交变电流习题及答案

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交变电流习题(答案解析)

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

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.。

交变电流课件及练习题答案含详解

交变电流课件及练习题答案含详解

三、交变电流的变化规律 1.正弦式交变电流: (1)定义:按_正__弦__规律变化的交变电流,简称_正__弦__式__电__流__。
函数表达式
图像
瞬时电动势:e=_E_ms_i_n_ω__t_
瞬时电压:u=_U_ms_i_n_ω__t_
瞬时电流:i=_I_ms_i_n_ω__t_
注:表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的_峰__值__, 而e、u、i则是这几个量的_瞬__时__值__。
二、交变电流的产生 1.产生过程(在下面横线上填:“ABCD”或“DCBA”)。
ABCD
DCBA
ABCD
DCBA
2.在_甲__、_丙__位置时线圈中没有电流,在_乙__、_丁__位置时线圈 中电流最大。(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”) 3.中性面:对应_甲__、_丙__位置,此时线圈平面与磁感线方向 _垂__直__,磁通量最大。
【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下:
易错选 B
C D
错误原因 只分析对了线圈在0到90°的转动过程中感应电流的 方向,在90°到180°的分析过程中,电流的方向产 生了错误
在0到90°的分析过程中,电流的大小产生了错误 在0到90°的分析过程中,电流的方向产生了错误
1.(基础理论辨析题)关于交变电流的产生和变化规律,下列 说法中正确的是( ) A.周期性变化的电流叫作交变电流 B.交流发电机线圈中磁通量最大时,感应电动势也最大 C.当线圈平面与磁感线平行时,线圈中的感应电动势一定为零 D.交变电流一定按正弦规律变化 E.线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动就可以产 生正弦式交变电流
提示:当线圈处于中性面位置时,磁通量最大,磁通量的变化 率为零,线圈中的感应电动势也为零。

(完整版)交变电流习题和答案

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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。

高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析

高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析

高考物理电磁学知识点之交变电流基础测试题及解析一、选择题1.如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为5 :1,V 和R 1、R 2分别是电压表、定值电阻,且R 1=5R 2.已知ab 两端电压u 按图乙所示正弦规律变化.下列说法正确的是A .电压u 瞬时值的表达式2202sin10(V)u t π=B .电压表示数为40VC .R 1、R 2两端的电压之比为5 :1D .R 1、R 2消耗的功率之比为1 :52.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 kV3.一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c 、d 间作为副线圈,在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时,c 、d 间的输出电压为U 2,在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )A .U 2>U 1,U 2降低B .U 2>U 1,U 2升高C .U 2<U 1,U 2降低D .U 2<U 1,U 2升高4.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50Hz5.如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =,原线圈接入电压2202sin100u tV π=的交流电源,图中电表均为理想电表,闭合开关后,当滑动变阻器的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是( )A .副线圈中交变电流的频率为100HzB .0t =时,电压表的示数为0C .电流表的示数先变小后变大D .电流表的示数先变大后变小6.一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 。

高考物理电磁学知识点之交变电流经典测试题及答案解析

高考物理电磁学知识点之交变电流经典测试题及答案解析

高考物理电磁学知识点之交变电流经典测试题及答案解析一、选择题1.如图所示,图乙中理想变压器的原线圈接图甲所示的交变电流.理想变压器原、副线圈的匝数比为20:3,定值电阻的阻值为11Ω,滑动变阻器的总阻值为22Ω.下列说法中正确的是()A.副线圈输出电压的频率为100HzB.滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电阻R两端的电压不变C.滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为8.45AD.滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率为132W2.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 cd B.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cdC.ab接PQ、cd接MN,I ab<I cd D.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd3.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,如图甲所示.产生的感应电动势如图乙所示,则()A.线框产生的交变电动势有效值为311VB.线框产生的交变电动势频率为100Hzt=时线框平面与中性面重合C.0.01st=时线框的磁通量变化率为零D.0.015s4.如图所示,单匝闭合金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动,设穿过线框的最大磁通量为Φm,线框中产生的最大感应电动势为E m,从线框平面与磁场平行时刻(图示位置)开始计时,下面说法正确的是A.线框转动的角速度为mmEΦB.线框中的电流方向在图示位置发生变化C.当穿过线框的磁通量为Φm的时刻,线框中的感应电动势为E mD.若转动周期减小一半,线框中的感应电动势也减小一半5.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(0ABU>时电压为正值)。

