高中物理交流电习题与答案.docx
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高中物理交流电习题与答案
《交流电》习题
一、交变电流的产生
1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势，下面说法正确的是
A．当穿过线圈的磁通量最小时，感应电动势最小
B．当穿过线圈的磁通量最小时，感应电动势最大
C．当穿过线圈的磁通量是零时，感应电动势最小
D．当穿过线圈的磁通量是零时，感应电动势最大
2．已知交变电流的瞬时值的表达式是i＝5sin50πt（A）,从t=0到第一次出现最大值的时间是：
A．6.25秒 B．1/200秒 C．1/150秒 D．1/100秒
3．如图1示的正弦交流电流，其流瞬时值的表达式为________________________。
图1图2
4．如图2所示的交流电电流的瞬时值的表达式为___________________________，已知时间t＝0.0025秒时交流电电流的值为14.14安。
5．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e＝εmsinωt，则下面判断正确的是
A．εm＝ BSω B．ωt是线圈平面和中性面之间的夹角
C．εm＝nBSω D．ωt是线圈平面和中性磁场方向的夹角
6．图3为单匝线圈面积为S在磁感强度为B的匀强磁场中匀速转动，感应电动势e＝εmsinωt,感应电流i＝Imsinωt
（1）在题中将线圈的转速提高一倍其他条件不变则电动势的表达式为
A．e＝εmsinωt B．e＝2εmsinωt
C．e＝2εmsin2ωt D．e＝εmsin2ωt
（2）题中产生的最大感应电流为Im要使感应电流的最大值变为2Im可用的方法是：
A．把磁感应强度变为2B B．把转动角速度变为2ω
C．用同样的导线做成一个面积为2S的线圈
D．用同样的导线做成一个每边都是原长2倍的线圈
7．若上题中线圈是正方形边长为0.2m，磁感应强度B＝1T，转动角速度ω＝500πrad/s，线圈每条边的电阻都为R＝10Ω，那么图示位置时
（1）回路中的电流强度为
A．0A B．12.5A C．1.57A D．πA
（2）bd两点电势差为：
A．0V B．500V C．62.8V D．125.6V
8．如图4所示，在磁感强度B＝10T的匀强磁场中有一矩形线圈abcd,其电阻R＝10Ω，初始放置时线圈平面与磁感线平行，已知线圈ab＝15cm，ad＝10cm，线圈绕对称轴OO’转动，且转速为50转/秒。
求：
（1）线圈得到的感应电动势峰值是多大？
（2）如图规定感应电流方向abcd为正方向，且开始时ab边沿纸面向外的方向旋转，写出感应电流i的表达式。
二、表征交变电流的物理量
9．i＝5sin314t（A）的最大值为_______，有效值为________,周期为_______ 。
10．关于交变电流的几种说法正确的是
A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值
B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值
C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值
D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值。
11．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e＝10sin4πt（V）则
A．交流的频率是4πHz B．当t＝0时线圈平面跟磁感线垂直
C．当t＝0.5时，e有最大值 D．交流的周期是0.5s
12．一只标有“220V100W”的电炉，接入U＝156sin314t（V）的电路上问
（1）与电炉串联的交流电流表、并联的交流电压表的读数各为多大？
（2）电炉的实际功率多大。
13．有一电阻加在它两端的电压U＝282sin100πt（V）实际消耗的电功率200W，求通过该电阻的交变电流有效值和瞬时值。
14、如右图所示，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律。
此交变电流的有效值是
A.5
AB.5A C.3.5
AD.3.5A
15．一正弦式电流的有效值为3A频率为50Hz则此交流电路的瞬时值表达式可能是：
A．i＝3sin314t（A） B．i＝3
sin314t（A）
C．i＝3sin50t（A） D．I=3
sin50t（A）
16．一交流电压U＝537.4sin100t（v），求它的最大值，有效值、周期并以t为横坐标轴画出它的图象。
17．使右图5中所示的交流电通过10Ω的电阻R，则R的发热功率为___________用交流电流表测量，此电流表的读数为___________。
18．一根电阻丝接入100v的电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦式电流路中在2min内产生的热量也为Q，则该交流电路中的电压峰值为:
A．141.4V B．100V C．70.7V D．50V
三、电感器和电容器对交流的作用
19、如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。
若接在220V，60Hz的交变电压两端，则
