人教版高中物理《选修3-2》第五章交变电流单元测试卷

人教版高中物理选修32第五章《交变电流》单元检测题（解析版）一、单项选择题1.三个相反的电阻，区分经过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I0和周期T相反．以下说法中正确的选项是( )A．在相反时间内三个电阻发热量相等B．在相反时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C．在相反时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的D．在相反时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小2.如下图，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，那么可以确定的是( )A．从图示时辰起，线框发生的瞬时电动势为e＝NBωS sinωtB．电流表的示数I＝NBSC．R两端电压有效值U＝NBSD．一个周期内R的发热量Q＝3.如下图，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1 mH，C＝200 pF)，此电路的重要作用是( )A．阻直流通交流，输入交流B．阻交流通直流，输入直流C．阻低频通高频，输入高频交流D．阻高频通低频，输入低频交流和直流4.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，发生的感应电动势最大值为50 V，那么该线圈由图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为( )A． 50 V B． 25V C． 25 V D． 10 V5.一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220sinωt V，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如下图，为了使保险丝不致熔断，调理R时，其阻值最低不能小于( )A．440 Ω B． 440Ω C．880 Ω D． 880Ω6.用220 V的正弦交流电经过理想变压器对一负载电阻供电，变压器输入电压是110 V，经过负载的电流图象如下图，那么( )A．变压器输入功率约为1 555 WB．交流电的频率为100 HzC．负载电阻阻值为11 ΩD．负载电流的函数表达式i＝10sin (100πt)A7.以下关于交变电流和直流的说法中，正确的选项是( )A．假设电流的大小做周期性变化，那么一定是交变电流B．直流的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．以上说法都不正确8.中国已投产运转的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假定甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在坚持保送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，假定不思索其他要素的影响，那么输电线上损耗的电功率将变为( )A． B． C． 2P D． 4P9.如图甲所示，调光台灯是经过双向可控硅电子器件来完成无级调理灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上，经过可控硅调理后加在灯管两端的电压如图乙所示，那么此时电压表的示数是( )A． 220 V B． 156 V C． 110 V D． 78 V 10.如下图，有一矩形线圈的面积为S、匝数为N、电阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置末尾计时．矩形线圈经过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改动输入电压，副线圈接有可调电阻R，以下判别正确的选项是( )A．矩形线圈发生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωtB．矩形线圈从图示位置经过时间时，经过电流表的电荷量为零C．当P不动、R增大时，电压表读数也增大D．当P向上移动、R不变时，电流表读数减小11.如图甲所示电路中，A1、A2、A3为相反的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相反，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，那么在t1～t2时间内( )A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相反D．电流表的示数都不为零12.关于减小远距离输电线上的功率损耗，以下说法正确的选项是( )A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P＝IU，应低电压小电流输电C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对二、多项选择题13. 某发电厂经过远距离向某学校输电，保送的电功率为P，当输电线的电阻和保送的电功率不变时，那么以下说法正确的选项是( )A．保送的电压越高，输电线路上损失的电压越大B．输电线路上损失的电压与保送电流成正比C．输电线路上损失的功率跟保送电压的平方成正比D．输电线路上损失的功率跟保送电流的平方成正比14. 