高中物理交变电流习题
2021年高中物理选修二第三章《交变电流》经典练习题(答案解析)
一、选择题1．如图所示，面积为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势sin e BS t ωω=的图是（ ）A ．B ．C ．D ．2．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（ ）A ．52AB ．5AC ．3.52AD ．3.5A 3．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的12），则一个周期内该电流的有效值为（ ）A ．032IB 05IC 03ID ．052I 4．一电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴作匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a 所示，用此线圈给图乙电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。
当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b 所示，以下说法正确的是（ ）A ．曲线a 、b 对应的线圈转动角速度之比为2：3B ．0t =时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行C ．转速调整后，灯泡3L 的亮度变暗D ．转速调整后，线圈电动势的有效值变为10V5．每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP ，则除冰时（ ）A ．输电电压为2UB ．输电电流为4IC ．输电电压为4UD ．输电电流为4I 6．有一个负载电阻值为R ，当将它接在20V 的直流电源上时，消耗的电功率为P ，若将R接在图中的变压器的次级电路中消耗的电功率是P 2。
已知变压器的输入电压的最大值为200V ，求此变压器的原、副线圈的匝数之比。
（ ）A ．5：1B ．1：5C ．1：10D ．10：1 7．下列说法正确的是（ ）A ．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流B ．电磁感应现象中，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反C ．交流电设备上所标的电压和电流值都是交变电流的最大值D ．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流8．一理想变压器原、副线圈匝数比1211:5n n =：。
高中物理交变电流练习题(含解析)
高中物理交变电流练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．避雷针能起到避雷作用，其原理是（） A ．尖端放电B ．静电屏蔽C ．摩擦起电D ．同种电荷相互排斥2．理想变压器原、副线圈的电流分别为，1I 、2I ，电压分别为1U 、2U ，功率分别为1P 、2P ，关于它们之间的关系，正确的说法是（ ） A ．2I 由1I 决定 B ．2U 与负载有关 C ．1P 由2P 决定D ．以上说法都不对3．家庭电路中电压的瞬时值表达式为220sin314(V)=U t ，则交流电压的有效值是（ ）A ．220VB ．C ．110VD ．4．如图所示的交流电路中，灯L 1、L 2和L 3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变但频率增大，各灯的亮、暗变化情况为（ ）A ．灯L 1、L 2和L 3均变暗B ．灯L 1、L 2均变亮，灯L 3变暗C ．灯L 1不变，灯L 2变暗，灯L 3变亮D ．灯L 1不变，灯L 2变亮，灯L 3变暗5．某电路中的电流随时间的变化规律如图所示，让该电流通过一个阻值为2Ω的电阻，在3s 内产生一定的热量，如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻，也能在3s 内产生相等的热量，则这个电流值为（ ）A ．BC ．1.5AD ．3A6．小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO '沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（）A．图示位置的线圈位于中性面B．线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大C．线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变D倍7．矩形线框ABCD以恒定的角速度ω绕对角线AC转动。
AC的左侧存在着垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，已知AB长为1l，BC长为2l，线框电阻为R。
则线框转动一周的过程中电阻上产生的热量为（）A．222124B l lRωB．222124B l lRπωC．222122B l lRπωD．2222124B l lRπω8．如图所示为街头通过降压变压器给用户供电的示意图。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：交变电流的描述(课后习题)【含答案及解析】
第三章交变电流交变电流的描述课后篇素养形成必备知识基础练1.下列提到的电压或电流,不是指有效值的是()A.交流电压表的读数B.保险丝熔断电流C.电容器击穿电压D.220 V交流电压2.下列关于交变电流的说法正确的是()A.若交变电流的峰值为5 A,则它的最小值为-5 AB.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz,故电流方向每秒改变100次D.正弦式交变电流i=20sin 10πt(A)的峰值为20 A,频率为100 Hz,不表示大小,A项错误;交流电流表测交变电流时,指针不会来回摆动,B项错误;我国工农业生产和生活用的交变电流周期为0.02 s,交变电流方向一个周期改变两次,所以每秒改变100次,C项正确;由ω=2πf得正弦式交变电流i=20sin(10πt) A的频率为5 Hz,D项错误。
3.(2020海南卷)图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用I1和I2表示图甲和图乙表示的两电流的有效值,则()A.I1∶I2=2∶1B.I1∶I2=1∶2C.I1∶I2=1∶√2D.I1∶I2=√2∶1,大小不变,故图甲的电流有效值为I 1=I 0;图乙所示的电流为正弦式交变电流,其有效值为I 2=0√2,故I 1∶I 2=√2∶1,选项D 正确。
4.如图所示,两只阻值相同的电阻分别通以正弦波和方波电流,电流的最大值相等,则两只电阻产生的热功率的比是( )A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.2∶1Q 正=(√2A)2RT ,则P 正=Q 正T =(√2A)2·R=12R (W)。
方波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q 方=(1 A)2·RT ,则P 方=Q方T =(1 A)2·R=R (W)。
P 正P方=12,B 选项正确。
5.如图是一个正弦式交变电流的图像,下列说法正确的是( )A.周期是0.2 s,电流的峰值是10 AB.周期是0.15 s,电流的峰值是10 AC.频率是5 Hz,电流的有效值是10 AD.频率是0.2 Hz,电流的有效值是7.07 AT=0.2 s,I m =10 A,故频率f=1T =5 Hz,有效值I=m √2=5√2 A =7.07 A,故A 正确,B 、C 、D错误。
高中物理----交变电流专题训练(有答案)
t4 20 0.01-3 20.02 0.03 0.04i/Aab cdψO`ORB1.正弦式交变电流电动势的最大值ωNBSEm=2.正弦式交变电流电动势的表达式从线圈转至中性面开始计时tNBSeωωsin=从转至平行磁感线开始计时tNBSeωωcos=3.正弦式交变电流电动势的有效值：2mEE=平均值：tNE∆∆Φ=例1.如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值（）A.5 2 AB.5AC．3.5 2 A D.3.5A例2.如图所示为一正弦交变电流通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是（）A．这也是一种交变电流B．电流的变化周期是0.02 sC．电流的变化周期是0.01 sD．电流通过100Ω的电阻时，1 s内产生热量为200 J例3.若6A直流电流通过电阻R时，t秒内产生的热量为Q，现让一正弦交变电流通过电阻R，若t秒内产生的热量也为Q/4，则该交变电流的最大值为（）例4.如图表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（）A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值都是311 VC．图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin（100πt）D．以上说法都不对例5.如图，矩形线圈面积为s，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R求：⑴.写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；⑵.如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；⑶.当线圈由图示位置转过900的过程中，电阻R上所产生的热量；⑷.当线圈由图示位置转过600的过程中，通过电阻R的电荷量。
