学年高二下学期物理人教版选修32第5章交变电流含答案.docx
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学年高二下学期物理人教版选修32第5章交变电流含答案
2020—2021（人教版）物理选修3—2第5章：
交变电流含答案
人教选修3—2第5章：
交变电流
1、（多选）如图所示，空间有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环，两环间距为L，用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动，用导线将金属杆和外电阻相连，整个过程中只有金属杆切割磁感线．已知磁感应强度的大小为B，圆环半径为R，金属杆转动的角速度为ω，金属杆和外电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则（ ）
A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变大后变小
B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变小后变大
C．流过外电阻电流的最大值为
D．流过外电阻电流的最大值为
2、将R＝200Ω的电阻接入如图所示的交流电路中，电源内阻不计．则可判断（ ）
A．此交流电动势的有效值为311
V
B．此交流电的频率为100Hz
C．线圈在磁场中转动的角速度为100rad/s
D．在一个周期内电阻R上产生的热量是4.84J
3、关于扼流圈的说法,正确的是（ ）
A.扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B.低频扼流圈用来"通低频,阻高频"
C.高频扼流圈用来"通直流,阻交流"
D.高频扼流圈对高频交变电流阻碍作用较小,对低频交变电流阻碍作用很大
4、如图甲所示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,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是（ ）
A.线圈转动的转速为25r/s
B.电流表的示数为10A
C.1s内线圈中电流方向改变了50次
D.t=0.01s时线圈平面与中性面重合
5、远距离输送一定功率的交流电,若输送电压提高到原来的n倍,则（）
A.输电线上损失的电压减少到原来的
B.输电线上损失的电压减少到原来的
C.输电线上损失的电能减少到原来的
D.输电线上损失的电能不变
6、电阻R1、R2与交流电源按照图甲的方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则（ ）
A．通过R1的电流有效值是1.2A
B．R1两端的电压有效值是6V
C．通过R2的电流最大值是1.2
A
D．R2两端的电压最大值是6
V
7、如图所示,三只完全相同的灯泡a、b、c分别与盒子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的三种元件串联,再将三者并联,接在正弦交变电路中,三只灯泡亮度相同。
若保持电路两端电压有效值不变,将交变电流的频率增大,观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变。
则三个盒子中的元件可能是（ ）
A.Ⅰ为电阻,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电感器
B.Ⅰ为电感器,Ⅱ为电阻,Ⅲ为电容器
C.Ⅰ为电感器,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电阻
D.Ⅰ为电容器,Ⅱ为电感器,Ⅲ为电阻
8、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的感应电动势的最大值为50V,当该线圈由图所示位置转过30°时,线圈中的感应电动势大小为（ ）
A.50V B.25
VC.25VD.10V
9、远距离输送交流电都采用高压输电,我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电,采用高压输电是为了（ ）
A.节省输电导线的材料
B.减少输电线上的能量损失
C.根据需要调节交变电流的频率
D.加快输电的速度
10、（多选）一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em.下列说法中正确的是（ ）
A．当线框磁通量为零时，感应电动势也为零
B．线框转动的角速度ω等于
C．当线框内磁通量增大时，感应电动势在减小
D．当线框内磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
11、如图所示,图甲、图乙中用交流电源,图丙、图丁中用直流电源,各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同,则下列说法正确的是（ ）
A.灯L1比灯L2亮 B.灯L3也能发光,但亮度最暗
C.灯L2和L4亮度相同 D.灯L4比灯L1亮
12、（双选）在阻值为10Ω的电阻两端加上如图所示的交流电压,则以下说法中正确的是（ ）
A.电压的有效值为10V
B.电阻消耗的电功率为5W
C.通过电阻的电流有效值为
A
D.电阻每秒钟产生的热量为10J
13、如图是远距离输电的示意图,变压器均为理想变压器,发电机的输出电压恒定,输电线上损耗的功率为△P.变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示.则当用户用电处于高峰期时,下列说法正确的是（ ）
A.U2变大 B.U4变小 C.△P变小 D.I1变小
14、如图所示，匀强磁场磁感应强度B＝0.1T，所用矩形线圈的匝数n＝100，边长lab＝0.2m，lbc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s绕OO′轴匀速转动．试求：
（1）感应电动势的峰值．
（2）若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势的表达式．
（3）若从线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在t＝
时刻的感应电动势大小．