一个矩形线圈在匀强磁场中转动发生的交流电e＝220sin 100π·t V，那么( )A．频率是50赫兹B．当t＝0时，线圈平面恰恰与中性面重合C．当t＝秒时，e有最大值D．有效值为220V15. 如下图，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．滑动触头P上下移动时可改动输入电压，副线圈接有定值电阻R，从图示位置末尾计时，以下判别正确的选项是( )A．电流表测得的是电流最大值B．感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sinωtC．P向上移动时，电流表示数变大D．P向上移动时，电流表示数变小16. 某发电厂经过远距离向某学校输电，保送的电功率为P，从发电厂至学校的输电导线总电阻为r，当输电线的电阻和保送的电功率不变时，那么以下说法正确的选项是( )A．保送的电压越高，输电线上的电流越大，输电线路上损失的电压越大B．输电线路上损失的电压与保送电流成正比C．输电线路上损失的功率跟保送电流的平方成正比D．输电导线总电阻r两端的电压等于保送的电压17. 一平行板电容器与一自感线圈组成振荡电路，要使此振荡电路的周期变大，以下措施中正确的选项是( )A．添加电容器两极间的距离B．添加线圈的匝数C．增大电容器两极板间的正对面积D．增大电容器两极板间的距离的同时，增加线圈的匝数三、实验题18.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反的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．(1)某同窗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，指针区分对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填〝A〞或〝B〞)．(2)假设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、一只多用电表和高压交流电源，请简明表达实验的步骤(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19.马鞍山市拥有长江黄金水道而具有得天独厚的电力资源，在2021年上海世博会之前分两期兴修了总装机容量为11万千瓦的发电厂．建成后，假定采用110 kV电压向上海输电．从马鞍山到上海的输电线总电阻为10 Ω.(1)求输电导线损耗的功率；(2)假定为了降低损耗，把输电电压提高为220 kV，求提高输电电压后比原来少损耗的功率．20.如下图，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.1 m2，线圈电阻可疏忽不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.1 T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s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R＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：(1)线圈转动时发生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面经过中性面时末尾，线圈转过90°角的进程中，经过电阻R横截面的电荷量．答案解析1.【答案】C【解析】依据焦耳定律Q＝I2Rt求解热量，其中I是有效值．关于方波，有效值I＝I m，关于正弦式电流有效值I＝I m.三种交变电流的最大值为I0.依据焦耳定律得：Q甲＝2RT，Q＝I RT，Q丙＝I R×，那么三者之比为1∶1∶2，应选：C.乙2.【答案】B【解析】线框一直只要一半面积在磁场中，故瞬时电动势为e＝sinωt，电压有效值为U＝NBS，电流表的示数I＝＝NBS，A、C错误，B正确．Q＝T＝，D错误．3.【答案】D【解析】线圈的作用是：〝通直流，阻交流；通低频，阻高频〞．电容的作用：〝通交流，隔直流；通高频，阻低频〞．因线圈自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样，直流和低频成分能顺利经过线圈；电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容器电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对局部经过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路掉，最终输入的是低频交流和直流．应选项D正确．4.【答案】B【解析】由题给条件知：交变电流瞬时值表达式为e＝50cosωt V＝50cosθV，当θ＝30°时，e＝25V，B对．5.【答案】C【解析】当原线圈电流为I1＝I0＝1 A时，副线圈中电流I2＝I1＝A，原线圈两端电压U1＝＝220 V，那么副线圈两端电压U2＝U1＝×220 V＝440 V，因此负载电阻的最小值R min＝＝880 Ω，故C正确．6.【答案】C【解析】负载中电流的有效值为I2＝＝A＝10 A，故负载消耗的功率为P＝U2I2＝110×10 W＝1 100 W，故A错误；由图象可知，周期T＝0.02 s，故频率f＝＝Hz＝50 Hz，故B错误；负载的电阻为R＝＝Ω＝11 Ω，故C正确；负载电流的函数表达式i＝10sin (100πt)A，故D错误．7.【答案】B【解析】直流的方向不发作改动，而大小可以改动，课本中假定没有特别说明，所说的直流普通是指大小和方向均不发作变化的恒定电流．