【物理】2020届一轮复习人教版 交变电流 课时作业 14页

‎2020届一轮复习人教版 交变电流 课时作业 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）‎ ‎1.对于理想变压器，下列说法中不正确的是（　　）‎ A.原线圈的输入功率随着副线圈输出功率的增大而增大 B.原线圈的输入电流随着副线圈输出电流的增大而增大 C.副线圈的输出电压随负载电阻的增大而增大 D.原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比 解析：对于理想变压器，输入功率等于输出功率，输入功率由输出功率决定，输入电流由输出电流决定，输入电压决定输出电压，输出电压不随负载电阻的变化而变化，故A、B、D正确，C错误.‎ 答案：C ‎2.如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交流电流的有效值为（　　）‎ A.4 A　　　　　　 B. A C. A D.2 A 解析：设交流电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则 I2RT＝·R·＋42·R·T，‎ 解得I＝ A.故选B.‎ 答案：B ‎3.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（　　）‎ 图甲　　　　　　图乙　　‎ A.t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B.t＝0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为311 V D.线框产生的交变电动势频率为100 Hz 解析：由题图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势的频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错误，B正确.‎ 答案：B ‎4.如图所示，矩形线圈的面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，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，外电路的电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是（　　）‎ A.磁通量的变化量ΔΦ＝NBS B.通过电阻R的电荷量q＝ C.电阻R上产生的焦耳热Q＝ D.电阻R上产生的焦耳热Q＝ 解析：线圈由题图示位置转过90°，磁通量变化量ΔΦ＝BS，故选项A错误；通过电阻R的电荷量q＝，故选项B错误；感应电动势最大值Em＝NBSω，转动时间t＝＝，所以Q＝I2Rt＝·Rt＝，故选项C错误，选项D正确.‎ 答案：D ‎5.用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则（　　）‎ A.变压器输入功率约为3.9 W B.输出电压的最大值是110 V C.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2 ‎ D.负载电流的函数表达式i＝0.05sin（A）‎ 解析：通过负载的电流有效值为0.025 A，变压器输入功率约为P＝UI＝110×0.025 W＝3.9 W，选项A正确.变压器输出电压的最大值是110 V，选项B错误.由变压公式，变压器原、副线圈的匝数比是2∶1，选项C错误.负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt A，选项D错误.‎ 答案：A ‎6.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＝220sin 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.电压表示数减小 C.灯泡变暗 D.灯泡变亮 解析：由u＝220sin 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，故选项B错误.在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错.灯泡R的电阻是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项C正确，D错.‎ 答案：C ‎7.如图甲所示，电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO′匀速旋转产生交流电，现将此电流给阻值为R＝10 Ω的小灯泡L供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度对灯泡阻值的影响，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 在t＝5×10－3s时，线圈处于中性面位置 B. 在t＝10×10－3 s时，穿过线圈的磁通量最大 C. 交变电流的瞬时表达式为i＝5cos 50 πt（A）‎ D. 线圈产生的交流电的电动势为55 V 解析：由题图可知t＝0.005 s时刻，感应电流最小为零，此时线圈所在平面处于中性面位置，故A正确；t＝10×10－3 s时刻，感应电流最大，此时线圈所在平面与中性面位置垂直，所以穿过线框回路的磁通量最小，故B错误；周期T＝0.02 s，角速度ω＝＝100 πrad/s，电流的瞬时表达式为i＝5cos 100πt（A），故C错误； 线圈产生的交流电的电动势最大值为Em＝Im（R＋r）＝55 V，故D错误.‎ 答案：A ‎8.如图所示，有一台交流发电机E.通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（　　）‎ A.P2变大，P3变大 B.P1变小，P2变小 C.U2变小，U3变小 D.U2变小，U4变大 解析：P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，所以P3及P1、P2均变大，A对，B错；U2＝U1，U1一定，所以U2不变，C、D错.‎ 答案：A ‎9.在如图所示的电路中，理想变压器的变压比为2∶1，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么（　　）‎ A.L1和L2都能正常工作 B.L1和L2都不能正常工作 C.L1和L2只有一个能正常工作 D.条件不足，无法判断 解析：由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡L3、L4.每个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副线圈中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍.根据原、副线圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于副线圈中电流的，即恰好等于灯泡L1、L2的额定电流，从而可以得出L1和L2都能正常工作.‎ 答案：A ‎10.某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成.发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计.它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动.矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻.以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（　　）‎ A.若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小 B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcos ωt C.当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动 D.当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高 解析：若发电机线圈某时刻处于图示位置，磁通量变化最快，感应电动势最大，最大值为NBSω，变压器原线圈的电流瞬时值最大，发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcos ωt，选项B正确，A错误；当用户数目增多时，总电流增大，输电线上的电势降落得多，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动才能增大变压器的输出电压，选项C错误；滑动触头P向下或向上移动，变压器原线圈两端的电压都不变，选项D错误.‎ 答案：B 二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分.在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分）‎ ‎11.一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝10sin 4πt （V），则（　　）‎ A.该交变电动势的频率为2 Hz B.零时刻线圈平面与磁场垂直 C.t＝0.25 s时，e达到最大值 D.在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次 解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π rad/s，由角速度和周期、频率的关系ω＝＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确.