【推荐】专题02 选修3-2 第五章 交变电流-2018-2019学年高二物理下学期核心知识随学随练 12页

交变电流基础 ‎1．定义：大小和方向都随时间发生周期性变化的电流 交变电流的产生及描述 ‎2．产生原理：线圈在磁场中做切割磁感线的运动 中性面 切割面 切割面 中性面 ‎3．交流电的描述 ① 电动势e=Emsinωt Em是电动势的峰值 ω是线圈转动的角速度（rad/s）‎ ② 电流i=Im sinωt Im是电流峰值 ③ 周期T= f是频率 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. 按余弦规律变化的电流 D. 大小、方向随时间做周期性变化的电流 ‎【答案】 D ‎ ‎【解析】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，产生的正弦式交流电，A不符合题意；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，若从中性面计时，则产生按正弦规律变化的电流，若从垂直中性面计时，则按余弦规律变化的电流，都是交流电，但交流电不一定是正余弦规律变化的，BC不符合题意；交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，D符合题意；‎ 故答案为：D．‎ ‎4．交流电四值比较 物理涵义 重要关系 适用情况 瞬时值 某一时刻的瞬时值 e=Emsinωt i=Im sinωt 计算某时刻线圈受力 最大值 最大瞬时值 Em=nBSω Im=‎ 确定电器的耐压值，电容和二极管的击穿电压 平均值 一段时间的平均值 ‎=n=‎ 计算电量 有效值 跟交流电热效应相同的直流值 E有= I有=‎ 计算热功，额定值，测量值，保险丝的熔断电流等 ‎1.（2018•海南）如图，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一面积为S的矩形单匝闭合导线abcd, ab 边与磁场方向垂直，线框的电阻为R。使线框以恒定角速度 绕过ad、bc中点的轴旋转。下列说法正确的是（   ）‎ A．线框abcd中感应电动势的最大值是 ‎ B．线框abcd中感应电动势的有效值是 ‎ C.线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最大 D.线框平面与磁场方向垂直时，流经线框的电流最大 ‎【答案】A,C ‎ ‎【解析】最大值 ，平行时，速度与磁场垂直，最大。‎ 故答案为：AC ‎2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为e=220 sin100πtV，下列说法中正确的是（ ） ‎ A. 频率是50Hz B. 当t=0时，线圈平面与中性面重合 C. 当t=s时，e的值最大，为220 V D. 线圈转动的角速度为314rad/s ‎【答案】 A,B,D ‎ ‎3.（2018•卷Ⅲ）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0 ， 周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于（   ）‎ A． B ‎ C. 1:2         D. 2:1‎ ‎【答案】D ‎ ‎【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为 ，而方波交流电的有效值为u0 ， ‎ 根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT= T ， 可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正= u02∶（ ）2=2∶1， D符合题意。‎ 故答案为：D ‎4.一发电机产生的正弦式交流电电动势随时间变化规律如图甲所示，已知发电机线圈内阻为 ，外接一只电阻为 的灯泡，如图乙所示，下列说法不正确的是（    ）‎ A.灯泡消耗的功率 ‎ B.每秒钟灯泡中电流方向变化100次 C.灯泡中的最大电流值为 ‎ D.发电机线圈内阻 产生的焦耳热 ‎ ‎【答案】 C ‎ C项：由闭合电路欧姆定律可得， ，C错误，符合题意；‎ D项：由闭合电路欧姆定律可得电流的有效值为 ，所以发电机线圈内阻 产生的焦耳热 ，D不符合题意。‎ 故答案为：C ‎5.如图所示，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(   )‎ A. ‎ 1∶   ‎ B. ‎ 1∶2‎ C. ‎ 1∶3  ‎ D. 1∶6‎ ‎【答案】 C ‎ ‎5．电感、电容对交流电的影响 ① 电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频 ② 电容：通交流，断直流；通高频，阻低频 ‎1．如图所示，有三个完全相同的灯泡，额定功率足够大，直流电源E1内阻可以忽略，交流电源E2的电动势有效值与E1相等，电感的电阻不计．当S接A时，三灯亮度相同，当S接B时（    ） ‎ ‎ ‎ A. 甲、乙、丙三灯亮度相同      B. 甲亮度不变     ‎ C.甲和乙亮度相同，丙不亮      D. 乙最亮，丙不亮 ‎【答案】 B,D ‎ ‎2.如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝220  sin 100πt V，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是(   )‎ A.电流表示数增大       B. 电压表示数增大                    ‎ C. 灯泡变亮         D. 灯泡变亮 ‎【答案】B,C ‎ ‎【解析】由u＝220  sin 100πt V可得电源原来的频率为f＝ Hz＝50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，B符合题意；在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，A不符合题意.灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，C符合题意，D不符合题意.‎ 故答案为：BC.‎ 理想变压器 ① 构造 ② 原理：互感 ① 变比公式 一对一电压 ：= ‎ 一对多电压 ： =k ‎ 一对一电流：‎ 一对多电流： n1I1=n2I2+n3I3+……‎ ④变压器制约关系 ‎ ‎（1）电压制约： “原制约副”. ‎ ‎（2）电流制约： “副制约原”‎ ‎（3）负载制约：“副制约原”‎ ‎1.如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R、交流电表 .下列说法正确的是(　　)‎ A. 当U增大时，变压器的输入功率增大       B. 当f减小时，变压器的输入功率减小 C. 当光照增强时，交流电表ω的示数减小   D. 当滑动触头P向下滑动时，交流电表ω的示数增大 ‎【答案】 A,D ‎ ‎2.在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是 ‎ ‎ ‎ A.在t=0.01 s时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零 B.变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36 sin 50πt（V） C.Rt处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表V1、V2的比值不变 D.Rt处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大 ‎【答案】A ‎ ‎【解析】A、当t=0.01 s时，u=0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，A符合题意；‎ B、原线圈接的图甲所示的正弦交变电流，由图知最大电压为  V，周期为0.02 s，故角速度是ω=100π，u= sin 100πt（V），B不符合题意；‎ C、Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压的，Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，C不符合题意；‎ D、Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，即电流表的示数变大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，D不符合题意。‎ 故答案为：A ‎3.（2018•天津）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U ， R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的 ，则（   ）‎ A.R消耗的功率变为 ‎ B.电压表V的读数变为 C.电流表A的读数变为2I D.通过R的交变电流频率不变 ‎【答案】B ‎ ‎ C、副线圈中的电流为 ，即变为原来的 ，根据 可知原线圈中的电流也变为原来的 ，C不符合题意；D、转速减小为原来的 ，则频率变为原来的 ，D不符合题意．‎ 故答案为：B ‎4.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2 ， 输电线的等效电阻为R开始时，开关S断开.当S接通时，以下说法中错误的是（ ）‎ A.副线圈两端M、N的输出电压减小 B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大 C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流增大 ‎【答案】 A ‎ ‎5.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻 为定值电阻， 为可变电阻，A为理想交流电流表， 为正弦交流电源。输出电压的有效值 但定。当可变电阻 的阻值为 时，电流表的示数为 ；当可变电阻 的阻值为 时，电流表的示数为 。则该变压器原、副线圈匝数比为（    ）‎ A.             B.    C.       D. ‎ ‎【答案】D ‎ 电能的输送   ‎ ① 高压输电原因 P损=I线U降=I线2R线=2R线 ② 远距离输电电路图 功率关系：P输送=U1I1=U2I2 P用=U3I3=U4I4 ∆P=I22R P输送=∆P+P用=I22R+P用 电压关系：∆U=I2 R线 U2=I2R+U3‎ U1/U2=n1/n2 U3/U4=n3/n4‎ 电流关系： I1/I2=n2/n1 I2=I3 I3/I4=n4/n3‎ ‎1.某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV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2.0×105A B.输电线上由电阻造成的损失电压为15kV C.若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW D.输电线上损失的功率为 ，U为输电电压，r为输电线的电阻 ‎【答案】 B ‎ ‎2.如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2.在T的原线圈两端接入—电压u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为P ， 输电线的总电阻为2r ， 不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(   )‎ A.            B.                        ‎ C.         D. ‎ ‎【答案】C ‎ ‎【解析】交流电源的电压的有效值为 ，根据公式 可得输送电压为 ，因为输送功率为P，则输送电流为 ，输电线上损失的电功率为 ，联立解得 ，C符合题意．‎ 故答案为：C