2019-2020年人教版高二物理选修3-2 第五章交变电流单元练习(Word版)(有答案)
高二下学期物理人教版选修3-2第5章交变电流同步练习(含答案)
2020—2021学年物理人教选修3—2第5章：交变电流含答案人教选修3—2第5章：交变电流1、如图所示，一单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为()A．0.5Bl1l2ωsin ωt B．0.5Bl1l2ωcos ωtC．Bl1l2ωsin ωt D．Bl1l2ωcos ωt2、(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e＝10sin 20πt V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4 s时，e达到峰值10 V3、如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等于直流电压2倍的正弦交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1:P2为()A．2:1 B．1:2 C．1:1 D．1: 24、（双选）在图甲所示电路中,流过二极管D的电流i D如图乙所示,该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加,流过电感和电容的电流分别为i L、i C.下列关于i L、i C随时间t变化的图象中,可能正确的是( )A. B. C. D.5、图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与阻值R=10Ω的电阻连接,与电阻并联的交流电压表为理想电压表,示数是10V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像.下列说法正确的是( )A.电阻R上消耗的电功率为20WB.t=0.02s时电阻R两端的电压瞬时值为零C.电阻R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cos100πt(V)D.通过电阻R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos50πt(A)6、（双选）某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为100kW,电厂输出电压仅为200V,为减少输送功率损失,先用一理想升压变压器将电压升高再输出,到达目的地后用理想降压变压器降压。
2019-2020学年高中物理选修3-2《5.1交变电流》测试卷及答案解析
2019-2020学年高中物理选修3-2《5.1交变电流》测试卷一．选择题（共8小题）1．如图所示各图象中不表示交变电流的是（）A．B．C．D．2．关于家用照明用的220V交流电，下列说法中不正确的是（）A．该交流电的频率为50HZB．该交流电的周期是0.02sC．该交流电1秒内方向改变50次D．该交流电的电压有效值是220V3．如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中电流表有示数的位置是（）A．甲、丙B．乙、丁C．甲、乙D．丙、丁4．如图是一正弦式交变电流的电流i随时间t变化关系的图象。
由图象可知，电流的最大值和周期分别为（）A．2A，0.02s B．2A，0.01s C．4A，0.02s D．4A，0.01s5．图是一正弦式交变电流的电流图象（）A．最大值为10A，频率为50HZB．最大值为10A，频率为100HzC．最大值为10A，周期为0.02sD．最大值为10A，周期为0.01s6．一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示。
由图可得出的正确判断是（）A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，磁通量最小C．该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin100πtD．该线圈转动角速度为100πrad/s7．交流发电机在工作时的电动势为E＝E0sinωt，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（）A．E0sin2ωt B．2E0sin2ωt C．E0sin D．2E0sin8．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是（）A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直。
2019_2020学年高中物理第五章交变电流章末达标测试含解析新人教版选修3_2
第五章交变电流(本卷满分100分，考试用时90分钟)一、单项选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分)1．如图1所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与相互绝缘的两个半圆形铜环M和N相连。
M和N又通过固定的电刷P和Q与电阻R相连。
在线圈转动过程中，通过电阻R的电流图1A．大小和方向都随时间做周期性变化B．大小和方向都不随时间做周期性变化C．大小不断变化，方向总是P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P解析在图示位置时产生感应电动势，由右手定则可知，ab边的感应电动势方向由b→a，cd边感应电动势的方向由d→c，通过电刷将电流引出，在外电路中的电流方向为P→R→Q，转过180°后，ab、cd边位置交换，但电流方向仍为P→R→Q，故选项C正确。
答案 C2．中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程，假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。
在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为A.P4B.P2C．2P D．4P解析 在超高压输电中，设输送电功率为P ′，输电电压为U ，输电线总电阻为R ，则输电线上损耗的电功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P ′U 2R ，当输电电压升为原来的2倍时，输电线上损耗的电功率变为原来的14，故选A 。
答案 A3．一交流发电机，当转速为n 1时，其交变电动势e ＝220sin (100πt )V ，现有如下的说法，其中正确的是A ．在t ＝0时，线圈中的磁通量为0B ．该交流发电机线圈的转速为50 r/sC ．若加在标有“220 V 100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D ．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变解析 因为交变电流的瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ，其中E m ＝nBSω表示最大值，ω＝2πf 当转速用r/s 作为单位时，转速与频率的数值相等。
2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：第五章 交变电流 综合检测(A卷)
姓名，年级：时间：第五章综合检测（A卷)对应学生用书P33 本试卷分第Ⅰ卷（选择题)和第Ⅱ卷（非选择题)两部分,满分110分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷（选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。
1~8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分,有选错的不得分）1．一个阻值为 2 Ω的线圈在匀强磁场中转动,产生的电动势为e＝10错误! sin20πt(V),当该线圈与一阻值为8 Ω 的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是( ）A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0C．电阻的热功率为16 WD．用电压表测路端电压时读数为11。
