2015-2016学年高中物理 第三章 第三节 交变电流练习 新人教版选修1-1

一、选择题1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1：n 2=3∶1，正弦交流电压有效值为U 0恒定，电路中四个电阻R 1=R 2=R 3=R 4，理想电压表示数为U ，则下列说法正确的是（ ）A ．R 1与R 2的电流之比为1∶1B ．R 1与R 2的电压之比为3∶1C ．R 1与R 2的功率之比为1∶3D ．R 1与R 2的功率之比为1∶9A解析：AA ．设通过2R 的电流为I ，则变压器输出端电流为3I ，根据匝数比与电流比 1221I n I n = 则输入端电流为1=I I所以流过R 1与R 2的电流之比为1∶1，故A 正确；B ．根据欧姆定律U IR =可知1R U U =所以R 1与R 2的电压之比为1∶1，故B 错误；CD ．根据2P I R =可得R 1与R 2的功率之比为1∶1，故CD 错误。

故选A 。

2．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e 随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（ ）A ．2t 时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大B ．3t 时通过线圈的磁通量为零C ．3t 时刻通过线圈的磁通量的变化率最大D ．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大D解析：DA ．t 2时刻线圈的感应电动势最大，通过线圈的磁通量绝对值为零，但变化率最大，故A 错误；BC ．t 3时刻线圈的感应电动势为零，通过线圈的磁通量变化率为零，但磁通量绝对值最大，故BC 错误；D ．每当感应电流的方向改变时，线圈平面位于中性面，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D 正确。

故选D 。

3．如图所示，一小水电站，输出的电功率为20kW P =，输出电压0400V U =，经理想升压变压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为10Ωr =，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电。

下列说法正确的是（ ）A ．变压器1T 的匝数比1∶10B ．变压器2T 的匝数比34:95:11n n =C ．输电线上损失的电功率为25kWD ．输电线上的电流为50A B解析：B A ．升压变压器T 1的输出电压等于2000V ，而输入电压为400V ，由电压之比等于匝数之比，则有变压器T 1的匝数比12:1:5n n =故A 错误；B ．降压变压器T 2的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为2000V 1010V 1900V U =-⨯='根据3344U n U n = 则有变压器T 2的匝数比34:1900:22095:11n n ==故B 正确；C ．根据221010W 1000W P I R ==⨯=损故C 错误；D ．输出的电功率为020kW P =而升压变压器T 1变为2000V 电压远距离输送，所以根据 P I U= 可知输电线上的电流为32010A 10A 2000I ⨯== 故D 错误。

