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