3 V答案A解析由产生的电动势的表达式可知,t＝0时,电动势为零，线圈平面位于中性面，磁通量最大，故A正确,B错误；电动势的有效值E＝10 V,电阻两端的电压U＝错误!R＝8 V，D错误；由P＝U2R得P＝8 W,C错误。
2．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示,已知发电机线圈内阻为5。
0 Ω，现外接一只电阻为95。
0 Ω的灯泡,如图乙所示，则下列说法正确的是（)A．该交流电的周期为0.01 sB．电路中的电压表的示数为220 VC．电动势的瞬时值表达式为e＝2202sin（100πt) VD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20 J答案C解析由甲图可知该交流电的周期T＝0。
02 s,故A错误；由甲图可知交流电的电动势的最大值为E m＝220错误! V，故有效值E＝220 V,电压表示数U＝错误!·E＝209 V，故B错误；角速度ω＝错误!＝100π rad/s，故该交流电的电动势的瞬时值表达式为e＝2202sin（100πt） V，故C正确;发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝E－U2rt＝错误!×1 J＝24。
2 J，故D错误.3．如图所示为一电流随时间变化的i。
人教版高中物理选修3-2 第五章 《交变电流》单元检测试题
人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元检测试题第五章《交变电流》单元检测题一、单选题（每小题只有一个正确答案）1．下列关于电感线圈和电容器的说法中，正确的是（）A．电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈电阻产生的B．电压相同的交变电流若周期不同，通过电容器受到的阻碍作用不同，周期越大阻碍越小C．电容器的电容越大，电流频率越大，容抗越小D．交变电流能够通过电容器，电容器对交变电流无阻碍作用2．某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化．与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管（它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大）．在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u=20sin100πt （V），则交流电压表示数为（）A．10V B．20V C．15V D．14.1 V3．如图所示的电路中，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增大，可行的办法是（）A．使发电机F的转速增大B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间的距离增大4．远距离输电都采用高压输电，采用高压输电的优点是（）A．可节省输电线的长度 B．输电电流大，输送功率大C．可减少输电线上能量的损耗 D．可加快输电的速度5．如图所示的交流电压u=220sin100πt V，接在阻值R=220Ω的电阻两端，则（）1 / 9A ．该交流电的频率为100HzB ．电压表的读数为311VC ．电流表读数为1AD ．2s 内电阻的焦耳热是880J6．输出导线的电阻为R ，输送电功率为P.现分别用U 1和U 2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为（ ）A ．U 1∶U 2B ．U 12∶U 22C ．U 22∶U 12D ．U 2∶7．如图所示，理想变压器原线圈接有正弦式交流电，R 为滑动变阻器，C 为平行板电容器，A 为交流电流表．下列措施能使A 示数增大的是( )A ．仅减小交流电的频率B ．仅将滑片P 向上移动C ．仅减小C 两板间距离D ．仅增大原线圈的匝数8．如图所示，理想变压器的原线圈接入()u t V π=的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V/880W”的电阻R L 供电，该电器正常工作。
人教版高中物理选修3-2第五章 交变电流单元练习题(含详细答案)
第五章交变电流一、单选题1.如图甲所示, Ⅰ、Ⅱ两个并排放置的共轴线圈,Ⅰ中通有如图乙所示的交变电流,则下列判断错误的是()A．在t1到t2时间内,Ⅰ、Ⅱ相吸B．在t2到t3时间内,Ⅰ、Ⅱ相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大2.如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程,下列说法正确的是()A．输电线上的损失功率为300 WB．升压变压器的匝数比为1∶100C．输电线上的电流为100 AD．降压变压器的输入电压为4 700 V3.如图所示,把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上,三个灯泡的亮度相同,若保持电源电压大小不变,而将频率增大,则关于三个灯的亮度变化说法正确的是()A． A灯亮度不变,B灯变暗,C灯变亮B． A灯亮度不变,B灯变亮,C灯变暗C． A灯变暗,B灯亮度不变,C灯变亮D． A灯变亮,B灯变暗,C灯亮度不变4.如图所示,好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇,是用可控硅电子元件来实现的,为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期内,前周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为()A．B． 2U mC．D．U m5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的正弦交变电流,下列说法正确的是()A．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B．线圈转动一周,感应电流的方向一定改变一次C．线圈平面每经过中性面一次, 感应电流和感应电动势方向都改变一次D．线圈转动一周, 感应电流和感应电动势方向一定都改变一次6.如图所示,甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n1、n2,则负载电阻R1与R2的比值为()A．n1∶n2B．n2∶n1C．n∶nD．n∶n7.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示．由图可知()A．该交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (100πt)AB．该交流电的频率是50 HzC．该交流电的电流有效值为2AD．若该交流电流通过R＝10 Ω的电阻,则电阻消耗的功率是20 W8.对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图象,下列说法中正确的是()A．电流大小变化,方向不变,是直流电B．电流大小、方向都变化,是交流电C．电流最大值为0.2 A,周期为0.01 sD．电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电9.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电,负载电阻为200 Ω,若不考虑电表内阻对电路的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A． 311 V,1.10 AB． 220 V,1.10 AC． 220 V,3.11 AD． 311 V,3.11 A10.如图所示,一单匝矩形线圈ab边的长为l1,ad边的长为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动．从线圈处于图示位置开始计时(t＝0),则在t＝t0时线圈中的感应电动势为()A．