高中物理 第五章交变电流.docx
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高中物理第五章交变电流
第五章交变电流
1交变电流
1、在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t的图象是（）
2、对于图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是（）
A.电流的大小变化，方向也变化，是交变电流
B.电流的大小变化，方向不变，不是交变电流
C.电流的大小不变，方向不变，是直流电
D.电流的大小不变，方向变化，是交变电流
3、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V，那么该线圈由图所示位置转过30°时，线圈的感应电动势大小为（）
A.50VB.25
VC.25VD.10V
4、一闭合线圈在匀强磁场中做匀速转动，线圈的转速为240πrad／min，当线圈平面转至与磁场方向平行时，线圈的电动势为2V，设线圈从中性面开始转动，则线圈所产生的电动势瞬时值表达式为________V，在
s时的电动势为________V.
5、一个面积为S的单匝矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示，感应电动势的最大值和周期可由图中读出.则磁感强度B=________；在t=
时刻线圈平面与磁感强度的夹角等于________.
6、如图所示，边长为0.5m的正方形线框ABCD绕AB边在匀强磁场中匀速转动，AB边和磁场垂直，转速为每秒50转，磁感应强度为0.4T.求：
（1）感应电动势的最大值；
（2）在转动过程中，当穿过线框的磁通量为0.05Wb时，感应电动势的瞬时值为多大?
2描述交变电流的物理量
1、一个接在某直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：
P2为（）
A.2：
1B.1：
2C.1：
1D.1：
2、把电热器接到110V的直流电源上，每秒产生的热量为Q，现把它接到交流电源E，每秒产生的热量为2Q，则交流电压的最大值是（）
A.110
vB.220
V
C.220VD.110V
3、右图表示一交变电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是（）
A.2AB.2.2AC.3AD.4A
4、正弦交流电压U=50sin314t（V），加在一氖管两端，已知当氖管两端的电压达到25
v时才开始发光，则此氖管在一个周期内发光的总时间为（）
A.0.02B.0.0025sC.0.01sD.0.005s
5、一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如图所示.发电机内阻r=5.0Ω，外电阻R=95Ω，.已知感应电动势的最大值Em=nφmω，其中φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路的交流电流表（内阻不计）的读数。
6、发电机转子是匝数n=100，边长L=20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π（rad／s）的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω.试求：
（1）写出交变电流瞬时值表达式；
（2）外电阻上消耗的功率；
（3）从计时开始，线圈转过
过程中，通过外电阻的电荷量是多少?
3电感和电容对交变电流的影响
1、如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同.若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60Hz，则发生的现象是（）
A.三灯亮度不变B.三灯均变亮
C.a不变、b变亮、c变暗D.a不变、b变暗、c变亮
2、对于如图所示的电路，下列说法正确的是（）
A．双刀双掷开关S接上部时，灯泡亮度较大
B．双刀双掷开关S接下部时，灯泡亮度较大
C．双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变大
D．双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变小
3、对于如图所示的电路，下列说法正确的是（）
A．a、b两端接稳恒直流，灯泡将不发光
B．a、b两端接交变电流，灯泡将不发光
C．a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度相同
D．a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度将会减弱
4、如图所示电路中，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，交流电源的电压u=220
sin100πtV.若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的有（）
A.电流表示数增大，电压表示数减小
B.电流表示数减小，电压表示数变大
C.灯泡变亮
D小灯泡变暗
5、在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，又有直流成分，如果要把交流成分输送到下一级，应该用如图所示的电路中的__________电路（填“a”或“b”）.其中的电容器叫隔直电容器，它的作用是阻止直流成分，而让交流成分通过，由此得出它具有____________________的性质。
6、在电子技术中，从某一装置输出的交流电常常既有高频成分又有低频成分，要把低频成分输送到下一级装置，可用如图所示电路，其中电容器C叫旁路电容，通过它的是__________成分（填“高频”或“低频”）由此得出它具有____________________的性质。
4变压器
1、有一个理想变压器,原线圈1200匝,副线圈400匝,现在副线圈上接一个变阻器R,如图所示,则下列说法中正确的是（）
A.安培表A1与A2的示数之比为3:
1
B.伏特表V1与V2的示数之比为3:
1
C.当变阻器滑动头向下移动时,原线圈的输入功率将增加
D.原、副线圈的功率之比为3:
1
2、如图一理想变压器原副线圈匝数比为4:
1,图中五只电灯完全相同,若B、C、D、E都能正常发光，则A灯（）
A.一定能正常发光B.比正常发光暗
C.比正常发光亮D.一定被烧坏
3、在某交流电路中,有一正在工作的变压器,原副线圈匝数分别为n1=600,n2=120,电源电压U1=220V，原线圈中串联一个0.2A的保险丝,为了保证保险丝不被烧坏,则（）
A.负载功率不超过44w
B.副线圈电流最大值不能超过1A
C.副线圈电流有效值不能超过1A
D.副线圈电流有效值不能超过0.2A
4、如图所示，理想变压器和三个定值电阻R1、R2和R3接在交流电源上，R1=R3，若R1、R2和R3上的电功率相等，则R1：
R2=_____________,变压器原、副线圈的匝数比为__________.