交变电流普通是指大小、方向都发作周期性变化的电流，可以是锯齿波形、矩形波形、尖脉冲波形以及正弦波形等，这些都属于交变电流．其中矩形交变电流的电流方向改动，但大小能够不变．8.【答案】A【解析】在超高压输电中，设保送电功率为P′，输电电压为U，输电线电阻为R，那么输电线上损耗的电功率为P＝()2R，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的，应选A.9.【答案】B【解析】虽然图示电流不是正弦交变电流，依据正弦式交变电流的图象对称性可知，只需有T的图线就满足最大值是有效值的倍，依据交变电流有效值定义有：T＝·.解得U＝110V＝156 V，故B对，A、C、D错．10.【答案】A【解析】矩形线圈切割磁感线发生的感应电流为正弦式交变电流，图示时辰线圈切割磁感线发生的感应电动势最大，最大值为E m＝NBSω，那么其瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt，选项A正确；矩形线圈从图示位置经过时间，刚好为周期，磁通量的变化量不为零，经过电流表的电荷量不为零，选项B错误；电压表读数为电压的有效值，矩形线圈的电阻不计，故电压表的示数为交变电压的有效值，恒定不变，选项C错误；当P向上移动、R不变时，原线圈的电压不变，原线圈匝数增加，副线圈的电压增大，输入功率变大，故原线圈中的电流增大，选项D错误．11.【答案】C【解析】理想变压器原线圈中的磁感应强度随时间平均添加，穿过副线圈的磁通量也将随时间平均添加，副线圈中发生恒定的感应电动势，副线圈中的电流为恒定电流，电感线圈对恒定电流不阻碍作用，因此电流表A1和A2的示数相反，C项正确，A项错误；恒定电流不能经过电容器，因此电流表A3的示数为零，B、D项错误．12.【答案】C【解析】输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，P＝或P＝IU中的U应为导线上损失的电压，故A、B错，导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．13.【答案】BD【解析】由P＝UI知P不变，U越大，那么I越小，由欧姆定律ΔU＝IR线可得ΔU越小，A错，B正确；再依据P损＝I2R线可知C错，D对．14.【答案】ABC【解析】由交流电的瞬时值表达式知，ω＝100π＝2πf，得f＝50 Hz，A正确；当t＝0时，e＝0，那么线圈平面恰恰与中性面重合，B正确；当t＝s时，sin 100πt＝1，所以e有最大值，故C正确；有效值U＝＝V＝220 V，D错误．15.【答案】BD【解析】电流表测得的是电流有效值，选项A错误；从图示位置末尾计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sinωt，选项B正确；P向上移动时，输入电压降低，电流表示数变小，选项C错误，D正确．16.【答案】BC【解析】当输电线的电阻和保送的电功率不变时，依据P＝UI，知保送电压越高，输电线上的电流越小，依据U损＝IR，输电线上损失的电压越小．故A错误．依据U损＝IR，知输电线路上损失的电压与保送电流成正比．故B正确．依据P＝I2R，I＝，损得P损＝，输电线路上损失的功率跟保送电压的平方成正比．故C正确．依据U损＝IR知，输电导线总电阻R两端的电压等于损失的电压．故D错误．应选BC.17.【答案】BC【解析】振荡电路的周期T＝2π，所以要想增大周期可以增大电容和自感系数，添加电容器两极间的距离会减小电容，那么周期变小，A错．添加线圈的匝数可增大自感系数，那么周期变大，B对．增大电容器两极板间的正对面积会增大电容，那么周期变大，C对．增大电容器两极板间的距离的同时，增加线圈的匝数．C和L都减小，那么周时期小，D错．18.【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把高压交流电源接B线圈，测得线圈的输入电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得An线圈的输入电压为UA【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把高压交流电源接B线圈，测得线圈的输入电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输入电压为UA.那么＝n.nA19.【答案】(1)1×107W (2)7.5×106W【解析】(1)由公式P＝UI得I＝＝A＝1×103A那么P损＝I2R＝1×107W.(2)由公式I′＝＝A＝5×102A那么P损′＝I′2R＝2.5×106W那么ΔP＝P损－P损′＝7.5×106W.20.【答案】(1)3.1×102V (2)1.0×10－2C【解析】(1)线圈中感应电动势的最大值E＝nBSω＝3.1×102V.m(2)设从线圈平面经过中性面时末尾，线圈经过90°角所用时间为Δt，线圈中的平均感应电动势＝经过电阻R的平均电流＝＝在Δt时间内经过电阻横截面的电荷量q＝Δt＝＝1.0×10－2C.。