15、如图所示为演示远距离输电的装置，理想变压器T1、T2的原副线圈匝数比分别为1:
4和5:
1，交流电源的内阻r＝1Ω，三只灯泡的规格均为“6V,1W”，输电线总电阻为10Ω.若三只灯泡都正常发光，则交流电源的电动势E为多大？
2020—2021（人教版）物理选修3—2第5章：
交变电流含答案
人教选修3—2第5章：
交变电流
1、（多选）如图所示，空间有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两个彼此正对的相同的金属圆环，两环间距为L，用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动，用导线将金属杆和外电阻相连，整个过程中只有金属杆切割磁感线．已知磁感应强度的大小为B，圆环半径为R，金属杆转动的角速度为ω，金属杆和外电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则（ ）
A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变大后变小
B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，流过外电阻的电流先变小后变大
C．流过外电阻电流的最大值为
D．流过外电阻电流的最大值为
【解析】从金属杆在圆环的最高点开始计时，金属杆切割磁感线的速度v＝ωR，产生的感应电动势e＝BLvcosωt＝BLRωcosωt，当金属杆从最高点运动到最低点的过程中，电动势先变小后变大，流过外电阻的电流先变小后变大，选项B正确；电动势的最大值E＝BLωR，电流的最大值I＝
＝
，选项D正确．
【答案】BD
2、将R＝200Ω的电阻接入如图所示的交流电路中，电源内阻不计．则可判断（ ）
A．此交流电动势的有效值为311
V
B．此交流电的频率为100Hz
C．线圈在磁场中转动的角速度为100rad/s
D．在一个周期内电阻R上产生的热量是4.84J
【解析】由图象可知该交流电动势的最大值为311V，则其有效值E＝Em2＝220V，选项A错误；在一个周期内电阻R上产生的热量Q＝E2RT＝4.84J，选项D正确；由图象可知该交流电周期T＝0.02s，其频率f＝1T＝50Hz，选项B错误；线圈在磁场中转动的角速度ω＝2πT＝100πrad/s，选项C错误．
【答案】D
3、关于扼流圈的说法,正确的是（ ）
A.扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B.低频扼流圈用来"通低频,阻高频"
C.高频扼流圈用来"通直流,阻交流"
D.高频扼流圈对高频交变电流阻碍作用较小,对低频交变电流阻碍作用很大
【答案】A
4、如图甲所示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,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示.以下判断正确的是（ ）
A.线圈转动的转速为25r/s
B.电流表的示数为10A
C.1s内线圈中电流方向改变了50次
D.t=0.01s时线圈平面与中性面重合
【答案】B [解析]周期T=0.02s,转速n=
=
r/s=50r/s,A错误;由图乙可知,交变电流的最大值是Im=10
A,由于电流表的示数为有效值,故示数I=
A=10A,B正确;交流电的频率为50Hz,每个周期内电流方向改变2次,故1s内线圈中电流方向改变了100次,C错误;t=0.01s时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,磁通量为0,故线圈平面与磁场方向平行,与中性面垂直,D错误.
5、远距离输送一定功率的交流电,若输送电压提高到原来的n倍,则（）
A.输电线上损失的电压减少到原来的
B.输电线上损失的电压减少到原来的
C.输电线上损失的电能减少到原来的
D.输电线上损失的电能不变
【答案】B
【解析】输送的功率一定,根据P=UI,可知输电电压越高,输电电流越小,若输送电压提高到原来的n倍,则电流减小到原来的
根据
可知输电线上损失的电压减少到原来的
故A错误,B正确；根据
可知输电线上损失的功率减少到原来的
则输电线上损失的电能减少到原来的
故C、D错误.
6、电阻R1、R2与交流电源按照图甲的方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则（ ）
A．通过R1的电流有效值是1.2A
B．R1两端的电压有效值是6V
C．通过R2的电流最大值是1.2
A
D．R2两端的电压最大值是6
V
【解析】从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.62A，电流有效值为：
I＝Im2＝0.6A，R1两端电压有效值为U1＝IR1＝6V，R2两端电压最大值为Um＝ImR2＝0.62×20V＝122V，综上所述，正确选项为B.
【答案】B
7、如图所示,三只完全相同的灯泡a、b、c分别与盒子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的三种元件串联,再将三者并联,接在正弦交变电路中,三只灯泡亮度相同。
若保持电路两端电压有效值不变,将交变电流的频率增大,观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变。
则三个盒子中的元件可能是（ ）
A.Ⅰ为电阻,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电感器
B.Ⅰ为电感器,Ⅱ为电阻,Ⅲ为电容器
C.Ⅰ为电感器,Ⅱ为电容器,Ⅲ为电阻
D.Ⅰ为电容器,Ⅱ为电感器,Ⅲ为电阻
【答案】C
解析：
由于将交变电流的频率增大后,观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变,说明Ⅰ的电阻增大,故它可能是电感元件,Ⅱ的电阻减小,故它可能是电容元件,Ⅲ的电阻不变,故它可能是电阻元件,故C正确。
8、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的感应电动势的最大值为50V,当该线圈由图所示位置转过30°时,线圈中的感应电动势大小为（ ）
A.50V B.25
VC.25VD.10V
【答案】B [解析]当从图中所示位置转过30°时,即从中性面转过了90°-30°,则此时感应电动势为e=50sin（90°-30°）V=25
V,选项B正确.