周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误.代入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误.‎ 零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确.综上所述，本题的正确选项为A、B.‎ 答案：AB ‎12.如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其et图象如图乙所示.发电机线圈的内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则（　　）‎ A.电压表的示数为6 V B.发电机的输出功率为4 W C.在1.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量最大 D.在2.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 解析：根据et图象可知产生的交变电流的电动势最大值为6 V，有效值为6 V，根据闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数为U＝×6 V＝5.4 V，A错误；根据电功率公式得发电机的输出功率为P＝×9 W＝3.24 W，B错误；根据e-t图象可知在1.0×‎ ‎10－2s时刻，电动势为零，说明此时线圈处于中性面，磁通量最大，C正确；在2.0×10－2s时刻，电动势为最大，说明此时线圈处于与中性面垂直的位置，磁通量最小，但是磁通量的变化率最大，D正确.‎ 答案：CD ‎13.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（　　）‎ A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电压增大 C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 解析：由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有I＝，U线＝IR线，U3＝U2－U线，因P变大，I变大，所以U线变大，降压变压器原线圈电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；由P损＝R线，因P变大，所以P损变大，C正确；根据＝＝，因P变大，所以比值变大，D正确.‎ 答案：CD ‎14.如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3、R4均为定值电阻，开关S是闭合的. 和 为理想电压表，读数分别为U1和U2； 、 和 为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是（　　）‎ A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大 C.I1变小、I2变小 D.I1变大、I2变大 解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变，当S断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，＝知I1也将减小，C正确；因为R1两端的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确.正确选项为B、C.‎ 答案：BC 三、填空题（本题共2小题，共14分）‎ ‎15.（6分）如图所示，电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2 A，电容器C的击穿电压为300 V.若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为　　A，电压表的读数为　　　V.‎ 解析：电阻R0和R串联接入交流电路中，通过保险丝的电流与通过电流表的电流相等；电容器与电阻R并联，故电容器两端的电压与R两端的电压相同.电压表的读数是电阻R两端电压的有效值，而电容器的击穿电压是加在电容器两端的交流电压的最大值，故电流表的读数为2 A，电压表的读数为 V＝212.1 V. ‎ 答案：2　212.1‎ ‎16.（8分）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.‎ 图甲　　　　　　图乙　‎ ‎（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、一个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）：_______.‎ ‎（3）A线圈的匝数为nA＝　　　　　　　　　（用所测物理量符号表示）.‎ 解析： （1）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线圈的匝数.‎ ‎（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B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.‎ ‎（3）由（2）知nA＝n.‎ 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B线圈的输出电压U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压UA　（3）n 四、计算题（本题共3小题，共32‎ 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）‎ ‎17.（10分）如图甲所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s.‎ 图甲　　　　　　图乙 ‎（1）穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？线圈转到什么位置时取得此值？‎ ‎（2）线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？线圈转到什么位置时取得此值？‎ ‎（3）写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象.‎ 解析：（1）当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值.‎ Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb.‎ ‎（2）线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值 Em＝NBSω＝480π V.‎ ‎（3）表达式e＝Emcos ωt＝480πcos 100πt V.‎ 图象如图所示.‎ ‎18.（10分）如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220 V的电网上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电.‎ ‎（1‎ ‎）为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断.熔丝的熔断电流是多大？‎ ‎（2）若霓虹灯正常发光时，副线圈电路中电流为10 mA，则变压器的输入功率是多大？‎ 解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，则＝＝.当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流.代入数据，得I1＝0.98 A.‎ ‎（2）设副线圈中电流为I2′＝10 mA时，变压器的输入功率为P1，此时霓虹灯正常发光，其两端电压为U2＝1.8×104 V，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1＝I2′U2，代入数据得，P1＝180 W.‎ ‎19.（12分）用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长10 cm，每边的电阻值为0.1 Ω.把线框放在磁感应强度为B＝0.1 T的匀强磁场中，并使它绕轴O1O2以ω＝100 rad/s的角速度旋转，旋转方向如图所示（沿O2O1，由O2向O1看为顺时针方向）.已知O1、O2两点分别在ad和bc上，轴O1O2在线框平面内，并且垂直于B，O1d＝3O1a，O2c＝3O2b.‎ ‎（1）当线框平面转至和B平行的瞬时（如图所示位置）：‎ ‎①每个边产生的感应电动势的大小各是多少？‎ ‎②线框内感应电流的大小是多少？方向如何？‎ ‎（2）求线框由图示位置旋转的过程中产生的平均电动势的大小；‎ ‎（3）线框旋转一周产生的热量为多少？‎ 解析：（1）①令l表示正方形线框的边长，R表示其每边的电阻值，则l＝0.1 m，R＝0.1 Ω，设此时cd段感应电动势的大小为E1，ab段感应电动势的大小为E2，则 E1＝Blv1＝＝0.075 V，‎ E2＝Blv2＝＝0.025 V，‎ da段和bc段不切割磁感线，所以它们的电动势都是0.‎ ‎②线框中的感应电动势E＝E1＋E2＝0.1 V，线框中的感应电流为I＝＝0.25 A.根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿dcbad.‎ ‎（2）根据法拉第电磁感应定律，线框由图示位置旋转的过程中产生的平均电动势的大小＝＝＝＝ V＝0.083 V.‎ ‎（3）线框旋转一周产生的热量为Q＝R总T＝·4R·＝2.5 π×10－4 J＝7.85×10－4 J.‎