第3讲 习题课 交变电流的产生及描述[目标定位] 1.进一步熟悉交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.进一步理解交变电流图象的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，应用“四值”求解相关问题．1．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m sin_ωt (从中性面开始计时)．2．交变电流感应电动势的最大值E m ＝nBSω，即最大值由线圈匝数n 、磁感应强度B 、转动角速度ω及线圈面积S 决定，与线圈的形状、转轴的位置无关(填“有关”或“无关”)． 3．线圈在转动过程中的平均感应电动势，要用法拉第电磁感应定律计算，即E ＝n ΔΦΔt .4．正弦交流电的有效值E ＝E m 2，I ＝I m2.其他非正弦交流电的有效值根据有效值的定义求解.一、交变电流的瞬时值及图象问题 1．求解感应电动势瞬时值 (1)确定线圈转动从哪个位置开始；(2)确定线圈转动的角速度ω(以rad/s 作单位)； (3)确定感应电动势瞬时值表达式．2．正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息 (1)周期(T )和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝2πT .(2)峰值(E m ，I m )：图象上的最大值，可计算出有效值E ＝E m 2，I ＝I m2. (3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．(4)可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻． (5)判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率ΔΦΔt的变化情况．例1 如图1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应电动势的图象，根据图象可知( )图1A ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200sin (0.02t ) VB ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200sin (100πt ) VC ．t ＝0.01 s 时，穿过线圈的磁通量为零D ．t ＝0.02 s 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 答案 B二、平均值及电荷量的求解 1．感应电动势的平均值E ＝nΔΦΔt. 2．求电荷量要用感应电流的平均值：I ＝ER ＋r ，q ＝I ·Δt ＝n ΔΦR ＋r.例2 发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B ＝0.05 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以ω＝100π rad/s 的角速度转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R ＝10 Ω. (1)写出交变电流的瞬时值表达式．(2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？解析 (1)感应电动势的最大值为E m ＝nBSω＝100×0.05×0.2×0.2×100π V ＝20π V ， I m ＝E mR＝2π A ，所以i ＝I m sin ωt ＝2πsin (100πt ) A. (2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量q ＝I t ＝n ΔΦR .从中性面开始计时，转过π3，如图所示．ΔΦ＝B ΔS ＝BS (1－sin 30°)＝12BS ，q ＝nBS 2R ＝100×0.05×0.2×0.220 C ＝1×10－2 C.答案 (1)i ＝2πsin (100πt ) A (2)1×10－2 C 三、有效值的计算对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：1．对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据E m ＝nBSω求出其最大值，然后根据E ＝E m2求出其有效值．有关电功、电功率的计算，各种交流仪表读数都要用有效值．2．当电流按非正(余)弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解，在计算有效值时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相等热量．例3 有两个完全相同的电热器，分别通以如图2甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流．求这两个电热器的电功率之比．图2解析 交变电流通过纯电阻用电器R 时，其电功率P ＝I 2R ，I 应该是交变电流的有效值． 对于题图甲所示的方波交变电流，因大小恒定，故有效值I 甲＝I m 对于题图乙所示的正弦交变电流，有效值I 乙＝22I mP 甲＝I 2m R ，P 乙＝⎝⎛⎭⎫I m 22R ＝12I 2m R所以P 甲∶P 乙＝2∶1. 答案 2∶1例4 如图3表示一交流电随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ；电流的负值为－I m ，则该交变电流的有效值为多少？图3解析 在各正半周内交流电为正弦交流电，相应有效值为I 1＝I m2；各负半周为方波交流电，相应有效值为I 2＝I m .取电阻为R ，考虑一个周期内电流的热效应，设该交变电流的有效值为I ，根据有效值的定义有I 2RT ＝I 21R ·T 2＋I 22R ·T2，由此得I ＝ I 21＋I 222＝32I m . 答案32I m四、交变电流“四值”的综合应用最大值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的使用： 1．在研究电容器的耐压值时，只能用最大值．2．在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值W ＝EIt ，Q ＝I 2Rt ，交流电表指示的也是有效值．3．在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值． 4．在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值．例5 如图4所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2的半圆形导线框可绕OO ′轴旋转．已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52π T ．若线框以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V,12 W ”的小灯泡供电，则：图4(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，通过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题目所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡的实际功率为多大？解析 (1)线框转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝52π×0.02×100π V ＝10 2 V因线框转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt ＝102cos (100πt ) V.(2)线框转过90°过程中，产生的平均电动势E ＝ΔΦΔt ＝2BSωπ，流过的电荷量q ＝I ·14T ＝BSR ＋r ，灯泡电阻R ＝U 20P 0＝6212Ω＝3 Ω.故q ＝BS R ＋r ＝52π×0.023＋3 C ＝260π C ，与线框转动的快慢无关．(3)线框产生的感应电动势的有效值E ＝E m 2＝10 V ，灯泡两端电压U ＝ER ＋rR ＝5 V ．因U ＜6 V ，故灯泡不能正常发光，其实际功率P ＝U 2R ＝523 W ＝253 W.答案 (1)e ＝102cos (100πt ) V(2)260π C 无关 (3)不能 253W图象信息分析1．某正弦式交流电的电流i 随时间t 变化的图象如图5所示．由图可知( )图5A ．电流的最大值为10 AB ．电流的有效值为10 AC ．该交流电的周期为0.03 sD ．该交流电的频率为0.02 Hz 答案 B解析 由题图知此交流电的电流的最大值为10 2 A ，则有效值为I ＝1022 A ＝10 A ；周期为0.02 s ，则频率为f ＝1T＝50 Hz.有效值的理解和计算2．如图6所示，为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是( )图6A ．这也是一种交流电B ．电流的变化周期是0.01 sC ．电流的有效值是1 AD ．电流通过100 Ω的电阻时，1 s 内产生的热量为200 J 答案 C解析 因电流方向不变，故不是交流电，A 错；其周期为0.02 s ，B 错；由电流的热效应可知⎝⎛⎭⎫22 A 2R T 2＝I 2RT ，解得I ＝1 A ，故C 对；由Q ＝I 2Rt 可知Q ＝1×100×1 J ＝100 J ，D 错． 3．