【物理】2020届一轮复习人教版第十四单元交变电流作业 9页

第十四单元 交变电流(A、B卷)‎ A卷——夯基保分练 ‎1．(2018·浙江省瑞安中学摸底)一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，磁通的变化率达到最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈相应时刻产生的交流电动势的图象如图乙所示 解析：选B　由题图甲知，t＝0时刻，磁通量最大，线圈平面位于中性面位置，故A错误；t＝0.01 s时刻，磁通量等于零，但磁通量的变化率达最大，故B正确；t＝0.02 s时刻，磁通量最大，而磁通量的变化率却为零，交流电动势为零，故C错误；当磁通量最大时，磁通量的变化率却为零，产生的电动势为零，而磁通量最小时，磁通量的变化率却是最大，产生的电动势最大，故D错误。‎ ‎2.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压(　　)‎ A．峰值是e0　　　　　　 B．峰值是2e0‎ C．有效值是Ne0 D．有效值是Ne0‎ 解析：选D　矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机的电动势峰值为2Ne0，选项A、B错误；由于不计线圈的电阻，所以发电机输出电压的峰值为2Ne0，有效值为＝Ne0，故D正确，C错误。‎ ‎3.如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体制作的两个电刷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。关于其工作原理，下列分析正确的是(　　)‎ A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最小 B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电动势最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最大 解析：选D　当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零， A、B错误；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，但线圈中磁通量的变化率最大，C错误，D正确。‎ ‎4．[多选]如图为发电机和理想变压器供电示意图，当线圈以转速n匀速转动时，额定电压为U0的灯泡正常发光，电压表示数是U1。已知线圈电阻是r，灯泡电阻是R，则有(　　 )‎ A．变压器的原、副线圈匝数比是U1∶U0‎ B．变压器输入电压的瞬时值u＝U1sin 2πnt C．电流表的示数是 D．线圈中产生的电动势最大值Em＝U1‎ 解析：选AC　理想变压器原、副线圈两端电压与匝数成正比，所以变压器的原、副线圈匝数比是U1∶U0，A正确；线圈以较大的转速n匀速转动时，线圈转动的角速度ω＝2πn，所以变压器输入电压的瞬时值u＝ U1sin 2πnt，B错误；理想变压器的输入功率和输出功率相等，灯泡正常发光时电功率为P，所以输入功率为P＝，电流表的示数是I＝＝，C正确；发电机的线圈中产生的电动势最大值是Em＝，D错误。‎ ‎5.[多选]如图所示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＝311sin 100πt (V)，霓虹灯正常工作的电阻R＝440 kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流。下列判断正确的是(　　)‎ A．副线圈两端电压为6 220 V，副线圈中的电流为14.1 mA B．副线圈两端电压为4 400 V，副线圈中的电流为10 mA C．I1＜I2‎ D．I1＞I2‎ 解析：选BD　原线圈电压有效值U1＝＝ V≈220 V，由＝，可得U2＝4 400 V，由欧姆定律可知I2＝＝ A＝0.01 A＝10 mA，由＝可得：I1＞I2，所以选项B、D正确。‎ ‎6.如图所示，L1、L2和L3是完全相同的灯泡，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联。当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦式交流电源时，三只灯泡的亮度相同。现在a、b间接另一正弦式交流电源，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变。由此可知，另一正弦式交流电源可能是(　　)‎ A．电压有效值仍为U，而频率大于f B．电压有效值大于U，而频率大于f C．电压有效值仍为U，而频率小于f D．电压有效值小于U，而频率大于f 解析：选A　当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦交流电源时，三只灯泡都发光，且亮度相同，而更换另一正弦式交流电源后，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变，则说明线圈的感抗比电容器的容抗大，那么另一正弦式交流电源的频率大，但电压有效值仍不变，故A正确， B、C、D错误。‎ ‎7．