A.三只灯泡亮度不变
B.三只灯泡都将变亮
C.a亮度不变，b变亮，c变暗
D.a亮度不变，b变暗，c变亮
20、三个电流表A1、A2、A3分别与电容、电阻、电感串接在一起，接到一电压最大值不变但频率可变的交流电源上，当使交变电流的频率增加时，下列说法正确的是（）
A、三个电流表示数不变B、三个表的示数都增加
C、A2表的示数不变D、A3表的示数变小
21、在收音机上我们常常能看到一些只绕几圈而且没有铁芯的线圈，它的作用是（）
A、阻碍高频成分，让低频和直流成分通过
B、阻碍直流成分，让低频成分通过
C、阻碍低频成分，让直流成分通过
D、阻碍直流和低频成分，让高频成分通过
22、某线圈接到交变电压两端时流过的电流为I，把线圈拉直变成导线再次接入同一交变电压上，流过的电流为I’，则（）
A、I>I’B、I23、对交变电流能够通过电容的正确理解是（）
A、交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体
B、交变电流能够使自由电荷通过电容器两极间的绝缘介质
C、交变电流能够使电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流通过了电容器
D、交流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质
24、如图所示，在真空中速度V=6.4
107m/s，的电子束，连续地射入两平行极板间，极板长度为L=8.0
10-2m，间距为d=5.0
10-3m。
两极板不带电时，电子束沿两极板之间的中线通过。
在极板上加一50HZ的交变电压U=U0sin
t，如果所加电压的最大值为U0超过某一值UC时，将开始出现以下下象，电子束有时能通过两极板；有时间断不能通过。
（1）
求UC的大小
（2）求U0为何值时才能使通过的时间和间断时间之比为2：
1。
（电子质量m=9.1
10-31kg）
三、变 压 器
19．一原副线圈本身电阻不计的理想变压器，原线圈匝数为n1,副线圈匝数为n2，则
A．副线中的两端电压U2和原线圈的两端电压U1之比为
B．副线中的电流I2和原线圈的电流I1之比为
C．副线圈中输出功率P2与原线圈中输入功率P2之比为
D．副线圈中输出功率P2与原线圈中输入功率P2之比为
20．用U1、U2、I1、I2代表一理想变压器原副线圈的电压和电流，下面说法正确的是：
A．U2与匝数成正比，U1随U2的增加而增加 B．I2与匝数成反比，若I2增加则I1减少
C．
＝常数，I1随I2的增大而增大 D．
＝常数，I2随I1的增大而增大
21．如图7在有变压器的交流电路中，A1，A2都是交流电流表，在开关原来闭合情况下再将开关断开，两只电流表的读数如何变化？
A．A1变大，A2变小
B．A1变小，A2变大
C．A1 A2都变小
D．A1 A2都变大 图7
22．一台理想变压器原线圈加220V交流电压，在副线圈的两端电压是12V，现将副线圈增添24匝后，副线圈的电压升至16v则原线圈的匝数为______,副线圈原来的匝数为______。
23．理想变压器原线圈为1320匝，副线圈60匝在副线圈上接上一个10Ω的电阻，通过它的电流强度为1安，则原线圈的电压为_____伏,输入功率是_____瓦，在其他条件不变时，若将副线圈匝数加倍，则原线圈中电流将变为_________。
24．采用变压器给负载供电，哪些办法可以减少变压器的输入功率
A．减少原线圈的匝数，其他条件不变 B．增加原线圈的匝数，其他条件不变
C．减小负载R的阻值，其他条件不变 D．增加负载R的阻值，其他条件不变
25．右图8所示变压器的n1∶n2＝3∶1，次级接3个相同的灯泡均能正常发光，初级线圈串有一个相同的灯泡那么
A．灯L也正常发光
B．灯L比另3个暗
C．灯L将会烧毁
D．不能确定
图8
26．如图9，理想变压器的原副线圈分别接有相同的白炽灯，原副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电源电压为U,求B灯两端电压UB＝？
图9
27．一个变压器有5V、6V、350V三个副线圈，原线圈接在220V电压上，当5V线圈输出功率为6W、6V线圈接6Ω的电阻，350V线圈中有400mA电流时，原线圈中电流是多少？
28．如图10，变压器的原线圈接到220V的交流电源上，副线圈有两个，副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个标有“12V 12W”的灯泡组成闭合回路，且灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压U3＝110V，与电阻R组成闭合回路，通过电阻R的电流强度为0.4A，求
（1） 副线圈3的匝数n3＝？
（2） 原线圈匝数n1＝？
及流经它的电流强度I1＝？
图10
四、远距离输电
29．远距离输电时，在输送的电功率不变的条件下
A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压势必增大输电导线上能量的损耗
D．提高输电电压势必增大输电导线上电流
30．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比
31．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高n倍则
A．输电导线上损失的电功率不变
B．输电导线的电压损失不变
C．输电导线的电功率损失原来的1/n倍