如图7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( )图7A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R答案 D解析 线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I ′＝12BL 2ωR ，则转动一周产生的感应电流的有效值满足I 2RT ＝(12BL 2ωR )2R ×14T ，解得I ＝BL 2ω4R.D 正确．交变电流“四值”的应用4．交流发电机线圈电阻r ＝1 Ω，用电器电阻R ＝9 Ω，电压表示数为9 V ，如图8所示，那么该交流发电机( )图8A ．电动势的峰值为10 VB ．电动势的有效值为9 VC ．交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为 10 2 VD ．交流发电机线圈自中性面转过90°的过程中的平均感应电动势为202π V答案 D解析 电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I ＝U R ＝99A ＝1 A ，所以电动势的有效值为：E ＝I (R ＋r )＝1×(1＋9) V ＝10 V ，所以电动势的最大值为E m ＝2E ＝10 2 V ，故选项A 、B 错；线圈通过中性面时Φ最大，但ΔΦΔt ＝0，故e ＝0，选项C 错；线圈从中性面转过90°的过程中，ΔΦ＝BS ，Δt ＝T 4＝π2ω，所以E ＝n ΔΦΔt ＝2nBSωπ，由于E m ＝nBSω，所以E ＝2E m π＝202πV ，选项D 对．(时间：60分钟)题组一 交变电流的产生规律及图象的应用1．一矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图1所示，下列说法中正确的是( )图1A ．此交流电的频率为0.2 HzB ．此感应电动势的有效值为1 VC ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．在线圈转动过程中，穿过线圈的最大磁通量为1100πWb 答案 D解析 由题图可知，此交流电的周期T ＝0.2 s ，频率f ＝1T ＝5 Hz ，A 错；E ＝E m 2＝22 V ，B错．t ＝0.1 s 时，电动势为0，线圈平面与磁感线垂直，C 错．因E m ＝nBSω，其中n ＝10，ω＝2πT ＝10π rad/s ，故Φm ＝BS ＝1100πWb ，D 正确．2．风速仪的简易装置如图2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v 1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v 2，且v 2＞v 1，则感应电流的峰值I m 、周期T 和电动势E 的变化情况是( )图2A．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变大答案 A解析风速增大，周期T变小，电动势E变大，感应电流的峰值I m变大，选项A正确．3．电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图象如图3图线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()图3A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．交流电a的电动势的有效值为5 2 VD．交流电b的电动势的最大值为5 V答案BC解析由题图可知，t＝0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图可得线圈先后两次转动的周期之比为0.4∶0.6＝2∶3，所以转速之比为3∶2选项B正确；由题图可得交流电a的电流的最大值为10 A，有效值为10A＝5 2 A，又矩形线圈的电阻为1 Ω，所以交流电a的2可得电动势与周期成反比，电动势的有效值为5 2 V，选项C正确；由E＝nBSω、ω＝2πT所以交流电b的电动势的最大值为203V，选项D错误．题组二有效值的应用4．一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V 答案 C解析 根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝(10 V )2R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R ，所以正弦式交流电的有效值为U ′＝ PR2＝5 2 V ，故交流电源输出电压的最大值U m ′＝2U ′＝10 V ，故选项C 正确．5．好多同学家里都有调光电灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速．现在的调光灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的，如图4所示，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14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( )图4A.U m 2 B ．22U m C.U m 22 D.2U m答案 A解析 题图所示电压与正弦半波电压等效，由(U m 2)2R ·T 2＝U 2R T ，得：U ＝U m2.6．如图5甲所示为电热毯电路示意图，交流电压u ＝311sin (100πt ) V ，当开关S 接通时，电热丝的电功率为P 0；当开关S 断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则( )图5A ．开关接通时，交流电压表的读数为220 VB ．开关接通时，交流电压表的读数为311 VC ．开关断开时，交流电压表的读数为311 V ，电热丝功率为P 02D ．开关断开时，交流电压表的读数为156 V ，电热丝功率为P 02答案 AD解析 交流电压表的读数为有效值，计算热功率要用有效值．开关接通时，交流电压峰值U m ＝311 V ，所以有效值U ＝U m2＝220 V ，A 正确；开关断开时，取一个周期T ，电热丝产生的热量减半，所以电热丝功率为P 02，由P ＝U 2R ，电压有效值为U2≈156 V ，电压表示数为156 V ，D 正确．7．如图6所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )图6A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6答案 C解析 计算电功时，I 要用有效值．图甲中，设周期为T ，由有效值的定义得(12A)2R ·T3＋0＋(12A)2R ·T 3＝I 21RT ，得I 1＝33 A ；图乙中，电流的值不变，I 2＝1 A ，由W ＝I 2Rt 可以得到W 甲∶W 乙＝1∶3.C 正确． 题组三 交流电“四值”的应用8．标有“220 V,0.5 μF ”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用？( ) A ．e ＝220sin (100πt ) V B ．220 V 的照明电路中 C ．e ＝380sin (100πt ) V D ．380 V 的照明电路中答案 A9．如图7所示，交流电压u ＝311sin (314t ＋π6) V 加在阻值为220 Ω的电阻两端，则( )图7A ．电压表的读数为311 VB ．电流表的读数为1.414 VC ．电流表的读数为1 AD ．2 s 内电阻产生的电热是440 J答案 CD解析 电压表测的是有效值，故读数为3112V ≈220 V ，电流表示数应为1 A ，故C 、D 正确．图810．在图8所示电路中，A 是熔断电流I 0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin (314t ) V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A ．110 2 ΩB ．110 ΩC ．220 ΩD ．220 2 Ω答案 B解析 E ＝220 V ，R min ＝E I 0＝2202Ω＝110 Ω. 11．如图9所示，线圈面积为0.05 m 2，共100匝，线圈总电阻为1 Ω，与外电阻R ＝9 Ω相连，线圈在B ＝2πT 的匀强磁场中绕OO ′轴以转速n ＝300 r/min 匀速转动．从线圈处于中性面开始计时，求：图9(1)电动势的瞬时值表达式；(2)两电表○A 、○V 的示数；(3)线圈转过160s 时电动势的瞬时值； (4)线圈转过130s 的过程中，通过电阻的电荷量； (5)线圈匀速转一周外力做的功．答案 见解析解析 (1)E m ＝NBSω，ω＝2πn ，因为n ＝300 r /min ＝5 r/s ，ω＝2πn ＝2π×5 rad /s ＝10π rad/s ，所以E m ＝NBSω＝100×2π×0.05×10π V ＝100 V. 从线圈处于中性面开始计时，则e ＝E m sin ωt ，所以e ＝100sin (10πt ) V.(2)此时两表的示数：I ＝E R ＋r ＝E m2R ＋r＝1002×10 A ＝5 2 A ≈7.1 A. U R ＝IR ＝52×9 V ＝45 2 V ≈63.6 V.(3)当线圈转过160s 时， e ＝100sin (10π×160) V ＝100sin π6 V ＝50 V. (4)线圈转过t ＝130s 的过程中，转过的角度为： θ＝ωt ＝10π×130＝π3， 通过电阻的电荷量为：q ＝I Δt ＝ER ＋r Δt ＝N |ΔΦ|Δt R ＋r Δt ＝N |ΔΦ|R ＋r . |ΔΦ|＝|Φ2－Φ1|＝|BS (cos π3－1)|＝12BS ， 所以q ＝N |ΔΦ|R ＋r＝100×12BS 10＝12π C. (5)线圈匀速转动一周，外力做功与电流做功相等W F ＝E 2R ＋r T ＝(1002)210×15 J ＝100 J ．。