1.交流发电机在工作时电动势为e= E m sinωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）A．e= E m sin（ωt/2） B．e= 2E m sin（ωt/2）C．e= E m sin2ωt D．e= E m/2 sin2ωt2.一电热器接在10v的电源（恒定，不计内阻）上，产生的热功率为P,把它改接到另一正弦交变电路中，要使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该交变电流的电压的最大值为等于（）A．5v B．14vC．7.1v D．10v3．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示。
高考物理专练题交变电流(试题部分)
高考物理专练题交变电流考点一交变电流的产生及描述1.甲图是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。
已知发电机线圈电阻为10Ω,外接一只阻值为90Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087J答案D2.(2018东北三校联考,9)(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。
线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是()A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSωsinωtB.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ω次πC.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为NBS2(R+r)D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关答案ABC3.(2020届吉林长春质量监测,6)(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。
在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。
若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。
下列说法正确的是()A.电流的表达式为i=0.6sin10πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3√2A5答案AD考点二变压器、电能的输送1.(2019广西南宁、玉林、贵港等高三毕业班摸底,16)如图所示,为一变压器的实物图,若将其视为理想变压器,根据其铭牌所提供的信息,以下判断正确的是()A.副线圈的匝数比原线圈多B.当原线圈输入交流电压110V时,副线圈中输出交流电压6VC.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当变压器输出为12V和3A时,原线圈电流为9√2A55答案B2.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220sin100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是()A.流过r的电流方向每秒钟变化50次B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小D.R=√2r答案D方法理想变压器的动态分析1.(多选)如图所示,理想变压器的副线圈接有规格为“44V44W”的灯泡和线圈电阻为r=1Ω的电动机,原线圈上接有u=220√2sin100πt(V)的正弦交流电压,此时灯泡和电动机都正常工作,且原线圈中的理想交流电流表示数为1A,不考虑灯泡电阻变化和电动机内阻变化,则下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1B.电动机的输出功率为176WC.电动机的热功率为16WD.若电动机被卡住,灯泡仍正常发光,则电流表示数将变为9A,此时应立即切断电源答案CD2.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=11∶1,原线圈接u=220√2sin100πt(V)的交流电,电阻R1=2R2=10Ω,D1、D2均为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()A.3AB.2√5AC.√10AD.√3A答案A3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sinωt的交流电源两端。
高中物理选修3-2 第五章交变电流第1节交变电流同步练习
第五章交变电流第一节交变电流同步练习一、单选题1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A. 该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）VB. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为100D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A. t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B. t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C. t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值D. t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3.单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A. 2Bl1l2ωcosθB. 3Bl1l2ωsinθC. Bl1l2ωcosθD.Bl1l2ωsinθ4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A. 乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C. 乙图中d时刻对应甲图中的D图D. 若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次5.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最小B. 在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C. 线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6.矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（）A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零第1页，共9页C. 每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次D. 线框经过中性面时各边切割线的速度为零7.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈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 s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C. 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向D. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8.