D．输电导线的电功率损失是原来的1/n2倍
E．输电导线的电压损失是原来的1/n倍
F．输电导线的电压损失是原来的1/n2倍
32．发电厂电机的输出电压为U1 发电厂至学校的的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2 则输电导线上损耗的功率可表示为：
A．U12/R B．（U1-U2）2/R C．I2R D．（U1-U2）I
33．某用电器离供电电源L米，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过 u/2，已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积最小值是
A．ρL/R B．2ρLI/U C．U/（ρLI） D．2UL/（Iρ）
34．某小水电站，输出功率P＝40kW，机端电压U机＝500V，向远处输电，导线总 电阻R＝5Ω，升压变压器匝数比为1∶5，降压变压器匝数比为11∶1，向用户供电。
求
（1） 用户得到的电压
（2） 此输电过程的效率有多高
（3） 若如果不升压直接输电，输电线上损耗的功率是多少？
35．一小型水力发电站，水流量为1m3/s落差为5m，发电机的总效率为50％，输出电压为350V，输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5％，需要安装升压变压器，用户需要电压为220V，所以到用户需要装降压变压器 （g取9.8m/s2）则
（1）发电机的输出功率为_______
（2）输电线路上的电流强度为________（3）升压变压器的原副线圈的匝数之比为________ （4）降压变压器原副线圈匝数之比为__________
36．一发电机组的输出电压为500v，输出功率为160kw，通过升压变压器后向远处输送，已知输电线的总电阻为5Ω，要使输电线上损失的功率不超过发电机组输出功率的5％那么升压变压器原副线圈的匝数比不能超过何值。
答案：
一、交变电流的产生
1.AD；2.D,
3.I＝4sin314t（A）
4.I＝Imsinωt＝20Asin314t安;5.AB;
6.
（1）.C
（2）.AB;7.
（1）.C
（2）.A
8.
（1）.4.71v
（2）.I＝－Imsin（ωt＋π/2）＝－4.71sin（100πt＋π/2）
答案：
二、表征交变电流的物理量
9、5A，3.5A,0.02s;10.C;11.BD;
12、解：
先求出156V的有效值U＝156/
≈110（V），
即为交流电压表的读数。
后求电炉的电阻R＝2202/100＝484Ω
I＝U/R＝110/484＝0.227A即交流电流表的读数。
根据P＝I2R＝0.2272×484≈25W即电炉的实际功率。
13.解：
1）．先求交流电的有效值U＝
根据I＝
＝
=1A
2）．后求出交流电压的峰值Im＝
I＝2A则交变电流的瞬时值i＝2sin100πt（A）
14、311v
15、B
16、如图6
17．45W2.1A
18.B图6
答案：
三、变 压 器
19．A；20.C；21.C；22.1320，72；23.220V，10W,0.18A；24.BD；25.A；
26．解：
IA=
，IB=UB/RB再由U1/UB=2/1IA/IB=1/2可得UB=
U
27．解：
根据P1＝P2＋P3＋P4 有
220I＝6＋62/6＋350×400×10－3＝152
I1＝152/220＝0.69A
28．解：
（1）根据U2/U3＝n2/n3 ∴n3＝U3n2/U2＝275匝
（2）根据U1/U2＝n1/n2∴n1＝U1n2/U2＝550匝
根据P1＝P2＋P3＝P2＋I3U3＝12＋0.4×110＝56W
则I1＝P1/U1＝56/220＝0.255A
答案：
四、远距离输电
29．B；30。
AC；31。
DE；32。
BC；33。
B；
34．解：
（1）升压过程：
U1＝500V I1＝P/U1＝80A
U2＝n2U1/n1＝2500V I2＝n1I1/n２＝16A
电压损耗UR＝I2R＝16×5＝80V
功率损耗PR＝I22R＝162×5＝1.28kW
降压过程
U3＝U2－UR＝2500－80＝2420V
U4＝
U3＝
×2420＝220V
（2）根据η＝P有/P总＝
＝
＝28.72/40＝0.968＝96.8％
（3）根据I＝P/U＝40000/500＝80A
再根据P＝I2R＝802×5＝32000＝32kW
35。
解：
（1）水流功率P水＝mgh/t＝1000×9.8×5/1＝49000瓦
则发电机的输出功率P发＝49000×50％＝24500＝24.5kW
（2）P损＝24.5×5％＝1255W
根据P损＝I22R则I2＝
＝
＝17.5A
（3）根据升压变压器原理 则U2＝P/I2＝24500/17.5＝1400V
故n1∶n2＝350∶140 n1/n2＝1/4
（4）根据降压变压器原理
U3＝U2－I2R＝1400－17.5×4＝1330 U4＝220
∴n3/n4＝1330/220≈6∶1
36．解：
输电线上损失的功率最多为P损＝P×5％＝1.6×105×0.05＝8×103W
输电线上的电流最强为I2＝
＝40A
升压变压器原线圈电流I1＝1.6×105/500＝320A
则原副线圈匝数比n1/n2＝I2/I1＝40/320＝1/8
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