2020高中物理 第五章 交变电流章末复习练案 新人教版选修3-2

2020高中物理 第五章 交变电流章末复习练案 新人教版选修3-2

‎2020高中物理 第五章 交变电流章末复习练案 新人教版选修3-2 ‎ A组 （反馈练）‎ ‎1.（2020年 天津卷） 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则 （ ）‎ A．t =0.005s时线框的磁通量变化率为零 B．t =0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交变电动势有效值为311V D．线框产生的交变电动势的频率为100Hz ‎【解析】：交变电流知识的考查。由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为。当t=0.005s时，瞬时值e=311V，此时磁通量变化率最大，A错；同理当t=0.01s时，e=0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；对于正弦交变电流其有效值为Emax/，题给电动势的有效值为220V，C错；交变电流的频率为f=1/T=ω/2π=50Hz，D错。‎ 答案：B ‎450‎ O L ω ‎2．（2020年 安徽卷）．如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动（O轴位于磁场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为 A． B．‎ C． D．‎ 答案：D 解析：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有T/4的时间内有感应电流，则有，所以。D正确。‎ u/V ‎05．如图4－5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，下列说法正确的是（ ）‎ A．变压器输出端所接电压表的示数为20V B．变压器的输出功率为200W C．变压器输出端的交流电的频率为50Hz D．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wb/s ‎0.01‎ t/s ‎0.02‎ ‎200‎ ‎-200‎ ‎3. 如图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，下列说法正确的是( )‎ A．变压器输出端所接电压表的示数为20V B．变压器的输出功率为200W C．变压器输出端的交流电的频率为50Hz D．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wb/s 答案：BCD ‎4．如图所示，有一理想变压器，原线圈与副线圈的匝数比为n.原线圈接在电压为U的交流电源上，副线圈上接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升。下列判断正确的是( )‎ A．原线圈中的电流为nI 　　B. 变压器的输入功率为UI/n.‎ C. 电动机消耗的功率为I2R 　 D. 电动机两端电压为IR 答案：B ‎5. 在变电所里，经常要用交流电表去监测电网上的电流强度，使用的仪器是电流互感器，如图所示四个图中，能正确反映其工作原理的是( )‎ ‎【解析】电流互感器是一种测量大电流的仪器，测量时原线圈要串联在被测电路中；因为要把大电流通过变压器变小，根据变压器的电流比关系，要求n2＞n1；当然还有另外的要求是电表是交流电流表，电流互感器的外壳和副线圈接地等.根据上述条件可知A选项正确.‎ 答案: A ‎6．如图所示，理想变压器的原线圈接在220V的交流电源上，副线圈上接有一个阻值为R＝10Ω的电热器。在副线圈上有一个抽头b，bc部分的匝数为10匝.当把电键S由b扳到c时，通过R的电流增大了‎0.2A，则通过变压器铁芯的磁通量的变化率最大为 .‎ ‎【解析】由法拉第电磁感应定律E=N可知，通过变压器铁芯的磁通量的变化率，在数值上等于每匝线圈两端的电压。当电键S由b扳c时，通过R的电流增大了0.2A，由可知，=2V，每匝线圈两端的电压的有效值为U=0.2V，最大值为Um=U=0.28V，所以通过变压器铁芯的磁通量的最大值为0.28Wb／s.‎ ‎【答案】0.28Wb／s B a b c d ω ‎7.（2020年 天津卷） 如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为 B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I= 。线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。‎ 答案： ，‎ ‎【解析】电动势的最大值，电动势的有效值，电流的有效值；‎ ‎8．一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，初级线圈接入u1=1410sin100ωtV的交流电，次级通过电阻R=1Ω的导线对标有“220V，40W”字样的白炽灯供电，问可使给多少盏这种的灯正常工作？‎ ‎【解析】初级电压的有效值：U1=，‎ 次级电压：U2=，‎ 每盏灯额定电流：I0=，‎ 由U2=U+I2R=220+NI0R可得，N=165(盏)‎ ‎【答案】165盏 B组（拓展练）‎ ‎9. 如图所示为电子技术中常用的电路之一.“~”表示低频交流，“~~~~”表示高频交流，“—”表示直流，则下列叙述正确的是( )‎ A.图a中后级输入只有交流成分 B.图b中后级输入主要是直流成分 C.图c中后级输入主要是低频交流成分 D.图c中后级输入主要是高频交流成分 答案：ABC 用 户 t u1‎ P u2‎ 乙 甲 ‎10.（2020年 山东卷）为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某此检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 （ ）‎ A.‎ B.‎ C.为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移 D.为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移 解析：由电压随时间t变化的曲线可知，用户电压的最大值是，周期是，所以，A错误，B正确；根据，减小，增大，因此为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移，C错误，D正确。‎ 答案：BD ‎11.(2020年 福建卷) 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20‎ ‎，L1、L2‎ 为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变 化关系如图所示。现将S1接 ‎1、S2闭合，此时L2正常发 光。下列说法正确的是( )‎ A.输入电压u的表达式u=20sin(50)V B.只断开S1后，L1、L2均正常发光 C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W 解析：些题考查变压器和电路动态变化等知识点。由输入电压u随时间t的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02s，输入电压u的表达式 选项A错误，只断开S1后，L1、L2均不能发光，选项B错误，只断开S2后，灯泡L1、L2串联接入电路，变压器输出电流变小，原线圈的输入功率减小，选项C错误，若S1换接到2后，变压器输出电压U=4V，R中电流为I=0.2A，R消耗的电功率为P=UI=0.8W，选项D正确 答案：D ‎12.（2020年 四川卷） 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20 ，R2＝30 ，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（ ）‎ A.交流电的频率为0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为200 V C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零 解析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V、B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I＝、电压有效值为U＝Um/V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝W、C对。‎ 答案：C ‎13．（06年 广东物理卷）某发电站的输出功率为kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向‎80km远处供电．已知输电导线的电阻率为，导线横截面积为m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：‎ ‎（1）升压变压器的输出电压；‎ ‎（2）输电线路上的电压损失．‎ 解析： 设线路电阻为R，线路的损失功率为P损，线路的损失电压为U损，发电站的输出功率为P，升压变压器的输出电压为U．　由电阻定律，得：R＝＝25.6Ω，线路损失的功率P损＝4%P＝I2R，则＝125A．　 由P＝UI得：U＝＝8×104V，U损＝IR＝125×25.6＝3200V．‎ 答案：（1）U＝8×104V，（2）U损=3200V ‎14. 如图所示，一个被x轴与曲线方程y＝0.2 sin10 px/3（m）所围的空间中存在着匀强磁场．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B＝0.2 T．正方形金属线框的边长是‎0.40 m，电阻是0.1 W，它的一条边与x轴重合．在拉力F的作用下，线框以‎10.0 m/s的速度水平向右匀速运动．试求：‎ ‎（1）拉力F的最大功率是多少?‎ ‎（2）拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区?‎ 解析：（1）当线框的一条竖直边运动到0.15 m处时，线圈中的感应电动势最大．‎ ‎ 　　‎ ‎　　‎ ‎　　‎ ‎　　（2）在把线框拉过磁场区域时，因为有效切割长度是按正弦规律变化的，所以，线框中的电流也是按正弦规律变化的（有一段时间线圈中没有电流）．电动势的有效值是 ‎　　通电时间为　　‎ ‎　　 拉力做功　　‎ ‎　　答案：（1）（2） ‎