在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B. t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大C. 该线框匀速转动的角速度大小为100πD. 电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9.如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，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，外电路电阻R．在线圈由图示位置转过90°的过程中（）A. 磁通量的变化量△φ=nBSB. 平均感应电动势=C. 通过电阻的电量为D. 电阻R产生的焦耳热Q=10.一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5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（）A. 周期为0.02sB. 电路中的电压表的示数为220VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e =220sin（100πt）D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11.如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是（）A. 此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B. 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC. P向下移动时，电流表示数变小D. P向下移动时，发电机的电功率增大12.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中（）A. 0时刻感应电动势最大B. 0.05s时感应电动势为零C. 0.05s时感应电动势最大D. 0～0.05s这段时间内平均感应电动势为0.4V13.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，当线框的转速为n1时，产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（）A. t=0时，穿过线框的磁通量均为零B. 当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C. n1：n2=3：2D. 乙的交变电动势的最大值是V三、计算题14.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n =r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．第3页，共9页15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以角速度ω=100πrad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值．16.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．答案和解析【答案】1. D2. D3. D4. B5. C6. C7. B8. CD9. BCD10. AC11. BD12. ABD13. BCD14. 解：（1）角速度ω=2πn=200rad/s电动势的最大值E m=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V表达式e=E m sinωt=40sin200t（V）（2）电压有效值E =V电压表示数U ==18V从中性面开始转过T时的感应电动势e =40×sin（3）外力做的功转化为电能W=EIt=E=4800J答：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，电动势瞬时植表达式为e=40sin200t（V）；（2）从中性面开始转过T 时的感应电动势为V，电压表的示数为18V；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功为4800J．15. 解：（1）感应电动势最大值为E m=NBS ω=200××0.05×100πV=1000V由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=E m sin（ωt）=1000sin（100πt）V（2）流过电阻R的最大电流I m ===100A通过电阻R的电流有效值I ===50A．答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100πt）V；（2）通过电阻R的电流有效值是50A．16. 解：（1）产生的感应电动势的最大值为瞬时表达式为闭合s 时，有闭合电路的欧姆定律可得电压为U=IR=40V（3）通过R 的电流最大值为（4）电阻R上所消耗的电功率P= IU=2×40 W=80 W．答：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为（2）电键S合上时，电压表和电流表示数分别为40V，2A；（3）通过电阻R 的电流最大值是（4）电阻R上所消耗的电功率是80W【解析】1. 解：A、由图象可知交变电流的周期T=0.04s ，角速度，频率f =Hz，故该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（50πt）V，故AB错误；第5页，共9页C、该交流电的电压的有效值为，故C错误；D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为：P=，故D正确故选：D从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．2. 解：A、t1时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大．故AB 错误．C、t3时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零．故C错误．D、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大．故D正确．故选：D．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小．解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小．3. 解：矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m=nBSω=nBL1L2ω根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl1l2ωsinθ．故选：D发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m=nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，即可得出结论．本题关键是记住交流电最大值表达式E m=nBSω，然后结合电动势的瞬时值表达式即可．4. 解：从线圈转过中性面的位置开始计时，所以电流在开始时为0；线圈在匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，根据右手定则可以判定；A、乙图中ab，感应电流为正方向，且大小在减小，根据楞次定律，则有：感应电流方向abcda，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中B至C图的过程，故A错误；B、乙图中bc，感应电流为负方向，且大小在增大，根据楞次定律，则有：感应电流方向adcba，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中C至D图的过程，故B正确；C、乙图中d时刻，感应电流为零，则磁通量的变化率最小，即磁通量最大，且电流有负变为零，故对应A 图，故C错误；D、若乙图中D等于0.02s，则周期为0.02s，则交流电的频率为50Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变了100 次；故D错误；故选：B．该位置的磁通量最大，感应电流为0，是中性面．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时，在线圈中产生正弦交流电该题考查交流电的产生、中性面与交流电的图象，要明确线圈的转动图象与交流电的瞬时电动势的图象之间的关系．5. 解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误．B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故B错误．