交变电流典型习题(含答案)
交变电流习题(答案解析)
一. 教学内容:专题一交变电流[教学过程]一. 交流电:1. 交流电:大小和方向随时间作周期性变化的电流。
如:¥2. 正弦交流电的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。
(1)电动势的产生:,③任意时刻t,线圈从中性面转过角度θ=ω·t说明:①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。
②交流电瞬时表达式是正弦或余弦,取决于计时零点线圈所处位置。
-(2)外电路闭合,R外,r(3)线圈转动一圈,交流电变化一个周期,电流方向变化两次。
(每经过中性面时,e=0,i=0,电流方向将发生改变)~3. 描述交流电变化规律:4. 描述交流电物理量:.(5)有效值:根据交流电热效应利用等效原理规定:让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻,在相等时间内产生的热量Q相等,则恒定电流的值为交流电有效值。
式交流电,依据定义Q交=Q直求有效值。
…(2)通常所说交流电值均指交流电的有效值。
秒电流方向改变100次)交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值,交流电表(电压表、电流表)读数也是有效值。
(3)计算通过电量,用平均值,计算交流产生热量,电功率用有效值。
Q=I2Rt,P=I2R二. 变压器1. 主要构造:输入线圈(原、初级)、输出线圈(副、次级)、闭合铁芯、符号:2. 工作原理:原线圈输入交流电U1,在铁芯中产生变化的磁通量,这样原线圈产生自感,副线圈产生电磁感应,反过来,副线圈在铁芯中产生变化的磁通量,引起原线圈的电磁感3. (1)理想变压器:传输交流电能时,自身不消耗电能。
P2=P1。
①原、副线圈没有电阻,不产生焦耳热,不计铜损。
③不计铁芯内电磁感应,即不计铁损。
?注:¥三. 远距离输电1. 输电原理:输电线总电阻R线,输送电功率P,输电电压U。
2. 高压输电原理:已知P输,输电电压U,输电线电阻R线,n1,n2,n3,n4。
/【典型例题】例1. 如图所示,N=100匝的正方形线圈,边长L=10cm,电阻r=1Ω,在匀强磁场中,B=,以n=100/π(r/s)的转速匀速转动,线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路(伏特表是恒热电表),求:(1)从中性面开始计时,写出线圈中产生电动势e的表达式。
32交变电流含答案
3-2第二章交变电流练习一交变电流的产生和变化规律一、选择题(每题5分,共50分)11.A对于图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列描述正确的是A.电流的大小变化,方向也变化,是交变电流B.电流的大小变化,方向不变,不是交变电流C.电流的大小不变,方向不变,是直流电D.电流的大小不变,方向变化,是交变电流答案:B2.A矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动,经过中性面时,以下说法正确的是A.线圈平面与磁感线方向垂直B.线圈中感应电流的方向将发生改变C.通过线圈平面的磁通量最大D.通过线圈的感应电流最大答案:ABC3.A矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的感应电动势最大值为50V,那么该线圈由图所示位置转过30°时,线圈的感应电动势大小为A.50VB.253VC.25VD.10V答案:B4.A如图所示,线框在匀强磁场中绕OO'轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向),当转到图示位置时,磁通量和感应电动势大小的变化情况是A.磁通量和感应电动势都在变大B.磁通量和感应电动势都在变小C.磁通量在变小,感应电动势在变大D.磁通量在变大,感应电动势在变小答案:D5.B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随时间变化如图所示,下面说法正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e 改变方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案:D6.B 一矩形线圈在匀强磁场中转动,产生的感应电动势e=2202sin100πt(V),则A.交流电的频率是100πHzB.t=0时线圈垂直于中性面C.交流电的周期是0.02sD.t=0.05s 时,e 有最大值答案:BC7.B 某交流电动势的瞬时值e=E m sin ωt ,若将转速提高1倍,其他条件不变,则其电动势的瞬时值为A.E m sin2ωtB.E m sin ωtC.2E m sint ωD.2E m sin2ωt答案:D8.B 如图所示,一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,除了转轴分别为OO'和ab 边外,其他条件均相同,则这两种情况下,线圈所产生的电流A.变化规律不同B.最大值不同C.瞬时值不同D.一切均相同答案:D9.B 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示,如果其他条件不变,使线圈的转速加倍,则交流电动势的最大值和周期分别为A.400V ,0.02sB.200V ,0.02sC.400V ,0.08sD.200V ,0.08s答案:B10.B 一个长直螺线管通有交变电流,把一个带电粒子沿管轴射入管中,如不计粒子的重力和空气的阻力,粒子将在管中A.做圆周运动B.沿轴线来回运动C.做匀加速直线运动D.做匀速直线运动答案:D二、填空题(每空4分,共24分)11.B 一闭合线圈在匀强磁场中做匀速转动,线圈的转速为240rad /min ,当线圈平面转至与磁场方向平行时,线圈的电动势为2V ,设线圈从中性面开始转动,则线圈所产生的电动势瞬时值表达式为________V ,在481s 时的电动势为________V. 答案:D12.B 一个面积为S 的单匝矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴做匀速转动,磁场方向与转轴垂直,线圈中感应电动势e 与时间t 的关系如图所示,感应电动势的最大值和周期可由图中读出.则磁感强度B=________;在t=12T 时刻线圈平面与磁感强度的夹角等于________.答案:E m T /(2πS),30°或150°13.B 如图所示,矩形线框ABCD 放置在方向与线框所在面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为2T ,线框绕AB 边以每秒50转的转速匀速转动.当线框从图示位置转过4π弧度后,感应电动势的瞬时值为2πV ,若AB 边长为0.1m ,则AD 边长为________m.若其他条件不变,仅将转速增加1倍,感应电动势的最大值为________V.答案:0.14,17.8三、计算题(每题13分,共26分)14.B 如图所示,边长为0.5m 的正方形线框ABCD 绕AB 边在匀强磁场中匀速转动,AB 边和磁场垂直,转速为每秒50转,磁感应强度为0.4T.求:(1)感应电动势的最大值;(2)在转动过程中,当穿过线框的磁通量为0.05Wb 时,感应电动势的瞬时值为多大?答案:解:(1)ω=2πn=314rad /sE m =B ωS=31.4V(2)φm =BS=0.1Wb由φ=φm cos θ得cos θ=21m =ΦΦ,θ=60° E=E m sin θ≈27.2V15.C10匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势e=102sin20πt(V).求:(1)t=0时,线圈内磁通量φ和磁通变化率;(2)线圈从中性面开始转动180°过程中,感应电动势的平均值和最大值之比.答案:解:(1)t=0时,电动势的瞬时值为零,即磁通量的变化率为零,t ∆∆Φ=0,可见线圈在中性面位置,穿过线圈的磁通量为最大值φm .由E m =n φm ω,得φm =E m /n ω=102/(10×20π)(Wb)=2.25×10-2Wb(2)线圈从中性面开始转动180°过程中,感应电动势的平均值为: E =n t ∆∆Φ=5T.02nBS =4nBS /T∴mE E =2:π 练习二表征交变电流的物理量一、选择题(每题5分,共50分)1.A 由交流电动势瞬时值表达式e=102sin4πt(V),可知A.此交流电的频率是4π(Hz)B.此交流电的周期是0.5sC.当t=0.5s 时,此交流电动势有最大值D.当t=0时,产生此交流电的线圈平面与中性面重合答案:BD2.A 下面关于交变电流的说法中正确的是A.交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的最大值B.用交流电表测定的读数值是交流电的瞬时值C.给定的交变电流数值,在没有特别说明的情况下都是指有效值D.跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值答案:CD3.A 在相同的时间内,某正弦交流电通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量,与一电流强度为3A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等,则A.此交流电的电流的有效值为3A ,最大值为32AB.此交流电的电流的有效值为32A ,最大值为6AC.电阻两端的交流电压的有效值为300V ,最大值为3002VD.电阻两端的交流电压的有效值为3002V ,最大值为600V答案:AC4.A 一只低压教学电源输出的交变电压瞬时值U=102sin314t(V),关于该电源的规格和使用,以下说法正确的是A.这只电源可以使"10V2W"的灯泡正常发光B.这只电源的交变电压的周期是314sC.这只电源在t=0.01s 时电压达到最大值D.“10V2μF”电容器不能接在这只电源上答案:AD5.A 一个电阻接在10V 的直流电源上,它的发热功率为P ,当接到电压U=10sin ωt(V)的交流电源上,它的发热功率是A.0.25PB.0.5PC.PD.2P答案:B6.A 在如图所示电路中,已知交流电源电压U=200sin(100πt)V,电阻R=100Ω.则电流表和电压表的读数分别为A.1.41A,200VB.1.41A,141VC.2A,200VD.2A,141V答案:B7.B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与直流电压相等的交流电源上,该电热器所消耗的电功率为P2,则P1:P2为A.2:1B.1:2C.1:1D.1:2答案:A8.B把电热器接到110V的直流电源上,每秒产生的热量为Q,现把它接到交流电源E,每秒产生的热量为2Q,则交流电压的最大值是A.1102vB.2202VC.220VD.110V答案:C9.B右图表示一交变电流随时间而变化的图象,此交流电流的有效值是A.52AB.5AC.2AD.3.5A答案:B10.B正弦交流电压U=50sin314t(V),加在一氖管两端,已知当氖管两端的电压达到252v 时才开始发光,则此氖管在一个周期内发光的总时间为A.0.02B.0.0025sC.0.01sD.0.005s答案:C二、填空题(每空3分,共18分)11.B如图所示为某正弦交变电流的图象,其最大值为________,周期为________,线圈转动的角速度为________,电流的瞬时值表达式为________.答案:20A,0.02s,314rad/s,i=20sin314t(A)12.B将一电热器接在10V直流电源上,在时间t内可将一壶水烧开.现将电热器接到一个U=10sinωt(V)的交变电源上,煮开同一壶水需时间________;若接到另一交流电源上,需要时间为t/3,那么这个交流电源最大值为________.答案:2t 106(V)三、计算题(13题10分,14题、15题各11分,共32分)13.B某电路两端交流电压u=Usin100πt(V),在t=0.005s时刻,电压u值为10V.求接在此电路两端的电压表示数.如将阻值为R的电阻接在此交流电压上时功率为P;而改接在电压为U0的直流电压上时功率为P /2,求U 0值.答案:解:根据u=U m sin100πt ,代入t=0.005s 时的电压值,10=U m sin0.5π得U m =10V 而交流电压表的示数反映的是有效值故U=m U 21=7.07V 由功率关系P=RU 2和R U P 2120=得 所求直流电压的值U 0=21U=m U 21=5V 14.B 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化,如图所示.发电机内阻r=5.0Ω,外电阻R=95Ω,.已知感应电动势的最大值E m =n φm ω,其中φm 为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路的交流电流表(内阻不计)的读数.答案:解:由题中可知感应电动势的最大值:E m =n ωφm ①设线圈在磁场中转动的周期为T ,则有ω=T2π② 根据欧姆定律,电路中电流的最大值为 I m =r R E m +③ 设交流电流表的读数为I ,它是有效值,则 I=m I 21④ 由题中的φ-t 图线可读出:φm =1.0×10-2WbT=3.14×10-2s解以上各式,并代入数据得I=1.4A15.C 发电机转子是匝数n=100,边长L=20cm 的正方形线圈,其置于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad /s)的角速度转动,当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω,外电路电阻R=99Ω.试求:(1)写出交变电流瞬时值表达式;(2)外电阻上消耗的功率;(3)从计时开始,线圈转过3π过程中,通过外电阻的电荷量是多少? 