物理选修32第五章习题docx.docx
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人教版物理选修3-2第五章交变电流测试题
一、选择题
1、欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（）
A．增大转速
B．增大磁感应强度
C．增加线圈匝数
D．增大线圈的包围面积
2．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e=
102sin4t，则（）
A．该交变电动势的频率为2Hz
B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t＝s时，e达到最大值
D．在1s时间内，线圈中电流方向改变
100次
3．我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为（
）
A．u＝380sinV
B．u＝311sin314tV
C．u＝220sin314tV
D．u＝36sinV
4．一交变电流的图象如图
1所示，由图可知（
）
A．用交流电流表测该电流，示数为
10A
B．该交变电流的频率为
100Hz
C．该交变电流的有效值为
10
2A
图1
D．该交变电流瞬时值为
i＝10
2
sin628t
5．如图2所示，正弦交流电压
U的最大值为
311V，负载电阻
为100Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电流表和电
压表的读数分别为（）
A．A
311V
B．A
311V
C．A
220V
D．A
220V
图2
6．某电热器接在
36V直流电源上正常工作，功率为
。
若接到
＝36sin
ωt
V交流
P
u
电源两极间，电热器的电阻不变，则它的功率为（
）
A．P
B．
2P
C．1P
D．1P
2
2
4
7．在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：
低频扼流圈和高频扼流圈。
它们的区别
在于（）
A．低频扼流圈的自感系数较大
B．高频扼流圈的自感系数较大
C．低频扼流圈能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流
D．高频扼流圈能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流
8．变压器原线圈
1400
匝，副线圈
700匝并接有电阻
R，当变压器工作时原、副线圈
中（
）
A．电流频率之比为
2∶1
B．输入和输出功率之比为
2∶1
C．电流之比为
2∶1
D．输入端和输出端电压之比为
2∶1
9．一理想变压器的原、副线圈匝数之比为
4∶1，若在原线圈上加
u＝1410sin100
t
V的交变电压，则在副线圈的两端用交变电压表测得的电压是（
）
A．250V
B．
V
C．
V
D．
V
10．一理想变压器变压比为
20∶1，原线圈接入
220V
电压时，将副线圈拆去
18匝，
输出电压为
8V，则该变压器原线圈的匝数应为（
）
A．495匝
B．1320
匝
C．2640
匝
D．990匝
11．如图
3所示，理想变压器原线圈接在电压恒定不变的交变电源上，
副线圈接有两个
灯泡
L1
、L2和一个电阻
R。
开始时，开关
S是断开的。
现将
S闭合，则（
）
A．副线圈两端的输出电压减小
B．L1变暗
C．原线圈的输入电流增大
D．交变电源的输出功率将增大
图3
12．分别用220V和1100V的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相
同。
若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的截面积之比是（
）
A．25∶1
B．5∶1
C．1∶5
D．1∶25
13．如图4所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限
大，交流电源u＝220
2sin100t。
若保持电压的有效值不变，
只将电源频率改为
100Hz，
下列说法正确的是（
）
A．电流表示数增大
B．电流表示数不变
C．灯泡变暗
图4
D．灯泡亮度不变
14．如图5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。
若只将交变电压
的频率改为60Hz，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
图5
15．如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为
1∶5，原线圈两端的交变电压为
u＝
202sin100t，氖泡在两端电压达到
100V时开始发光，下列说法中正确的有（
）
A．开关接通后，氖泡的发光频率为