C、线圈每次通过中性面，电流的方向均会发生改变；故C正确；D、穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大．故D错误．故选：C．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．6. 解：A、在中性面时感应电流为零，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；B、当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势最大；故B错误；C、每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次；故C正确；D、左右两边要切割磁感线的速度不为零，但由于相互抵消而使磁通量为零；故D错误；故选：C．线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．7. 解：A、在t=0 s和t=0.2 s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；B、在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；C、在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；D、在在t=0.1s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误；故选：B．交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；结合Φ-t图象分析答题．要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题．8. 解：A、由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故AB错误；C、由图象得出周期T=0.02s，所以ω==100πrad/s，故C正确D、当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin（100πt）V，电动势瞬时值为22V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sinα=，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45°，故D正确；故选：CD．从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系．9. 解：A、图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS，△Φ=Φ2-Φ1=BS．故A错误．B 、根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，△t =解得=，故B正确；C、通过电阻R的电量q=It =t=n，得到q =，故C正确；D、电流的有效值为I =，E =，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q =，故D正确．故选：BCD．图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS=Φ2-Φ1．根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动第7页，共9页势．根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，I为有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量．对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．注意磁通量与线圈的匝数无关．10. 解：A、由甲图可知交流电的周期T=0.02s，故A正确；B、由甲图可知交流电的最大值为E m=220V，故有效值E=220V，电压表示数U=V=209V．故B错误；C、角速度，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=220sin（100πt），故C正确；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D错误．故选：AC．由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值．11. 解：A、此时线圈位移中性面，穿过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B、产生的感应电动势的最大值为E m=NBSω，从中性面开始计时，故e=NBSωsinωt，故B正确；C、当P位置向下移动、R不变时，副线圈匝数增大，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入功率变大，故C错误，D正确故选：BD正弦式交流发电机从中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωsinωt；电压表和电流表读数为有效值本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系，注意求解电量用平均值12. 解：A、由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确；B、由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，C错误；D、由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势：E===0.4V，故D正确；故选：ABD．根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．本题关键是掌握好图象的含义，磁通量比时间其物理含义为感应电动势，即图象的斜率表示感应电动势．13. 解：A、由图象知t=0时，电动势为零，穿过线框的磁通量最大，A错误；B、当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零，B正确；C、由图象知=37.5，=25，所以n1：n2=3：2，C正确；D、由图象知NBS×2πn1=10V，所以，乙的交变电动势的最大值是NBS×2πn2=V，D正确；故选BCD根据图象判断初始时刻电动势为零，所以是从中性面开始计时，磁通量最大，磁通量变化率为零，由图象知道周期，求出转速之比，根据最大值的表达式判断D．本题考查了交流电的产生和原理，能够从图象中获取对我们解决问题有利的物理信息．14. （1）交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，从线圈通过中性面时开始计时，电动势表达式为e=E m sinωt．（2）交流电压表测量的是路端电压有效值，根据闭合电路欧姆定律和最大值是有效值的倍，进行求解．（3）根据焦耳定律Q=EIt求解整个回路发热量，即可得到外力做功．解决本题的关键掌握正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，知道从中性面计时，电动势表达式为e=E m sinωt，要注意求电功时必须用有效值求解．15. 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=E m s inωt，由E m=NBSω求出E m．根据闭合电路欧姆定律求最大电流I m，通过电阻R的电流有效值I =．本题考查对交流发电机原理的理解能力．对于交流电表，显示的是交流电的有效值．瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．16. （1）由E m= nBSω求得最大值，根据e=E m cosωt求得瞬时表达式；（2）电压表和电流表测量的是有效值，根据闭合电路的欧姆定律即可判断；（3）根据求得最大值；（4）有P=UI求得产生的功率本题考查了求电压表与电流表示数、求电阻消耗的功率问题，求出感应电动势的最大值、掌握最大值与有效值间的关系、应用欧姆定律即可正确解题．第9页，共9页。
【单元练】(人教版)上海高中物理选修2第三章【交变电流】经典习题(答案解析)
一、选择题1．图甲所示是一台小型发电机，该发电机线圈的内阻为10 Ω，外接灯泡的电阻为90 Ω，图乙所示为该发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的正弦规律图像。
下列说法正确的是（ ）A ．在t =0.01s 时，电压表的示数为零B ．在t =0.005s 时，通过线圈的磁通量最大C ．在1 s 内，灯泡产生的焦耳热为108.9JD ．电路中电流的有效值约为1.6 A C解析：CA ．电压表测量的是路端电压的有效值，故电压表的示数不为零，故A 错误；B ．t =0.005 s 时刻，线圈处于与中性面垂直的位置，通过线圈的磁通量最小，故B 错误；C ．电路中电动势的有效值约为m110V 2E == 根据()E I R r =+可知电路中电流的有效值为1.1 A ，在1s 内灯泡产生的焦耳热为2108.9J Q I Rt ==故C 正确；D ．电动势的有效值为110 V ，电路中电流的有效值1.1A EI R r==+ 故D 错误。