答案:解:(1)电动势的最大值:E m =nB ωL 2=200π=628(V)根据闭合电路欧姆定律得I m =rR R m +=6.28A 故交变电流瞬时值表达式:i=6.28sin100πt(2)电流的有效值I=m I 21 由P=I 2R 得外电阻上的消耗功率: P=(m I 21)2R=1.95×103W (3)从计时开始到线圈转过3π过程中,平均感应电动势由E=n t∆∆Φ得 =E t2BL n t cos60n 2m m ∆∙=∆︒Φ-Φ 平均电流:=+=rR E I =nB 2L 2/2(R+r)·Δt 通过外电阻的电荷量:q=I ·Δt=()=+r R 2L nB 225×10-3C 练习三变压器一、选择题(每题5分,共50分)1.A 对于理想变压器,下列说法中正确的是A.原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大B.原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大C.原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化D.当副线圈的电流为零时,原线圈的电压也为零答案:ABC2.A 如图所示,理想变压器原副线圈匝数之比n 1:n 2=4:1,当导体棒L 在匀强磁场中向左做匀速直线运动时,电流表A 1的示数12mA ,则电流表A 2的示数为A.3mAB.0C.48mAD.与负载R的值有关答案:B3.A如图所示,一个理想变压器,初、次级线圈匝数比为10:1,把初级线圈接入U=2202sin100πtV的交流电源,那么A.用交流电压表测量次级输出电压为2202VB.次级交流电的频率为100HzC.次级接入R=22Ω的电阻,则初级线圈的电流为1AD.次级接入,R=22Ω的负载,则变压器的输入功率为22W答案:D4.A将输入为220V,输出为6V的变压器,改绕成输出为30V的变压器.若副线圈原来的匝数为30匝,原线圈匝数不变,则副线圈应增加的匝数是A.150匝B.120匝C.130匝D.144匝答案:B5.B如图所示,在绕制变压器时,某入将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间臂,已知线圈1、2的匝数比n1:n2=2:1,在不接负载的情况下A.当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压110V时,线圈1输出电压为220VD.当线圈2输入电压110V时,线圈1输出电压为110V答案:BD6.B使用理想变压器给总电阻为R的电路供电,变压器输入电压保持一定时,下列各项措施中,可以使变压器的输入功率一定增加的是A.副线圈匝数和负载R不变,增加变压器原线圈匝数B.原线圈匝数和负载R不变,增加变压器副线圈匝数C.原、副线圈匝数不变,增加负载R的阻值D.增加负载R的阻值和原线圈匝数,副线圈匝数减少答案:B、A27.B如图所示的含有变压器的交流电路中,A都是交流电流表,在开关S从闭合到断开的过程中,A1、A2电流表的读数I1和I2的变化情况是A.I1变大,I2变小B.I1变小,I2变大C.I1、I2都变小D.I1、I2都变大答案:C8.B一理想变压器,原副线圈的匝数比n:n2=1:2,电源电压u=2202sinωtV,原线圈电路中接入一熔断电流I0=1A的保险丝,副线圈中接入一可变电阻R,如图所示,为了使保险丝不致熔断,调节R时,其阻值最低不能小于A.440ΩB.4402Ω,C.880ΩD.8802Ω答案:C9.B如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R开始时,开关S断开.当S接通时,以下说法中正确的是A.副线圈两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大答案:BCD10.B如图所示,四个相同的电灯与理想自耦变压器连接,当接上交流电源后,四个电灯均正常发光,则初级与次级的电压之比U1:U2为A.1:1B.3:1C.4:1D.5:1答案:C二、填空题(每空4分,共24分)11.B一台调压器原线圈匝数为3600匝,当电路电压降为180V时,副线圈要想得到220V的电压时,应将副线圈的匝数调整为________匝;若此时用电器的工作电流为0.9A,则原线圈中的电流为________A答案:4400,1.112.B如图所示为一理想变压器,原副线圈的匝数比n1:n2=4:1,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等.a、b端加一定交流电压后,两电阻消耗功率之比P A :P B =________.两电阻端电压之比U A :U B =________. 答案:1:161:413.B 如图所示为理想变压器供电示意图,A 为与原线圈串联的灯泡,A 1、A 2为副线圈的负载,当闭合开关S 后(不考虑温度对灯丝电阻的影响),各灯泡亮度的变化情况是A 1________,A 2________.(填“变亮”、“变暗”或“不变”)答案:变亮、变亮三、计算题(每题13分,共26分)14.B 如图所示,一理想变压器上绕有A 、B 、C 三个线圈,匝数比n A :n B :n C =4:2:1,在副线圈B 和C 的两端各接一个相同的电阻R ,当原线圈A 与交变电源连接时,交变电流表A 2的示数为I 0,则交变电流表A 1的示数为多少?答案:解:由CB C B n n U U ==2可得U C =21U B ,I c =21I 0 对于理想变压器有P 1=P 2+P 3,即I A U A =I 0U B +I C U c所以I A =⎪⎭⎫ ⎝⎛∙+=+0A C 0A B C A C 0C B I 21n n I n n I U U I U U 解得结果为I A =5I 0/815.C 一单相变压器原副线圈匝数比为20:1,原线圈两端电压U 1=220V ,副线圈电阻r 2=1Ω,负载电阻R=19Ω.求副线圈输出电压U 2、原线圈输入功率P 1及变压器的效率. 答案:解.由2121n n E E =得E 2=11V 由E 2=U 2+I 2r 2=I 2(R+r 2)得I 2=22r R E +=0.55A 则U 2=I 2R=10.45V I 1=212I n n =0.028A 原线圈的输入功率为P 1=I 1U 1=6.05W输出功率为:P 2=I 2U 2=5.75W变压器的效率为:η=12P P ×100%=95% 练习四电能的输送一、送择题(每题5分,共50分)1.A 远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV 高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是A.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度答案:AC2.A 某发电厂原来用11kV 的交流电压输电,后来改用升压变压器将电压升高到220kV 输电,输送的电功率都是P ,若输电线路的电阻为R ,则下列说法中正确的是A.根据公式,I=P /U ,提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20B.根据公式I=U /R ,提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C.根据公式P=I 2R ,提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400D.根据公式P=U 2/R ,提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍答案:AC3.B 如图所示,理想变压器的原线圈接高电压,降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器.S 原来闭合,且R 1=R 2.现将S 断开,那么交流电压表的示数U ,交流电流表的示数I 和用电器R 1上的功率P 1将分别是A.U 增大,I 增大,P 1增大B.U 增大,I 减小,P 1增大C.U 减小,I 减小,P 1减小D.U 减小,I 增大,P 1减小答案:B4.A 一小水电站,输出的电功率为20kW ,输电线总电阻为0.5Ω,如果先用400V 电压输送,后又改用2000V 电压输送,则输送电压提高后,输电导线上损失的电功率的变化情况是A.减少50WB.减少1200WC.减少7.68×106WD.增大7.68×106W 答案:B5.B 输电线的电阻共计r ,输送的电功率是P ,用电压U 送电,则用户能得到的电功率为A.PB.r U P P 2⎪⎭⎫ ⎝⎛-C.r U P 2-D.r U P 2⎪⎭⎫ ⎝⎛ 答案:B6.B 某发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R ,通过导线的电流为I ,学校得到的电压为U 2,则输电导线上损耗的功率可表示为 A.R U 21 B.()R U U 221- C.I 2R D.I(U 1-U 2)答案:BCD7.B 某用电器距离供电电源L ,线路上的电流为I ,若要求线路上的电压降不超过U ,已知输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是 A.U lI ρ B.I 2ρ C.U lI 2ρ D.ρI 2UL 答案:C8.B 分别用1100V 和22000V 的电压输电,若输送的电功率相同,导线的材料和送电距离也相同,则当两次输电损失的电功率相等时,两次所用导线的横截面积之比为A.1:20B.20:1C.1:400D.400:1答案:D9.B 发电机的端电压为250V ,输出功率为10kW ,输电线电阻为5Ω,远距离输电时A.不采用高压输电,终端用户电压一定达220VB.用高压输电,输电线损失功率5%,终端用户电压为237.5VC.用高压输电,终端得到220V 电压,输电线损失不多于5%时,所用升压和降压变压器匝数比分别为1:4和5:1D.用10000V 高压输电,输电线损失为0.05%答案:D10.B 在电能输送的电功率一定时,输电线上损失的功率A.与输送电压的平方成正比B.与输送电压的平方成反比C.与输送电流成正比D.与输送电流的平方成正比答案:BD二、填空题(每空6分,共24分)11.A 用10kV 高压输送电功率为100kW 的交流电,在输电线上损失2%的电功率,输电线的总电阻为________Ω;如改用5kV 电压输送100kW 的交流电,输电线上损失的电功率为________kW.答案:20,812.B 从甲地通过某输电线向乙地输送1.0×105kW 电功率,如果用5.5×103V 电压送电,输电线上损失的电功率为4.0×l02kW;如果改用1.1×l05V 电压送电,输电线上损失的电功率为________kW ,若要求两次损失的电功率相同,则两次所用导线的横截面积之比为S 1:S 2=________.答案:1,400:1三、计算题(每题13分,共26分)13.B 一台交流发电机的输出功率为50kW ,输出电压为240V ,输电线总电阻R=30Ω,允许损失功率为输出功率的6%,为满足用电需求,则该输电线路所用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220V100W"的电灯正常发光?答案:解;按设计要求ΔP 线=ηP 输=6%×50kW=3kW 得输电线中电流I 2=R P 线∆=10A升压变压器的输出电压:U 2=2I P 输=5kV 升压变压器原,副线圈匝数比:12565000240U U n n 2121=== 输电线损失电压:ΔU 线=I 2R=300V降压变压器的输入电压U'1=U 2-ΔU 线=5000—300=4700V 降压变压器原副线圈匝数比:112352204700U''U n'n'2121=== 降压变压器的输入功率P'输=P 输-ΔP 线=50-3=47kW每盏电灯正常发光时的功率P 灯=100w所以能使电灯正常发光的盏数:N=1001047P P 3⨯=灯输=470盏 14.C 利用太阳电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统又称光伏发电系统.光 伏发电系统的直流供电方式有其局限性,绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式. 将直流电变为交流电的装置称为逆变器.(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处?请简要回答.(2)有一台内阻为1Ω的太阳能发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有"220V40W"灯6盏,若全部电灯正常发光,则①发电机输出功率多大?②发电机电动势多大?③输电效率多少?④若使灯数减半并正常发光,发电机输出功率是否减半?答案:解:(1)可以改变电压的大小以适应不同的需要;通过升压、降压在远距离输送电中减少电能在输电线上的损耗,提高供电效率.所以用逆变器将直流电变为交流电,可以扩大发电系统的利用率.(2)①发电机的输出功率:P 出=nP 灯+22I R而I 2=灯nI I 41413= 所以,P 出=22×6×40+2422040622⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯×4=5425W ②E=U 1+I 1r ,r 为发电机内阻,U 1=41U 2 U 2=4U 3+I 2R=4×220+6×4=904V;I 1=4I 2所以,E=4904+4×6×1=250V ③η=出灯出用P P P P ==97% ④电灯减少一半时,n'P 灯=11×220×6=2640WI 2=n'P 灯/U 2=2640/880=3A所以,P 出=n ’P 灯+I'2R=2640+32×4=2676W单元训练卷一、选择题(每题4分,共40分)1.交流发电机的线圈转到中性面位置时,下列说法中正确的有A.电流将改变方向B.电流达到最大值C.线圈的磁通量最大D.产生的感应电动势最大答案:AC 2.一矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴转动,产生的交流电动势e=102sin4πt(V),以下说法正确的是A.交流电的频率是4πHzB.