Bl1l2ωsinωt0B．Bl1l2ωcosωt0C．Bl1l2ωsinωt0D．Bl1l2ωcosωt0二、多选题11.(多选)从某一装置输出的交流常常即有高频成分,又有低频成分．如果只需要把低频成分输送到下一级装置,可采用的电路是图中的()A．B．C．D．12.(多选)如图所示,边长为L＝0.2 m的正方形线圈abcd,其匝数为n＝10,总电阻为r＝2 Ω,外电路的最阻为R＝8 Ω,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度B＝1 T．若线圈从图示位置开始,以角速度ω＝2 rad/s绕OO′轴匀速转动,则以下判断中正确的是()A．在t＝时刻,磁场穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e＝0.8sin 2t VC．从t＝0时刻到t＝时刻,电阻R上产生的热量为Q＝3.2π×10－4JD．从t＝0时刻到t＝时刻,通过R的电荷量q＝0.02 C13.(多选)如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上,灯泡正常发光,则()A．把电介质插入电容器,灯泡一定变亮B．把电容器两极板间距离增大,灯泡一定变亮C．把电容器两极板间距离减小,灯泡一定变亮D．使交流电频率增大,灯泡变暗三、实验题14.有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B,线圈外部还可以绕线．(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的A、B 位置,由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．(2)如果把它看成理想变压器,现要测定A线圈的匝数,提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源,请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量,并用字母表示)________A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)四、计算题15.发电机的端电压为220 V,输出功率44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的电压和功率．16.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示．在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π,磁场均沿半径方向,匝数为N的矩形线圈．abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动、bc和ad边同时进入磁场,在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B,方向始终与两条边的运动方向垂直,线圈的总电阻为r,外接电阻为R.求：(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I.17.一台发电机的功率是44 kW,用电阻为0.2 Ω的导线输送到用户,(1)若用220 V的电压输电,输电线上的电流多大？输电线发热损失的功率是多少？(2)若用22 kV的电压输电,输电线上电流多大？输电线发热损失的功率又是多少？五、填空题18.如图所示,一交流发电机线圈共50匝,ab＝0.1 m,bd＝0.2 m,总电阻为10 Ω,在B＝0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100 r/s的转速匀速转动,外电路中接有R为40 Ω的电阻,当线圈转过周期时,电流表的读数为________;电压表读数为________;这段时间内通过外电阻R的电荷量为________．19.正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的．线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,则此感应电动势的有效值为________V.20.下图是交流发电机的示意图．为了清楚,老师只画出了一匝线圈(实际共有N匝)．线圈AB边(长l1)连在金属环K上,CD边(长也为l1)连在滑环L上;导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动,如图甲至丁．(左边为N极,右边为S极;外面是K环,里面是L环)那么：(1)线圈转到上述图示的________位置时,线圈中电流最大;(2)线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流的方向____________;(3)当AD边和BC边长均为l2,磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场,整个电路总电阻设为R,以丙图位置计时t＝0,则线圈中电流随时间变化的规律为i＝____________.21.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ω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＝________.22.如图为一用理想变压器供电的电路示意图,其中交流电源的内阻忽略不计,L1为与原线圈串联的灯泡,灯泡L2、L3为副线圈的负载,开始时开关S断开,现在闭合开关S,不考虑温度变化对灯丝电阻的影响,则L1________,L2________(填“变亮”“变暗”或“亮度不变”)答案解析1.【答案】D【解析】t1到t2时间内,Ⅰ中电流减小,Ⅰ中的磁场穿过Ⅱ的磁通量逐渐减少,因此Ⅱ产生与Ⅰ同向的磁场,故Ⅰ、Ⅱ相吸,所以选项A正确,同理选项B正确;t1时刻Ⅰ中电流最大,但变化率为零,Ⅱ中无感应电流,故两线圈的作用力为零,C正确;t2时刻Ⅰ中电流为零,但此时电流的变化率最大,Ⅱ中的感应电流最大,但相互作用力为零,D错误．故选D.2.【答案】A【解析】输电线上的损失功率为0.6%×50 kW＝300 W,选项A正确．由I2R＝300 W可得输电线上电流I＝10 A,升压变压器副线圈电压为5 000 V,升压变压器的匝数比为1∶10,选项B、C错误．输电线损失电压为IR＝30 V,降压变压器的输入电压为4 970 V,选项D错误．3.【答案】A【解析】4.【答案】A【解析】此图象所示电压与正弦半波电压等效,由2·＝T,得：U＝.5.【答案】C【解析】当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时,线圈平面每经过中性面一次,感应电流与感应电动势方向均改变一次,转动一周,感应电流方向改变两次．故选C.6.【答案】C【解析】设电源的电压为U1,则R1消耗的功率P1＝,根据电压与匝数成正比得U2＝U1,则R2消耗的功率P2＝,因为P1＝P2,所以＝,故选C.7.【答案】D【解析】由图象可知,交流电的最大值为 2 A,电流的周期为0.04 s,交流电的角速度ω＝＝rad/s＝50π rad/s,所以交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (50πt)(A),所以A错误;交流电的频率为f＝＝Hz＝25 Hz,所以B错误;交流电的电流有效值为A＝A,所以C错误;交流电的电流有效值为A,所以电阻消耗的功率P＝I2R＝()2×10 W＝20 W,所以D正确．8.【答案】A【解析】由图象可知：电流的大小变化,方向始终不发生变化,所以是直流电,电流最大值为0.2 A,周期为0.02 s,A正确,B、C、D错误．9.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U＝V≈220 V;由欧姆定律可知,电路中电流I＝＝A＝1.1A.10.【答案】D【解析】因为开始时刻线圈平面与磁感线平行,即从垂直中性面开始运动,所以开始时刻中感应电动势最大,且E m＝Bl1l2ω,感应电动势的表达式应为余弦形式,因此在t＝t0时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcosωt0,选项D正确．