故选C 。
2．每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP ，则除冰时（ ）A ．输电电压为2U B ．输电电流为4I C ．输电电压为4UD ．输电电流为4I A解析：ABD ．高压线上的热耗功率2P I R ∆=线若热耗功率变为4ΔP ，则24P I R ∆='线解得2I I '=BD 错误； AC ．输送功率不变''P UI U I ==解得'12U U =C 错误，A 正确。
故选A 。
3．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。
转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，电压表为交流电表。
交变电流习题及答案
交变电流练习题一、 选择题1、 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0.2A ，周期为0.01sD 、电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电2、 面积为S 的矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从中性面起以角速度ω匀速转动，在t 时刻线圈磁通量的瞬时值为（ ）A 、BSB 、BScos ωtC 、BSsin ωtD 、BS/sin ωt3、 如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈在转动中产生的感应电动势最大值为m E (V)，转动的角速度为ω(rad/s)。
若线圈转到图示位置开始计时，那么下列四个式子中正确表达了该线圈上产生的电动势e 随时间变化的函数式是A 、e=m E sin ωt(V)B 、e=m E cos ωt(V)C 、e=m E sin(ωt+90°)(V)D 、e=mE cos(ωt+90°)(V)4、两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图所示，则两只电阻的热功率之比是A 、1：4B 、1：2C 、1：2D 、1：15、 交流电源电压u=20sin(100 ωt)V ，电路中电阻R=10Ω。
则如右图电路中电流表和电压表的读数分别为A 、1.41A ，14.1VB 、1.41A ，20VC 、2A ，20VD 、2A ，14.1V6、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道:A 、0.01s 时刻线圈处于中性面位置B 、0.01s 时刻穿过线圈的磁通量为零C 、该交流电流有效值为2AD 、该交流电流频率为50Hz7、从t =0时刻起，在两块平行金属板间分别加上如图所示的交变电压，加其中哪种交变电压时，原来处于两板正中央的静止电子不可能在两板间做振动？B. C. D.8、一台内阻不计的交流发电机，其电动势的瞬时值e =10sin50πt V ，发电机与阻值为R =10Ω的负载电阻连接．若把发电机的转速增大一倍，其他条件都保持不变，则下列说法中正确的是A.负载电阻两端电压的有效值将变为28.3Vt t tB.该发电机发出的交变电流的频率将变为100HzC.负载消耗的电功率将是20WD.负载消耗的电功率将是40W9.如右图所示，是一个交变电流的电流强度i 随时间tA.52AB.5AC.3.52A D.3.5A10、正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图1所示的方式连接，R =10Ω，交流电压表的示数是10V 。
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》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则( )A．输电线上的电压损失增大B．输电线上的电能损失增大C．输电线上的电压损失不变D．输电线上的电能损失减少到原来的2.如图所示的电路，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3.在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示．已知变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1 A，下列说法正确的是( )A．电压表V的示数为200VB．变压器的输出功率为200 WC．变压器输出端交流电的频率为100 HzD．电流表A2的示数为0.1 A4.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈上接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈中再串一个相同的灯泡L，则( )A．灯L也能正常发光B．灯L比另外三个灯都暗C．灯L将会被烧坏D．不能确定5.如图所示，一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈，铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁场，磁场的中心与铁芯的轴线重合．当铁芯绕轴线以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，下列线圈中电流随时间变化的图象，正确的是(从图位置开始计时，N、S极间缝隙的宽度不计，以a边的电流进入纸面，b边的电流出纸面为正方向)( )A．B．C． D．6.如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是( )A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大B．当用户的用电器增多时，P2变大，P3减小C．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应减小降压变压器的匝数比D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比7.如图所示为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压8.一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是( )A． 5 A,250 V,50 kWB． 5 A,10 kV,50 kWC． 200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103kW9.一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 Ω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＝10sin 628t(A)10.下面的电路图是电子技术中的常用电路图(如图所示)．a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“～”表示，直流电流用“－”表示．对于负载电阻R中通过的电流有以下说明．①图甲中R通过的是低频电流②图乙中R通过的是高频电流③图乙中R通过的是低频电流④图丙中R通过的是直流电流⑤图丁中R通过的是高频电流其中正确的是( )A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．①③④11.某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是( )A．输出电压的最大值为36 VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．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 Hz12.一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 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J13.如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压恒定的正弦交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的有( )A．副线圈两端电压不变B．灯泡L1亮度变亮，L2的亮度不变C．副线圈中电流变大，灯泡L1变亮，L2变暗D．因为不知变压器原、副线圈的匝数比，所以L1及L2的亮度变化不能判断14.在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )A．