学年度高中物理 第五章 交变电流单元练习6 新人教版选修32.docx
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学年度高中物理第五章交变电流单元练习6新人教版选修32
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.如图所示为原、副线圈匝数比为n1:
n2=10:
1的理想变压器,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上u1=220sin100πt(V)的交变电压,则( )
A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22V
B.当单刀双掷开关与a连接时,在滑动变阻器触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小
C.当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈输入功率变小
D.当单刀双掷开关由a扳向b时,调节滑动变阻器滑片到适当位置,有可能实现调节前、后原线圈输入功率相等
2.如图所示为某山区小型电站输电示意图,发电厂发出U1=220sin100πt(V)的交流电通过 变压器升压后进行高压输电,接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电,图中高压输电线部分总电阻为r,负载端的电压表是理想交流电表,下列有关描述正确的是( )
A.若开关S1、S2都断开,则电压表示数为零
B.负载端所接收到交流电的频率为25Hz
C.深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故
D.用电高峰期灯泡较暗,可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度
3.如图所示,R1、R2、R3为完全相同的标准电阻.甲、乙两种情况下电阻R2、R3的功率均为P,且匝数比n1:
n2均为4:
l,则( )
A.图甲中R1的功率2PB.图甲中R1的功率
C.图乙中R1的功率16PD.图乙中R1的功率
4.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交 流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动,从图甲所示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是( )
A.电流表的示数为10A
B.线圈转动的角速度为50πrad/s
C.t=0.01s时,线圈平面与磁场方向平行
D.t=0.02s时,线圈在中性面位置
5.某小型发电机产生的交变电动势为e=10sin10πt(V),对此电动势,下列表述正确的有( )
A.最大值是5VB.频率是10Hz
C.有效值是10VD.周期是0.2s
6.如图所示,在同一水平面内有两根足够长的光滑水平金属导轨,间距为20cm,电阻不计,其左端连接一阻值为10Ω的定值电阻.两导轨之间存在着磁感应强度为l T的匀强磁场,磁场边界虚线由多个正弦曲线的半周期衔接而成,磁场方向如图.一接入电阻阻值为10Ω的导体棒AB在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动,交流电压表和交流电流表均为理想电表,则( )
A.电流表的示数是A
B.电压表的示数是2V
C.导体棒运动到图示虚线CD位置时,电流表示数为零
D.导体棒上消耗的热功率为0.1W
7.如图甲所示,甲为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示.发电机线圈内阻为1Ω,外接灯泡的电阻为9Ω恒定不变,则下列说法中正确的为( )
A.电压表的示数为6V
B.通过电阻的电流方向1秒钟改变50次
C.在0.01s时刻,穿过线圈的磁通量最大
D.产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为50π rad/s
8.某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时,采用了如图所示的电路,其中L1、L2是两个完全相同的灯泡.已知把开关置于3、4时,电路与交流电源连通,稳定后的两个灯泡发光亮度相同,则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是( )
A.当开关置于3、4时,稳定后若只增加交变电流的频率,则L1变暗,L2变亮
B.当开关置于1、2时,稳定后L1、L2二个灯泡均发光且L1比L2亮
C.当开关置于1、2时,稳定后L1、L2二个灯泡均发光且亮度相同
D.在开关置于3、4的瞬间,L2立即发光,而L1亮度慢慢减弱
二、多选题(本大题共4小题,共16.0分)
9.如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形.原、副线圈匝数比n1:
n2=10:
1,串联在原线圈电路中电流表的示数为1A,下列说法中正确的是( )
A.变压器输出端的交流电的频率为50Hz
B.变压器的输出功率为200W
C.变压器输出端所接电压表的示数为20V
D.穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wb/s
10.一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知( )
A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25πt)V
B.该交变电流的频率为25 Hz
C.该交变电流的电压的有效值为100V
D.若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率为50W
11.如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,线圈L的电阻不计,以下判断正确的是( )
A.闭合S,稳定后,电容器的a极板带正电
B.闭合S,稳定后,电容器两端电压小于E
C.断开S的瞬间,通过R1的电流方向向右
D.断开S的瞬间,通过R2的电流方向向右
12.一个理想变压器原、副线圈匝数比n1:
n2=11:
5正弦交变电源连接,输入电压U如图甲所示,如图乙所示副线圈接入一个10Ω的电阻,一个电压表与电阻并联,则( )
A.流过电阻的电流是20A
B.与电阻并联的电压表的示数是100V
C.经过60s电阻发出的热量是1.2×105J
D.变压器的输入功率是1×103W
三、填空题(本大题共3小题,共12.0分)
13.电容器是储存______装置;电荷的______形成电流;变压器工作的基本原理是______.
14.如图的理想变压器,原线圈匝数n1=600匝,输入电压U1=110V,副线圈L2的匝数n2=15匝,输出电流I2=0.60A,L3的输出电压U3=11V,输出电流I3=0.25A.则原线圈中电流I1=______A,变压器的输出功率P=______W,L3的匝数n3=______匝.