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　　)‎ A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 解析：选D　由题图乙可知交流电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则A错误；发电机输出电压的有效值是 V，则B错误；输电线上的电流由用户消耗的功率及降压变压器原副线圈的匝数比共同决定，则C错误；当用户用电器的总电阻增大时，设降压变压器副线圈两端的电压为U4，则U4没变，由P＝知，用户消耗功率变小，降压变压器输入功率变小，设降压变压器原线圈电压为U3，又P入＝I线U3，U3没变，则I线变小，P线＝I线2R线，R线未变，则输电线上损失的功率减小，故D正确。‎ ‎8．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是(　　)‎ A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt) V B．只断开S2后，L1、L2均正常发光 C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W 解析：选D　由题图乙图象可知Um＝20 V，T＝0.02 s，故ω＝＝100π rad/s，即输入电压u的表达式u＝20sin(100πt) V，所以A错误。断开S2后两灯泡串联，灯泡两端电压减小，所以L1、L2均不能正常发光，B项错误。根据P入＝P出＝可知，断开S2后R总增大，P入变小，C项错误。若S1接2，由P＝可得P＝0.8 W，故D正确。‎ ‎9．[多选]某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV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＝，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 B．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的 C．根据公式P＝，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 D．若要使输电线损失的功率不变，可将输电线的直径减小为原来的 解析：选BD　设输电线中的电流为I，输电线的电阻为R，输电线上损失的电压未知，总的输送电压不等于输电线上损失的电压，在运用欧姆定律时，I、R、U应对应同一部分导体，故A错误；因为输送功率一定，由I＝可知，当输送的电压增为原来的20倍时，电流减为原来的，故B正确；R是输电线的电阻，而U是输送的总电压，R与U不对应，所以P＝是错误的，输电线上损失的功率一般用ΔP＝I2R计算，不易出错，从B项中已经知道电流减为原来的，输电线上的功率损耗将减为原来的，若ΔP不变，则输电线的电阻可增为原来的400倍，根据R＝ρ，在电阻率、长度不变的条件下，那么导线的横截面积可减小为原来的，即导线的直径减为原来的，故C错误，D正确。‎ B卷——提能增分练 ‎1．[多选]如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势如图乙中曲线a、b所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．曲线a表示的交变电动势瞬时值ea＝36sin 25πt(V)‎ B．曲线b表示的交变电动势最大值为28.8 V C．t＝5×10－2 s时，曲线a、b对应的感应电动势大小之比为3∶2‎ D．t＝6×10－2 s时，曲线a表示通过线圈的磁通量最大，曲线b表示通过线圈的磁通量为0‎ 解析：选AC　由题图乙可知，Ema＝36 V，ωa＝＝ rad/s＝25π rad/s，则曲线a表示的交变电动势瞬时值ea＝Emasin ωat＝36sin 25πt (V)，故A正确；由题图乙知曲线a、b表示的交变电流的周期之比为Ta∶Tb＝(8×10－2)∶(12×10－2)＝2∶3，由ω＝可知ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶2，所以曲线a、b表示的交变电动势的最大值之比Ema∶Emb＝NBSωa∶NBSωb＝ωa∶ωb＝3∶2，又有Ema＝36 V，则Emb＝24 V，故B错误；曲线a表示的交变电动势瞬时值ea＝36sin 25πt V，曲线b表示的交变电动势瞬时值eb＝24sint V，将t＝5×10－2 s代入，得ea＝－18 V，eb＝12 V，|ea|∶eb＝3∶2，故C正确；由题图乙知t＝6×10－2 s时，a的电动势最大，通过线圈的磁通量为0，b的电动势为0，通过线圈的磁通量最大，故D错误。‎ ‎2．某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称为“5 V 10 W”的电动机供电；电源内阻不计，下列说法正确的是(　　)‎ A．电动机的内阻为2.5 Ω B．电动机的发热功率为10 W C．通过电动机的电流为2 A D．通过电动机的电流为2 A 解析：选C　由题图知该电源电动势最大值为Em＝5 V，则有效值E＝5 V，通过电动机的电流为I＝ A＝2 A，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻r< Ω＝2.5 Ω，电动机的发热功率P热＝I2r