t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行B．t＝0.010 s时线圈的磁通量变化率最大C．线圈产生的交变电动势频率为100 HzD．线圈产生的交变电动势有效值为311 V15.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从如图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是( )A． B． C． D．二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.(多选)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电源，则( )A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小17.(多选)如图，一矩形导线框在匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，产生的交变电流通过升压变压器的原线圈送入电路，使灯泡发光，若灯泡偏暗，不能正常工作，为使灯泡能够正常工作，下列各项措施中正确的是( )A．只增加匝数n1B．只增加匝数n2C．只向左移动滑动变阻器R的滑片D．只增加矩形导线框的转速18.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶2，原线圈两端的输入电压u＝220sin 100πt(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 Ω.下列叙述中正确的是( )A．该交流电的频率为50 HzB．电压表的读数为42VC．电流表的读数为4 AD．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)我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．关于高压直流输电，下列说法正确的是( )A．高压输电可以减小输电电流，从而减少输电导线的能量损失B．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响C．可以加快输电的速度D．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压20.(多选)如图所示，一理想变压器原线圈可通过滑动触头P的移动改变其匝数，当P接a时，原、副线圈的匝数比为5∶1，b为原线圈的中点，副线圈接有电容器C、灯泡L、理想电流表A以及R＝44 Ω的定值电阻．若原线圈接有u＝311sin 100πt V的交变电压，下列判断正确的是( )A．当P接a时，灯泡两端电压为44 VB．当P接b时，电流表的读数为2 AC．P接b时灯泡消耗功率比P接a时大D．P固定在a点不移动，原线圈改接u＝311sin 200πt V的电压，灯泡亮度不变三、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22.如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab＝cd＝50 cm、bc＝ad＝30 cm、匝数n＝100匝、线圈电阻r＝0.2 Ω，外电阻R＝4.8 Ω.线圈在磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度ω＝100π rad/s.(1)求产生感应电动势的最大值．(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式．(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？(4)此发电机的功率为多少？(5)从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势为多少？通过线圈横截面的电荷量为多少？23.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，矩形线圈的匝数N＝100匝，边长Lab＝0.2 m，＝0.1 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：Lbc(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值．答案解析1.【答案】D【解析】在输送功率一定时，由I＝知，电压提高到n倍，则电流变为原来的，电压损失减为原来的，故A、C错误；由P损＝I2R知，功率损失减为原来的，故B错误，D正确．故选D.2.【答案】A【解析】当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电源的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项均错误．3.【答案】B【解析】电表测量的是有效值，电压表V测量原线圈两端交变电压的有效值，所以其示数为U1＝＝200 V，A错误；变压器的输出功率等于输入功率，即P出＝P入＝U1I1＝200 W，B正确；变压器不改变输入交流电的频率，变压器输出端交流电的频率为50 Hz，C错误；电流表A2的示数为I2＝＝10 A，D错误．4.【答案】A【解析】原、副线圈中的电流之比为＝＝，而副线圈中通过每个灯泡的电流均为其额定电流I额＝.又I1＝I2，所以通过原线圈中灯L的电流恰为其额定电流，灯L正常发光，A正确．5.【答案】D【解析】由于磁场是均匀的辐向分布，因此a、b边切割磁感线的有效长度不变，产生的是直流电，A、B错；a边向右切割磁感线，由右手定则可知感应电流垂直纸面向外，为负方向，b边产生的感应电流垂直纸面向外，为负方向，D对；C错；故选D.6.【答案】D【解析】通过理想升压变压器T1将电送到用户附近，然后用理想降压变压器T2向远处用户家中供电．提升电压的目的是降低线路的功率损失，从而提高用户得到的功率．当用户的用电器增多时，用户消耗的功率变大，P2变大，P3变大，用户电流变大，输电线上电流变大，电压降变大，＝，U2不变，＝，U4变小，A、B、C错误；要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，输电电压变大，在输送功率一定的条件下，输电线电流减小，T2输入电压变大，要用户得到额定电压，同时应增大降压变压器的匝数比，C错误，D正确．7.【答案】C【解析】变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误．用户的总电阻减小，根据P＝，消耗的功率增大，输电线电流增大，由P损＝I R线可知线路损失功率增大，C项正确，升压变压器的输出电压等于输电线电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压，D项错误．8.【答案】A【解析】设原线圈输入电压、电流、功率分别为U1、I1、P1，副线圈输出电压、电流、功率分别为U2、I2、P2，原、副线圈匝数分别为n1、n2.由＝知I1＝I2＝×200 A＝5 A.由＝知U2＝U1＝×10×103V＝250 V，输出功率P2＝U2I2＝250×200 W＝50 kW.9.【答案】C【解析】电表测量的是有效值，故I＝＝10 A，故A错误；由图可知T＝0.02 s，故频率为f ＝＝50 Hz，故B错误；消耗的功率为P＝I2R＝102×10 W＝1 000 W，故C正确；角速度为ω＝＝100π rad/s该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin 100πt(A)，故D错误．10.【答案】D【解析】甲图中电容器与R串联，电容器“通交流，隔直流”，因此甲图中的直流电流被过滤掉，R中通过的只是低频电流，①正确．乙图中C很小，电流有交流高频和低频两种成分，C与R并联，因电容器“通高频，阻低频”，所以R中通过的是低频部分，②错误，③正确．丙图中是交流低频与直流电流，C与R并联，R中通过的为直流，④正确．丁图中，电源为交流高频和低频，图为电感L和电阻R串联，电感L是“通低频，阻高频”，所以R中通过的为低频电流，⑤错误，故正确答案为①③④，选D.11.【答案】D【解析】由＝得，输出电压的最大值为36V，A选项错误；原、副线圈中电流之比＝＝，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．12.【答案】D【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m＝220V，有效值E ＝220 V，灯泡两端电压U＝＝209 V，A错；由题图甲知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率P＝＝W＝459.8 W，C错；电流的有效值I＝＝2.2 A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr＝I2rt＝2.22×5×1 J ＝24.2 J，D对．13.