高中物理第五章交变电流单元练习1新人教选修3-2

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．

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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．

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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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