9、远距离输送交流电都采用高压输电,我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电,采用高压输电是为了（ ）
A.节省输电导线的材料
B.减少输电线上的能量损失
C.根据需要调节交变电流的频率
D.加快输电的速度
【答案】B
10、（多选）一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em.下列说法中正确的是（ ）
A．当线框磁通量为零时，感应电动势也为零
B．线框转动的角速度ω等于
C．当线框内磁通量增大时，感应电动势在减小
D．当线框内磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
【解析】感应电动势大小等于磁通量的变化率，线框磁通量为零时，感应电动势最大，A错误；由正弦式交流电的瞬时值表达式e＝Emsinωt＝BSωsinωt＝Φmωsinωt，故ω＝EmΦm，B正确；根据Φ和e的表达式可知，当线框磁通量等于0.5Φm时，感应电动势不等于0.5Em，D错误；根据线圈从与磁场平行的位置转到中性面的过程中，磁通量越来越大，磁通量的变化率越来越小，产生的感应电动势越来越小，C正确．故选B、C.
【答案】BC
11、如图所示,图甲、图乙中用交流电源,图丙、图丁中用直流电源,各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同,则下列说法正确的是（ ）
A.灯L1比灯L2亮 B.灯L3也能发光,但亮度最暗
C.灯L2和L4亮度相同 D.灯L4比灯L1亮
【答案】CD
解析：
电压表示数相同,说明交流电压的有效值相同,题图甲中电容器与灯L1串联,电容器对电流有阻碍作用;题图乙中电容器与灯L2并联,电压表的示数为灯L2两端的电压;题图丙中电容器与灯L3串联且是直流电源,电容器“隔直流,通交洗”,所以没有电流流过灯L3,灯L3不亮;题图丁中电容器与灯L4并联,电压表的示数为灯L4两端的电压。
综合以上分析,只有选项CD正确。
12、（双选）在阻值为10Ω的电阻两端加上如图所示的交流电压,则以下说法中正确的是（ ）
A.电压的有效值为10V
B.电阻消耗的电功率为5W
C.通过电阻的电流有效值为
A
D.电阻每秒钟产生的热量为10J
【答案】BC [解析]由图像可知,交流电压最大值为10V,有效值为U=
=
V=5
V,A错误;根据P=I2R知,电阻消耗的电功率为P=
=
W=5W,B正确;通过电阻的电流有效值为I=
=
A=
A,C正确;电阻每秒产生的热量为Q=Pt=5J,D错误。
13、如图是远距离输电的示意图,变压器均为理想变压器,发电机的输出电压恒定,输电线上损耗的功率为△P.变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示.则当用户用电处于高峰期时,下列说法正确的是（ ）
A.U2变大 B.U4变小 C.△P变小 D.I1变小
【答案】B
14、如图所示，匀强磁场磁感应强度B＝0.1T，所用矩形线圈的匝数n＝100，边长lab＝0.2m，lbc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s绕OO′轴匀速转动．试求：
（1）感应电动势的峰值．
（2）若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势的表达式．
（3）若从线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在t＝
时刻的感应电动势大小．
【解析】
（1）由题可知：
S＝lab·lbc＝0.2×0.5m2＝0.1m2，感应电动势的峰值Em＝nBSω＝100×0.1×0.1×100πV＝100πV＝314V.
（2）若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值e＝Emsinωt
所以e＝314sin100πt（V）
（3）若从线圈平面平行磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emcosωt，代入数据得e＝314cos100πt（V）
T＝
＝0.02s
当t＝
时，e＝314cos
V＝157V.
【答案】
（1）314V
（2）e＝314sin100πt（V） （3）157V
15、如图所示为演示远距离输电的装置，理想变压器T1、T2的原副线圈匝数比分别为1:
4和5:
1，交流电源的内阻r＝1Ω，三只灯泡的规格均为“6V,1W”，输电线总电阻为10Ω.若三只灯泡都正常发光，则交流电源的电动势E为多大？
【解析】设变压器T1的原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，变压器T2的原线圈电压为U3，副线圈电压为U4.通过T1原线圈的电流为I1，输电线中的电流为I2，T2副线圈中的电流为I3.根据题意得：
U4＝6V，而I3＝0.5A
对T2，由I2n3＝n4I3得：
I2＝
I3＝0.1A
线路上损失的电压为ΔU线＝I2R线＝1V
由
＝
得：
U3＝
U4＝30V
由线路上的电压关系得：
U2＝ΔU线＋U3＝31V
由
＝
得：
U1＝
U2＝7.75V
再对T1由I1n1＝I2n2求得：
I1＝0.4A
最后由闭合电路欧姆定律得：
E＝I1r＋U1＝8.15V
【答案】8.15V
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