大值

，有效值

，由瞬时值知，加速度ω=100π，电流频率

，故A错误；

B、s打到a处，副线圈匝数增加，

，

，输入电压不变，输出电压增大，即

示数不变，

示数增大，故B错误；C错误；

D、若变阻器的滑片不变，S打到b处，副线圈匝数减少，输入电压不变，输出电压减少，电压表

示数减少，输出功率

减少，根据输入功率等于输出功率，

减少，

不变，则

减少，即电流表A1的示数减小，故D正确；

故选：

D

根据瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论

电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法

9.解：

A、灯泡的亮度与周期无关，取决于有效值；故A错误；

B、电容器的击穿电压取决于电压的最大值，与频率无关；故B错误；

C、无论接哪个电源，输入电压相同，滑片向上移动时，接入电阻增大，则灯泡均变暗；故C正确；

D、若将副线圈n2的匝数增加，则输出电压将增加；故灯泡消耗的功率将变大；故D正确；

故选：

CD．

根据两交流电的图象明确电压的有效值及周期等的变化，则可明确经变压器后的功率等的变化．

本题考查变压器及交流电的图象，要注意明确两图象的区别．

10.解：

A、小风扇的热功率为：

P热=50-42=8W；电流I=

=1A；则由P=I2r可得，r=8Ω；故A正确；

B、电热丝的功率P′=450-50=400W；由P=

可知，电热丝电阻R=

=121Ω；故B错误；

C、根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系：

n1：

n2=50：

220=5：

22，故C错误；

D、只有电热丝接入时才能吹热风；故吹热风时触片P与触点a、b接触，故D错误；

故选：

A

当电吹风机送出来的是冷风时，说明电路中只有电动机自己工作；小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率；

根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系计算匝数比．

本题考查电功率公式的应用，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大．

11.解：

将频率降低时，通过R的电流不变，电容器的容抗增大，通过C的电流减小，则有I1＞I2．电感线圈的感抗减小，通过L的电流增大，则有I3＞I2．故AD错误，BC正确．

故选：

BC

电容器的特性是通交流隔直流，通高频阻低频．电感线圈的特性是通过直流阻交流，通低频阻高频率．通过电阻的电流与频率无关．根据三种元件的特性分析．

解决本题的关键是要掌握电容器和电感的特性，知道电流的频率越低时，容抗越高；而线圈的频率越低时，感抗越小．

12.解：

AB、开关断开时，副线圈为

和

串联，电压表测量

的电流，由图可知原线圈电压为

，所以副线圈电压为

，则电压表的读数是

的电压为

，副线圈电流为

，所以原线圈的电流为

，电阻

上消耗的功率为

，故A正确，B错误；

C、闭合开关S，

与

并联后和

串联，电阻变小，输出电压不变，输出功率增大，输入功率增大，根据

电流表的读数变大，故C正确；

D、闭合开关S，

与

并联后和

串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分的电阻为

，所以并联部分的电压为

=

，最大值为

，所以电容器不会被击穿，故D错误；

故选：

AC

开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，当开关闭合时，R1与R3并联后和R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，根据变压器电压、电流与匝数的关系以及串并联电路的特点即可求解．

本题考查了变压器的原理及最大值与有效值之间的数量关系．能根据欧姆定律求解电路中的电流，会求功率，知道电表示数为有效值，电容器的击穿电压为最大值，难度适中．

13.解：

根据

，得

代入数据：

解得：

输出功率

输入电流

其中的一只灯泡突然短路，相当于电阻减为0，则副线圈电阻减小，输出功率增大，输出功率等于输入功率，由

知通过原线圈的电流会增大

故答案为：

180     2.73      增大

副线圈的电压为36VV，根据电压比等于线圈匝数比即可求解匝数；根据原副线圈的功率相等列式求解原线圈的电流

本题主要考查了变压器的特点，知道原副线圈电压与匝数的关系，知道原副线圈的功率相等，难度不大，属于基础题

14.解：

由电功率公式P=UI和△P=I2R得到功率损耗为：

△P=

减少输电线路电能损失的途径有两个，一是减小输电线的电阻，二是减小输送的电流，即提高输电电压；

故答案为：

减小输电线的电阻；   提高输电电压．

由电功率公式P=UI和△P=I2R推导出功率损耗的表达式分析减少输电线路电能损失的途径．

本题关键推导出输电线的电流和功率损耗的表达式进行分析，高压输电的实质是小电流输电．

15.解：

如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为0.04s末，此时穿过线圈的磁通量最大，流过线圈的电流为0．

在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是与中性面垂直．

故答案为：

0.04s；最大；0；与中性面垂直

由e-t图象可以读出电流的周期、最大值；当感应电动势最大时，线圈与中性面垂直；当感应电动势最小时，线圈与中性面重合．

明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是对学生的基本要求，平时要加强练习．

16.

（1）根据磁通量的定义式可求得磁通量的最大值；

（2）根据Em=NBSω可求得感应电动势的最大值；

（3）根据闭合电路欧姆定律以及电功率公式即可求得电阻R上消耗的电功率．

本题考查交变电流的基本规律和电功率的计算，要注意明确最大值的计算，掌握最大值和有效值之间的关系，明确在计算功率以及求电表示数时均要用有效值．

17.

（1）由P=UI可计算出输电线路上的电；

（2）由P=I2R计算出输电线路上损失的功率，即可求得用户的到得功率

解决本题的关键掌握输送功率与输送电压、输送电流的关系，P=UI，以及知道在输电线损失的功率P损=I2R