第三章电磁感应第五节高压输电A级抓基础1．在远距离高压输电的过程中，为了减少路途的电能损失，则应()A．先升压，后降压B．先降压，后升压C．先后均升压D．先后均降压解析：远距离高压输电先是利用升压变压器将电压升高，再利用降压器在用户端将电压降低．因此A选项正确．答案：A2．中央电视台《焦点访谈》节目多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化．近年来进行农村电网改造，为减小远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( ) A．提高输送功率B．增大输送电流C．提高输电电压D．减小输电导线的横截面积解析：减小输电线路上电能损失的方法有两种：一是减小电阻，二是高压输电．答案：C3．(多选)对于电能输送的以下说法，正确的是( )A．输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C．减小输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如：输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等答案：4．(多选)关于远距离输电的以下说法错误的是( )A．采用高压输电可以减少线路上的功率损耗B．远距离输电时输电电压越高越好C．把发电厂都建在用电区附近可以省去远距离输电的麻烦D．为减小远距离输电导线的电阻可以采用电阻率较小的铜导线解析：输电电压并不是越高越好，输电电压过高，会增加绝缘的困难，因而架线的费用增加；输电线路还容易向大气放电，增加电能的损失．因此在设计输电线路时，要综合考虑各种因素，选择合适电压，故选项B说法错误．把发电厂建在生活区会造成发电设施的重复建设和增加运输一次能源的成本，而造成更大的浪费，故选项C说法错误．铜导线相对电阻小但密度大，成本高，架线费用高，故远距离输电不用铜导线，选项D说法错误．答案：5．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )A．输电线路上损失的电压与输送的电流成正比B．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大C．输电线路上损失的功率跟输送电压成反比D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比解析：输电线路上损失的电压ΔU＝，在R一定时，ΔU和I成正比；U越高，根据I＝可知，I越小，那么ΔU越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I2R，又I＝，所以ΔP＝R，当P、R一定时，ΔP和U的平方成反比，和I的平方成正比．故选A.答案：A6．(多选)某农村发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处的村寨附近的降压变压器，经降压后输给用户．设变压器为理想变压器，在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )A．升压变压器的副线圈的电压变大B．输电线路上的电压损失变大C．降压变压器的副线圈上的电压变大D．降压变压器到用户的输电线路上的电压损失变大解析：升压变压器副线圈的电压取决于电源的电压，由题意知电源的电压是不变的，因此选项A错误；由于用电高峰期时，负载增加，总负载的电阻变小，则降压变压器副线圈上的电流变大，由理想变压器的原理知，降压变压器原线圈上的电流变大，在输电线路上的电流也变大，输电线路上的电压损失变大，则选项B是正确的；由于输电线路上的电压损失多了，则剩余在降压变压器原线圈的电压就少了，由理想变压器的原理得，降压变压器的副线圈电压变小了，所以选项C错误；由于降压变压器到用户间的电流变大了，由U＝得，在线路上的电压损失就增大了，故选项D正确．所以正确的答案是B、D.答案：7．(多选)某发电厂原来用11的交变电流输电，后来改用升压变压器将电压升高到220输电，输送的电功率为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＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的B．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流增大为原来的20倍C．根据公式P＝I2R，提高电压后输电线上功率损失减小为原来的D．根据公式P＝，提高电压后输电线上功率损失增大为原来的400倍解析：由I线＝知，I线为原来的，由P损＝R知，P损为原来的.答案：。