人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》单元测试卷一、单选题1.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．2.在如图所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各交流电压表的示数将( )A． V1、V3增大，V2减小 B． V1不变，V2减小，V3增大C． V1不变，V2增大，V3减小 D． V1、V2、V3都不变3.如图所示，甲中有两条不平行轨道而乙中的两条轨道是平行的，其余物理条件都相同．金属棒MN都正在轨道上向右匀速平动，在棒运动的过程中，将观察到( )A． L1，L2都不发光B． L1发光且亮度不变，L2不发光C． L2发光且亮度不变，L1不发光D． L1、L2小电珠都发光，且L1逐渐变亮L2亮度不变4.风速仪的简易装置如图甲所示．在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且v2＞v1，则感应电流的峰值I m、周期T和电动势E的变化情况是( )A．I m变大，T变小 B．I m变大，T不变 C．I m变小，T变小 D．I m不变，E变大5.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )A．U＝110 V，I＝0.2 A B．U＝110 V，I＝0.05 AC．U＝110V，I＝0.2 A D．U＝110V，I＝0.2 A6.某水电站，用总电阻为 2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A．输电线上输送的电流大小为2.0×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝，U为输电电压，r为输电线的电阻7.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接。

第五章交变电流一、单选题1.如图甲所示, Ⅰ、Ⅱ两个并排放置的共轴线圈,Ⅰ中通有如图乙所示的交变电流,则下列判断错误的是()A．在t1到t2时间内,Ⅰ、Ⅱ相吸B．在t2到t3时间内,Ⅰ、Ⅱ相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大2.如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程,下列说法正确的是()A．输电线上的损失功率为300 WB．升压变压器的匝数比为1∶100C．输电线上的电流为100 AD．降压变压器的输入电压为4 700 V3.如图所示,把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上,三个灯泡的亮度相同,若保持电源电压大小不变,而将频率增大,则关于三个灯的亮度变化说法正确的是()A． A灯亮度不变,B灯变暗,C灯变亮B． A灯亮度不变,B灯变亮,C灯变暗C． A灯变暗,B灯亮度不变,C灯变亮D． A灯变亮,B灯变暗,C灯亮度不变4.如图所示,好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇,是用可控硅电子元件来实现的,为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每个二分之一周期内,前周期被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为()A．B． 2U mC．D．U m5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的正弦交变电流,下列说法正确的是()A．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变B．线圈转动一周,感应电流的方向一定改变一次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改变一次D．线圈转动一周, 感应电流和感应电动势方向一定都改变一次6.如图所示,甲、乙两个交流电路中,电源的输出电压、输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n1、n2,则负载电阻R1与R2的比值为()A．n1∶n2B．n2∶n1C．n∶nD．n∶n7.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示．由图可知()A．该交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (100πt)AB．该交流电的频率是50 HzC．该交流电的电流有效值为2AD．若该交流电流通过R＝10 Ω的电阻,则电阻消耗的功率是20 W8.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0.2 A,周期为0.01 sD．电流大小变化,方向不变,不是直流电,是交流电9.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电,负载电阻为200 Ω,若不考虑电表内阻对电路的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A． 311 V,1.10 AB． 220 V,1.10 AC． 220 V,3.11 AD． 311 V,3.11 A10.如图所示,一单匝矩形线圈ab边的长为l1,ad边的长为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动．从线圈处于图示位置开始计时(t＝0),则在t＝t0时线圈中的感应电动势为()A．Bl1l2ωsinωt0B．Bl1l2ωcosωt0C．Bl1l2ωsinωt0D．Bl1l2ωcosωt0二、多选题11.(多选)从某一装置输出的交流常常即有高频成分,又有低频成分．如果只需要把低频成分输送到下一级装置,可采用的电路是图中的()A．B．C．D．12.(多选)如图所示,边长为L＝0.2 m的正方形线圈abcd,其匝数为n＝10,总电阻为r＝2 Ω,外电路的最阻为R＝8 Ω,ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度B＝1 T．