11.【答案】AD【解析】由于只需将低频成分输送到下一级装置,可将高频成分分流,但低频成分不能通过,即需要高频旁路电容器,选项A正确．也可以直接阻碍高频成分通过,即阻高频、通低频,可以采用高频扼流圈,选项D正确．12.【答案】AD【解析】线圈在磁场中转动,E m＝nBSω＝0.4 V,B项错;当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快,A 正确;QR＝I2Rt＝[]2Rt＝1.6 π×10－3J,C错;q＝n＝0.02 C,D正确．13.【答案】AC【解析】在电容器中插入电介质或把电容器两极板间距离减小,电容C增大,容抗减小,电流增大,灯泡变亮;当频率增大时,容抗减小,灯泡也变亮;把电容器两板间的距离增大,将使电容器C减小,容抗增加,灯泡将变暗．14.【答案】(1)A(2)①用长导线绕一个n匝线圈,作为副线圈替代A线圈;②把低压交流电源接B 线圈,测得线圈的输出电压为U;③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA n【解析】(1)A由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值,由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．(2)①用长导线绕一个n匝线圈,作为副线圈替代A线圈;②把低压交流电源接B线圈,测得线圈的输出电压为U;③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.15.【答案】(1)(2)219.6 V 4.392×104W(3)180 V 3.6×104W【解析】(1)示意图如下图所示．(2)由图可知,升压变压器次级的输出电压U2＝U1＝2 200 V．据理想变压器P入＝P出,则升压变压器次级的输出电流I2＝＝A＝20 A,输电线上的功率损失和电压损失分别为P损＝I R线＝202×0.2 W＝80 W.U损＝ΔU＝IR线＝20×0.2 V＝4 V.所以降压变压器初级上的输入电压和电流为U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V,I3＝I2＝20 A.降压变压器次级的输出电压和电流为U4＝U3＝×2 196 V＝219.6 V,I4＝I3＝10×20 A＝200 A.用户得到的功率为P4＝U4·I4＝219.6×200 W＝4.392×104W.(3)若直接用220 V低压供电,电路如图所示,则输电电流I＝＝A＝200 A.输电线路上的电压损失ΔU＝IR线＝200×0.2 V＝40 V.所以用户得到的电压U2＝U1－ΔU＝220 V－40 V＝180 V,用户得到的功率为P＝U2I＝180×200 W＝3.6×104W.16.【答案】(1)2NBl2ω(2)(3)【解析】(1)bc,ad边的运动速度v＝ω,感应电动势E m＝4NBlv,解得E m＝2NBl2ω.(2)电流I m＝,安培力F＝2NBI m l,解得F＝.(3)一个周期内,通电时间t＝T,R上消耗的电能W＝I Rt,且W＝I2RT解得I＝.17.【答案】(1)200 A 8×103W(2)2 A0.8 W【解析】(1)P＝UI,44×103W＝220×I,I＝200 AP损＝I2R P损＝8×103W(2)P＝U′I′44×103W＝22 000×I′I′＝2 A P′损＝I′2RP′损＝0.8 W18.【答案】40ππ0.01【解析】根据公式E m＝NBSω可得过程中产生的最大电动势为：E m＝NBSω＝50×0.5×0.1×0.2×100×2π＝100π,路程电压为：U＝·＝40π V,即电压表的示数为40π V,电流表的示数为：I＝＝π,q＝It＝N t＝N＝0.01 C.19.【答案】220【解析】由有效值的定义式得：××2＝T,得：U＝220 V.20.【答案】(1)乙和丁(2)A→B(3) ±sinω0t【解析】(1)当磁通量为零时电流最大(2)由楞次定律可判断电流方向为逆时针方向(3)峰值为NBSω,瞬时值为i＝I m sinω0t＝sinω0t21.【答案】【解析】电动势最大值E m＝BSω.有效值E＝＝BSω.由闭合电路欧姆定律可得I＝＝,电荷量q＝I·Δt＝·Δt＝＝.22.【答案】变亮变暗【解析】常规分析方法：(1)假定变压器副线圈的输出电压不变,闭合开关S造成副线圈的负载电阻减小,使副线圈中的电流增大,从而造成原线圈中的电流增大,进而增大了灯泡L1的分压,因电源电压恒定,导致原线圈两端的电压减小,致使副线圈的输出电压减小,这个结果与前面讨论副线圈中的电流变化情况时假定副线圈的输出电压不变矛盾;(2)若认定副线圈的输出电压减小,闭合开关S后,副线圈的负载电阻减小,这样分析副线圈中的电流变化就很困难……问题很难说清楚．等效电阻法上述定性讨论的失败提示我们要从定量的角度处理,因这里的三个灯泡不在一个闭合电路中,需要把变压器和灯泡L2、L3进行等效处理,设变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2,副线圈的负载电阻为R,根据前面推导出的公式,变压器及其副线圈的负载可等效为R′＝R.这样这个问题的电路图就等效为下图,当闭合开关S后,副线圈的负载电阻R减小,电路图中的等效电阻R′也因此减小,电路中的电流I增大,即原线圈中的电流I1增大,灯泡L1的亮度(P L1＝I R L)一定增大,即L1变亮;根据串联分压规律可知原线圈两端的电压U1一定减小,所以L2的亮度(P L2＝)一定减小,即L2变暗．。
(完整word版)人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元测试题(解析版)
第五章《交变电流》单元测试题、单选题（每小题只有一个正确答案 ）55 ：9,原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，畐U 线圈接有负载•下列判断正确的是（ ）A .输出电压的最大值是 110 V B. 变压器输入功率约为 3.9 WC.变压器原、副线圈匝数比是 1 ：2D. 负载电流的函数表达式 i = 0.05sin （100 t +n ）A3•如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原、畐U 线圈匝数比为电路中的电流表示数为 1 A ，下列说法正确的是（）1•某变压器原、副线圈匝数比为 A •输出电压的最大值为 36 V B •原、副线圈中电流之比为 55 ：9 C .变压器输入、输出功率之比为55 ：9D .交流电源有效值为 220 V ，频率为50 Hz2•用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是 110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则（n 1 : n 2= 10 ：1,串联在原线圈A .变压器输出端所接电压表的示数为20•厂VB .变压器输出功率为100 WC.变压器输出的交流电的频率为100 HzD •若n1= 100匝，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为2. Wb/s4•某水电站，用总电阻为 5 Q的输电线给940 km外的用户送电，其输出电功率是500 kV电压输电，则下列说法正确的是（）A •输电线上输送的电流大小为 1 X 10B•输电线上损失电压为30 kVC. 该输电系统的输电效率为95%D. 若改用10 kV电压输电，则输电线上损失的功率为 4.5 x lkW5•如图所示，L i和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n i : n2= 13 X 10<W.现用000 ：1, n3 ： n4= ( )A. 2.2 X 3W0B. 2.2 X 10WC. 2.2 X10D. 2.2 X106. 在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功率一定，如果将输电电压提高到原来的输电线上消耗的功率减小到原来的（）A.10 倍1B.一；.C.100倍1D.Tj10倍，则7. 在图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为两只灯泡的亮度一样.