当t=O 时,线圈平面跟中性面垂直C.当t=1/2s 时,e 有最大值D.交流电的周期是0.5s答案:D3.关于理想变压器,下列说法正确的是A.原、副线圈中交变电流的频率一定相等B.穿过原、副线圈的磁通量的变化率一定相等C.副线圈的输出功率和原线圈的输入功率一定相等D.原线圈的导线比副线圈的导线细答案:ABC4.交流电压的瞬时值表达式为u=U m sin100πt ,在s 6001t 时,u=7.07V ,则从交流电压表中看到的读数为A.7.07VB.5VC.14.1VD.10V答案:D5.下列说法中正确的有A.交流电电气设备上标明的是电压、电流的最大值B.电容器上标明的电压是最大值C.交流电压表和电流表测出的是瞬时值D.220V 交流电的电压有效值是220V答案:BD6.某交流发电机正常工作时的电动势为e=E m sin ωt ,如果发电机转子转速提高一倍,线圈匝数也同时增加一倍,其他条件不变,则发电机的电动势为A.e=4E m sin2ωtB.e=4E m sin ωtC.e=2E m sin2ωtD.e=2E m sin ωt答案:A7.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1:n 2=3:1,L 1、L 2、L 3、L 4为四只相同的灯泡,当开关S 接通时,L 2、L 3、L 4正常发光,则A.L 1也正常发光B.L 1比正常发光稍暗C.L1比正常发光亮,并有可能被烧毁D.不能确定L1的发光情况答案:A8.如图所示,一平行板电容器与一个灯泡串联,接到交流电源上,灯泡正常发光,下列哪种情况可使灯泡变暗A.在电容器两极间插入电介质B.将电容器两板间的距离增大C.错开电容器两板的正对面积D.在电容器两极间插入金属板(不碰及极板)答案:EC9.如图所示(b)中,A、B是两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,线圈A中通有(a)图所示的交流电流.则下述说法中错误的是A.从t1到t2时间内,A、B两线圈相吸B.从t2到t3时间内,A、B两线圈相斥C.t1时刻A、B两线圈间的作用力为零D.t2时刻A、B两线圈间作用力最大答案:D10.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2:n3=3:2:1,副线圈Ⅱ上接有“8V,8W"的灯泡L1、L2,副线圈Ⅲ接有"6V,9W"的灯泡L3、L4,原线圈上接有电阻R1=3Ω当a、b两端接交变电源后,L1、L2正常发光,则交变电源的输出功率为A.24WB.34WC.36WD.72W答案:C二、填空题(每题4分,共20分)11.如图所示,L1、L2是输电线,甲是________互感器,乙是________互感器,在图中空圈内填入所用电表的符号.若甲图中原副线圈匝数比为100:1,乙图中原副线圈匝数比为1:10,且电压表示数220V,电流表示数10A,则线路输送电压为________V,电流为________A 答案:电压、电流.甲中电压表、乙中电流表.22000、10012.一理想变压器,原线圈匝数n 1=1100,接在220V 交变电压上,副线圈向11只并联的“36V60W"灯泡供电时灯泡正常发光,由此可知该变压器副线圈匝数n 2=________,通过原线圈的电流I 1=________A答案:180、313.某单匝线圈面积为S ,在匀强磁场中匀速转动所产生的感应电动势e 与时间t 的关系如图 所示,感应电动势的最大值和周期可由图中得到,则线圈所在磁场的磁感应强度B 的大小为 ________,在t=T /12时刻,线圈平面与磁场的夹角为________.答案:E m T /2πS 、30°14.如图所示,理想变压器原线圈匝数n 0=4400匝,两个副线圈n 1=220匝,n 2=440匝,灯L 为"36V ,36W",正常发光,R 1=18Ω,则初级电压为________V ,初级线圈中电流为________A答案:360,0.1515.正弦交流电电压u=50sin100πt(V),加在一氖管两端,氖管两端电压达到252(V)时才开始发光,则此氖管在一个周期内发光总时间为________s.答案:0.01三、计算题(每题8分,共40分)16.如图(甲)所示,直流电通过图(乙)中的电阻R ,则交变电流表的示数为多少? 答案:解:因I m =5A ,I=m I 21=2.52A 又I 2RT /2=2A I RT ,I A =2I m=2.5A 所以电流表的示数为2.5A17.有n=10匝的矩形线圈,每匝都是长50cm ,宽20cm ,线圈总电阻10Ω,在B=2T的匀强磁场中以角速度ω=50rad /s 旋转.线圈与R=10Ω的外电阻连接,图中的电流表、电压表的接入不影响原电路.求:(1)流过电阻电流的瞬时表达式(从中性面开始计时);(2)电流表、电压表的读数;(3)1min 内产生的热量.答案:解:(1)电动势最大值:E m =nB ωS=100V由闭合电路欧姆定律得,电流的最大值:I m =rR E m +=5A 所以流过电阻电流的瞬时表达式:i=5sin50tA(2)电流表的读数为电流的有效值,即I=2I m =225=3.54A 电压表的读数:U=IR=35.4V(3)1min 内产生的热量:Q=I 2(R+r)t=2225⎪⎭⎫ ⎝⎛×(10+10)×60=1.5×104J 18.一个次级有两个不同副线圈的理想变压器,如图所示,如果将两盏标有“6V0.9W"的灯泡和一盏标有“3V0.9W"的灯泡全部接入变压器的次级,且能够正常发光,已知U 1=220V ,匝数n 1=1100匝,n 2=10匝,n 3=35匝.(1)请在变压器的次级画出如何连接的示意图.(2)计算出灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流的大小?答案:解:(1)由2121n n U U =、3131n n U U =可知,两副线圈输出电压分别为:U 2=112U n n =110035×220=2V U 3=113U n n =110035×220=7V 故能够使灯泡正常发光,电路的连接如图.(2)变压器的输入功率等于输出功率,故I 1U 1=P 出∴I 1=1U P 出=22039.0⨯0.012A 19.一小型发电站,发电机输出功率是10kW ,输出电压为500V ,设输电线的总电阻为10Ω,用户用电路所需电压为220V.为使电路上损耗的电功率为输出功率的2.5%,则需在发电站先用升压变压器升压,到用户处再降压,设变压器的损耗不计,试求:(1)升压变压器的原、副线圈的匝数比;(2)降压变压器的原、副线圈的匝数比.。
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 =:。
物理选修《交变电流》检测题含答案
物理选修3-2《交变电流》检测题 A. 5.. 2 A班级:姓名:一、选择题1. 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是()A. 线圈每经过中性面一次,感应电流方向改变一次,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. 线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次D. 线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次2. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示,则()B. 5AC. 3.5 . 2 AD.7.有两个完全相同的电阻,一个通以功率为2P,那么()A.交流的有效值为10A10A的直流电流,热功率为P,另一个通以正弦式交变电流,热B .交流的最大值为10捉AA. t i时刻线圈通过中性面B. t2时刻线圈中磁通量最大C. t3时刻线圈中磁通量变化率最大D. t4时刻线圈中磁通量变化率最大3 .如下图所示,属于交流电的是:C.交流的有效值为10. 2 A D .交流的最大值为20A8.在收音机线路中,经大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,可以采用如图所示电路,其中A4.一交流电流的图象如图所示,由图可知()A. 用电流表测该电流其示数为10AB. 该交流电流的频率为100HzC. 该交流电流通过10 Q电阻时,电阻消耗的电功率为2000 W b应选择的兀件是()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9.理想变压器原、副线圈的匝数比为4: 1,原线圈接在u=311sin100兀t V的交流电源上,副线圈所接的负载电阻是11 Q,则副线圈中电流大小是()A. 5AB. 11AC. 20AD. 55A10.输电线电阻为A. P Br,输送功率为P,若用电压U送电,则用户得到的功率为(D.该交流电流瞬时值表达式为i = 10 J2 sin628 t A5 .交流发电机在工作时的电动势 e E m sin t积减小一半,其它条件不变,则其电动势变为A. e E m sin t B . eC. e E m sin2 t D . e6.如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像,如果将其电枢的转速提高一倍,同时将电枢所围面()4E m sin 2 t4E m sin t,此交流电流的有效值是().P (P/U )2r D . (P/U)2r11.如图所示,理想变压器副线圈接两个相同的灯泡断开,当S闭合时,下列说法中_错遢的是(A. 副线圈两端的输出电压减小B. 通过灯泡L1的电流减小C. 原线圈中的电流增大D. 变压器的输入功率减小L1和L2。
高中物理《交变电流》练习题(附答案解析)
高中物理《交变电流》练习题(附答案解析)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.1.5A D.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D7.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。
(完整版)交变电流习题和答案
交变电流1.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 ( )2.一矩形线圈,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3.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 .156VB .220VC .311VD .110V4.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tICtI Da bc dtI A tIB5.一矩形线圈,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。
交变电流练习题及答案解析
1. (2011 年龙岩高二检测) 甲、乙两电路中电流与时间关系如图5- 1- 12 所示,属于交变电流的是 ()图5- 1- 12A.甲、乙都是B.甲是乙不是C.乙是甲不是D.甲、乙都不是剖析:选 B. 甲图电流大小不变、方向变化,是交流电,乙图大小变化、方向不变,是直流电,应选 B.2.在图 5- 1-13 中,不能够产生交变电流的是()图5- 1- 13剖析:选 A. 矩形线圈绕着垂直于磁场方向的转轴做匀速圆周运动就产生交流电,而 A 图中的转轴与磁场方向平行,线圈中无电流产生,因此选 A.3.交流发电机在工作时的电动势e= E sinωt.若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两m倍,其他条件不变,则电动势变为()B.e=4E sin ωtA.e=2E sin ωtm me =2Eωt e4EωtC.1m sin D.=1m sin剖析:选 B. 由电动势最大值表达式m=NBSω,、S变为原来的两倍,则最大值变为 4 m,E N E 故 B 正确.4.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5- 1- 14 所示.以下结论正确的选项是()图5- 1- 14A.在B.在t =t =ss和 t =和 t =ss时,电动势最大时,电动势改变方向C.电动势的最大值是157 VD.在t= s 时,磁通量变化率最大,其值为Wb/s剖析:选CD.在t =s和 t =s时,矩形线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为0,电动2π势为0,此时电动势改变方向.故A、B 错误.由图象可知,周期为s ,故角速度ω=T=5π,而最大电动势为E m= nBSω=157 V,C正确.在t =s时,磁通量为0,磁通量变化率最大,其值为Wb/s.故 D正确.5. (2009 年高考天津卷 ) 如图 5- 1- 15所示,单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感觉强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为,电阻为 . 线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以S Rπ角速度ω 匀速转动,线框从中性面开始转过2的过程中,求经过导线横截面的电荷量q.图5- 1- 15剖析:q=I t =ERt =ΦBS=.R RBS答案:R一、选择题1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,以下说法中不正确的选项是() A.在中性面时,经过线圈的磁通量最大B.在中性面时,感觉电动势为零C.穿过线圈的磁通量为零时,感觉电动势也为零D.线圈每经过中性面一次,电流方向改变一次剖析:选 C. 由中性面的特点可知,应选为 C.2.线圈在匀强磁场中转动产生电动势e=10sin20πA.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率最大D.t= s 时,e有最大值10 2 V t V ,则以下说法正确的选项是()剖析:选 AB.