高中物理 交变电流复习题

交变电流复习题
1．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 （ ） A ．电磁波是横波 B ．电磁波的传播需要介质 C ．电磁波能产生干涉和衍射现象
D ．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直
2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直。

在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd 边离开纸面向外运动。

若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图线是 （ ）
3．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零
B ．2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大
C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D ．每当e 转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
4．雷达是利用无线电波的回波来探测目标方向和距离的一种装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波。

测速雷达主要是利用多普勒效应原理，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。

以下说法不正确的是 （ ）
A ．雷达发射的是不连续的电磁波
B ．雷达用的是微波波段的无线电波
C ．目标离雷达天线而去时，反射信号频率将高于发射信号频率
D ．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率
5．如图，在匀强磁场中水平放置一平行金属导轨（电阻不计），且与大螺线管M 相接，磁场方向竖直向下，在M 螺线管内同轴放置一小螺线管N ，N
中通有正弦交流电t T
I i m π
2sin
=，t =0时刻电流为零，则M 中的感应电流的大小与跨接放于平行导轨上的导体棒ab 的运动情况为（ ）
C
D
a
b
c
A
B
A ．t=T/4时刻M 中电流最大
B ．t=T/2时刻M 中电流最大
C ．导体棒ab 将在导轨上来回运动
D ．导体棒ab 将一直向右方（或左方）做直线运动
6．在变电站，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。

如下图中，能正确反应其工作原理的是（ ）
7．如图甲为电热毯的电路示意图。

电热毯接在u =311sin100πt （V ）的电源插座上。

电热毯被加热到一定程度后，由于装置P 的作用，使加在电热丝ab 两端的电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态。

若电热丝电阻保持不变，此时图甲中交流电压表读出交流电的有效值是（ ）
A ．156V
B ．220V
C ．311V
D ．110V
8．在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a 、b 两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况（ ）
A ．A 1读数不变，A 2增大，A 3减小
B ．A 1读数减小，A 2不变，A 3增大
C ．A 1读数增大，A 2不变，A 3减小
D ．A 1，A 2 ，A 3读数均不变
9．过量接收电磁辐射有害人体健康。

按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过某一临界值W 。

若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为P ，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离至少为（ ） A ．P
W
π B ．
P
W π4 C ．
W
P π D ．
W
P π4
10．如图为“热得快”热水器电路图和简易图。

现接通电源，发现该热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮，现用交流电压表测得热水器A 、B 两端的电压为220V ，指示灯两端电压为220V 。

该热水器的问题在于（ ）
A ．连接热水器和电源之间的导线断开
B ．连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路
C ．电阻丝熔断，同时指示灯烧毁
D ．同时发生了以上各种情况
11．部分电磁波的大致波长范围如图所示．若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象，可选用___________波段的电磁波，其原因是___________________________________________________________________________________________________________。

12．为了测定和描绘“220V 40W ”白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电。

调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L 绕在闭合的环形铁心上，输入端接在220V 交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头P ，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V 之间连续变化，图中甲画出的是调压变压器的电路符号。

实验室内备有交流电压表，交流电流表，滑动变阻器，开关，导线等实验器材。

（1）在图甲中完成实验电路图。

（2）说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比较，那段误差更大？为什么？
（3）如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如图乙，根据图线确定，把两个完全相同的“220V 40W ”白炽灯串联在220V 交流电源的火线与零线间，这两只电灯消耗的总功率是 W 。

13． 2005年10月12日我国成功发射了“神州六号”载人飞船，这标志着我国的航天航空事业居于世界前列。

（1）如图是A “神州五号”的火箭发射场，B 为山区，C 为城市，发射场正在进行发射，若该火箭起飞时质量为
2.02×105kg ，起飞推力2.75×106
N ，火箭发射塔高100m ，则该火箭起飞的加速度大小为 ，在火箭推力不变的情况下，若不考虑空气阻力和火箭质量的变化，火箭起飞后经 s 飞离发射塔。

（2）为了转播发射实况，
我国科技工作者在发射场建立了发射台用于发射广播与电视
信号。

已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m ，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.556m ，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能听到和收看实况，必须通过在山顶的转发站来转发 （填无线电广播信号或电视信号），这是因为 。

14．一矩形线圈，面积是0.05m 2
，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R =8Ω，线圈在磁感应强度为π1=B T 的匀强磁场中以300r/min 的转速绕垂直于
磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式。

（2）线圈从开始计时经1/30s 时，线圈中电流的瞬时值。

（3）外电路电阻R 两端电压的瞬时值表达式。

15．边长为a 的N 匝正方形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈的电阻为R 。

（1）求线圈从中性面开始转过90°角的过程中产生的热量。

（2）求线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过导线截面的电量。

16．如图甲所示，A 、B 表示真空中水平放置的相距为d 的平行金属板，板长为L ，两板加电压后板间电场可视为匀强电场，图乙表示一周期性的交流电压波形，在t =0时，将图乙的交变电压加在A 、B 两板，此时恰有一质量为m 、电量为q 的粒子在板间中央沿水平方向以速度v 0射入电场，若此粒子在离开电场时恰能以平行A 、B 两板的速度飞出，求
（1）A 、B 两板上所加交变电压的频率应满足的条件。