若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是u的交流电源上,（）L* BJ，' y ■……■A .两灯泡的亮度不变B . A灯泡亮度不变，B灯泡变亮C. A灯泡变暗，B灯泡变亮D . A灯泡变亮，B灯泡变暗8•如图所示，在A、B间接入正弦交流电U i= 220 V，通过理想变压器和二极管D i、D2给阻值R= 20 Q的纯电阻负载供电，已知D i、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0,反向电阻无穷大，变压器原线圈n i= 110匝，副线圈n2= 20匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0,设电阻R上消耗热功率为P,则有（）A . U0= 40 J V , P= 80 WB . U0= 40 V , P= 80 WC. U0= 40 ・ V , P= 20 WD . U0= 40 V , P= 20 W9•一正弦交流电的电流随时间变化规律图象如图所示，由图可知（）A .用电流表测该电流其示数为14.1 AB .该交流电流的频率为100 HzC. 该交流电流通过10 0电阻时，电阻消耗的电功率为 1 000 WD. 该交流电流瞬时值表达式为i= 10" sin 628t（A）10. 一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动•磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场•若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（）D.11. 随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要•某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U i，输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P o,用户的用电器正常工作的电压为U2,在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（）A .输电线上损耗的功率为B .输电线上损耗的功率为C.若要减少输电线上损耗的功率，可以采用更高的电压输电D .采用更高的电压输电会降低输电的效率12. 某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为 e = E m si n®t若将线圈的转速增加 1 倍, 保持其他条件不变，则产生的感应电动势为（）A . e= E m sin 2 wtB. e= 2E m sin 2 wtC. e= 2E m sin 4wtD. e= 4E m si n 2 wtR和两个小灯泡L1、13. 如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻L2,最初电键S是断开的，现闭合电键S,则（）A .副线圈两端电压变大B. 灯泡L i变亮C. 电流表A i示数变大D .电阻R中的电流变小14. 如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时A .穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大B .磁通量变化率最大穿过线圈的磁通量最C .磁诵量变化率最小穿过线圈的磁通量最D .穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最小15. （多选）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4 n v，则（）A .该交变电动势的频率为 2 HzB .零时刻线圈平面与磁场方向垂直C. t = 0.25 s时，e达到最大值D. 在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次二、多选题16. （多选）如图所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是（）e= 10..sinA .灯L i比灯L2亮B .灯L3也能发光，但亮度最暗C.灯L2和L4亮度相同D .灯L4比灯L i亮17. （多选）如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U i不变，闭合开关S,下列说法正确的是（）A . P向下滑动时，灯L变亮B. P向下滑动时，变压器的输出电压不变C. P向上滑动时，变压器的输入电流变小D. P向上滑动时，变压器的输出功率变大18. （多选）如图所示，理想变压器原、畐U线圈的匝数比为11 ：2,原线圈两端的输入电压u= 220^5sin 100 t（V），电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10 0下列叙述中正确的是（）A .该交流电的频率为50HzB . 电压表的读数为42 ・一VC.电流表的读数为 4 Ai,—D .若滑动变阻器的滑片 P 向a 端移动，电流表的读数变大 19. （多选）线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流电动势 e = 10,盘sin 20 n （V ），则下列说法正确的是（ ）A . t = 0时，线圈平面位于中性面B . t =0时，穿过线圈的磁通量最大C. t = 0.1 s 时，交变电流将改变方向D. t = 0.4 s 时，e 有最大值10..：感V20. （多选）如图甲所示，理想变压器原、畐U 线圈的匝数比为电表，畐U 线圈输出电压的变化规律如图乙所示•下列说法正确的是（ ）A .输入电压的频率为 100 HzB .电压表的示数为 220 VC .电流表的示数为1 AD .电阻R 消耗的电功率是22 W 三、实验题21. 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈 以绕线.10 ：1,电阻 R = 22 Q,各电表均为理想A 、B ，线圈外部还可⑴某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断_________ 线圈的匝数较多（选填“ A或“ B”.）（2）如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤（写出要测的物理量，并用字母表示） _______A线圈的匝数为nA = __________ •（用所测物理量符号表示）四、计算题22. 如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R= 55 Q,两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n i : n2= 2 ：1,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压•求（1）交流电压的函数表达式；⑵电流表的示数I.五、填空题23. 钳型电流表的工作原理如图所示•当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转•由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流•日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50 Hz和60 Hz•现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10 A ;若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是_______ A•若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30 A;为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为____________ A.24. 