5、有一理想变压器在其原线圈上串一熔断电流为I0=1A的保险丝后接到220V交流电源上，副线圈接一可变电阻R作为负载，如图所示，已知原、副线圈的匝数比n1:
n2=5:
1,问了不使保险丝熔断，可变电阻的取值范围如何？
6、一台理想变压器原、副线圈匝数比为10：
1，原线圈接U=100
sin100πtV的交变电压，副线圈两端用导线接规格为“6V，12W”的小灯，已知导线总电阻r=0.5Ω,试求：
副线圈应接几盏小灯？
这些小灯又如何连接才能使这些小灯都正常发光？
5电能的输送
1、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，输入学校的电压为U2，下列四个计算输电线功率损失的公式中不正确的是（）
A、
B、
C、
D、
2、一个小水电站输出电功率为20kw，输电线总电阻为0.5Ω，如果先用400V的电压送电，后改用2000V电压输电，则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是（）
A、减少50WB、减少7.68WC、增加7.68WD减少1200W
3、输电线的电阻为R，输送功率为P，现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为（）
A、
B、
C、
D、
4、某变电站用220V的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出电压应变为V。
5、发电机的路端电压为220V，输送电功率44kW，输电线电阻为0.4Ω，则用户得到的电压为V，用户得到的电功率为kW。
若用初、次级线圈匝数之比为1：
10的变压器升压，经同样的输电线输电后，再用初、次级线圈匝数之比为10：
1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电压为V，用户得到的电功率为kW。
6、一条河的流量为Q=40m3/s，落差为h=5m.利用它发电，单相交流发电机效率η1=50%，输出电压U=400V，输电线总电阻R线=5Ω，电线上允许损失的最大电功率为发电机输出的电功率η2倍,η2=5%，用户所需电压为220V，设计输电线两端变压器的原、副线圈匝数比各是多少？
参考答案
第五章交变电流
1交变电流
1、C解析：
从中性面开始计时，磁通量随时间的变化规律是余弦函数，C正确.。
2、B解析：
方向不变的电流不是交流电。
3、B解析：
本题中从图示位置开始计时，交流电随时间变化的规律是余弦函数：
代入数据得：
4、解析：
；
5、EmT／（2πS）；30°或150°
6、解析：
（1）ω=2πn=314rad／s
Em=BωS=31.4V
（2）φm=BS=0.1Wb
由φ=φmcosrheta得
cosθ=
，θ=60°
E=Emsinθ≈27.2V
2描述交变电流的物理量
1、A2、C
3、B解析：
所以
4、C解析：
由U=50sin314t（V）可知：
T=0.02s在前半个周期，当t=T/8时
，此前U一直小于
这个值，到t=3T/8时，
，此后U值也一直小于
这个值，直到后半个周期出现类似情况，所以在一个周期内从t=T/8到t=3T/8,以及从t=5T/8到t=7T/8的时间内电压都大于
，即t=T/2=0.01s的时间电压大于
。
氖管的发光时间就是0.01s。
5、解析：
由题中可知感应电动势的最大值：
Em=nωφm①
设线圈在磁场中转动的周期为T，则有ω=
②
根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im=
③
设交流电流表的读数为I，它是有效值，则I=
④
由题中的φ-t图线可读出：
φm=1.0×10-2WbT=3.14×10-2s
解以上各式，并代人数据得I=1.4A
6、解析：
