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高中物理第五章交变电流单元练习1新人教选修3-2

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  • 2025/7/4 13:40:02

答案和解析

【答案】 1. D 2. C 3. D 8. C 9. ACD 10. BCD 14. 解:由P=UI可得: 升压变压器的原线圈输入电流:

4. D 11. AB

5. C 12. AD

6. A 13. CD

7. B

输电线上损失的功率:

由P损=IR得;输电线上的电流

2

由得:升压变压器的匝数比

用户得到的功率P4=P3=P1-P损 =100×103-5×103W =95×103W

由P=UI可得:降压变压器原线圈两端的电压

由得:

降压变压器的匝数比:

答:升压变压器和降压变压器的匝数比1分别为:1:16 190:11. 15. 解:(1)发电机产生的最大感应电动势Em=nBSω

(2)线圈从与中性面垂直开始计时,故发电机产生的感应电动势的瞬时表达式为e=nBSωcosωt (3)发电机产生的有效值E=

,根据闭合电路的欧姆定律可知小灯泡的功率为P=

=

答:(1)发电机的感应电动势的峰值为nBSω.

(2)从图示位置开始计时,发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=nBSωcosωt (3)小灯泡的功率为

【解析】

1. 解:交流电源的电压是6V,而电压表测量的是交流电的有效值,则电压表的示数为U1=6V; 因正弦式交流电的最大值是有效值的倍,则知电压的最大值为6V,

所以电容器要能正常工作,其耐压值必须不低于6V,即U2>6V.故D正确,ABC错误. 故选:D.

正弦式交流电的最大值是有效值的倍.电容器C的耐压值是电容器所能承担的最大电压.

本题考查交流电的有效值和最大值的性质,要注意在交流电路中,电容器的耐压值要大于交流电的最大值的大小,而不是交流电的有效值的大小,而电表测量值即为有效值.

5

2. 解:A、由图知周期为0.04S,则f==25Hz,则A错误 B、电压最大值为5V,则有效值为U=V,则电流为I=

=

A,则B错误

C、电功率:P===2.5W,则C正确

D、电压表测量的为有效值,为V,则D错误

故选:C

通过电源电动势随时间变化的规律图象可以求出该交流电的周期、频率以及有效值等,注意计算功率、流过电阻的电流、以及电压表的示数均为有效值.

注意交流电有效值的求法,以及有效值的应用.求电功率、电表示数等均指有效值

3. 解:A、由图象可知,输入的电压为220V,变压器的电压与匝数成正比,由此可得副线圈的电压为22V,电压表测的是半导体热敏材料的电压,R1,R2的总电压为22V,所以电压表的示数小于22V,所以A错误; B、当出现火警时,温度升高,电阻R2减小,副线圈的电流变大,所以R1的电压要增大,由于副线圈的总电压不变,所以R2的电压就要减小,所以B错误;

C、由B的分析可知,副线圈的电阻减小,副线圈的电流变大,所以原线圈的电流也就要增大,所以C错误;

D、由B的分析可知,副线圈的电阻减小,副线圈的电流变大,由于R1的电阻不变,由P=I2R1可知,电阻R1的功率变大,所以D正确. 故选:D.

输出电压是由输入电压和匝数比决定的,输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的,电压与匝数程正比,电流与匝数成反比,根据理想变压器的原理分析即可.

本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解.

4. 解:A、在t=0时刻,线圈一定处在中性面上,此时磁通量最大,故A错误;

B、曲线a的交变电流的频率f===50Hz;故B错误;

CD、由图可知,a的周期为2×10-2s;b的周期为3×10-2s,则由n=可知,转速与周期成反比, 故曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2, 曲线a表示的交变电动势最大值是30V,

根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是20V,

则有效值为U=V=10V;故C错误,D正确;

故选:D.

根据图象可分别求出两个交流电的最大值以及周期等物理量,然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等.

本题考查了有关交流电描述的基础知识,要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量.

5. 解:交流电频率增大,灯a变暗,阻抗变大,说明I是电感线圈,灯b变亮,阻抗变小,说明II是电容器.灯c亮度不变,说明III为电阻.故C正确,ABD错误. 故选:C.

本题关键抓住:线圈的感抗与交流电的频率成正比,电容器的容抗与频率成反比,而电阻与频率没有关系.交流电频率增大,灯泡变暗,阻抗变大,变亮,阻抗变小.即可进行分析. 本题考查电感线圈、电容器对交流电的影响的理解和应用.

6. 解:AC、根据电容的特点,通交流隔直流,通高频,阻低频,即频率越大电容器阻碍作用越小,灯泡越亮,A项频率变大,则小灯泡会变亮,而C选项与题目中电源相比频率降低了,小灯泡会变暗,故A正

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确,C错误.

BD、电容器连在直流电路中相当于断路,故AB接入时灯泡不亮,故BD错误; 故选:A.

电容器的作用是通交流隔直流,交流电频率越大电容器阻抗越小,从而即可求解.

了解电容器对交流电的影响后很容易作答,注意直流不能通过电容器,而交流也不是真实通过电容器,而是通过不断的充电与放电的,好似“通过”电容器.