（2）该交变电压U 0的取值范围（忽略粒子的重力）。

17．一台降压变压器原副线圈匝数之比为4∶1，供照明电路用电，原线圈所加交变电压)100sin 1410(1πt u =V ，照明电路连接导线的总电阻R =1.0Ω，问能使多少盏“220V ，40W ”的电灯正常发光？
18．为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站。

三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v 1=3m/s 的速度流入水轮机后以v 2=1m/s 的速度流出，流出水位比流入的水位低10m ，水流量为Q =10m 3
/s ，水轮机效率为75﹪，发电机效率为80﹪，求：
（1）发电机组的输出电功率是多少？
（2）如果发电机输出电压为240V ，用户需电压220V ，输电线路中能量损失为5﹪，输电线电阻为50/3Ω，那么所需升降变压器的原副线圈匝数比分别是多少？
答案
11． 微波；要产生明显的衍射现象，波长应与缝的尺
寸相近．
12．（1）如图所示，开关应接在火线上，电流表内接和
外接都可以。

（2）如果采用电流表外接法，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接法，电压表较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大。

（3）47±1W 。

13．（1）3.81 7.25 （2）电视信号 电视信号波长短，沿直线传播，受山区阻挡，不易发生衍射。

14．解：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生的电动势的瞬时值为
t E e m ωsin =，其中ωNBS E m = 由题意知πππω1060
300
22=⨯
==n rad/s 将已知数据代入可得，t t E e m πω10sin 50sin == （2）由t r
R E r R e
i m ωsin +=+=
，代入数据得，t i π10sin 5= 当30/1=t s 时，线圈中电流瞬时值为3.4)30
1
10sin(5=⨯
=πi A （3）由U=iR 得，R 两端电压瞬时值表达式为t u π10sin 40=
15．解：（1）线圈中感应电动势的最大值为ω2
NBa E m =，故线圈中电流的有效值为
)2/(2/2/2R NBa R E I I m m ω===，
线圈转过90°角的时间为ωπ2/4/==T t 所以转动过程中产生的热量
)4/(4222R a B N Rt I Q ωπ==
（2）线圈转过90°角的过程中，感应电动势和感应电流的平均值分别为
πωφ/22NBa t
N
E =∆∆=，)/(2/2
R NBa R E I πω== 所以流过导体截面的电量为R NBa t I Q /2
==
16．解：（1）粒子在电场中运动时间0/v L t =，为使粒子离开电场时竖直分速度为零，它
在电场中运动时间必为交变电压周期的整数倍。

nT t =（ 3,2,1=n ） 交变电压的频率应满足：L
nv T f 0
1=
=
（ 3,2,1=n ） （2）粒子在电场中的加速度大小：md
qU a 0
=
，设粒子在一个周期内的侧位移为y ，则20
02121)
(41)2(2122nv L md qU T a y y y y ⋅=⨯==+=
离子刚好打不到板上且水平射出需满足
ny d
≥2
（ 3,2,1=n ）
所以可得，2
2
202qL mv nd U ≤（ 3,2,1=n ）
17．解：要使用电器正常工作，必须使用电器两端电压达到其额定值220V 。

由电源电压
)100sin 1410(1πt u =V ，得加在原线圈上的电压的有效值10002
14102
11===m U U V 。

根据变压器公式2
12
1n n U U =，所以副线圈两端电压2502=U V
此时由副线圈作为“电源”，对电灯供电。

设共需并联n 盏电灯，每盏正常发光时的电 流为11
2220
400
00
===U P I A
根据欧姆定律，由002U R nI U +=，得可供灯数为165002=-=R I U U n
18．解：（1）水轮机获得的机械能为)](2
1[2
221v v m mgh E k -+
=×75﹪=)](2
1[2
221v v Qt gh Qt -+ρρ×75﹪，
代入数据，得4
1078⨯=k E t
则发电机的输出电能：⨯=k E E 电80﹪=t 310624⨯ 发电机的输出功率：624/0==t E P 电KW
（2）发电机的输出电流为2600240
106243
101=⨯==U P I A
输电线路损失0P P =∆×5﹪=3102.31⨯W
输电电流由焦耳定律得，R P I /2
2∆=，得3.432=I A 则升压变压器原副线圈匝数比26000:433::1221==I I n n
用户端降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率30108.592⨯=∆-=P P P W
输出电流5.2694220
108.5923
23=⨯==U P I A 所以用户降压变压器原副线圈匝数比433:26945::2343==I I n n。