如图所示电路，当在a, b两端加上直流电压时，L i 正常发光，L2不亮；当a, b两端加上同样电压的交变电流时，L i发光亮度变暗，而L2正常发光•则A, B分别为_______________ 和________ •（可选择：电阻、电容器、电感线圈）25. 某发电厂用 22 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用 22 kV 的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为 电压升高到22 kV ，若变压器原线圈的匝数为 180匝，则副线圈匝数应该是 __________ 匝.26.（多选）如图所示，某变电站用10 kV 的高压向10 km 外的小区供电，输送的电功率为 200 kW •现选项Q型号Q 千米电A*3DYM0/CP 2 DTO50/CPDYDIOO/C^0.3^ aDYD15(TC ^0.2^27.有一正弦交流电源，如图所示，电压有效值 U = 120 V ，频率为f = 50 Hz ,向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为 Uo = 60 f V ，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间为六、简答题________ ，要将2.2 kV 的 要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%,下列不同规格的输电线中，符合要求的是_______ s.28. 如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈（原线圈）通过开关可以连接到交流电源或直流电源的两端，另一个线圈（副线圈）连到小灯泡上•连接电路，接通电源，小灯泡能发光.(1) 两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2) 小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗?答案解析1. 【答案】D【解析】由黒=一得，输出电压的最大值为36 J V , A 选项错误；原、副线圈中电流之比丄=-=二，故B 选项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等， C 错误；由图象易知 D 选项正确.2. 【答案】Bl 005【解析】输出电压的最大值是 110J V ，故A 错误；负载的功率 P = Ul = 110X W 3.9 W ，输入 功率等于输出功率，故 B 正确；变压器原、副线圈匝数比等于电压之比 220： 110= 2 ：1,故C 错误；负载电流的函数表达式 i = 0.05sin 100 tA ，故D 错误. 3.【答案】D【解析】由u — t 图象可知，变压器原线圈所加交变电压的有效值 U 1= 200 V ，将此值代入 —=石 血、^21 ni in和一=—，解得变压器输出端电压和电流分别为U 2 = — U 1= X 200 V = 20 V , l 2 = — l 1 = 一 X 1 A=10 A ，故变压器输出端所接电压表的示数为 20 V ，输出功率为P 2= U 2|2= 20 X 10 W= 200 W ，选 项A 、B 错误；由u —t 图象知交变电流的周期 T = 0.02 s ，故其频率Hz = 50 Hz ，选项C 错误；由法拉第电磁感应定律可得U 2=乖一，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为'「三=广X Wb/s = 2・「Wb/s ，选项D 正确. 4.【答案】B显然是错误的.5. 【答案】C【解析】由电流互感器知高压输电线中电流 1= 1 000 A ，由电压互感器知高压U = 220X 10V ，则高压输电线功率 P = UI = 2.2 X 10W. 6. 【答案】D【解析】IpX 1=一 .A = 6X 10A , A 选项错误；U 损=IR = 6X 1®X 5 V = 30 kV , B 选项正确；P 损=I 2R = 1.8 X 1W ,n= X 100%F 94%, C 选项错误; D 选项，损失的功率大于输出的功率,【解析】设电线上的电阻为r,则设变化前为：P= UI,电线上的消耗功率为A P= I2r输送电压提高1 1 21 2110倍，输送功率不变，所以电流变为I,则电线上消耗的功率变为A P = ([ I)2r = I2r= A P, 故选D.7. 【答案】C【解析】频率越大，电感线圈的感抗越大，电容器的容抗越小，所以，将电源的频率增大时，A灯变暗，B灯变亮.8. 【答案】C【解析】在A、B间接入正弦交流电U i= 220 V，有：一=一，得有效值U2= 40 V .而二极管的反向耐压值至少为U o,它是最大值，所以U o= 40j V , Q为副线圈正中央抽头，贝U R两端电压为20 V，所以R消耗的热功率为卩=墮=丝如=20 W，故选C.R 209. 【答案】C4【解析】电表测量的是有效值，故1=厂=10 A，故A错误；由图可知T= 0.02 s,故频率为f=1.=50 Hz，故B错误；消耗的功率为P= I2R= 102X 10 W= 1 000 W，故C正确；角速度为co==100n rad/s该交流电流瞬时值表达式为=10「sin 100 t(A)，故D错误.10. 【答案】D【解析】由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的轴向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故A、B错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势反向，所以C错误，D正确.11. 【答案】CpZja【解析】设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率夕=P—P0，A P= I2R= "，A、B错误•在输送功率一定的情况下，采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C正确.在输送功率一定的情况下，采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，故可提高输电的效率，D错误.12. 【答案】B【解析】根据公式E m = NBS w可得交流电的最大值变为原来的2倍，根据公式3= 2 n n可得角速度变为原来的2倍，故产生的感应电动势为： e = 2E m sin 2 3 t故选B.13. 【答案】C【解析】理想变压器原、畐U线圈电压比等于匝数比，即一=一，原线圈电源不变，原副线圈匝数不变，所以副线圈电压不变，选项A错•畐U线圈中，电键闭合后，总电阻变小，总电流变大，即通过电阻R中的电流变大，选项D错•即电流表A2示数变大，根据一=二知I1变大，选项 C 对•副线圈两端电压不变，而电阻两端电压变大，则L1两端电压变小，灯泡L1变暗，选项B错.14. 【答案】A【解析】由图可知线圈平面与磁感线平行，应处于垂直于中性面的位置，此时穿过线圈的磁通量 最小，磁通量的变化率最大，所以 A 正确.15. 【答案】AB【解析】由瞬时表达式为 e = 10辻垃sin 2 n V 得，交变电动势的频率为 2 Hz , A 正确；零时刻电动势为零，磁通量最大，线圈平面与磁场方向垂直，B 正确；t = 0.25 s 时，e 的瞬时值为零，C 错误;频率2 Hz,1 s 时间内，线圈中电流方向改变 4次，D 错误. 16. 【答案】CD【解析】电压表示数相同，说明交流电压的有效值相同•甲图中电容器与灯 流有阻碍作用；乙图中电容器与灯 L 2并联，交变电流全部流过灯 L 2；丙图中电容器与灯 L 3串联且是直流电源，电容器隔直通交，所以没有电流流过灯 电流全部流过灯 L 4.综合以上分析，C 、D 两项正确.17. 【答案】BD19. 【答案】ABC【解析】t = 0时刻，e = 0,所以此时磁通量变化率最小，磁通量最大，故位于中心面位置， A 、B正确，t = 0.1 s 时，e = 0,位于中心面位置，电流方向将发生变化， C 正确，t = 0.4 s 时，带入可得e = 0, D 错误，故选A 、B 、C. 20. 