【物理】2020届一轮复习人教版　交变电流的产生和描述课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版　交变电流的产生和描述课时作业

‎2020届一轮复习人教版 　交变电流的产生和描述 课时作业 ‎1．(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　)‎ A．通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变 B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析　由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也在变化，A项错误；因理想变压器无漏磁，故B、C项正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D项错误。‎ 答案　BC ‎2．如图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V,40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，哪种台灯消耗的功率最小(　　)‎ ‎　　‎ ‎　A．　　　　　　　　B.‎ ‎　　　　C．　　　　　　　　D.‎ 解析　台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率。由A、B、C、D 四选项分析可知：C项中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20 W，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20 W。故C项正确。‎ 答案　C ‎3．如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线输送给用户(电灯等用电器)，R表示输电线的电阻，则(　　)‎ A．用电器增加时，变压器输出电压增大 B．要提高用户的电压，滑动触头P应向上滑 C．用电器增加时，输电线的热损耗减小 D．用电器增加时，变压器的输入功率减小 解析　由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，A项错误；根据变压器原理可知输出电压U2＝U1，当滑动触头P向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，用户的电压增大，B项正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线的热损耗增大，C项错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，D项错误。‎ 答案　B　‎ ‎4．[2017·安徽十校联考]在图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。a、b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R＝10 Ω，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电压表示数为4.5 V B．电压表示数为0‎ C．电流表示数为0.9 A D．电路消耗功率为16.2 W 答案　C 解析　原线圈电压的有效值为U1＝＝18 V，副线圈的电压为U2＝9 V，电压表为理想电表，电阻极大，由于二极管单向导电，故其读数为 V，故选项A、B错误；通过电阻R的电流有效值为I2＝＝0.9 A，故选项C正确；电路消耗的功率为P＝IR＝8.1 W，故选项D错误。‎ ‎5.[2017·福建宁德质检]如图所示，理想变压器的副线圈接有一规格为“44 V　44 W”的灯泡和线圈电阻r＝1 Ω的电动机，原线圈接u＝220sin100πt V的正弦式交变电流后灯泡和电动机都正常工作，且原线圈中理想交流电流表的示数为1 A，则下列说法正确的是(　　)‎ A．理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1‎ B．电动机的输出功率为176 W C．电动机的热功率为6 W D．若电动机被卡住，灯泡仍正常工作，则电流表的示数变为9 A 答案　D 解析　原线圈两端的电压有效值U1＝220 V，根据题意灯泡两端的电压为44 V ‎，所以有＝＝，选项A错误；根据电流与匝数成反比可知副线圈中的电流I2＝5I1＝5 A，灯泡中的电流IL＝＝1 A，则电动机的电流为IM＝4 A，电动机的热功率P热＝Ir＝16 W，则电动机输出功率P出＝U2IM－Ir＝160 W，选项B、C错误；若电动机被卡住，电灯正常发光。则通过电动机的电流IM′＝44 A，此时变压器副线圈电流为45 A，则原线圈电流I1′＝I2′＝9 A，所以电流表的示数变为9 A，选项D正确。‎ ‎6．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　　)‎ A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案　D 解析　由图乙知，交流电的周期为0.02 s，所以频率f＝＝50 Hz，A选项错误。发电机输出交流电的电压最大值为Um＝500 V，故有效值U＝＝250 V，B选项错误。输电线电流I线＝，可见I线与R线及用户电路有关，C选项错误。当用户用电器总电阻增大时，P用减小，I用减小，I线减小，输电线上损失的电功率P损＝IR线减小，D选项正确。‎ ‎7．一正弦交流电源的ut图象如图甲所示，将它接在图乙所示电路的e、f两端，若电阻的阻值为110 Ω，电源的内阻不计，交流电压表是量程为250 V的理想电表，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．通过电阻的电流方向1秒钟改变50次 B．交流电压表示数为220 V C．产生该交流电的线圈在磁场中匀速转动的角速度为100π rad/s D．在1分钟内电阻R上产生的热量为5.28×104 J 答案　BC 解析　由图甲知交流电的周期为T＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz，而一个周期内电流方向改变两次，即通过电阻的电流方向1秒钟改变100次，A选项错。交流电压的峰值为220 V，有效值为220 V，B选项对。由ω＝＝100π rad/s可知，C选项对。由Q＝t得，在1分钟内电阻R上产生的热量为2.64×104 J，D选项错。‎ ‎8.