若线圈从图示位置开始,以角速度ω＝2 rad/s绕OO′轴匀速转动,则以下判断中正确的是()A．在t＝时刻,磁场穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e＝0.8sin 2t VC．从t＝0时刻到t＝时刻,电阻R上产生的热量为Q＝3.2π×10－4JD．从t＝0时刻到t＝时刻,通过R的电荷量q＝0.02 C13.(多选)如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上,灯泡正常发光,则()A．把电介质插入电容器,灯泡一定变亮B．把电容器两极板间距离增大,灯泡一定变亮C．把电容器两极板间距离减小,灯泡一定变亮D．使交流电频率增大,灯泡变暗三、实验题14.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15.发电机的端电压为220 V,输出功率44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的电压和功率．16.某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示．在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π,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,方向始终与两条边的运动方向垂直,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.17.一台发电机的功率是44 kW,用电阻为0.2 Ω的导线输送到用户,(1)若用220 V的电压输电,输电线上的电流多大？输电线发热损失的功率是多少？(2)若用22 kV的电压输电,输电线上电流多大？输电线发热损失的功率又是多少？五、填空题18.如图所示,一交流发电机线圈共50匝,ab＝0.1 m,bd＝0.2 m,总电阻为10 Ω,在B＝0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100 r/s的转速匀速转动,外电路中接有R为40 Ω的电阻,当线圈转过周期时,电流表的读数为________;电压表读数为________;这段时间内通过外电阻R的电荷量为________．19.正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的．线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示,则此感应电动势的有效值为________V.20.下图是交流发电机的示意图．为了清楚,老师只画出了一匝线圈(实际共有N匝)．线圈AB边(长l1)连在金属环K上,CD边(长也为l1)连在滑环L上;导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动,如图甲至丁．(左边为N极,右边为S极;外面是K环,里面是L环)那么：(1)线圈转到上述图示的________位置时,线圈中电流最大;(2)线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流的方向____________;(3)当AD边和BC边长均为l2,磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场,整个电路总电阻设为R,以丙图位置计时t＝0,则线圈中电流随时间变化的规律为i＝____________.21.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q＝________.22.如图为一用理想变压器供电的电路示意图,其中交流电源的内阻忽略不计,L1为与原线圈串联的灯泡,灯泡L2、L3为副线圈的负载,开始时开关S断开,现在闭合开关S,不考虑温度变化对灯丝电阻的影响,则L1________,L2________(填“变亮”“变暗”或“亮度不变”)答案解析1.【答案】D【解析】t1到t2时间内,Ⅰ中电流减小,Ⅰ中的磁场穿过Ⅱ的磁通量逐渐减少,因此Ⅱ产生与Ⅰ同向的磁场,故Ⅰ、Ⅱ相吸,所以选项A正确,同理选项B正确;t1时刻Ⅰ中电流最大,但变化率为零,Ⅱ中无感应电流,故两线圈的作用力为零,C正确;t2时刻Ⅰ中电流为零,但此时电流的变化率最大,Ⅱ中的感应电流最大,但相互作用力为零,D错误．故选D.2.【答案】A【解析】输电线上的损失功率为0.6%×50 kW＝300 W,选项A正确．由I2R＝300 W可得输电线上电流I＝10 A,升压变压器副线圈电压为5 000 V,升压变压器的匝数比为1∶10,选项B、C错误．输电线损失电压为IR＝30 V,降压变压器的输入电压为4 970 V,选项D错误．3.【答案】A【解析】4.【答案】A【解析】此图象所示电压与正弦半波电压等效,由2·＝T,得：U＝.5.【答案】C【解析】当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时,线圈平面每经过中性面一次,感应电流与感应电动势方向均改变一次,转动一周,感应电流方向改变两次．故选C.6.【答案】C【解析】设电源的电压为U1,则R1消耗的功率P1＝,根据电压与匝数成正比得U2＝U1,则R2消耗的功率P2＝,因为P1＝P2,所以＝,故选C.7.