由电动势的瞬市价表达式,计时从线圈位于中性面时开始,因此t= 0 时,线圈平面位于中性面,磁通量为最大,但此时导线速度方向与磁感线平行,切割磁感线的有效速率为零,A、 B 正确,C错误.当t =s时, e=10sin20πt =10×sin(20π×V= 0, D错误.3.(2011 年雅安高二检测 ) 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.线圈中的感觉电动势 e 随时间 t 的变化如图5- 1- 16 所示.下面说法中正确的选项是()图5- 1- 16A.t1时辰经过线圈的磁通量为零B.t2时辰经过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时辰经过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时,经过线圈的磁通量绝对值都为最大剖析:选、 t 3时辰感觉电动势为零,线圈位于中性面地址,因此穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零, A、 C 错误;t2时辰感觉电动势最大,线圈位于中性面的垂面地址,穿过线圈的磁通量为零, B 错误;由于线圈每过一次中性面时,穿过线圈的磁通量的绝对值最大,e 变换方向,因此D正确.4.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的正弦式交变电流i = I m sin ωt . 若保持其他 条件不变,使线圈的匝数和转速各增加 1 倍,则电流的变化规律为 ()A . i ′= I m sin ωtB . i ′= I m sin 2 ωtC . i ′= 2I sinωt D . i ′= 2I sin 2ωtmm剖析:选 D. 由电动势的最大值知,最大电动势与角速度成正比,与匝数成正比,因此电动势最大值为 4E ,匝数加倍后,其电阻也应该加倍,此时线圈的电阻为2R ,依照欧姆定律可m4 mE得电流的最大值为 I m ′= 2R = 2I m ,因此,电流的变化规律为 i ′= 2I m sin 2 ωt .5. 如图 5- 1- 17 所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感觉 电动势的图象,依照图象可知 ( )图 5- 1- 17A .此感觉电动势的瞬时表达式为e = 2B .此感觉电动势的瞬时表达式为 e =200sin100 π tC . t = s 时,穿过线圈的磁通量为零D . t = s 时,穿过线圈的磁通量的变化率最大 答案: B6. 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 5- 1- 18 所示.则以下说法中正确的选项是 ( )图 5- 1- 18A . t = 0 时辰,线圈平面与中性面垂直B . t = s 时辰, Φ 的变化率最大C . t = s 时辰,感觉电动势达到最大D .该线圈转动的角速度为 50π rad/s剖析:选 BD.由图象可知 t = 0、 s 、 s 时辰线圈平面是中性面地址,Φ 最大 .Φ = 0,故tΦE == s 、 s 、 s 时辰线圈平面与磁感线平行,Φ 最小,t 最大,故 E 最大,从图象可知,交变电流变化的周期T = s ,则 ω= 2π=50π rad/s. 因此 B 和 D 正确.T 7.(2011 年包头高二检测 ) 如图 5- 1- 19 所示,单匝矩形线圈的一半放在拥有理想界线的匀 强磁场中,线圈轴线 OO ′与磁场界线重合,线圈按图示方向匀速转动 ( ab 向纸外, cd 向纸 内) .若从图所示地址开始计时,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图中的()图 5- 1- 19图5- 1- 20剖析:选 A. 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,因此产生的依旧是正弦交变电流,可是最大值为全部线圈在磁场中匀速转动情况下产生的感觉电动势最大值的一半,因此选项B、 C错误.再由右手螺旋定则能够判断出 A 选项吻合题意.8. 如图 5- 1- 21 所示,矩形线圈abcd 在匀强磁场中能够分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时()图5- 1- 21A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P转动时的电动势小于绕P 转动时的电动势12C.线圈绕1和2 转动时电流的方向相同,都是a→b→→dP P cD.线圈绕P转动时dc边碰到的安培力大于绕P 转动时 dc 边碰到的安培力1=1,=21, 1=2.线圈绕剖析:选 A. 以下列图,设 2 , 1 =ab l ad l Oa r Od rP 轴转动时,产生的感觉电动势 e = Bl v= Bl l ω.线圈绕 P 轴转动时,111122产生的感觉电动势 e2= Bl 1r 1ω+ Bl 1r 2ω,即 e1= e2,因此 i 1= i 2,故选项 A 对 B 错.由右手螺旋定则可知,线圈绕 P1和 P2转动时电流的方向相同,均是 a→ d→ c→ b 方向,应选项C错,再依照安培力公式可知F 安= BIl 1,即安培力相同, D 错.9.如图 5- 1- 22 甲所示,a、b为两个并排放置的共轴线圈, a 中通如同图乙所示的交变电流,则以下判断错误的选项是()图5- 1- 22A.在t1到t2时间内,a、b相吸B.在t2到t3时间内,a、b相斥C.t1时辰两线圈间作用力为零D.t2时辰两线圈间吸引力最大剖析:选到 t 2时间内, a 中电流减小, a 中的磁场穿过 b 且减小,因此 b 中产生与 a 同向的磁场,故 a、b 相吸,A选项正确.同理B选项正确. t 1时辰 a 中电流最大,但变化率为零,b 中无感觉电流,故两线圈的作用力为零,故 C 选项正确,t 2时辰a 中电流为零,但此时电流的变化率最大, b 中的感觉电流最大,但相互作用力为零,故 D 选项错误.因此,错误的D.二、非选择题T 10.发电机的转子是匝数为100,边长为20 cm的正方形线圈,将它置于磁感觉强度B=的匀强磁场中,绕着垂直于磁场方向的轴以ω=100πrad/s的角速度转动,当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时.线圈和外电路的总电阻R=10Ω.线圈从计时开始,到转过60°过程中经过线圈某一截面的电荷量为多少?ΦE q剖析: E = n t又 I=R且 I =t,t = t .因此,经过线圈某一截面的电荷量q= I t =nΦt =n ΦtR R从中性面计时,转过60°,以下列图1Φ= B S= BS(1-cos 60°)=2BSnBS100×××- 2q=2R=20 C =1×10 C.答案: 1×10 -2C11. 如图 5- 1-23 所示,匀强磁场B=T,矩形线圈的匝数N=100,边长 ab=m,bc=m,以角速度ω=100πrad/s绕OO′轴匀速转动.当线圈经过中性面时开始计时,试求:线圈中感觉电动势的表达式.图5- 1- 23剖析:法一:线圈经过时间t转过的角度θ=,这时bc和da边不切割磁感线,ab和ωtcd 边切割磁感线产生感觉电动势e ab= e cd= NBab] v sinωtad bc其中 v=ω2=ω 2ad因此 e= e ab+ e cd=2e ab=2NBω ab 2sin ωt=NBSωsinωtE m=NBSω=100×××100πV=314 Ve=314sin100π t V.法二:感觉电动势的瞬市价e= NBSωsinωt,由题可知:S= ab · bc =×m2=m2E =NBSω=100×××100πV=314 Vm因此 e=314sin100π t V.答案: e=314si n100π t Vm2,共 100 匝,线圈电阻为 1 Ω,外接电阻R=9 Ω,12. 如图 5- 1-24 所示,线圈的面积是1匀强磁场的磁感觉强度为B=πT,当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时,求:图5- 1- 24(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感觉电动势的瞬市价表达式.1(2) 线圈转了 30 s 时电动势的瞬市价多大?(3) 电路中流过电阻 R 的电流的峰值是多少? 剖析: (1) 角速度 ω=10π rad/sm=NBS ω =100× 1 ×× 10π V = 50 VE π感觉电动势的瞬市价 e = m sin =50sin10 π t V.E ωt(2) 当 t = 1/30 s1 )V = 25 3 V 时, e =50sin(10 π×30(3) 电流峰值 I m = E m /( R + r ) = 50A = 5 A.9+1答案: (1) e =50sin10 π t V (2)25 3 V (3)5 A。
13.交变电流 -典型例题-详解
交变电流第1节交变电流的产生和描述题型探究题型1 交变电流的产生及变化规律【例1】如图所示,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。
已知磁感应强度B=0.50T,线圈匝数N=100匝,边长L ab=0.20m,L bc=0.10m,转速n=3000r/min。
若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点,电动势的瞬时值的表达式为()A.e=314sin(100πt+π3)VB.e=314sin(100πt−π3)VC.e=314√2sin(100πt+π3)VD.e=314√2sin(100πt−π3)V题型2 交流电有效值的求解【例2】一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图5所示.则Q方∶Q 正等于( )A.1∶ 2B.2∶1C.1∶2D.2∶1题型3 含二极管的交流电有效值的求解【例3】如图所示电路,电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上,且R1=R2=10 Ω,正弦交流电的表达式为u=202sin 100πt(V),R1和理想二极管D(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)并联,则R2上的电功率为( )A.10 WB.15 WC.25 WD.30 W题型4 交变电流“四值”的理解和计算【例4】越来越多的电子设备开始支持无线充电技术,无线充电器是指利用电磁感应原理进行充电的设备,原理类似于变压器。
如图甲所示为某兴趣小组在模拟手机无线充电工作原理的示意图,由送电线圈和受电线圈组成。
已知受电线圈的匝数为n=50匝,电阻r=1.0 Ω,在它的c、d两端接一阻值R=9.0 Ω的电阻.设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场,可在受电线圈中产生如图乙所示的正弦交流电.求:(1)受电线圈中产生电流的最大值;(2)在一个周期内,电阻R上产生的热量;(3)从t1到1×10﹣2s这四分之一个周期的时间内,通过电阻R的电荷量大小。
交变电流(含答案)
交变电流1.图甲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,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。
以下判断正确的是( AC )A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左2.如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L 能发光,要使灯泡变亮,可以采取的方法有( BD )A.向下滑动PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率D.减小电容器C的电容3.通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。
电阻两端电压的有效值为( B )A.12 VB.4VC.15 VD.8V4.图甲、图乙分别两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分。