7. 解:由于变压器输入功率等于输出功率,采用的是降压变压器,根据P=UI可知,副线圈中的电流大,为了减小输电线上功率的损失,故副线圈电线电阻要小,故引线要粗,故a、d接6V,b、d接220V,故B正确,ACD错误. 故选:B

由于变压器两端的输入功率等于输出功率,故根据电流的大小特点判断出原副线圈即可 本题主要考查了变压器原副线圈两端输入功率等于输出功率,根据电流的大小特点即可判断 8. 解:交流电的电压与线圈匝数成正比,电流与匝数成反比;

变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同;变压器输出功率决定了输入功率,所以输入功率等于输出功率,变压器只改变电压和电流,不会改变电流的频率. 故不相等的可能是原、副线圈两端的电压和电流,故C正确,ABD错误. 本题选不相等的,故选:C. 明确理想变压器的特点,知道变压器的电流与匝数成反比,输入功率等于输出功率,磁通量的变化率相同,频率不变.

本题考查了变压器的变压特点,知道电压、电流与匝数的关系,输入功率等于输出功率等,同时明确变压器不会改变频率.

9. 解:A、原来开关S是断开的,则当S闭合一段时间后,电阻变小,原线圈电压不变,匝数比不变,所以副线圈电压不变,原线圈电压的有效值为

,电压表示数为22V,故A正确;

,根据电压与匝数成正比,得

B、电容器通交流,隔直流,交流电流表读数为有效值,交流电流表的示数不为0,故B错误;

C、原来开关S是断开的,则当S闭合一段时间后,灯泡两端的电压不变,所以灯泡的亮度不变,故C正

确;

D、角速度由100π变为200π,由ω=2πf知交流电的频率变大,容抗减小,交流电流表示数变大,故D正确; 故选:ACD

根据电压与匝数成正比求得副线圈电压,电压表示数为有效值,电容器不断的充电和放电,电流表示数不为0;原线圈电压频率变大,电容器的容抗减小,电流表的示数变大

掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,最大值和有效值之间的关系,知道电容器接交变电流后,不断的充电和放电,难度适中

10. 解:A、设原线圈电流为I,根据根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得,副线圈的电流5I,A、B两电阻阻值相等,A电阻两端的电压IR,B电阻两端的电压5IR,所以A、B两电阻两端的电压之比为1:5,故A错误;

B、A电阻消耗的电功率,B电阻消耗的电功率,A、B两电阻消耗的电功率之比为1:25,故B正确;

C、通过A电阻的电流为I,通过B电阻的电流5I,所以通过A、B两电阻的电流之比为1:5,故选C; D、变压器不改变交变电流的频率,所以通过两电阻的电流之比为1:1,故D正确; 故选:BCD

变压器原副线圈电流与匝数成反比,求出电流之比,根据电阻消耗的功率P=I2R,电阻两端的电压U=IR即可求解.

本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解.

7

11. 解:A、降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V,负载电阻为11Ω,所以通过R0电流的有效值是20A,选项A正确;

B、降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1,所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为4:1,所以选项B正确;

C、升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上的电压,所以选项C错误; D、升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率,所以选项D错误. 故选AB.

根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,可以求得降压变压器的电流和输电线上的电流的大小,从而可以求得输电线和用电器消耗的功率的大小.

掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,最大值和有效值之间的关系即可解决本题. 12. 解:输电线上损失的电压△U=U1-U2, 输电导线损失的电功率P=IR=(U1-U2)I=

2

,故AD正确,BC错误;

故选:AD.

输电线的电压损耗△U=U1-U2,然后根据电功率公式分析答题.

本题关键先求解输电线的电压损耗△U,然后应用电功率公式即可正确解题. 13. 解:A、输电线上的电流I=,则输电线损失的功率

,故A错误.

B、用户得到的功率.故B错误,C正确.

D、输电线上损失的电压

故选:CD.

根据P=UI求出输电线上的电流,结合

,则用户得到的电压.故D正确.

,△U=IR求出损失的功率和损失的电压,用户得到的功率等

于输送功率减去损失的功率,用户得到的电压等于输电电压减去损失的电压.

解决本题的关键知道输送电压、电流和功率的关系,知道用户得到的功率等于输送功率减去损失的功率,用户得到的电压等于输电电压减去损失的电压.

14. 发电机输出功率是100kW,输出电压是250V,根据P=UI可计算出升压变压器原线圈的输入电流I1,在根据输电线上的功率损失为5%,可计算出升压变压器副线圈的电流I2,根据

即可求出升压变压器

的匝数比;由题意可计算出用户得到的功率,根据P=UI又可计算出降压变压器原线圈两端的电压,根据

即可求出降压变压器的匝数比.

解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比,以及掌握输电线上损失的功率P损=I2R.输电线上损失的功率往往是突破口.

15. (1)根据Em=nBSω求得产生的最大感应电动势;

(2)线圈从与中性面垂直开始计时,即可表示出电动势的瞬时表达式; (3)根据闭合电路的欧姆定律即可求得小灯泡的功率

考查感应电动势的最大值的求法,并掌握交流电的最大值与有效值的关系,知道电功率的表达式,理解功率表达式中的电流是有效值.

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答案和解析 【答案】 1. D 2. C 3. D 8. C 9. ACD 10. BCD 14. 解:由P=UI可得: 升压变压器的原线圈输入电流:4. D 11. AB 5. C 12. AD 6. A 13. CD 7. B 输电线上损失的功率: 由P损=IR得;输电线上的电流2 由得:升压变压器的匝数比 用户得到的功率P4=P3=P1-P损 =100×103-5×103W =95×103W 由P=UI可得:降压变压器原线圈两端的电压 由得: 降压变压器的匝数比: 答:升压变压器和降压变压器的匝数比1分别为

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