【答案】D【解析】由图象可知,交流电的最大值为 2 A,电流的周期为0.04 s,交流电的角速度ω＝＝rad/s＝50π rad/s,所以交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (50πt)(A),所以A错误;交流电的频率为f＝＝Hz＝25 Hz,所以B错误;交流电的电流有效值为A＝A,所以C错误;交流电的电流有效值为A,所以电阻消耗的功率P＝I2R＝()2×10 W＝20 W,所以D正确．8.【答案】A【解析】由图象可知：电流的大小变化,方向始终不发生变化,所以是直流电,电流最大值为0.2 A,周期为0.02 s,A正确,B、C、D错误．9.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U＝V≈220 V;由欧姆定律可知,电路中电流I＝＝A＝1.1A.10.【答案】D【解析】因为开始时刻线圈平面与磁感线平行,即从垂直中性面开始运动,所以开始时刻中感应电动势最大,且E m＝Bl1l2ω,感应电动势的表达式应为余弦形式,因此在t＝t0时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcosωt0,选项D正确．11.【答案】AD【解析】由于只需将低频成分输送到下一级装置,可将高频成分分流,但低频成分不能通过,即需要高频旁路电容器,选项A正确．也可以直接阻碍高频成分通过,即阻高频、通低频,可以采用高频扼流圈,选项D正确．12.【答案】AD【解析】线圈在磁场中转动,E m＝nBSω＝0.4 V,B项错;当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快,A 正确;QR＝I2Rt＝[]2Rt＝1.6 π×10－3J,C错;q＝n＝0.02 C,D正确．13.【答案】AC【解析】在电容器中插入电介质或把电容器两极板间距离减小,电容C增大,容抗减小,电流增大,灯泡变亮;当频率增大时,容抗减小,灯泡也变亮;把电容器两板间的距离增大,将使电容器C减小,容抗增加,灯泡将变暗．14.【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UA n【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.15.【答案】(1)(2)219.6 V 4.392×104W(3)180 V 3.6×104W【解析】(1)示意图如下图所示．(2)由图可知,升压变压器次级的输出电压U2＝U1＝2 200 V．据理想变压器P入＝P出,则升压变压器次级的输出电流I2＝＝A＝20 A,输电线上的功率损失和电压损失分别为P损＝I R线＝202×0.2 W＝80 W.U损＝ΔU＝IR线＝20×0.2 V＝4 V.所以降压变压器初级上的输入电压和电流为U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V,I3＝I2＝20 A.降压变压器次级的输出电压和电流为U4＝U3＝×2 196 V＝219.6 V,I4＝I3＝10×20 A＝200 A.用户得到的功率为P4＝U4·I4＝219.6×200 W＝4.392×104W.(3)若直接用220 V低压供电,电路如图所示,则输电电流I＝＝A＝200 A.输电线路上的电压损失ΔU＝IR线＝200×0.2 V＝40 V.所以用户得到的电压U2＝U1－ΔU＝220 V－40 V＝180 V,用户得到的功率为P＝U2I＝180×200 W＝3.6×104W.16.【答案】(1)2NBl2ω(2)(3)【解析】(1)bc,ad边的运动速度v＝ω,感应电动势E m＝4NBlv,解得E m＝2NBl2ω.(2)电流I m＝,安培力F＝2NBI m l,解得F＝.(3)一个周期内,通电时间t＝T,R上消耗的电能W＝I Rt,且W＝I2RT解得I＝.17.【答案】(1)200 A 8×103W(2)2 A0.8 W【解析】(1)P＝UI,44×103W＝220×I,I＝200 AP损＝I2R P损＝8×103W(2)P＝U′I′44×103W＝22 000×I′I′＝2 A P′损＝I′2RP′损＝0.8 W18.【答案】40ππ0.01【解析】根据公式E m＝NBSω可得过程中产生的最大电动势为：E m＝NBSω＝50×0.5×0.1×0.2×100×2π＝100π,路程电压为：U＝·＝40π V,即电压表的示数为40π V,电流表的示数为：I＝＝π,q＝It＝N t＝N＝0.01 C.19.【答案】220【解析】由有效值的定义式得：××2＝T,得：U＝220 V.20.【答案】(1)乙和丁(2)A→B(3) ±sinω0t【解析】(1)当磁通量为零时电流最大(2)由楞次定律可判断电流方向为逆时针方向(3)峰值为NBSω,瞬时值为i＝I m sinω0t＝sinω0t21.【答案】【解析】电动势最大值E m＝BSω.有效值E＝＝BSω.由闭合电路欧姆定律可得I＝＝,电荷量q＝I·Δt＝·Δt＝＝.22.【答案】变亮变暗【解析】常规分析方法：(1)假定变压器副线圈的输出电压不变,闭合开关S造成副线圈的负载电阻减小,使副线圈中的电流增大,从而造成原线圈中的电流增大,进而增大了灯泡L1的分压,因电源电压恒定,导致原线圈两端的电压减小,致使副线圈的输出电压减小,这个结果与前面讨论副线圈中的电流变化情况时假定副线圈的输出电压不变矛盾;(2)若认定副线圈的输出电压减小,闭合开关S后,副线圈的负载电阻减小,这样分析副线圈中的电流变化就很困难……问题很难说清楚．等效电阻法上述定性讨论的失败提示我们要从定量的角度处理,因这里的三个灯泡不在一个闭合电路中,需要把变压器和灯泡L2、L3进行等效处理,设变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2,副线圈的负载电阻为R,根据前面推导出的公式,变压器及其副线圈的负载可等效为R′＝R.这样这个问题的电路图就等效为下图,当闭合开关S后,副线圈的负载电阻R减小,电路图中的等效电阻R′也因此减小,电路中的电流I增大,即原线圈中的电流I1增大,灯泡L1的亮度(P L1＝I R L)一定增大,即L1变亮;根据串联分压规律可知原线圈两端的电压U1一定减小,所以L2的亮度(P L2＝)一定减小,即L2变暗．。