一、选择题1．(0分)[ID ：128886]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 =1B ．mn >1C ．输电线上损失的功率为222(1)mn U m r - D ．输电线上损失的功率为2U mr2．(0分)[ID ：128882]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 ．3．(0分)[ID ：128869]某小型电站用两根单位长度内电阻为42.510/m -⨯Ω的电缆直接向10公里外的山区送电，已知其输出电功率是61.210⨯kW 。

现用200kV 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4410⨯AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为30kVC ．若改用500kV 电压输电，根据欧姆定律，输电电流变为原来的2.5倍D ．若改用50kV 电压输电，则输电线上损失的功率为6810⨯kW4．(0分)[ID ：128849]对于如图所示的电流i 随时间t 做周期性变化的图象，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．电流的周期是0.2s，最大值是0.2AD．电流做周期性变化，是交流电5．(0分)[ID：128846]如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为 50 匝，副线圈的匝数为100 匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为 L=0.4m．导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R ＝20Ω，图中交流电压表为理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为 1T 的匀强磁场．导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：v ＝5sin10πt (m/s)，则下列说法正确的是( )A．水平外力为恒力B．电压表的示数为52VC．R 的功率为 0.2WD．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 0.04Wb/s6．(0分)[ID：128844]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7．(0分)[ID：128831]如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（）A．线圈经过图示位置时，电流方向发生改变B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零8．(0分)[ID：128827]电压互感器和电流互感器是利用变压器原理对高压电路或是高电流电路进行测量的工具，钳形电流表就是电流互感器的一种（如图），它可以在不改变被测电路结构的情况下直接测出电路电流，它的测量过程如图a 所示，此时正在测量一台正常工作电动机的电缆线的电流，其内部变压器可以视为理想变压器，内部结构如图a 右侧所示（电流表表盘上刻度值已经转换成被测电流值）。

三、交变电流-人教版选修1-1教案一、知识点概述本节主要介绍交变电流的基本概念、交变电压、频率、相位等基础知识。

从物理角度出发，让学生理解交变电流的产生和原理，培养学生分析解决实际问题的能力。

二、教学目标1.掌握交变电流的基本概念及其特点；2.能正确运用正弦曲线表示交变电压、电流的特点，并获取其频率及相位；3.能够用欧姆定律、基尔霍夫定律等基本定律、基本电路分析方法，分析解决交变电路的基本问题。

三、教学重点1.交变电流的产生和特点；2.正弦曲线的应用及其特点；3.交变电路的基本分析方法。

四、教学难点1.正弦曲线的应用及其包含的频率、相位等概念；2.如何应用基本电路分析方法解决交变电路问题。

五、教学内容及教学步骤1. 交变电流的产生和特点活动一：情景启发老师带着学生玩转黑鲨手机电量保护游戏，观察并描述手机充电时电流的变化规律。

1.引导学生思考：为什么充电时电流会出现今天学习的“交变电流”现象？2.讲解产生交变电流的物理原理以及交变电流的特点：定时变化、不断变化方向、大小随时间而变化。

2. 正弦曲线的应用及其特点活动二：实验演示老师在黑板上画出正弦曲线，并准备好手电筒、铝箔纸、电压源等工具。

学生亲身体验交变电压与正弦曲线的关系，并探索频率和相位的含义。

1.引导学生了解正弦曲线的基本形态和特点；2.进一步带领学生认识正弦函数图像的左右位移、上下平移、振幅变化等概念；3.通过实验演示，让学生理解正弦曲线和交变电压之间的联系。