下列说法正确的是(ABD)A.图甲、图乙均表示交流电B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t (V)C.图乙所示电压的有效值20 VD.图乙所示电压的有效值10 V5.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u=202 sin 100πt V.氖泡在两端电压超过100 V后才发光,下列说法中正确的有( C )A.开关接通后,氖泡不发光B.开关接通后,电压表的示数为100 2 VC.开关接通后,氖泡的发光频率为100 HzD.开关断开后,变压器的输出功率不变6.远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器.当S由2改接为1时,下列说法正确的是(AB )A.电压表读数变大B.电流表读数变大C.电流表读数变小D.输电线损失的功率减小7.如图甲所示,一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,副线圈两端接三条支路,每条支路上都接有一只灯泡,电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻.当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时,三只灯泡都能发光.如果加在原线圈两端的交流电电压的最大值保持不变,而将其频率变为原来的3倍,与改变前相比,下列说法中正确的有(AD)A.副线圈两端的电压有效值不变,仍为18V B.灯泡Ⅰ变亮C.灯泡Ⅱ变亮 D.灯泡Ⅲ变亮8.如图所示,正方形线框abcd长为L,每边电阻均为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动,c、d两点与外电路相连,外电路电阻也为r.则下列说法中正确的是( BD )A .S 断开时,电压表读数为22B ωL 2 B .S 断开时,电压表读数为28B ωL 2C .S 闭合时,电流表读数为210rB ωL 2 D .S 闭合时,线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL 27r9.通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P ,原线圈的电压 U 保持不变,输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时,线路损耗的电功率为P 1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ,线路损耗的电功率为P 2,则P 1和P 2P 1分别为( D ) A.PR kU ,1n B.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ,1n C.PR kU ,1n 2 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ,1n 2 10.图甲是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,V 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是( BC )A .电压表的示数等于5 VB .电压表的示数等于52 VC .实现点火的条件是n 2n 1>1000D .实现点火的条件是n 2n 1<1000 11.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π,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 .12.如图甲所示,两平行金属板A 、B 的板长l =103m ,板间距d =0.10m ,在金属板右侧有一范围足够大的方向垂直于纸面向里的匀强磁场,其边界为MN ,与金属板垂直。
【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 。
高考物理电磁学知识点之交变电流经典测试题含答案解析
高考物理电磁学知识点之交变电流经典测试题含答案解析一、选择题1.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为12:10:1n n =,a 、b 两点间的电压为2202u = sin100V πt (),R 为可变电阻,P 为额定电流1A 、用铅锑合金制成的保险丝.为使保险丝中的电流不超过1A ,可变电阻R 连入电路的最小阻值是( )A .2.2ΩB .2.22ΩC .22ΩD .222Ω2.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则( )A .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab <I cdB .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab >I cdC .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab <I cdD .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab >I cd3.如图甲所示电路,已知电阻21R R R ==,和1R 并联的D 是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A 、B 之间加一个如图乙所示的交变电压(0AB U >时电压为正值)。
则R 2两端电压的有效值为( )A .10VB .10 VC .5D .2V4.如图所示,有一矩形线圈面积为S ,匝数为N ,总电阻为r ,外电阻为R ,接触电阻不计.线圈绕垂直于磁感线的轴'OO 以角速度w 匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为.B 则()A .当线圈平面与磁感线平行时,线圈中电流为零B .电流有效值2NBSwI R r=+C .电动势的最大值为2NBSwD .外力做功的平均功率()22222N B S w P R r =+5.采用220 kV 高压向远方的城市输电.当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14,输电电压应变为( ) A .55 kVB .110 kVC .440 kVD .880 kV6.如图所示,一交流电的电流随时间而变化的图象。
2021年高中物理选修二第三章《交变电流》经典习题(答案解析)
一、选择题1.交流发电机的输出电压为U,采用图示理想变压器输电,升压变压器原、副线圈匝数比为m,降压变压器原、副线圈匝数之比为n,输电导线电阻为r,用户的工作电压为U。
下列说法正确的是()A.mn=1 B.mn>1C.输电线上损失的功率为222(1)mn Um rD.输电线上损失的功率为2Umr2.如图所示,三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联,再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上,当交变电流的频率为50Hz时,三只灯泡恰好正常发光。
现仅将交变电流的频率降低到40Hz,则下列说法正确的是()A.三灯均变暗B.三灯亮度均不变C.L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D.L1亮度不变、L2变暗、L3变亮3.远距离输电的原理图如图所示,T1、T2为理想变压器,其原、副线圈匝数比分别为1:10和10:1,输电线路的总电阻R=10Ω,A、B均是额定电压为220V额定功率为1100W的电热器。
开关S断开时,用电器A正常工作,则下列说法正确的是()A.开关S断开时,输电线的热功率为2.5WB.变压器T1的输入电压为225VC.闭合开关S,输电线损失的电压不变D.闭合开关S,用电器A、B均正常工作4.一交变电压随时间变化的图像如图所示已知横轴下方为正弦曲线的一半,则该交变电压的有效值为()A.510V B.210V C.10V D.102V5.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R。
开始时,开关S断开。
当开关S接通时,以下说法中不正确的是()A.副线圈两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大6.一台发电机产生的交变电流的u t-图象如图所示,该交变电流()A.周期是0.01sB.电动势有效值为155.5Vt=时,线圈平面与中性面重合C.在0.01st=时,穿过线圈的磁通量变化率最大D.在0.02s7.如图所示,图(a)中的变压器是一理想变压器,其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线),电路中电阻R=55 Ω,图中交流电流表、交流电压表为理想电表,其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1∶4,下列说法中正确的是()A.电压表V1的示数为880 VB .电压表V 2的示数为2202VC .原线圈输入功率为220 WD .原线圈中交变电压的频率为100 Hz8.在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化,设线圈总电阻为2Ω ,则( )A .t =0时,线圈平面平行于中性面B .t =1s 时,线圈中的电流改变方向C .t =1.5s 时,线圈中的感应电动势最大D .一个周期内,线圈产生的热量为8π2J9.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。
(完整版)交变电流典型习题(含答案)(最新整理)
16、某发电站采用高压输电输电。若输送的总功率为 P0,输电电压为 U,输电导线的总电阻为 R。则正确的是
() A.输电线上的电流 I U R
B.输电线上的电流 I P0 U
C.输电线上损失的功率 P ( P0 )2 R U
D.输电线上损失的功率 P U 2 R
17、某小型水电站的电能输送示意图如图 17 所示,发电机通过升压变压器 T1 和降压变压器 T2 向用户供电。已知
21、两只相同的白炽灯 L1 和 L2,分别与电容器 C 和电感线圈 L 串联,接在如图 21 所示的电路中。将 a、b 接在电
压最大值为 Um、频率为 f 的正弦交流电源 E1 两极之间时,两只灯泡都发光,且亮度相同。若更换一个新的正弦交流电
源 E2 后,灯 L2 的亮度高于灯 L1 的亮度。则新电源 E2 的电压最大值和频率可能是( )
C.P1 变小,P2 变小
D.P2 变大,P3 变大
19、两个相同的白炽灯泡 L1 和 L2 接到如图 20 所示的电路中,灯 L1 与电容器串联,灯 L2 与电感线圈串联。当 a、b
间处接电压最大值为 Um、频率为 f 的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后,灯 L1
5、图 5(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形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,线圈的匝数 n=100、电阻 r=10 ,线圈的两端经集流环与电阻 R 连接,电阻 R=90 Ω,与 R 并联的交流电压 表为理想电表。 在 t=0 时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间 t 按图 5(乙)所示正弦规
输电线的总电阻为 R , 降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为 4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压 u=220sin100 tV ,降 压变压器的副线圈与阻值R0 11 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是
高中物理交变电流问题(含解析)
交变电流问题1图乙中,理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=10:1.原线圈与如图甲所示的交流电连接.电路中电表均为理想电表,定值电阻R1=5Ω,热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小,则()A .电压表示数为V B.R1的电功率为0.2WC.R1电流的频率为50Hz D.R2处温度升高时,电流表示数变小解:交流电电压最大的值为,则其有效值为U1==10V,则副线圈的输出电压的有效值为U2=则电压表的示数为1V,故A 错误R1的功率为P==0.2W,故B正确,交流的周期为0.02S ,则其频率为,故C正确R2温度升高,电阻变小,电流变大.故D错误.故选:B C 2如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A.那么()A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cosD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sin解:从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=I m cosθ,则电流的最大值为I m =感应电动势的最大值为E m=I m r=2×2=4V任意时刻线圈中的感应电动势为e=E m cos =4cos t线圈消耗的电功率为P=I2r==W=4W任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=根据公式E m=NBSω=NΦm可得故Φ=,故选:AC3 为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后()A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变解:由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变,则副线圈电压不变,V2示数不变,V1与V2示数的比值不变,C错误、D正确.开关S闭合后,变压器副线圈的负载电阻减小,V2不变,由欧姆定律可得A1示数变大,由于理想变压器P2=P1,V1与V2示数的比值不变,所以A1与A2示数的比值不变,A正确、B错误.所以AD正确.故选AD.4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 .解: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的时间内有感应电流,则有()2 R=I2RT,所以I=,所以D正确.故选:D.5在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2,分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.然后,断开S.若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流L1、流过L2的电流l2随时间t变化的图象是()A .B .C .D .解:A、B、由于小灯泡L1与电感线圈串联,断开S后再闭合,流过L1的电流从无到有(即增大),电感线圈对电流有阻碍作用,所以流过灯泡L1的电流从0开始逐渐增大,最终达到I.