(完整版)交变电流_全章复习(很详细、带答案)

(完整版)交变电流_全章复习(很详细、带答案)

交变电流全章复习知识梳理: 一、交变电流1. 交变电流:电流强度的大小和方向 ____________________ ,这种电流叫交变电流。

2. 交变电电流的产生和变化规律(1)产生:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是_________ 交变电流.(2)规律(瞬时值表达式):①中性面的特点:②变化规律:(交变电流瞬时值的表达式)电动势:_____________ 电压:____________ 电流:_____________③正弦(余弦)交变电流的图象二、描述交变电流的物理量1. ___________________________ 交变电流的最大值:(1 )交变电流的最大值(E m、l m)与_____________ 无关,但是转动轴应与磁感线.(2)某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压指的是交变电压的最大值2. 交变电流的有效值:(1)有效值是利用 _______ 定义的.(即_______________________________________ ,则直流电的数值就是该交流电的有效值.)(2)正弦交变电流的有效值:(3)通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值,都是指交变电流的_____ 值.此外求解交变电流的电热问题时,必须用_____ 值来进行计算3. 交变电流的周期、频率、角速度:(1)周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间.(2)频率f : 1s内完成周期性变化的次数•(3)角速度3:1s内转过的角度.(4)三者关系:我国民用交变电流的周期T= s 、频率f= Hz 、角速度3 = rad/s.4. 交变电流平均值:(1)交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值(2)平均值是利用________ 来进行计算的,计算 _________ 时只能用平均值.、电感和电容对交流的作用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=10 Q,交流电压表的 示数是 3、电感是“通 流、阻 流、通 频、阻 频”电容是“通 流、隔 流、通 频、阻 频” 四、变压器1. 变压器的工作原理: _______________________________________________2.理想变压器(1) _____________________________________________ 电压跟匝数的关系: (2) ___________________________________________ 功率关系: (3) _____________________________________________ 电流关系: (4) ________________________________________ 决定关系:五、远距离输电1、两个关系:(1).输电过程的电压关系:(2).输电过程功率的关系:专题一 交变电流的产生和图像1、将阻值为5Q 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.下列说法正确的是 ( )A. 电路中交变电流的频率为 0.25 HzB. 通过电阻的电流为 2AC. 电阻消耗的电功率为 2.5 WD.用交流电压表测得电阻两端的电压是 5 V一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示. 由图可知()该交流电的电压瞬时值的表达式为 u = 100sin (25t ) V 100 h/V该交流电的频率为 25 Hz 0/,\ . / . \ r该交流电的电压的有效值为100 V1^\^/A 56 X/10_? s2、A.B.D.若将该交流电压加在阻值R= 100 Q的电阻两端,则电阻消耗的功率为50 W C.专题二表征交流电的物理量、四值问题1、如图,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T,边长为L=10cm 的正方形线圈abed 共100匝,线圈电阻r=1 Q,线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动。

交变电流(含答案)

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)

【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 。

【单元练】《常考题》高中物理选修2第三章【交变电流】复习题(含答案解析)

【单元练】《常考题》高中物理选修2第三章【交变电流】复习题(含答案解析)

一、选择题1.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示,则( )A .线圈中0时刻的感应电动势最大B .线圈中1t 时刻的感应电动势最大C .线圈中0至1t 时间内平均感应电动势为0.4VD .线圈中1t 至2t 时间内感应电动势逐渐减小A 解析:ACA .由法拉第电磁感应定律E t∆Φ=∆ 可知,图像的斜率表示感应电动势,所以线圈中0时刻的感应电动势最大,则A 正确; B .线圈中1t 时刻的感应电动势最小为0,所以B 错误; C .线圈中0至1t 时间内平均感应电动势为3210=0.4V 0.005E t -⨯=∆Φ∆=所以C 正确;D .线圈中1t 至2t 时间内感应电动势逐渐增大,所以D 错误; 故选AC 。

2.一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 .10VB .10C .10VD .2V A解析:A设电压的有效值为U ,根据有效值定义可得222201022T T U T R R R⨯+⨯= 解得510U =V故A 正确,BCD 错误。