3. 交变电路的基本分析方法活动三：分组讨论老师将学生分成小组，每组带一个电路分析题目，并结合基本定律、基本电路分析方法进行解题。

1.引导学生了解交变电路的基本元件和基本定律；2.带领学生理解欧姆定律、基尔霍夫定律的交变形式；3.分组讨论，通过解题的方式让学生更好地掌握交变电路的分析方法。

六、教学反馈1.对学生掌握程度进行回顾性点评；2.对教学目标是否达成进行检测性评价；3.对课件和教学方式进行评价和探讨；七、拓展延伸1.学生可寻找更多关于交变电流的应用实例，更深入地了解其实际应用；2.学生可通过网络搜索、图书查阅等方式了解交变电流的发展历程及相关领域的学科知识联系。

【金版学案】2015-2016学年高中物理第三章第一节电磁感应现象练习新人教版选修1-1电磁感应本章在初中学过的电磁感应现象和前面学过的电场、磁场知识的基础上，讲述电磁感应现象及其基本规律，介绍电磁感应现象在日常生活和生产实际中的应用．了解发电机、变压器的工作原理，了解电能的产生、输送过程，及其在实际中的应用和对社会发展所起的巨大作用．认识到电磁感应定律的发现，及其理论与实践意义．它不仅促进了物理学理论的发展，而且法拉第等科学家在探索自然规律过程中所表现出的科学态度与科学精神，有重要的启迪和教育作用．第一节电磁感应现象►基础巩固1．(单选)发现电磁感应现象的科学家是( )A．奥斯特 B．安培C．科拉顿 D．法拉第答案：D2．(单选)发电机利用水力、风力等动力推动线圈在磁场中转动，将机械能转化为电能．这种转化利用了( )A．电流的热效应 B．电磁感应原理C．电流的磁效应 D．磁场对电流的作用原理解析：发电机的原理是线圈在磁场中转动，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感生电流，因此利用了电磁感应原理．答案：B3．(单选)如右图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流计指针不发生偏转的是( )A．线圈不动，磁铁插入线圈B．线圈不动，磁铁从线圈中拔出C．磁铁不动，线圈上、下移动D．磁铁插在线圈内不动解析：产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转．在A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流．答案：D4．(单选)分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有( )A．Φ1>Φ2B．Φ1＝Φ2C．Φ1<Φ2D．无法确定解析：磁通量定义式中的S应理解为处于磁场中回路的面积．由于环1和环2在磁场中的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2.答案：B5．(多选)如右图所示有一边长为L的正方形线框abcd，从某高度处自由下落，在其下方有一个宽度大于L的匀强磁场，下列过程中产生感应电流的是( )A．线框进入磁场的过程B．线框全部进入磁场到开始出磁场的过程C．线框出磁场的过程D．运动的整个过程解析：线框进入和离开磁场的过程中，穿过线框的磁通量发生变化，而线框全部进入磁场之后，磁通量不再变化．答案：AC6．(多选)下列现象中，能表明电和磁有联系的是( )A．摩擦起电B．两块磁铁相互吸引或排斥C．小磁针靠近通电导线时偏转D．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流解析：小磁针靠近通电导线时偏转，是因为受到了磁场力的作用，说明电流可以产生磁场，C选项正确．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明磁可以生电，D选项正确．答案：CD7．(单选)如下图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是( )A．以bc为轴转动45°B．以ad为轴转动45°C．将线圈向下平移D．将线圈向上平移解析：当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流．如果转过的角度超过60°，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流(60°～300°)．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积的一半的乘积)．而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项B 对，选项A、C、D错．答案：B8．(单选)I，有一矩形线框与导线在同一平面内．在下列情况中，线框中不能产生感应电流的是( )A．导线中的电流变大B．线框向右平移C．线框以ab边为轴转动D．线框以直导线为轴转动解析：分析是否产生感应电流的关键是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化；而分析磁通量是否变化时，既要清楚通电长直导线周围的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的两种原因：(1)由于线框所在处的磁场变化引起磁通量变化；(2)由于线框在垂直于磁场方向的投影面积变化引起磁通量变化．导线中的电流增大，使导线周围的磁场增强，穿过线框的磁通量增大，线框中产生感应电流，选项A不合题意；因离开直导线越远，磁感线分布越疏，故线框向右平移时，穿过线框的磁通量减小，线框中产生感应电流，选项B不合题意；线框以ab边为轴转动时，因线框在垂直于磁场方向的投影面积变化引起磁通量变化，线框中产生感应电流，选项C不合题意；对于选项D，先画出俯视图(如图)．由图可以看出，当线框以直导线为轴转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数均不变，因而磁通量不变，线框中无感应电流，选D.答案：D►能力提升9．(单选)某学校研究性学习小组的同学将微风电风扇与小灯泡按如下图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”．关于该实验，下列说正确的是( )A．电风扇发电原理是电磁感应B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能D．小灯泡发光是把光能转化为电能解析：因为电风扇中有磁场，用手快速拨动风扇叶片，造成线圈切割磁感线运动产生了电流，所以电风扇发电的原理是电磁感应．答案：A10．(多选)如图所示，在通电螺旋管外套入一个圆形的有弹性的单匝线圈，单匝线圈的圆心在通电螺线管的中轴线上，那么下列情况中单匝线圈能产生感应电流的是( )A．通电螺线管通恒定直流电流B．通电螺线管通变化的电流C．单匝线圈围绕自身的圆心旋转D．单匝线圈扩大自身面积解析：通电螺线管通恒定电流，磁场分布不变，单匝线圈内没有磁通量变化，所以A 错误，B正确；单匝线圈围绕自身的圆心旋转，磁通量依然没有变化，不会产生感应电流，所以C错误；单匝线圈扩大自身面积，通电螺线管内的磁感线方向是从S极到N极，通电螺线管外的磁感线是从N极到S极，单匝线圈内的磁通量会变小，会产生感应电流，D正确．答案：BD。