故A错误,B正确.C、D、由于小灯泡L2与滑动变阻器串联,断开S后再闭合,立即有电流通过L2,当I1电流逐渐增大时,流过L2的电流逐渐减小,最终减到I.故C、D错误.故选:B.6如图是霓虹灯的供电电路,电路中的变压器可视为理想变压器,已知变压器原线圈与副线圈匝数比,加在原线圈的电压为u1=311sin100πt(V),霓虹灯正常工作的电阻R=440kΩ,I1、I2表示原、副线圈中的电流,下列判断正确的是()A.副线圈两端电压6220 V,副线圈中的电流14.1 mAB.副线圈两端电压4400 V,副线圈中的电流10.0 mAC.I1<I2D.I1>I2解:A、B根据题意可知,交流电的最大电压变311V,则其有效值为=220V,再根据电压与匝数关系,可以求出画线圈的电压为4400V,再根据欧姆定律,可以求出副线圈中的电流为=10mA,选项A错误,选项B正确.C、D根据能量守恒和电功率定义P1=P2、P=UI即:U1I1=U2I2,可以判断I1>I2,选项C错误,选项D正确.故选BD7一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω.磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为()A .×10﹣5AB .×10﹣5AC .×10﹣5AD .×10﹣5A解:由图可知,磁场是周期性变化的,因此产生电压也是周期性变化的.法拉第电磁感应定律有:0~3秒产生电压为:3~5秒产生电压为:由图可知,磁场的变化周期为5s,所以产生的感应电流周期也为5s,前3s 电流为:,后2s 电流为:设电流的有效值为I ,根据电流的热效应在一个周期内,有:,其中T=5s,t1=3s,t2=2s,所以解得:,故ACD错误,B正确.故选B.8利用升压变压器和降压变压器,实现远距离高压输电,如果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.输电线路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解:A、由于发动机的输出电压不变即升压变压器的原电压不变,当用户用电设备消耗功率变化时,输入功率变化,因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化,故A错误;B、输电线上的电流与用户以及电线上消耗的功率以及变压器的匝数比有关,故B错误;C、当用户电阻减小时,导致电流增大,因此输电线上的损失功率增大,故C 正确;D、由于远距离输电式时输电线上有电压损失,因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,故D错误.故选:C.9一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()A .B .C .D .解:由磁场分布特点知:线圈在每一位置的切割情况相同,故感应电动势大小是相同的,方向做周期性变化,故D选项正确.故选D10 如图所示,在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD,AB边与磁场垂直,MN边始终与金属滑环K相连,PQ边始终与金属滑环L相连.金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联.使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴旋转.下列说法中正确的是()A.交流电流表A的示数随时间按余弦规律变化B.线圈转动的角速度越大,交流电流表A的示数越小C.线圈平面与磁场平行时,流经定值电阻R的电流瞬时值最大D.线圈转动的角速度增加为原来的两倍,则流经定值电阻R的电流的有效值也变为原来的两倍解:A、交流电流表测量的是交流电流的有效值,不随时间变化,故A错误;B、线圈转动的角速度增大,感应电动势的最大值增大,有效值增大,交流电流表示数增大,故B错误;C、图示位置,线圈平面与磁场平行,线框切割磁感线最快(垂直切割),感应电动势最大,流经定值电阻R的电流瞬时值最大,故C正确;D、感应电动势的最大值为E m=NB Sω,线圈转动的角速度增加为原来的两倍,则感应电动势的最大值增加为2倍,故有效值变为2倍,电流变为2倍,故D正确;故选CD.11 如图所示,在AB间接入正弦交流电U1=220V,通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻负载供电,已知D1、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n1=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上消耗的热功率为P,则有()A.U0=40V,P=80 B.U0=40V,P=80WC.U0=40V,P=20W D.U0=40V,P=20W解:在AB间接入正弦交流电U1=220V,变压器原线圈n1=110匝,副线圈n2=20匝,有:,得有效值U2=40V.而二极管的反向耐压值至少为U0,它是最大值,所以U0=,Q为副线圈正中央抽头,则R两端电压为20V,所以R 消耗的热功率为故选:C12如图甲所示,变压器原副线圈的匝数比为3:1,L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V,6W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端交变电压u的图象如图乙所示.则以下说法中正确的是()A.四只灯泡均能正常发光B.电流表的示数为2AC.电压表的示数为36VD.变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz解:由输入端交变电压u的图象,可求出有效值36V,由原、副线圈匝数之比3:1,可得原、副线圈的电压之比3:1,电流之比1:3,设灯泡两端电压为U,所以U+3U=36V,则U=9V,因此原线圈电压为27V,副线圈电压为9V,四只灯泡均能正常发光.电流表的读数为I=3×A=2A.A、四只灯泡均能正常发光.故A正确;B、由上可知,电流表示数为2A,故B正确;C、原线圈电压为27V,所以电压表的示数为27V,故C错误.D、变压器副线圈两端交变电流的频率50Hz,故D正确;故选:ABD.13一理想变压器,原线线圈匝数为N1,两个副线圈的匝数分别为N2、N3,三个线圈中的电流分别为I1、I2、I3,电压分别为U1、U2、U3,下面关系中正确的是()A .B .C.I1U1=I2U2+I3U3 D.N1I1=N2I2+N3I3解:A 、根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,,所以A正确.B 、由于有多个副线圈时,此时的电流与匝数不是成反比,所以不成立,所以B错误.C、理想变压器的输入功率和输出功率相等,所以输入的功率为I1U1,输出的功率为两个副线圈的功率的和,所以I1U1=I2U2+I3U3,所以C正确.D 、根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,=,可得U2=,同理可=,可得U3=,把U2,U3带入I1U1=I2U2+I3U3,可得N1I1=N2I2+N3I3,所以D正确.故选ACD.14如图所示的理想变压器,已知原、副线圈的匝数之比为2:1,若原线圈的输入电压的表达式U=20sin10t,则()A.电压表的示数为10V B.电压表的示数为5VC.在一个周期内,电流计的指针只来回抖动一次D.在一个周期内,电流计的指针只来回抖动两次解:由原线圈的输入电压的表达式U=20sin10t ,可知:原线圈电压,ω=10rad/s根据得:=,由于二极管具有单向导电性,则,故AB错误;f=因为1<f<2,所以在一个周期内,电流计的指针只来回抖动一次,故C正确,D错误;故选:C15如图,有一理想变压器,原副线圈的匝数比为n,原线圈接正弦交流电,电压的最大值为U,输出端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 .原线圈中的电流的有效值为B.电动机消耗的功率为I2RC.电动机两端电压为IR D .变压器的输入功率为解:A、原副线圈的匝数比为n,副线圈的电流为I,则有原线圈的电流有效值为,故A错误;B、原副线圈的匝数比为n,原线圈接正弦交流电,电压的最大值为U,则原线圈的电压有效值为,所以副线圈的电压为,因此电动机消耗的功率为P=UI=I,故B错误;C、电动机两端电压等于副线圈的电压.由于是非纯电阻,所以不等于IR,故C错误;D、原副线圈的匝数比为n,原线圈接正弦交流电,电压的最大值为U,则原线圈的电压有效值为,所以副线圈的电压为,因此电动机消耗的功率为P=UI=I ,则变压器的输入功率也为I,故D正确;故选:D16矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交流通入变压器的原线圈,其副线圈两端电压变化如图所示,原、副线圈匝数之比为n1:n2=1:10的理想变压器原线圈两端,则()A.变压器副线圈两端的电压为U2=100VB.感应电动势的瞬时值表达式为e=10sinπ(V)C.t=0.005秒时,穿过副线圈平面的磁通量最大D.t=0.005秒时,矩形线圈平面与磁场方向平行解:A、由图象可以得到变压器副线圈的电压的最大值为10V,所以电压的有效值为10V,所以A错误;B、由于原、副线圈匝数之比为n1:n2=1:10,根据电压与匝数成正比可得,原线圈的电压的最大值为V,交流电的周期为0.02s,所以ω===100π,所以感应电动势的瞬时值表达式为e=sin100πt(V),所以B错误;C、当t=0.005秒时,带入e=sin100πt(V)可得,e=sin100π×0.005=sin π=(V),此时的电压最大,所以此时穿过副线圈平面的磁通量的变化率最大,穿过副线圈平面的磁通量为零,所以C错误;D、根据C的分析可知,此时穿过副线圈平面的磁通量为零,矩形线圈平面与磁场方向平行,所以D正确.故选D.17如图所示,理想变压器,原副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U,输出端A、A1、A2、A3为理想的交流电流表,R1、R2、R3为三个完全相同的电阻,L为电感,C为电容,当输入端接通电源后,电流表A读数为I.下列判断不正确的是()A.R1两端的电压为B .通过副线圈的最大电流IC.电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D.电流表A3的读数I3=0A 、根据得:,所以R1两端的电压为:,故A正确;B、根据题意得副线圈的电流为I,所以通过副线圈的最大电流为,故B 正确;C、线圈会产生感应电流阻碍原电流即I1>I2,故C正确;D、电容器通交流阻直流,故有电流通过电流表A3,即I3≠0,故D错误.本题选不正确的故选D18如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为12202sin100u tπ=V,则()A.当t=1600s时,c、d间的电压瞬时值为2VB.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为2VC.单刀双掷开关与a连接,在滑动变阻器触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变大解:A D19如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。
高二物理-交变电流习题(含答案)全部题型
高二物理选修3-2交变电流练习题 (含答案)1、图中属于交变电流的是()2、如图表示交变电流的图像是()3、在交流发电机中,矩形线圈由中性面开始绕轴匀速转动,产生的交流电动势与时间的关系如图所示,以下说法正确的是()A. 在t1时刻穿过线圈的磁通量最大B. 在t2时刻穿过线圈的磁通量为零C. 在t3时刻穿过线圈的磁通量变化率最大D. 在t4时刻穿过线圈的磁通量变化率为零4、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时,不正确的是()A. 线圈平面与磁感线方向垂直B. 通过线圈的磁通量达到最大值C. 线圈中的电动势为零D. 通过线圈的磁通量变化率达到最大值5、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大B. 在中性面时,感应电动势最大C. 穿过线圈的磁通量为零时,感应电动势也为零D. 线圈每通过中性面两次,电流方向改变一次6、正弦式交变电流是由矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时产生的,这种情况下电动势的最小值出现在()A. 穿过线圈的磁通量为零时B. 线圈经过中性面时C. 穿过线圈的磁通量变化最快时D. 线圈边框与磁感线平行时7、矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈平面跟中性面重合的瞬间,下面的说法中正确的是()A. 线圈中的磁通量为零B. 线圈中的感应电动势最大C. 线圈的每一边都不切割磁感线D. 线圈所受的磁场力不为零8、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势如图所示,下面说法正确的是()A. 交流电动势的有效值为20VB. 交流电动势的有效值为10√2VC. t=0.01s线圈处于中性面D. 交流电动势的频率为50Hz9、一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交流电动势e=311sin(50πt)V,则()A. 此交变电动势的频率是50HzB. 用交流电压表测量时的示数是220VC. 在t=0.1s时穿过线圈的磁通量为零D. 在t=0.5s时线圈平面与中性面重合,磁通量变化率最小10、一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势e=220√2sin100πt(V),那么()A. 该交变电流的频率是50HzB. 当t=0时,线圈平面恰好位于中性面s时,e有最大值 D. 