【答案】C【解析】当S接通后，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，原线圈电压减小，匝数不变，副线圈电压减小，故A错误；由A可知，灯泡L1变亮，L2变暗，故B、D错误，C正确．14.【答案】A【解析】t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A正确；t＝0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B错误；线圈产生的交变电动势周期为0.02 s，频率为50 Hz，选项C错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 V，选项D错误．15.【答案】A【解析】由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速转动，所以产生的仍然是正弦式交变电流，只是电动势最大值为全部线圈在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以选项B、C错误．再由右手螺旋定则可以判断出A选项符合题意．16.【答案】BC【解析】保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由＝知U2不变，当P向上滑动时，R变大，由I2＝知I2减小，I1减小，故电流表的读数变小，A错误，B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由＝知U2增大，由I2＝知I2增大，I1增大，故电流表的读数变大，C正确，D错误．17.【答案】BCD【解析】若只减少n1匝数，或只增加n2匝数，则副线圈电压有效值U2＝U1增大，灯泡两端分得电压变大，故A错误，B正确．若只向左移动滑动变阻器R的滑片，其电阻减小，则灯泡分得电压增大，故选C.若只增加导线框的转速，其角速度ω增大，则原线圈电压E m＝nBSω增大，其有效值U1＝增大，副线圈电压有效值U2＝U1增大，则灯泡两端分得电压变大，故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U1＝220 V，由U1∶U2＝n1∶n2，得U2＝40 V，电压表的读数为40 V，B错误；电流表的读数为I＝＝4 A，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U2不变，电流表示数变小，D错误．19.【答案】AB【解析】在功率一定时，采用高压输电，根据P＝UI，可以通过减小电流，从而减少输电导线的能量损失，A项正确；交流电由于感抗和容抗的作用，不能无限升压，而利用直流输电可以有效弥补这个缺陷，B项正确；两种输电方式都不能改变输电的速度，C项错误；变压器只能改变交变电流的电压，D项错误．20.【答案】BC【解析】若原线圈接有u＝311sin100πt V的交变电压，则电压的有效值为220 V，由于原、副线圈的匝数比为5∶1，当P接a点时，原、副线圈的匝数比为5∶1，则副线圈的电压为44 V，而交流电虽能通过电容器，但受到一定的阻碍，所以灯泡的电压低于44 V，故A错误；当P接b时，原、副线圈的匝数比为5∶2，则副线圈的电压为88 V，又理想电流表以及R＝44 Ω的定值电阻，所以电流表的示数为2 A，故B正确；当P接b时灯泡两端的电压比P接a时大，所以灯泡消耗的功率比P接a时大，故C正确；P固定在a点不移动，原线圈接有u＝311sin 200πt V的交变电压，则副线圈得到的交流电的频率变大，则容抗变小，灯泡亮度变亮，故D错误．21.【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UAn【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.22.【答案】(1)235.5 V (2)i＝47.1cos (100πt) A(3)160 V 33.3 A (4)5 544 W (5)150 V 0.15 C【解析】(1)设ab＝l1、bc＝l2，则交流电动势的最大值E m＝nBl1l2ω≈235.5 V(2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值I m＝＝47.1 A在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为i＝I m cosωt，代入数值得i＝47.1cos (100πt) A(3)电流的有效值为I＝≈33.3 A路端电压的有效值为U＝IR≈160 V即电压表的示数为160 V，电流表的示数为33.3 A.(4)电动势的有效值为E＝≈166.5 V则发电机的功率为P＝IE≈5 544 W(5)平均电动势为＝n＝n＝n＝150 V通过线圈横截面的电荷量q＝Δt＝Δt＝n＝n＝0.15 C.23.【答案】(1)e＝314sin 314t V(2)i＝31.4sin 314t A(3)200 V【解析】(1)线圈的角速度ω＝2πn＝314 rad/s线圈电动势的最大值E m＝NBSω＝314 V故交变电动势的瞬时值表达式：e＝E m sinωt＝314sin 314t V(2)I m＝＝31.4 A所以交变电流的瞬时值表达式：i＝31.4sin 314t A(3)＝N＝＝4NBSn＝200 V.。
沪科版高中物理 选择性必修第二册 第二节 交变电流 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 如图甲、乙所示的交变电流，求他们的有效值之比i甲：i乙=（）A．2：1 B．1：2 C．1：1 D．：12. 如图所示，单匝导体线圈面积为S，其周围空间的匀强磁场磁感应强度为B，线圈在磁场中绕旋转，其角速度为，某一时刻线圈平面与磁场方向垂直，将该时刻记为，下列说法正确的是（）A．在时刻，线圈的磁通量为BS，此时线圈回路的感应电动势最大B．从时刻开始，若线圈绕转过角，穿过线圈的磁通量是，线圈回路的电流为零C．从初始位置转过角时线圈的磁通量为零，回路的感应电动势也变为零D．从初始位置转过角时线圈的感应电动势为，该时刻回路的磁通量变化率最大3. 如图甲至丁是交流电发电过程的示意图，图中只示意了一匝线圈，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环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．线圈沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈的面积为S，磁场可视为水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B，电路的总电阻为R。
以下说法中正确的是（）A．由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→AB．由丙转到丁的过程中，线圈中的电流方向为A→B→C→D→AC．转到丙位置时，穿过线圈的磁通量为零D．转动一圈的过程中，线圈产生的电能为4. 在物理选修课中，小明着手研究某款发电机，做如下尝试：如图甲所示，第一次在发电机的矩形线框处加水平向右的匀强磁场；如图乙所示，第二次在矩形线框处加竖直向下的匀强磁场。
矩形线框绕对称轴，以一定的角速度匀速转动，给外电阻R供电。
比较通过R中的电流，下列说法正确的是（）A．甲、乙都为直流电B．甲、乙都为交流电C．甲是直流电，乙是交流电D．甲是交流电，乙是直流电5. 如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S＝0.03m2，共有10匝，线圈总电阻为r＝1Ω，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为R＝9Ω的电阻连接。