第三章电磁感应一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共60分）1如图3-1所示，线框与通电直导线在同一平面内，当线框做下列哪些运动时，线框中能产生感应电流（）[§§]图3-1A水平向左平动B竖直向下平动垂直于纸面向外平动D绕边转动2匝为100的线圈的面积=100，放在方向如图3-2所示的匀强磁场中线圈平面与磁场的方向垂直，当磁感应强度由2×T经过5 钟均匀减小到0时，感应电动势的大小为（）图3-2A4× VB2× V4× VD02 V3在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则（）A此交变电流的有效值为3 A，最大值为 3 AB此交变电流的有效值为3 A，最大值为6 A电阻两端的交变电流电压的有效值为300 V，最大值为300 V D电阻两端的交变电流电压的有效值为300 V，最大值为600 V 4一台变压器的原线圈匝为100，副线圈匝为1 200，在原线圈两端接有电动势为10 V的电池组，则在副线圈两端的输出电压为（）A0B约08 V12 VD120 V5家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作，火线和零线都有电流时，它们将（）A相互吸引B相互排斥一会吸引，一会排斥D彼此不发生相互作用6在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变而引起的自感现象，采取了双线绕法，其道是（）A当电路中的电流变时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消B当电路中的电流变时，两股导线中产生的感应电流互相抵消当电路中的电流变时，两股导线中产生的磁通量互相抵消D以上说法均不对7关于保险丝，下列说法中正确的是（）A电路中有了保险丝，就能起到保险作用B选用额定电流越小的保险丝，就越好选择适当规格的保险丝，才能够既不防碍供电，又能起到保险的作用D以上说法都不对8某人安装完照明电路后，接通电之前，将火线上的保险丝取下，把一个额定电压为220 V的灯泡作为检验灯泡连接在原的保险丝的位置，同时将电路中的所有开关都断开，用这种方法可以检查电路中是否有短路，正确的电路连接方式如图3-3所示，在接通电后，下列说法中正确的是（）图3-3A若检验灯泡正常发光，表明检验灯泡后段的火线和零线之间出现了短路现象B若检验灯泡不亮，但将某一用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关两端直接连到了火线和零线上若检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都能发光，只是亮度不够，这表明电路中出现了短路现象D若不论将电路中用电器开关断开还是闭合，检验灯泡均不亮，这表明电路中出现了短路现象9如图3-4所示，是自感系很大电阻很小的线圈，当合上或断开开关和后，下列情况中哪些是可能发生的（）图3-4A 合上瞬间，灯逐渐亮起B 再合上稳定后，灯是暗的断开瞬间，灯立即熄，灯亮一下再熄灭D 断开瞬间，灯和灯一会才熄灭10输电线的电阻为，输送的电功率为，若用电压送电，则用户得到功率为（）ABD二、填空题（本题共2小题，每小题10分，共20分请将正确的答案填到横线上）11如图3-5所示矩形线框共100匝，面积为40×20 ，在磁感应强度为02 T的匀强磁场中以30转每秒的转速绕′轴匀速转动，从图示位置开始计时，在线框转过90°的时间内感应电动势的平均值为，最大值为图3-512一变电所向远距离的城市供电，输送的电压为，输送的电功率为若用变压器将输送的电压升高为原的倍，输送相同的功率，则输电线上的功率损失是原的三、计算题（本题共2小题，共20分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有值计算的题，答案中必须明确写出值和单位）13（10分）如图3-6所示，长、宽的矩形线圈电阻为，处于磁感应强度为的匀强磁场边缘，线圈平面与磁感线垂直将线圈以向右的速度匀速拉出磁场，求：（1）拉力大小；（2）拉力的功率；（3）拉力做的功；（4）线圈中产生的电热；（5）通过线圈某一截面的电荷量图3-6[]14（10分）某小水电站发出的交变电流的电功率为100 W，输出电压为500 V向远处用户送电的输电线总电阻为10 Ω为了把输电线路损耗的电功率限制在不超过电站输出功率的1%，电站采用升压变压器升压后再输电，到达用户后再用降压变压器将电压降为220 V，两台变压器均为想变压器，求两变压器原、副线圈的匝比各为多少？[,,][]第三章电磁感应得分：一、选择题二、填空题11． 12．三、计算题13．14[***X*X*K]第三章电磁感应参考答案一、选择题1BD2 解析： V3A 解析：根据交变电流有效值的定义方法易知交变电流的有效值即为直流电的电流，为3 A，根据有效值与最大值的倍关系，易知交变电流的最大值为3 A，根据欧姆定律，则有，得电阻两端的交变电流电压有效值为300 V，最大值为300 V4A 解析：只有交变电流才能在变压器的另一端有输出电压5B 解析：火线与零线虽然都连接用电器，且相互平行，但是当用电器正常工作时，流过它们的电流方向相反，并且时刻相反再根据电流产生磁场，磁场对电流有作用判断因通过火线和零线的电流方向总是相反的，根据平行导线中通以同向电流时相互吸引，通以反向电流时相互排斥的结论可以得出B选项正确6 解析：由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们的磁场相互抵消不论导线中的电流如何变，线圈的磁通量为07 解析：保险丝额定电流太小，用电器无法工作，额定电流太大不能起到保险作用8AB 解析：分析是否构成了闭合电路9AB 解析：只合上时，由于线圈的自感作用，流过灯的电流将逐渐增大，故A正确（注意，灯立即就亮）再合上稳定后，由于很小，灯几乎被短路，故灯是暗的，B正确断开时，由于闭合，电感与灯构成放电回路由于自感作用，电流将由稳定时中的值逐渐减小由于原≥，所以灯将闪亮一下再熄灭，而跟灯并联的是电阻，故灯立即熄灭，故正确，D错误10B 解析：输送电流为，线损功率为，则用户得到的功率为，B正确二、填空题11192 301 解析：线框从图示位置开始转过90°时，穿过线框面的磁通量变量为Δ，花时间Δ，每匝线框里产生的感应电动势平均值为=，共100匝串联，总的感应电动势平均值为192 V 感应电动势的最大值等于线框面与磁感线共面的瞬间感应电动势的即时值：=100×02×(04×02)×(30×2×314) V=301 V线框面与磁感线平行时，线框中的感应电动势最大，为=301 V12解析：Δ变为原的1/三、计算题1314。