该交变电流电动势的有效值为220√2VC. 当t=110011、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法中正确的是()A. 穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势最大B. 穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势最大C. 穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势等于零D. 穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势等于零12、一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像如图1所示,则下列说法中正确的是()A. t=0时刻线圈平面在中性面位置B. t=0.01s时刻Ф的变化率达最大C. 0.02s时刻感应电动势达到最大D. 该线圈相应的感应电动势图像如图2所示13、如图一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t变化如图,下列说法中正确的是()A. t1时刻线圈位于中性面B. t2时刻通过线圈的磁通量最大C. t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D. 每当e变化方向时,通过线圈的磁通量最大14、由交流电动势瞬时值表达式e=10√2sin4πt(V),可知()A. 此交流电的频率是4πHzB. 此交流电的周期是0.5sC. 此交流电动势额最大值为10VD. 此交流电动势的有效值为10√2V15、如图所示,一矩形闭合线圈,面积为S,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的位置开始计时,则()时刻,线圈中的感应电动势最小A. 在t=πω时刻,穿过线圈的磁通量变化率最大B. 在t=πωC. 线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=BSωsinωtD. 若将线圈的角速度增为原来的2倍,则线圈中感应电流的有效值也增为原来的2倍16、如图所示,一个面积为S。
最新-第五章交变电流练习和习题解答 精品
第五章交变电流练习和习题解答练习一(1)对于图5-21所示的电流i随时间t作周期性变化的图象,下列描述哪些是正确的?①电流的大小变化,方向也变化,是交流;②电流的大小变化,方向不变,不是交流;③电流的大小不变,方向不变,是直流;④电流的大小不变,方向变化,是交流;⑤以上说法都不正确.解:从图象中看出,电流的大小随时间作周期性变化,但电流的方向不变,所以根据交流的定义,该电流不是交流.②的说法正确.(2)一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为 400 V,线圈匀速转动的角速度为 314 rad/s,试写出电动势瞬时值的表达式.如果该发电机与只含电阻的负载组成的闭合电路的总电阻为2 000Ω,则电路中电流的峰值为多少?电流的瞬时值表达式怎样?解:根据电动势瞬时值的公式e=ξmsinωt,由ξm=400V,ω=314rad/s,∴ e=400sin314t.i=0.2sin314tA.(3)某用电器两端允许加的最大直流电压是 100 V,能否把它接在交流电压是 100 V的电路里?为什么?解:不能.交流电压 100 V是指有效值,这个交流电路里电压的坏.(4)照明用交流的电压是 220 V,动力供电线路的电压是380 V,它们的有效值、峰值各是多少?(5)有一正弦式电流,电流的有效值是2 A,它的峰值是多少?(6)图 5-22是一个按正弦规律变化的交流的图象.根据图象求出它的周期、频率和电流的峰值.解:周期是0.2s,频率是5Hz.电流峰值是10A.练习二(1)变压器为什么不能改变直流的电压?解:直流电压加在变压器的原线圈上时,通过原线圈的电流是直流电流,电流大小、方向不变,所以产生的磁场通过副线圈的磁通量不变.因此,在副线圈中不会产生感应电动势,副线圈两端没有电压,所以变压器不能改变直流的电压.(2)收音机中的变压器,原线圈有 1210匝,接在 220 V的交流电源上.要得到5V、6.3V和350 V 三种输出电压,求这三个副线圈的匝数.有n2=n1由于U1=220V,n1=1210匝,故(3)为了安全,机床上照明电灯用的电压是 36 V,这个电压是把 220 V的电压降压后得到的.如果变压器的原线圈是 1140匝,副线圈是多少匝?这台变压器给 40 W的电灯供电,原副线圈的电流强度各是多大?本题,U1=220V,U2=36V,n1=1140匝,副线圈输出功率P2=U2I2,其中P2=40W,U2=36V,根据I1U1=I2U2,(4)变压器原理可以用来测量线圈的匝数:把被测线圈作原线圈,用一个匝数已知的线圈作副线圈,通入交流,测出两线圈的电压,就可以求出被测线圈的匝数.已知副线圈有 400匝,把原线圈接到 220 V的线路中,测得副线圈的电压是55 V,求原线圈的匝数.本题,U1=220V,U2=55V,n2=400匝.练习三(1)用500 A的电流输送 3 300 kW的电功率,输电电压应该是多少伏?解:电功率P=IU.由于I=500 A,P=3 300 kW=3300×103W,(2)输送4800 kW的电功率,采用 110 kW高压输电,输电导线中的电流是多少安?如果用 110 V 电压输电,输电导线中的电流将是多少?解:电功率P=UI,其中P=4 800 kW=4 800×103W.可见,大功率输电是不可能用低压电的.(3)一座小型水电站,它输出的电功率是20kW,输电电压是400V.如果输电导线的总电阻是0.5Ω,那么输电导线上损失的电功率是多少?用户得到的电功率是多少?假如用 250 V的电压输电,输电导线上损失的功率和用户得到的功率又各是多少?∴输电导线损失的电功率P损=I2R=502×0.5W=1250W.用户得到的电功率P用=P出-P损=20×103W-1250W=18750W.P损=802×0.5W=3200W.∴P用=20×103W-3200W=16800W.习题(1)在有效值为 220 V的交流电路中,接入 50Ω的电阻,电流的有效值和峰值各是多少?这时消耗的功率是多少瓦?消耗的电功率P=I2R=4.42×50W=968W.(2)晚会上装饰着120个小彩色电灯,每个小电灯的电压是4V,工作电流是0.1A,这些小电灯都并联着,由一台变压器供电.变压器的原线圈接在 220 V的照明电路上.求通过原线圈的电流.解:1个小彩灯消耗的电功率为4×0.1W=0.4W.120个小彩灯消耗的总电功率为 120×0.4W=48W.变压器副线圈输出电功率等于小彩灯消耗的总电功率48W.变压器原线圈的输入电功率P=UI=48W.(3)分别用3300 V和110 000 V的电压输电,输送的电功率相同,导线的材料和送电的距离也都相同,并且要求损失的电功率相等.求所用导线的横截面积之比.解:设输送的电功率为P,输电电压为U,送电距离为l,导线横截面积为S,电阻率为ρ.则每根导线损失的电功率P损=I2R.现在输送电功率P相同,导线电阻率ρ和长度l相同.在输电电压U和导线横截面积S不同时,如要求导线上损失的电功率相同,则应有即用 3 300 V电压输电时的导线横截面积是用 110 000V输电时导线横截面积的1111倍.说明:本题是联系实际的一个综合题,除了复习巩固所学知识、培养同学分析能力外,还可通过具体计算使学生进一步体会输电要采用高电压的道理.可进一步让学生假设用110 000V电压输电时导线横截面积S2=4mm2,则用 3 300V电压输电时导线横截面积S1=1111×4 mm2=4444 mm2=44.44cm2,相当于直径约为 7.5cm的导线横截面积.这是一根很粗的金属棒,用这样粗的金属棒输电显然是不合理的.所以远距离输电要用高电压.(4)一台效率为55%的离心水泵,每秒钟能把0.03m3的水抽到 20 m的高度.现在要用一台感应电动机通过皮带传动带动水泵运行,皮带传动效率是80%,在功率分别为14kW、20kW、28kW的三台电动机中,选用哪一台比较合适?解:离心水泵每秒钟把体积V=0.03 m3的水抽到h=20m高度要做功mgh=ρVgh=103×0.03×9.8×20J=5880J.∴ 水泵的输出功率为P出=5880W.水泵效率η=55%=0.55,皮带传动效率η′=80%=0.80,∴选用14kW的电动机比较合适.(5)电站发出的电,在用电高峰时不够用,到深夜,发出的电又不能充分利用.为了解决这个问题,人们修建了水力蓄能站.夜间,水泵利用多余的电能把水抽到高处的蓄水池中,到用电高峰时再利用蓄水池的水来推动水轮机发电.有一水力蓄能站,4台水泵6h抽上来的水够7台水轮机工作3h.如果每台水泵的功率是45 000 kW,每台水轮机的功率是36 000 kW.求这个水力蓄能站的效率.解:设水力蓄能站的输入功为W入,W入就是水泵消耗的∴ W入=4×45000×103×6×3600J.设水力蓄能站的输出功为W出,W出就是水轮机做的功.∴W出=7×36 000×103×3×3 600J.(6)使用一个强磁铁可以判断灯泡中的电流是交流还是直流.请你说明怎样判断和判断的根据.解:把灯丝放在强磁铁产生的强磁场中,让电流通过灯丝.如果发现灯丝不动则灯泡中的电流是直流,如果发现灯丝振动则灯泡中的电流是交流.因为灯丝中通过直流时,在强磁场中灯丝受的磁场的作用力是恒定的,灯丝会发生微小形变,但不会振动.灯丝中通过交流时,在强磁场中灯丝受的磁场的作用力大小、方向都随时间变化,灯丝因而发生振动.说明:本题内容可用实验演示.用一个蹄形磁铁产生强磁场,把一个标记“220V40W”的白炽灯泡放在强磁场中.电源用 220 V市电.如电源经过桥式整流后接到灯泡上,则灯泡中的电流可认为是直流.如电源直接接到灯泡上,则灯泡中电流是交流.我们会观察到灯泡中电流是交流时灯丝振动,是直流时灯丝不振动.(7)像图5-23那样把两块铁芯固定在一把钳子上,可以做成一个钳形测量仪.利用它可以在不切断导线的情况下,通过电流表A,测量导线中的电流强度.那么,导线中的电流是交流还是直流?请你说明仪器的工作原理.解:导线中的电流是交流.钳形测量仪是利用电磁感应原理制造的.通电导线产生磁场,导线中通过交流时在周围空间产生的磁场随时间变化,铁芯使磁场增强,穿过绕在铁芯上线圈的磁通量随时间变化,线圈中产生感应电动势,线圈闭合时产生感应电流,电流表A可测出线圈中的感应电流.在交流频率一定时,导线中电流越强则磁通量变化率越大,线圈中的感应电流也越大.感应电流与导线中电流有一定的关系,故通过电流表A中的电流可测出导线中的电流强度.。
交流电习题及答案
《交流电》习题一、交变电流的产生1.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势,下面说法正确的是A.当穿过线圈的磁通量最大时,感应电动势最小 B.当穿过线圈的磁通量最大时,感应电动势最大C.当穿过线圈的磁通量是零时,感应电动势最小 D.当穿过线圈的磁通量是零时,感应电动势最大2.已知交变电流的瞬时值的表达式是i=5sin50πt (A), 从t=0到第一次出现最大值的时间是:A.6.25秒B.1/200秒C.1/150秒D.1/100秒3.如图1示的正弦交流电流,其流瞬时值的表达式为 ________________________。
图 1 图 24.如图2所示的交流电电流的瞬时值的表达式为___________________________,已知时间t=0.0025秒时交流电电流的值为14.14安。
5.一单匝线圈面积为S,在磁感强度为B的匀强磁场中,以角速度ω匀速转动,其感应电动势e =εmsinωt,则下面判断正确的是A.εm=BSω B.ωt是线圈平面和中性面之间的夹角C.εm= nBSωD.ωt是线圈平面和中性磁场方向的夹角6.图3为单匝线圈面积为S在磁感强度为B的匀强磁场中匀速转动,感应电动势e =εmsinωt, 感应电流 i=Imsinωt(1) 在题中将线圈的转速提高一倍其他条件不变则电动势的表达式为A.e=εmsinωt B.e=2εmsinωt C.e=2εmsin2ωt D.e=εmsin2ωt(2) 题中产生的最大感应电流为Im要使感应电流的最大值变为2Im可用的方法是:A.把磁感应强度变为2B B.把转动角速度变为2ωC.用同样的导线做成一个面积为2S的线圈D.用同样的导线做成一个每边都是原长2倍的线圈7.若上题中线圈是正方形边长为0.2m,磁感应强度B=1T,转动角速度ω=500π rad/s,线圈每条边的电阻都为R=10Ω,那么图示位置时 (1) 回路中的电流强度为 A.0A B.12.5A C.1.57A D.πA(2) bd两点电势差为:A.0V B.500V C.62.8V D.125.6V8.如图4所示,在磁感强度B=10T的匀强磁场中有一矩形线圈abcd, 其电阻 R=10Ω,初始放置时线圈平面与磁感线平行,已知线圈ab=15cm,ad=10cm,线圈绕对称轴OO’转动,且转速为50转/秒。
(完整版)交变电流-试题答案.doc
1.某变压器原、副线圈匝数比为 55:9,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接有负载。
下列判断正确的是( D )A.输出电压的最大值为36VB.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220V,频率为50Hz2.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1 和 L2,输电线的等效电阻为R,开始时,电键S 断开,当 S 接通时,以下说法中正确的是( BCD )A.副线圈两端M、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压降增大C.通过灯泡L1 的电流减小D.原线圈中的电流增大3.如下图所示,A、B、C、 D 是四个相同的白炽灯,都处于正常发光状态,则图中 ab、cd 两端电压 U1 与 U2 之比是:( B )A.3∶ 1 B. 4∶1C.3∶ 2 D. 2∶14.如下图所示为加在电灯上的电压图象,即在正弦交流电的每二分之一周期中,前面四分之一周期被截去,那么现在电灯上的电压为(A)A.U0/2 B . U0/ 4C.U0/6 D . U0/ 85.如图所示,电路中 A、B 是规格相同的灯泡, L 是自感系数较大直流电阻可忽略不计的线圈,那么(AD)A.闭合 S,A、 B 同时亮,然后 A 变暗后熄灭B.闭合 S,B 先亮, A 逐渐变亮,最后A、B 亮度相同C.断开 S,A 和 B 均闪亮一下后熄灭D.断开 S,B 立即熄灭, A 闪亮一下后熄灭6.如图所示。