【答案】BD【解析】由u — t 图象知，电压的周期 T = 2X 102s ，则频率f == 50 Hz ,选项A 错误；副线圈电L 1串联，电容器对电L 3,灯L 3不亮；丁图中电容器与灯 L 4并联,【解析】由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压 U 2不变，滑片P 滑动时，对灯泡两端的电 压没有影响，故灯泡亮度不变，选项 A 错误；滑片 P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电 压决定，则副线圈电压不变，选项B 正确；滑片P上滑, 电阻减小，畐U 线圈输出电流 I 2增大，则原线圈输入电流I 1增大，选项C 错误；此时变压器输出功率 P 2= U 2I 2将变大，选项D 正确.18. 【答案】AC【解析】根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率f = = Hz = 50 Hz , A 正确;原线圈电压的有效值为 U 1= 220 V , 误；电流表的读数为 1=〒=4 A , 由 U 1 ： U 2= n 1 : n 2,得U 2 = 40 V ，电压表的读数为 40 V , B 错C 正确；若滑动变阻器的滑片P 向a 端移动，接入电路的电阻增大，而U 2不变，电流表示数变小,D 错误.压的有效值为22 V，故原线圈电压有效值为220 V，选项B正确；副线圈的电流有效值I2—= 1A，|1=—12= 0.1 A，选项C错误选项D正确.21. 【答案】(1)A (2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；：把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U;:用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA」n匕【解析】(1)A 由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的.⑵用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；：把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U;:用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA•则nA= •: n.L-22. 【答案】(1)u= 220-Jsin 100 tV% (2)2 A2n【解析】(1)由交流电规律可知u= Umsin^t «=y代入图中数据可得u= 220，.「sin 100 tV.(71 Hl EA(2)根据理想变压器特点和欧姆定律有：亠=一，1=，一，联立得：I = 2 A.23. 【答案】12 25【解析】当导线中电流的频率由50 Hz变为60 Hz时，若导线中电流大小相同，则它在铁芯中产生的磁场的变化率增大为原来的1.2倍，导线中为10 A电流时示数为12 A ;若电流表指针偏角相同，则线圈中的磁通量变化率相同，导线中电流应为原来的卩倍，故频率为50 Hz时，电流的量程为30 A，而频率为60 Hz时电流表的量程就成为25 A 了.24. 【答案】电感线圈电容器【解析】电感线圈的作用是通直流阻交流，电容的作用是通交流隔直流•由题意叙述A应为电感线圈、B为电容器.25. 【答案】100 ：1 1800【解析】由于前后两次输送的电功率相等，则有IU= I D；FF* jf |A J/ fljf所以_ = M = - - - = 100,由变压器的原理：仍曲十曰JiL 1 180—=一，可得—「所以n2 = 1800匝.26. 【答案】CDP人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元测试题（解析版）【解析】由P= UI解得输电电流1= = 20 A ,输电线路上损耗的功率不超过P线=200 kW/X 2% = 4 kW，由P线=I2R,解得R= 10 Q,由于输电线长度需要20 km,所以可以选择千米电阻0.5 Q /km 以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D.27. 【答案】2 400【解析】由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得：Um = 120「V人教版高中物理选修 3-2第五章 《交变电流》单元测试题(解析版)设t = 0时交流电的瞬时电压 U = 0则交流电的瞬时表达式为U = 120j 〉sin 100 tV画出一个周期内交流电的 U -1图象如图所示，其中阴影部分对应的时间 t i 表示霓虹灯不能发光的 时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t i ,当U = U o = 60「V 时，由上式得t i = 〒s ,再由对称性求得一个周期内能发光的时间:1「S3600 L再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为： t = I X s = 2 400 s.50 7528. 【答案】（1）当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给 小灯泡供电，小灯泡就会发光.Aitfi 都相同，若左边匝数为 n i ,贝U U i = E i = n — -=..;若忽略左边线圈的电阻则有U i = U 电源，只要n i 并12, 小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.t = T - 4t i （2）左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率 若右边、， A ^5。
2019-2020学年人教版高中物理选修3-2同步作业：第5章 交变电流 第1节 Word版含解析
姓名，年级：时间：第五章第1节考点对应题号1。
交变电流的产生1、2、3、7、8、10 2。
正弦式交变电流瞬时值、峰值4、8、11、123.交变电流的图象4、5、6、9、11、121．（多选）如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0~错误!这段时间内( )A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小AD解析在现在这个位置上，线圈平面与磁场方向平行,感应电流最大，在0～错误!时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，磁通量变化率从最大减小为零,磁通量逐渐增大，故选项A、D正确．2．(多选）如图所示,一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转，切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R，自图示位置开始以角速度ω匀速转动，则通过R的电流( ）A．大小和方向都不断变化B．方向不变,大小不断变化C．变化的规律i＝I m sin ωt D．变化的规律i＝I m cos ωtAD解析线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦（或余弦）交变电流，和电阻R构成闭合回路,电流的大小、方向均发生变化，故选项A正确，B错误；由于线圈开始时位于垂直于中性面的平面，所以i＝I m cos ωt,故选项D正确,C错误．3．(多选）如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动，已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。
则当线圈转至图示位置时（）A．线圈中感应电流的方向为abcda B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈中的感应电流为错误!D．穿过线圈磁通量的变化率为零BC解析题中图示位置,线圈平面与磁场方向平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，选项B正确,D错误；此时由右手定则可知电流方向为adcba，选项A错误；由峰值表达式E m＝nBSω可知I m＝错误!，题中图示位置的感应电流等于峰值，选项C正确．4．(多选）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时．穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是( )A．在t＝0。