5.1 交变电流课时作业基础达标1．交变电流是( ).A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．强度随时间做周期性变化的电流D．方向随时间做周期性变化的电流【解析】本题考查了交变电流的定义，只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流，正弦式交变电流仅是其中之一，故D项正确．【答案】 D2．如图所示属交变电流的是( )【解析】大小和方向做周期性变化的电流，称为交变电流，在图象上表现为时间轴上下都存在图线，故选CD.【答案】CD3．关于矩形线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦式电流，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，感应电流方向改变一次B．线圈每转动一周，感应电动势方向改变一次C．线圈每转动一周，感应电流方向改变两次，感应电动势方向改变一次D．线圈每转动一周，感应电流方向和感应电动势方向都改变两次【解析】感应电动势和感应电流的方向，每经过中性面时改变一次，每个周期内方向改变两次，故选D.【答案】 D4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则( ) A．线圈平面与磁场方向垂直B．线圈中的感应电动势的方向将发生变化C．通过线圈的磁通量达到最大值D．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值【解析】线圈通过中性面这个特殊位置时，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A、C正确，D错误；线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，故B正确．abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B ，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时( )．线圈中感应电流的方向为abcdanBl 2ωR．穿过线圈磁通量的变化率为0图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变错误，此时由右手定则可知电流方向为adcba ，＝nBl 2ωR ，图示位置感应电流等于峰值，时间内，①②相吸时间内，①②相斥时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间吸引力最大如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线从上向下看逆时针方向)匀速转动，为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的内，ab 一侧的线框在磁场中绕OO ′转动产生正弦交流电，电流方向由且越来越大.t 4～t2内，ab 一侧线框在磁场外，而dc dcba 且越来越小，以此类推，可知i －t 图象正确的为如右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以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( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力【解析】如图所示，设ab＝l1，ad＝l2，O1a＝r1，O1d＝r2.线圈绕P1轴转动时，产生的感应电动势e1＝Bl1v＝Bl1l2ω.线圈绕P2轴转动时，产生的感应电动势e2＝Bl1r1ω＋Bl1r2ω＝Bl1l2ω，即e1＝e2，所以i1＝i2，故选项A对B错．由右手定则可知，线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，均是a→d→c→b方向，故选项C错，再根据安培力公式可知F安＝BIl1，即安培力相同，D错．【答案】 A4．一长直导线通以如图甲所示的交变电流，在导线下方有断开的线圈，如图乙所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在( )A．t1时刻 B．t2时刻C．t3时刻 D．t4时刻【解析】欲使a相对b电势最高，即ab间电动势最大，t1、t3时刻电流i最大但电流的变化率最小，感应电动势为零，故选项A、C错误；t2时刻电流的变化率最大，线圈中磁通量变化率也最大，但此时穿过线圈的磁通量减小到零，由楞次定律可知此时刻b点电势高于a点，故选项B错误；当t4时刻，由楞次定律可知，ab中感应电动势a点高于b点，且电动势的圆形线圈共100匝，在磁感应强度′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；时的电动势的瞬时值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为与线圈形状无关)，t.86.6 V.(2)86.6 V，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻Δt＝t.【答案】1×10－2 C。