直角三角形导线框abc 以大小为V 的速度匀速通过有清晰边界的匀强磁场区域(匀强磁场区域的宽度大于导线框的边长),则此过程中导线框中感应电流的大小随时间变化的规律为下列四个图像当中的哪一个?( B)7.如图所示,闭合矩形线圈 abcd 与长直导线 MN在同一平面内线圈的ab、dc 两边与直导线平行,直导线中通有向下均匀增大的电流,则(A )A.矩形线圈中的感应电流为顺时针方向M adB.矩形线圈的感应电流随时间均匀增大C.整个线圈所受的磁场力合力方向向左D.整个线圈所受的磁场力合力为零b c8.右图中的理想变压器原线圈接220V 交流电压,副线圈 A 接 4Ω电阻, B 接一个“10V、24W”的电灯.已知A 组线圈 39 匝,两端电压为6V,灯泡 L 正常发光,由此可见原线圈匝数为_1430___,通过原线圈电流为_0.15___..9.( 14 分)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10 cm 和 20 cm,内阻为 5 Ω,在磁感应强度B=0.5 T 的匀强磁场中绕OO′轴以 50 2 rad/s速度匀速转动,线圈和外部20 Ω的电阻 R 相接。
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交变电流 典型精练1、某正弦式交流电的电流i 随时间t 变化的图象如图1所示。
由图可知( ) A .电流的最大值为10A B .电流的有效值为10A C .该交流电的周期为0.03s D .该交流电的频率为0.02Hz2、某交流的电压随时间变化的规律如图2所示,则此交流电的频率为 ,若将该电压加在一阻值为1k Ω的纯电阻用电器,用电器恰能正常工作,则该用电器的额定功率为 。
图13、如图甲电路,电阻R 的阻值为50Ω,在ab 间加上图乙所示的正弦交流电,则说法中错误的是( )A .交流电压的有效值为100VB .电流表示数为2AC .产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/sD .如果产生该交流电的线圈转速提高一倍,则电流表的示数也增大一倍4、图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所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311VC .图甲所示电压的瞬时值表达式为u =220sin100πt (V )D .图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10:1的理想变压器变压后,功率比为1:15、图5(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形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,线圈的匝数n =100、电阻r =10 Ω,线圈的两端经集流环与电阻R 连接,电阻R =90 Ω,与R 并联的交流电压表为理想电表。
在t =0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t 按图5(乙)所示正弦规律变化。
求:(1)交流发电机产生的电动势的最大值; (2)电路中交流电压表的示数。
6、图6所示,一小型发电机内有100n =匝矩形线圈,线圈面积20.10m S =,线圈电阻可忽略不计。
在外力作用下矩形线圈在0.10T B =匀强磁场中,以恒定的角速度100rad /s ωπ=绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动,发电机线圈两端与100R =Ω的电阻构成闭合回路。
求:(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值;(2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90º角的过程中通过电阻R 横截面的电荷量; (3)线圈匀速转动10s ,电流通过电阻R 产生的焦耳热。
O i/A t/10-2s12102 -1023-2.02.03.146.28 9.42 Φ/⨯10-2W t /×10-2s Od O ′RBab c V 图5(甲)(乙)0 1234 311 -311u /Vt /(10-2 s)图甲 0 1234 311 -311u /Vt /(10-2 s)图乙 图2R图6O ′O7、如图7所示,矩形导体线圈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 ′方向观察,线圈沿逆时针方向转动。
已知匀强磁场的磁感强度为B ,线圈匝数为n ,ab 边的边长为l 1,ad 边的边长为l 2,线圈电阻为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abcdaB .线圈中的感应电动势为ω22nBlC .穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D .线圈ad 边所受安培力的大小为Rl l B n ω22122 8、如图8所示,理想变压器初级线圈的匝数为n 1,次级线圈的匝数为n 2,初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源,电压表V 的示数为220V ,负载电阻Ω=44R ,电流表A 1的示数是0.20A 。
下列判断中正确的是( )A .初级线圈和次级线圈的匝数比为2:1B .初级线圈和次级线圈的匝数比为5:1C .电流表A 2的示数为1.0AD .电流表A 2的示数为0.4A9、如图9所示,一理想变压器的原线圈匝数为11000n =匝,副线圈匝数为2200n =匝,电阻88R =Ω,原线圈接入一电压()V u t π=的交流电源,电压表和电流表对电路的影响可忽略不计,则( )A .副线圈交变电流的频率是100 HzB .1s t =的时刻,电压表的示数为0C .变压器的输入电功率为22WD .电流表的示数为2.5A10、某变电站用原副线圈匝数比为n 1:n 2的变压器,将远距离输来的电能送到用户,如图所示。
将变压器看作理想变压器,当正常工作时,下列说法正确的是( )A. 原副线圈电压比为n 2:n 1 B .原副线圈电流比为n 1:n 2C .原副线圈电压比为n 1:n 2D .变压器的输入功率与输出功率的比为n 1:n 211、理想变压器的原线圈接在u =(100πt )(V )的交流电源上,副线圈接有R =55 Ω的负载电阻。
原、副线圈匝数之比为2∶1。
电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是A .原线圈中电流表的读数为1 A B.原线圈中的输入功率为 C .副线圈中电压表的读数为1102V D .副线圈中输出交流电的周期为50s 12、图12-1变压器为理想变压器,原线圈的匝数n 1与副线圈的匝数n 2之比为10 : 1,变压器的原线圈接如图12-2所示的正弦式电流,两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端电压表○V 为理想电表。
则A .原线圈上电压的有效值为100VB .原线圈上电压的有效值约为70.7VC .电压表○V 的读数为5.0VD .电压表○V 的读数约为3.5V13、图13所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压-时间图象。
原、副线圈匝数比n 1∶n 2=10:1,串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1A ,则( )A .变压器原线圈所接交流电压的有效值为220VB .变压器输出端所接电压表的示数为222VC .变压器输出端交变电流的频率为50HzD .变压器的输出功率为2202W图9图8ab 10-2s-2s图12-1图714、图14为理想变压器原线圈所接交流电压的图象。
原、副线圈匝数比10∶1,原线圈电流为1A ,正确的是( ) A .变压器输出端的交流电频率为100Hz B .变压器输出端的电流为102A C .变压器输出端电压为22V D .变压器的输出功率为2002W15、如图所示,理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L 1和L 2。
导线的等效电阻为R 。
现将原来断开的开关S 闭合,若变压器原线圈两端的电压保持不变,则下列说法中正确的是( )A .副线圈两端的电压不变B .通过灯泡L 1的电流增大C .原线圈中的电流减小D .变压器的输入功率减小 16、某发电站采用高压输电输电。
若输送的总功率为P 0,输电电压为U ,输电导线的总电阻为R 。
则正确的是( )A .输电线上的电流RUI = B .输电线上的电流U P I 0=C .输电线上损失的功率R UP P 20)(= D .输电线上损失的功率R U P 2=17、某小型水电站的电能输送示意图如图17所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电。
已知输电线的总电阻为R ,降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压220sin100V u t π=,降压变压器的副线圈与阻值011R =Ω的电阻组成闭合电路。
若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )A .通过R 0电流的有效值是20AB .降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4:1C .升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D .升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率18、图18所示,一交流发电机E ,通过理想升压变压器T 1和降压变压器T 2向远处用户供电,输电线的总电阻为R 。
T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1,它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2;T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3,它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4。
设T 1的输入电压U 1一定,当用户消耗的电功率变大时,有( )A .U 2减小,U 4变大B .U 2不变,U 3变小C .P 1变小,P 2变小D .P 2变大,P 3变大 19、两个相同的白炽灯泡L 1和L 2接到如图20所示的电路中,灯L 1与电容器串联,灯L 2与电感线圈串联。
当a 、b 间处接电压最大值为U m 、频率为f 的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。
更换一个新的正弦交流电源后,灯L 1的亮度低于灯L 2的亮度。
新电源两极的电压最大值和频率可能是( )A. 最大值仍为U m ,而频率大于fB. 最大值仍为U m ,而频率小于fC. 最大值大于U m ,而频率仍为fD. 最大值小于U m ,而频率仍为f20、某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,然后通过高压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村寨中各用户。
设变压器都是理想的,那么随着村寨中接入电路的用电器消耗总功率的增加,则( )图19L 2a bU 1 图18P 1RE U 3 U 2 U 4 P 2P 3P 4~T 1T 2/V 0t /s-220.010.02 图14T 2T 10 图17R~A .通过升压变压器初级线圈中的电流变大B .升压变压器次级线圈两端的电压变小C .高压输电线路上的电压损失变大D .降压变压器次级线圈两端的电压变小21、两只相同的白炽灯L 1和L 2,分别与电容器C 和电感线圈L 串联,接在如图21所示的电路中。
将a 、b 接在电压最大值为U m 、频率为f 的正弦交流电源E 1两极之间时,两只灯泡都发光,且亮度相同。
若更换一个新的正弦交流电源E 2后,灯L 2的亮度高于灯L 1的亮度。
则新电源E 2的电压最大值和频率可能是( )A .最大值仍为U m ,而频率大于fB .最大值仍为U m ,而频率小于fC .最大值大于U m ,而频率仍为fD .最大值小于U m ,而频率仍为f22、如图所示,三只完全相同的灯泡a 、b 、c 分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联,再将三者并联,接在220V ,50Hz 的交变电压两端,三只灯泡亮度相同。
若将交变电压改为220V ,25Hz ,则( )A .三只灯泡亮度不变B .三只灯泡都将变亮C .a 亮度不变,b 变亮,c 变暗D .a 亮度不变,b 变暗,c 变亮23、如图所示,三只完全相同的灯泡a 、b 、c 分别与电阻R 、电感L 、电容C 串联,再将三者并联,接在“220V ,50Hz ”的交变电压两端,三只灯泡亮度相同,若将交变电压改为“220V ,500Hz ”,则( )A 三只灯泡亮度不变B 三只灯泡都将变亮Ca 亮度不变,b 变亮,c 变暗 Da 亮度不变,b 变暗,c 变亮24、如图所示,把电阻R 、电感线圈L 、电容器C 分别串联一个灯泡后,并联接在交流电源的两端,三盏灯亮度相同。