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2019-2020学年人教版物理选修3-2 第五章交变电流单元练习
一、单项选择题
1．某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为e＝E m sinωt.若将线圈的转速增加1倍，保持其他条件不变，则产生的感应电动势为()
A．e＝E m sin 2ωt B．e＝2E m sin 2ωt
C．e＝2E m sin 4ωt D．e＝4E m sin 2ωt
2．如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则
A．U=110V，I=0.2A B．U=110V，I=0.05A
C．U=1102V，I=0.2A D．U=1102V，I=0.22A
3．如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动(俯视图中沿逆时针的方向)。
某时刻磁感线与线圈平面所成的锐角为30°，从此时开始计时，通过边AB的电流i随时间t变化的图线是(以A→B→C→D→A为电流正向)()
4．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻1R、2R和3R的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压R的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。
该变图压器原、副线圈匝数的比值为（）
A．2B．3C．4D．5
5．如图甲所示，一理想变压器原线圈接上如图乙所示的正弦交流电，与副线圈相连的两个灯泡规格均为“110V 40W”，电表均为理想电表，原、副线圈匝数比为2：1，开关K闭合前，电路正常工作．则闭合开关K后
A．灯泡将烧毁
B．电流表示数增大
C．经过灯泡的交流电频率为25Hz
D．变压器的输入功率增大一倍
6．如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场．线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（）
A．线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由A到B
B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大
C．线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的√2
倍
2
7．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频
成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是（）
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈
B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈
C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈
D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈
8．如图所示，单匝矩形线圈abcd处在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，线圈所围面积为S，线圈的总电阻为R.t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在离开纸面向外运动．则()
A．时刻t线圈中电流的瞬时值i=BS
R
ω
cosωt
B．线圈中电流的有效值I=
R
ω
C．线圈中电流的有效值I=BS R
ω
D．线圈消耗的电功率
()2
BS
P
R
ω=
9．如图甲所示为理想调压变压器，原线圈A、B端的输入电压如图乙所示，则当此变压器工作时，以下说法正确的是
A．若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头下滑时，电流表示数将变小
B．若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头上滑时，电压表示数增大
C．若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移，则电流表示数一定变大
D．若变阻器最大阻值为100 ，且变阻器R的滑动触头置于最上端，则在滑动触头P滑动的过程中，电流表的电流变化范围为0～2.2 A
10．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（）
A．穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最大
C．穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小
D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最小
二、多选题
11．如图是手机充电器的内部电路核心部分的简化模型，将变压器和二极管都视为理想元件，已知变压器的原、副
线圈匝数比为20∶1，A、B端输入电压为U1＝sin 100πt(V)，对于输出端CD(OD为副线圈的中心抽头)
A ．输出电压的有效值为11 V
B ．输出电压的有效值为5.5 V
C ．C
D 端的输出功率和AB 端的输入功率之比为1∶2
D ．CD 端的输出功率和AB 端的输入功率之比为1∶1
12．山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加将导致( )
A ．升压变压器初级线圈中的电流变小
B ．升压变压器次级线圈两端的电压变小
C ．高压输电线路的电压损失变大
D ．降压变压器次级线圈两端的电压变小
三、综合计算题
13．在磁感应强度为1T 的匀强磁场中有一匝数为10匝的矩形线圈ABCD ，如图所示，其绕'OO 轴以线圈的转速50
/n r s π=匀速转动．20AB cm =，25BC cm =，线框总电阻为1r =Ω，定值电阻阻值为9R =Ω，从图示位置开始计时．
（1）写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e ；
（2）线框转过0
30，R 上流过的电荷量为多少？
30时，磁通量变化率为多少？
（3）当转过0
14．旋转磁极式发电机通过磁极的旋转使不动的线圈切割磁感线而产生感应电流，其原理示意图可简化为：如图所示，固定不动的单匝矩形线圈abcd 的电阻为r，外电阻为R，磁场绕转轴OO/匀速转动，角速度为ω．图中的电压表为理想电表，示数为U．求：
（1）发电机线圈内阻消耗的功率；
（2）从图示位置开始计时，t = 0时，通过外电阻R 的电流及方向；
（3）从图示位置开始计时，t =T/4时，穿过矩形线圈abcd 的磁通量．
15．KLMN是一个竖直放置的矩形导线框，电阻为r，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直轴以角速度 匀速转动（俯视逆时针方向转动）。
从线框平面与磁场方向平行时开始计时，在MN边与磁场方向的夹角到达30°时（图示位置）。
求：
（1）标出线框此时电流的方向；
（2）此时导线框产生的瞬时电动势e的大小；
（3）此过程中，通过线框横截面的电荷量。
2019-2020学年人教版物理选修3-2 第五章交变电流单元练习参考答案 1．B 2．A 3．D 4．B 5．D 6．C 7．B 8．B 9．D 10．A 11．BD 12．CD 13．（1）50cos100()e t V =；（2）0.025I C =；（3）3.47/Wb s
14．(1)2()r U P r R
= (2)I R =,方向自左向右（3）()R r R φω+=
15．（1）KNLM 方向
（2BS ω （3）2BS r。