故选A 。

3.如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡L 1和L 2,当原线圈a 、b 端输入电压U 为灯泡额定电压的7倍时,两灯泡均正常发光,则( )A .原、副线面的匝数之比为7:1B .原、副线圈的匝数之比为6:1C .此时灯泡L 1和L 2的功率之比为7:1D .此时灯泡L 1和L 2的功率之比为6:1B解析:BAB .设灯泡L 1和L 2的额定电压为0U ,则0=7U U ,而01=+U U U ,20=U U ,根据理想变压器的原理可知1122=U n U n ,联立以上式子可知126=1n n ,故A 错误,B 正确;CD .根据理想变压器的原理12211=6I n I n =,灯泡L 1和L 2消耗的功率之比为011220211==6U I P n P U I n =,故CD 错误; 故选B 。

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)

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.。

2021年高中物理选修二第三章《交变电流》经典习题(答案解析)

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。

高中物理交变电流问题(含解析)

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。

最新-第五章交变电流练习和习题解答 精品

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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

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《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

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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0.01s
D、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 、BS
B 、BScos ωtC、B Ssin ωtD 、BS/sin ωt
3、 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(ra d/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 si nωt(V)B、e =m E cos ωt(V)
C 、e=m E s in(ωt+90°)(V )D、e =m E 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 、1:4
B 、1:2
C 、1:2
D 、1:1
5、 交流电源电压u=20sin(100 ω
t)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 ,14.1V B 、1.41A,20V
C 、2A,20V
D 、2A,14.1V
6、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2A
D 、该交流电流频率为50Hz
7、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?
A .
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=10sin50πtV,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28.3V
B .该发电机发出的交变电流的频率将变为100Hz
C.负载消耗的电功率将是20W
O u O u O u O u t
D.负载消耗的电功率将是40W
9.如右图所示,是一个交变电流的电流强度i随时间t
A.52A
B.5A C.3.
52A D.3.5A
10、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 。

图2是交变电源输出电压u 随时间t A.i R B.iR C.变化的规律是u D.R u R 11、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力线;
(D)线圈所受到的磁场力不为零
12、已知交流电的瞬时值表达式是:i=5sin50 t安,从t=0到第一次出现最大值的时间是
(A)1/100秒; (B)1/150秒;
(C)1/200秒; (D)1/50秒。

13、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电动势为e=380 sin 100πtV ,关于这个交流电说法中正确的是()
(A)交流电动势的最大值约为537V
(B )电动势的有效值为380V
(C)交流电的频率为100Hz
(D)当t=0时,线圈平面与中性面垂直
14、一个接在某一直流电源上的电热器消耗的电功率为P1,若把它接到电压最大值与直流电压相等的交流电源上,该电热器消耗的电功率为P2,则P1:P2为()
(A)2:1 (B)1:2 (C)1:1 (D)1:
15、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场线的中心轴匀速转动时产生的交流电动势为:e =εmsi nωt ,当线圈转动的速度增大一倍,其他条件不变时,则交流电动势为()
(A) e=εmsin 2ωt (B) e=2εmsi nωt
(C ) e =2εmsin2ωt (D) e= εmsi n2ωt
.
二、 填空题
11、一个电热器接到55V的直流电源上所产生的热功率刚好是接到某交流电源上产生的热功率的1/16,那么,这个交流电源的路端电压是________V;先后两次通过电热器的电流之比为________。

12、某交流发电机正常工作时,电动势E=E msinωt ,当磁感应强度增大到原来的2倍,转速变为原来的1/3,其它条件不变时,感应电动势的表达式为
四、 计算题(每题 8分, , 共 40分)
13、旋转电枢式发电机的转子在正常运转时,产生的电动势瞬时值为e =2202si n314t V。

如果由于某种原因,它的转速变慢,用电压表测得此时发电机两端的电压为176V ,若此时发电机正在向一盏标有“220V、100W ”的灯泡供电,在不计发电机内电阻的情况下,试求:(1)该灯泡的实际功率为多大?
t /s -2s
(2)这台发电机的转速比原来正常时转速慢了几分之一?
14.在磁感应强度为0.8T的匀强磁场中,有一边长为20cm的10匝正方形线圈,线圈的总电阻为1Ω, 线圈外接一阻值为9Ω的电阻R,若以某一边长为轴在磁场中匀速转动,现测得电阻R上的电功率为4.5W.求:
(1)线圈产生的感应电动势的最大值. (2)线圈在磁场中匀速转动的转速.(3)写出感应电动势的瞬时值表达式.
15.矩形线圈绕直于匀强磁场的轴匀速转动,线圈的边长分别为20cm、10cm,磁感应强度为0.01T,线圈的转速为50r/s,求电动势的最大值和有效值。

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