100Hz
B．开关接通后，电压表的示数为
100V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
图6
二、填空题
16．一闭合线圈在匀强磁场中做匀角速转动，角速度为240rad/min，当线圈平面
转动至与磁场平行时，
线圈的电动势为
V。
设线圈从垂直磁场瞬时开始计时，
则该线圈电动
势的瞬时表达式为
__________________；电动势在
1
s末的瞬时值为
_________。
24
17．如图所示，
7-a
为电热毯的电路示意图，电热毯接在的电源插座上，电热毯被加热
到一定程度后，由于装置P的作用，使加在电热丝ab两端的电压变成如图7-b所示的波形，
从而进入保温状态。
若电热丝的电阻保持不变，此时图甲中交流电压表读出交流电的有效值
是____________V。
ab
图7
18．将u＝1102sin100πt的交变电压接到“220V，100W”的灯泡两端，设灯丝的
电阻不随温度变化，流过灯泡电流的最大值为________A；灯泡消耗的实际功率为_______W．
19.图8为一个交变电流随时间变化的图象，则此交变电流的电流有效值是________A。
图8
三、计算题
20．如图9所示，今有一个长20cm、宽
10cm，共有500匝
O
的矩形线圈，在外力作用下在
＝T匀强磁场中，以恒定的角速
B
度
＝100rad/s
绕垂直于磁场方向的固定轴
OO′匀速转动，
R
发电机线圈两端与
＝100
Ω的电阻构成闭合回路。
求：
O
R
图9
（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90o角的过程中通过电阻R横截面的电
荷量；
（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热。
21．发电厂的交流发电机输出电压恒为500V，输出功率为100kW。
要将电能输送到远
处的工厂。
设计输电线上的功率损失为2%，输电线总电阻为20Ω，用户得到的电压220V。
求：
发电厂附近的升压变压器和用户附近的降压变压器的匝数比各多大（所用变压器都看作理想变压器）
22．有一交变电压的变化规律为u＝311sin314t，如果某个氖管，它的两端电压等于或大于220V时就会产生辉光，而小于220V则不会产生辉光，给这只氖管两端加上述电压，则在1s内氖管发光的时间是多少
23．用均匀的金属丝绕成的长方形线框abcd，ad＝bc＝3l，ab＝cd＝l，线框可以绕ad、
bc边上的MN轴以角速度
匀速转动，MN左侧空间无磁场，右侧空间中分布有磁感应强度为
B
的匀强磁场，方向垂直纸面向里，
恰在磁场边界上，
＝＝2
l
，回路总电阻为
，初
MN
aMbN
R
始时，线框平面垂直于磁场，如图
10所示。
求：
图10
（1）以电流方向沿abcda时为正，在i-t坐标系中作出电流随时间变化的图像（两个周期），并注明必要的坐标值（峰值、周期等）及其计算过程。
（2）此电流的有效值I等于多少
参考答案
一、选择题
1．A
解析：
转速提高后，交流电的频率会发生变化。
2．AB
解析：
频率为2Hz，1s内线圈中电流方向改变4次。
3．B
4．ABD
5．C
6．C
解析：
功率要用有效值计算。
7．A
解析：
低频扼流圈不仅对低频交流电有较大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用更大，
相对高频扼流圈它的自感系数要大。
高频扼流圈对低频交流电也有阻碍作用，只是比对高频
交流电的阻碍作用要小。
8．D
9．A
解析：
交变电压表测得的电压是有效值。
10．B
解析：
原来
n1
＝
20
，将副线圈拆去
18匝后，
n1
＝
220
，两式联立得出结果。
n2
1
n2－18
8
11．BCD
解析：
副线圈两端电压由电源输入电压和原、副线圈匝数比决定，与开关通断无关，所
以A错误。
开关闭合后，副线圈右侧回路中的电阻减小，
电流
I
2增加，2增加，2＝
1＝
11，
P
P
PUI
所以交变电源的输出功率变大，原线圈的电流也增大。
副线圈两端的电压不变，两灯并联，
总电阻减小，R两端电压变大，因此灯L1两端的电压变小，将变暗。
12．A
解析：
输电线上损失的功率为
P损＝I2R＝（P）2
l，输送电功率P相同，导线材料l
U
S
和送电距离都相同时，导线横截面积
2
S与电压U成反比。
13．C
解析：
由交流电压的瞬时值表达式可知电源频率开始为
50Hz，当变为
100Hz时，线
圈的感抗增大，则线路中电流减小，电灯消耗的电功率减小，灯泡变暗。
14．D
解析：
当电压的频率增高时，纯电阻支路的电流没发生变化；而电感性电路对高频交流电的阻碍作用强了，因此，b会变暗；电容性电路对高频交流电的阻碍作用减小，因此，
c
灯会变亮
15．AB
解析：
变压器不改变交变电流的频率，原线圈的频率为50Hz，故副线圈中电流的频率
为50Hz。