第四节变压器
课前预习
情景导入
教室中和家庭中的电风扇，都可以调节快慢，你知道是利用什么作用来调节快慢的?
基础知识
1.变压器是由和绕在铁芯上的组成的，铁芯由硅钢片叠合而成，线圈由漆包线绕成.使用变压器时，变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做，也叫初级线圈，另一个线圈跟下一级电路连接，叫做，也叫次级线圈.
答案：铁芯线圈原线圈副线圈
2.变压器原线圈中通过电流时，铁芯中产生，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的和也都在不断变化.副线圈与原线圈套在同一个铁芯上，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了.
答案：磁场强弱方向感应电动势。

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108.9J D．电路中电流的有效值约为1.6 A2．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2Umr3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=3∶1，正弦交流电压有效值为U0恒定，电路中四个电阻R1=R2=R3=R4，理想电压表示数为U，则下列说法正确的是（）A．R1与R2的电流之比为1∶1B．R1与R2的电压之比为3∶1C．R1与R2的功率之比为1∶3D ．R 1与R 2的功率之比为1∶94．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是（ ）A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变大B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大C ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小D ．开关S 保持闭合，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大 5．如图所示，某旋转磁极式发电机的转子有两对磁极，将定子线圈的输出端接在一理想变压器的原线圈上，不计定子线圈的电阻。

当转子以25r/s 的转速匀速转动时，在定子绕组中产生频率为50Hz 的正弦交流电。

若使转子以50r/s 的转速转动，则（ ）A ．电流表A 的示数变为原来两倍B ．电压表V 的示数不变C ．电阻R 上交流电的频率为25HzD ．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值变为原来4倍6．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7．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。