如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如下图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是(　　)‎ A．第一次灯泡两端的电压有效值是U0‎ B．第二次灯泡两端的电压有效值是U0‎ C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9‎ D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5‎ 答案　AD 解析　第一次所加正弦交流电压的有效值为U1＝U0，A项正确。设第二次所加交流电压的有效值为U2，则根据有效值的定义有T＝·＋·，解得U2＝U0，B项错误。根据电功率的定义式P＝可知，P1∶P2＝1∶5，C项错误，D项正确。‎ ‎9．如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是(　　)‎ A．交流电流表的示数I＝NBS B．一个周期内通过R的电荷量q＝ C．R两端电压的有效值U＝NBS D．图示位置电流表的示数为0‎ 答案　AB 解析　由图示位置开始计时，产生正弦交流电，电动势的瞬时值e＝NBSω·sinωt，由于二极管具有单向导电性，则电阻R的电压随时间变化的图象如图所示，所以有效值＝T，U＝，C选项错误，由欧姆定律得I＝＝，A选项正确。电流表显示的是有效值，所以不为0，D选项错误。q＝＝，B选项正确。‎ ‎10．如图所示，一半径为L的导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90°且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B、方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触，在圆心和圆环间连有电阻R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM以恒定角速度ω逆时针转动时，理想电流表A的示数为(　　)‎ A. B. C. D. 解析　OM切割磁感线产生的电动势E＝，OM切割磁感线时产生的感应电流I＝，设电流的有效值为I有效，则IRT＝2I2R×T，解得I有效＝，A项正确。‎ 答案　A　‎ ‎【解题技巧】‎ 电流表测量的是电流的有效值，求出感应电动势，然后由欧姆定律求出感应电流，最后根据有效值的概念求出电流表示数。‎ ‎11．(多选)如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V，900 W”的电饭锅及“220 V,200 W”的抽油烟机。现接入u＝311sin100πt (V)的交流电，下列说法正确的是(　　)‎ A．交流电压表的示数为311 V B．1 s内流过保险丝的电流方向改变100次 C．电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的4.5倍 D．为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于‎5 A 解析　由u＝311sin100πt(V)知，电压最大值Um＝311 V，f＝ Hz＝50 Hz,1 s内电流方向改变100次，有效值为U＝＝220 V，故A项错误，B项正确；电饭锅的功率为抽油烟机功率的4.5倍，但抽油烟机不是纯电阻元件，其热功率小于200 W，故C项错误；电路正常工作时的总功率P＝1 100 W，有I＝＝ A＝‎5 A，故D项正确。‎ 答案　BD　‎ ‎12．如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u＝20sin100πt V，则加在R2上的电压有效值为(　　)‎ A．10 V　　　　　　　　　 B．20 V C．15 V D．5 V 解析　由有效值定义，·＋·＝T，解得U＝5 V，故选D项。‎ 答案　D　‎ ‎13．如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：‎ ‎(1)感应电动势的最大值。‎ ‎(2)从图示位置起转过转的时间内，负载电阻R上产生的热量。‎ ‎(3)从图示位置起转过转的时间内，通过负载电阻R的电荷量。‎ ‎(4)电流表的示数。‎ 解析　(1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。‎ 此交变电动势的最大值为 Em＝BSω＝B··2πn＝π2Bnr2。‎ ‎(2)在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的有效值为 E＝＝。‎ 电阻R上产生的热量为 Q＝2R·＝。‎ ‎(3)在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的平均值为＝，‎ 通过R的电荷量 q＝·Δt＝＝。‎ ‎(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得·＝T，解得E′＝，‎ 故电流表的示数为I＝＝。‎ 答案　(1)π2Bnr2　(2)　(3) ‎(4) ‎14．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝‎0.10 m、匝数n＝20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度 B的大小均为B＝ T，线圈的电阻为R1＝0.50 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小灯泡。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯泡。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)，求：‎ ‎　‎ ‎(1)小灯泡中电流的最大值。‎ ‎(2)电压表的示数。‎ ‎(3)t＝0.1 s时外力F的大小。‎ 解析　(1)由题意及法拉第电磁感应定律知道，由于线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的最大值为Em＝nBlv＝2πnBrvm。‎ 电路总电阻为R1＋R2，那么小灯泡中电流的最大值为 Im＝ ‎＝ A＝‎0.16 A。‎ ‎(2)电压表示数为有效值 U＝＝ImR2＝×0.16×9.5 V＝0.76 V≈1.07 V。‎ ‎(3)当t＝0.1 s也就是时，外力F的大小为 F＝nB2πrIm＝vm＝0.128 N。‎ 答案　(1)‎0.16 A　(2)1.07 V　(3)0.128 N