由于在一个周期的时间内氖泡要发光两次，故氖泡发光频率为100Hz。
原线圈电
压的有效值为
20V，根据变压比知副线圈两端的电压有效值为
100V，此即交流电压表的示
数。
开关断开后，电压表永远测的是线圈两端电压，保持不变。
开关断开，负载电阻增大电
压不变，故输出功率减小。
二、填空题
16．e＝sin4t；e＝1V
解析：
当线圈平面转动至与磁场平行时，此时两边都垂直切割磁感线，线圈的电动势为
最大值，角频率
＝240
rad/min＝4
rad/s，
＝msin
t
＝sin4
t
V。
e
E
17．156V
解析：
图乙的交流电与正弦交流电相比，在一个周期内产生的热量减小了一半。
峰值为
311V的正弦交流电电压的有效值是
Um
＝
311
＝220V，此交变电流在一个周期
T内
U'＝
2
2
通过电阻R产生的热量为
Q1＝
U2
T
U的直流电也在T时间内通过电阻
R，
R
·，若有一电压为
2
则产生的热量为
2＝U2
，根据有效值的定义有
1
＝2，所以，此交变电流电流的有效
Q
T
Q
Q
R
值为156V。
18．A；25W
解析：
灯丝电阻为484Ω，电压的有效值为
110V，I＝
5
2
＝A，P＝UI＝25W
m
22
19．5A
解析：
设此交变电流有效值为I，则在一个周期T内通过电阻R产生的热量为
2
T
＋（32）
2
R·
T
Q＝（42）R·
1
2
2
若有一电流为
I的直流电也在T
时间内通过电阻
R，则产生的热量为
2
2
Q＝IRT
根据有效值的定义有Q1＝Q2
所以，此交变电流电流的有效值为
5A。
三、计算题
20．解答
（1）线圈中感应电动势的最大值
m＝
nBS
＝×102V
E
（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过
90o角所用时间为t。
线圈中的平均感应电动势
E＝n
＝nBS
t
t
通过电阻R的平均电流I＝E＝nBS
RR
t
在t时间内通过电阻横截面的电荷量
Q＝I
t＝Q＝nSB=×10－2C
R
（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值U＝
2
m
E。
2
经过t＝10s，电流通过电阻产生的焦耳热
Q热＝U2
t
R
解得Q热＝×103J
21．解答：
Pr＝2%P1＝2000W，由Pr＝Ir2·r，得Ir＝10A，即升压变压器次级线圈的
电流I1'
和降压变压器初级线圈的电流
I2都是10A。
升压变压器初级线圈的电流
I1＝P1＝
U1
200A，因此n1＝I1
＝
1；升压变压器次级线圈电压
U1'＝10000V，输电线上的电压损
n1
I1
20
失Ur＝Ir·r＝200V，因此降压变压器初级线圈电压为
U2＝U1'－Ur＝9800V，因此n2
＝U2
n2
U2
＝9800＝490。
220
11
22．解答：
氖管的辉光电压是
220V，即电压大于
220V，氖管中的惰性气体被击穿，
产生辉光放电。
所以
1s内氖管发光的时间就是电压大于
220V的时间。
由题可知：
＝314rad/s
T＝2π＝2πs＝1
s
314
50
当u＝311sin314
tV＝220V时：
可得在0～T（1
s）内，有t1＝
1s，t2＝3
s
2
100
400
400
即在0～T内，氖管发光时间为
2
t＝t2－t1＝（
3
－1）s＝1s
400
400
200
同理：
在T～T内，氖管发光时间仍为
1s
2
200
所以，在
1s内氖管发光时间为
t＝2
t×1
＝100
t＝。
T
23．解答：
线圈有一部分在磁场中运动，另一部分在磁场外，而且转轴不在中间，左右
不对称，与那种典型的正弦交流发电机结构有着明显的不同，解答此题，也同样不能直接套用现成的公式，只能从最基本的电磁感应原理出发进行分析求解。
（1）如图所示为俯视图，从图示位置开始计时，在
0～T的时间内，线圈内产生正弦
4
交流电，e＝B
l
2sin
t，
i＝e＝B
l2sin
t，从0
变为Bl2
，电流方向为adcba。
R
R
R
在T～3T时间内，线圈的
部分进入磁场，切割磁感线产生电流，相当于电源，
4
4
aMNb
电动势从最大值减小到零，再从零增加到最大值，电流仍是正弦式交流电，
m
2
m
E＝2B
l，I
＝Em＝2B
l2
，电流方向在
T～2T内是adcba，在2T～3T内是abcda，
R
R
4
4
44
在3T～T时间内，又是cd边进入磁场中，切割磁感线产生电流，电流的方向为
dabcd，
4
2
电流由最大Bl到零，按正弦函数规律变化。
R
以后线圈运动重复上述过程，所以线圈中的电流也重复上述规律作周期性变化。
i—t
图像如下图所示。
（2）在一个周期内可分为两部分，有半个周期时间内的电流最大值是
Bl
2
R
，另外半
2
5
2
周期内最大值是
2Bl，电流的有效值为
I＝
Bl。
2
R
R
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