（1）电动势的最大值：
Em=nBωL2=200π=628（V）
根据闭合电路欧姆定律得Im=
=6.28A
故交变电流瞬时值表达式：
i=6.28sin100πt
（2）电流的有效值I=
由P=I2R得外电阻上的消耗功率：
P=（
）2R=1.95×103W
（3）从计时开始到线圈转过
过程中，平均感应电动势由E=n
得
平均电流：
=nB2L2／2（R+r）·Δt
通过外电阻的电荷量：
q=
·Δt=
5×10-3C
3电感和电容对交变电流的影响
1、D解析：
增大交流电的频率对电阻没有影响，a灯的亮度不变；线圈的感抗增大电流变小，b灯变暗；电容器的容抗减小电流变大，c灯变亮
2、AC解析：
线圈的感抗对直流电没有影响。
3、D解析：
当a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压时，由于电容器有“通交流、隔直流”的作用，此时电容器由原来的电阻无穷大变为相当于一个电阻的作用，这时电容器和灯泡分得的电压变小，所以灯的亮度将变暗。
4、BD解析：
在此电路中，线圈起到和电阻一样的作用，且交流电的频率增加时，这个等效电阻变大，根据”增反减同”原则，BD正确。
5、b隔直流、通交流
6、高频通高频、阻低频
4变压器
1、BC 解析：
理想变压器的电压之比等于匝数之比，电流之比与匝数成反比，功率相等，所以B、C正确。
2、A 解析：
副线圈中的电流等于四只电灯的总电流，即：
。
又由于原副线圈的电流之比等于匝数的反比，所以：
，因为五只电灯完全相同，所以A灯也正常发光。
3、AC 解析：
可知：
原线圈中的功率不得超过44W，而副线圈中的功率等于原线圈的功率，所以副线圈的功率也不得超过44W，电流的有效值不得超过1A。
故A、C正确。
4、1：
42：
1解析：
R3功率即输出功率，应等于输入功率。
因为
，故有原线圈上功率与R2功率相等，它们电压相同，所以R2上电流与原线圈电流相等,I1=2I2R2=4R1而R1=R3所以I1=I3=2I2n1：
n2=I3：
I2=2：
1
5、大于8.8Ω
6、
解析：
注意根据线路损失功率求出电流，未加变压器时线路电流即是升压变压器原线圈电流。
求
时用电流比;求
时用电压比。
5电能的输送
1、A2、D3、C
4、440V解析：
由
得：
，所以
5、60V28KW218.4V42.4KW
解析：
第一种情况下：
，用户得到的电功率：
；
用户处得到的电压：
。
第二种情况下：
输送电压是原来的10倍，则损失的功率变为原来的1/100，损失的电压变为原来的1/10，用户处的变压器的原线圈电压是U=2200-8=2192V，经变压器变压后为219.2V。
用户得到的电功率为42.4KW.
6、
（1）不用变压器，直接输电时：
干线中电流：
I=
A=20A
电线上损失的：
U损=I·R线=20×2×2V=80VP损=I·U损=1600W
用户得到的：
U户=220-80V=140VP户=P-P损=4400W-1600W=2800W
（2）用变压器时，电路如图所示.
U1=10U=2200V
I线′=
A=2A
U2=U1-I线R=2200-2×4V=2192V
所以U户′=
=219.2VP户′=P-I线2×R=4400-4×4W=4384W
发电机将水机械能转换为电能，其中：
P输=η1ρQgh=50%×103×40×10×5W=106W
输电线上损失：
P损=η2P输=5×104W
输电线上允许输送的最大电流I线=
A=100A
而不用变压器直接输送时，输电线上电流大小I=
=2500A＞＞100A
为减少电能损失，必须是先升压后降压，输电线路如图所示.
I1=
=2500A
I2=
=100A
I3=
所以
。
作者朱振峰
责任编辑冯丽颜
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