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交变电流习题(Ⅰ)基础题1．交流发电机在工作时产生的电压流表示式为sin m uU t ω=，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压流的变化规律变为（ ） A ．2sin 2mU t ωB ．4sin 2mU t ωC ．2sin mU t ωD ．sin mU t ω2.关于线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，以下说法正确的是（ ）A ．线圈每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B ．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C ．线圈每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D 3.如图所示，矩形线圈A ．E 1=E 2，E 3=E 4 C ．E 1=E 2=E 3=E 44.5.A ．此交流电的频率是100Hz B ．t=0时线圈平面恰与中性面重合C ．如果发电机的功率足够大，它可使“220V100W ”的灯泡正常发光D ．用交流电压表测量的读数为2220V6．一个电热器接在10V 的直流电源上，在ts 内产生的焦耳热为Q ，今将该电热器接在一交流电源上，它在2ts 内产生的焦耳热为Q ，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是（ ） A ．最大值是210V ，有效值是10VB ．最大值是10V ，有效值是25VC ．最大值是25V ，有效值是5VD ．最大值是20V ，有效值是210V7.如图所示，在匀强磁场中有一个“”转速为50r/s ，若从图示位置开始计时（1）再将AB 两端接“6V ，12W8如图所示,理想变压器铁芯上绕有A 、B 、C 接一个相同的电阻R ，当线圈A图16-A5Ua b c d1A V 1V 2A 216-图R6__________I 09.如图所示,变压器输入 交变电压U 一定,两个副线圈的匝数为n 2和n 3,当把一电阻先后接在a,b 间和c,d 间时,安培表的示数分别为I 和I ’，则I ：I ’为（ ） A n 22:n 322n :3n C n 2 :n 3 D n 32 :n 2210.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17-9所示,则下列说法中正确的是 ( )A .安培表A 1的示数之比为3:1B .伏特表V 1与 V 2的示数之比为3:1C .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3:111.有一理想变压器在其原线圈上串一熔断电流为I 0=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，已知原、副线圈的匝数比n 1:n 2=5:1,问了不使保险丝熔断，可变电阻的取值范围如何？12.一台理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接U=1002sin100πtV 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？13.远距离输电，当输电电阻和输送功率不变时，则（ ）A ．输电线上损失的功率跟输送电线上的电流的平方成正比B ．输电线上损失的电压跟输送电线上的电流成正比C ．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大D ．输电线上损失的功率跟输送电压的平方成正比(Ⅱ)提高题1.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2π的过程中，通过导线横截面的电荷量q= 。
2.图为远距离高压输电的示意图。
关于远距离输电，下列表述正确的是 （ ） A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好3.如图所示，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202100V u t π= 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100HzB ．开关接通后，电压表的示数为100 VC ．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4.一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V ，经变压器1T 升压后向远方输电。
输电线路总电阻1k ΩR =．到目的地经变压器2T 降压，图17-8负载为多个正常发光的灯泡（220V 、60W ）。
若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器1T 和2T 的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ）A ．1T 原、副线圈电流分别为310A 和20AB ．2T 原、副线圈电压分别为51.810V ⨯和220VC ．1T 和2T 的变压比分别为1：50和40：1D ．有4610⨯盏灯泡（220V 、60W ）正常发光5.钳型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50Hz 和60Hz 。
现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10A ；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30A ；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 ．6.某小型水电站的电能输送示意图如下。
发电机的输出电压为200V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n ，n 2。
降压变压器原副线匝数分别为n 3、n 4（变压器均为理想变压器）。
要使额定电压为220V 的用电器正常工作，则（ ）A ．3214n n n n > B ．3214n n n n <C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R 1＝20Ω，R 2＝30 Ω，C 为电容器。
已知通过R 1的正弦交流电如图乙所示，则（ ）A.交流电的频率为0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为2002 VC.电阻R 2的电功率约为6.67 WD.通过R 3的电流始终为零9.一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5.0Ω，则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（ ）A.电压表○v 的示数为220vB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484wD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J10.一理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2=11:5。
原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示。
副线圈仅接入一个10Ω的电阻。
则 （ ）A ．流过电阻的电流是20 AB ．与电阻并联的电压表的示数是1002VC ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD ．变压器的输入功率是1×103W11.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R设原线圈的电流为I 1，输入功率为P 1，副线圈的电流为I 2，输出功率为P 2。
当R 增大时 （ ） A ．I 1减小，P 1增大 B ．I 1减小，P 1减小 C ．I 2增大，P 2减小 D ．I 2增大，P 2增大 12.如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭VAR合的。
和为理想电压表，读数分别为U 1和U 2； 、和 为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3。
现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是 （ ）A ．U 2变小、I 3变小B ．U 2不变、I 3变大C ．I 1变小、I 2变小D ．I 1变大、I 2变大 13.如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω 逆时针匀速转动。
若以线圈平面与磁场夹角45θ︒＝时（如图b ）为计时起点，并规定当电流自a流向b 时电流方向为正。
则下列四幅图中正确的是（ D ）14.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u ＝U 0sin ωt 的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U 0＝2202V ，ω＝100π Hz ，则下述结论正确的是 （ ）A ．副线圈中电压表的读数为55 VB ．副线圈中输出交流电的周期为1 s 100πC ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W15.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示国。
此线圈与一个R ＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻。
下列说法正确的是 （ ）A ．交变电流的周期为0.125sB ．交变电流的频率为8HzC ．交变电流的有效值为2AD ．交变电流的最大值为4AA 3 A 2 A 1 V 2 V 1。