15.如图所示的理想变压器原线圈匝数n1=220匝,副线圈匝数n2=10匝,灯泡电阻为R=10Ω,现给变压器原线圈中通入e=220sin100πt(V)的交流电,则灯泡两端的电压U=______V,电流表的读数I=______A.(结果可以用分数表示)
四、计算题(本大题共2小题,共20.0分)
16.如图所示,一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd,其ab和cd边长l1=0.4m,ad和bc边长l2=0.2m,匝数n=100匝,它在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动,当开关S断开时,电压表的示数为10V,开关S闭合时,外电路上标有“10V,10W”的灯泡恰好正常发光,求:
(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度?
(2)S闭合后,当导线框从图示位置转过θ=60°时的过程中通过灯泡的电量?
17.一台发电机,输出功率为1000kW,所用输电线的电阻为10Ω,当发电机接到输电线路的电压分别是10kV,100kV时,分别计算:
(1)导线上的电流强度;
(2)在导线上损失的热功率.
答案和解析
【答案】
1.D2.C3.D4.C5.D6.D7.C
8.A9.ABD10.BD11.BC12.BD
13.电荷;定向移动;电磁感应
14.0.04;4.4;60
15.10;
16.解:
(1)当S断开,电压表示数为1OV,则:
Em=×1OV=20V①
而Em=NBSω ②
由①②式可得:
ω=12.5(rad/s) ③
(2)S闭合,“10V1OW”灯泡正常发光,则电路中电流:
I=④
而E=I(R+r) ⑤
线框转过θ=600过程中通过灯泡的电荷量:
Q=△t ⑥
而= ⑦
又== ⑧
则通过灯光的电量:
q=
代入数据,解得:
q≈0.016C
答:
(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度为12.5rad/s;
(2)S闭合后,当导线框从图示位置转过θ=600过程中通过灯泡的电荷量约为0.016C.
17.解:
由P=UI可知:
导线上的电流强度分别为:
由Q=I2Rt可知:
在导线上损失的热功率
电压为10KV时导线上消耗的功率:
P1=I12R=1002×10=105J;
电压为100KV时的导线上消耗的功率:
P2=I22R=102×10=103J;
答:
(1)导线上的电流强度为分别为100A和10A;
(2)导线上损失的功率分别为105J和103J.
【解析】
1.解:
A、根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压的最大值为220V,所以副线圈的电压的最大值为20V,电压表的示数为电压的有效值,所以示数为V=20V,故A错误;
B、当单刀双掷开关与a连接时,在滑动变阻器触头P向上移动的过程中,输入电压及匝数比不变,输出电压不变,所以电压表的示数不变,变阻器触头P向上移动,变阻器电阻变大,副线圈电流变小,电流表示数变小,故B错误;
C、当单刀双掷开关由a板向b时,原线圈匝数变小,根据,得,副线圈两端的电压变大,输出功率变大,输入功率等于输出功率,所以原线圈输入功率变大,故C错误;
D、当单刀双掷开关由a扳向b时,输出电压变大,调节滑动变阻器滑片到适当位置使负载电阻变大,输出功率可能不变,输出功率等于输入功率,所以有可能实现调节前、后原线圈输入功率相等,故D正确;
故选:
D
根据瞬时值表达式可以求得输入电压的有效值、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.
2.解:
A、开关都断开时变压器空载,副线圈两端有电压,电压表示数不为 零,故A错误;
B、变压器不能改变频率,故负载端交流电的频率还是50Hz,故B错误;
C、深夜大部分用户已关灯,干路中电流减小,线路损耗也减小,用户得到的电压较高,故此时开灯就较亮,故C正确;
D、用电高峰时,负载增多,负载电阻减小,干路中电流增大,因此输电线损耗电压增大,导致降压变压器的输入电压降低,为提高负载电压,可增大降压变压器的副线圈的匝数,使输出电压提高,故D错误.
故选:
C.
明确变压器原理,知道输出电压由输出电压和匝数决定;抓住通过变压器交流电的频率不变得出用户得到的交变电压的频率;远距离输电,输电线上有能量损失、电压损失,根据电流和功率关系分析用电高峰对电路的影响.
解决本题的关键知道原副线圈的电压比与匝数比的关系,知道输入电压决定输出电压,输出功率决定输入功率,输出电流决定输入电流;同时知道用电高峰时输电线上电流较大,输电线上损失的功率和电压较多.
3.解:
AB、设两端电压为U,根据电压与匝数成正比,得线圈两端的电压为4U,根据,两端的电压是两端电压的4倍,的功率为P=,的功率为,故AB错误;
CD、、是完全相同的电阻,功率均为P,由知,副线圈电流为I,副线圈电压均为U,根据电压与匝数成正比,有原线圈两端电压为4U,根据输入功率等于输出功率,有,解得,的功率,故C错误,D正确;
故选:
D
图甲中,原线圈和电阻并联,原线圈两端的电压等于电阻两端的电压,根据电压与匝数成正比即可求出
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