高中物理交變電流 章節(jié)練習 新人教選修3-2

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1、2021物理人教選修3-2 第五章 交變電流 章節(jié)練習 (時間60分鐘，總分值100分) 一、選擇題(此題共9小題，每題7分，共63分。每題至少有一個選項符合題意，選對但不全的得3分，有錯選的得0分) 1．(2021·大綱全國卷)一臺電風扇的額定電壓為交流220 V。在其正常工作過程中，用交流電流表測得某一段時間內(nèi)的工作電流I隨時間t的變化如圖1所示。這段時間內(nèi)電風扇的用電量為(　　) A．3.9×10－2度 圖1 B．5.5×10－2度 C．7.8×10－2度 D．11.0×1

2、0－2度 解析：根據(jù)電流的變化情況，分段計算求電功 W1＝I1Ut1＝0.3×220×10×60 J＝3.96×104 J W2＝I2Ut2＝0.4×220×10×60 J＝5.28×104 J W3＝I3Ut3＝0.2×220×40×60 J＝1.056×105 J 那么總功W＝W1＋W2＋W3＝1.98×105 J＝5.5×10－2度，選項B正確。 答案：B 2．一個阻值為2 Ω的線圈在勻強磁場中轉動，產(chǎn)生的電動勢為e＝10 sin 20πt V，當該線圈與一阻值為8 Ω的電阻組成閉合回路時，以下說法正確的選項是(　　) A．t＝0時，線圈平面拉于中性面 B．t＝0時，穿

3、過線圈的磁通量為0 C．電阻的熱功率為16 W D．用電壓表測路端電壓時讀數(shù)為11.3 V 解析：由產(chǎn)生的電動勢的表達式可知，t＝0時，電動勢為零，線圈平面位于中性面，磁通量最大，故A對B錯；電動勢的有效值E＝10 V，電阻兩端的電壓U＝R＝8 V，D錯；由P＝得P＝8 W，C錯誤。 答案：A 3.如圖2所示，變頻交變電源的頻率可在20 Hz到20 kHz之間調(diào)節(jié)，在某一頻率時，A1、A2兩只燈泡的熾熱程度相同。那么以下說法中正確的選項是(　　) A．如果將頻率增大，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強 圖2 B．如果將頻率增大，A1熾熱程度加強、A2熾熱

4、程度減弱 C．如果將頻率減小，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強 D．如果將頻率減小，A1熾熱程度加強、A2熾熱程度減弱 解析：某一頻率時，兩只燈泡熾熱程度相同，應有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時，感抗增大，而容抗減小，故通過A1的電流增大，通過A2的電流減小，故B項正確；同理可得C項正確。 答案：BC 4．(2021·安徽高考)如圖3所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉動(O軸位于磁場邊界)。那么線框內(nèi)產(chǎn)生的感應電流的有效值為(　　) A.　　　　　　　 B. C.

5、 D. 圖3 解析：線框轉動的角速度為ω，進磁場的過程用時周期，出磁場的過程用時周期，進、出磁場時產(chǎn)生的感應電流大小都為I′＝，那么轉動一周產(chǎn)生的感應電流的有效值滿足：I2RT＝()2R×T，解得I＝，D項正確。 答案：D 5.如圖4所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有三只燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R，原線圈接有一個理想電流表。開始時開關S接通，當S斷開時，以下說法正確的選項是(　　) A．原線圈兩端P、Q間的輸入電壓減小 圖4 B．等效電阻R上的功率變大

6、C．原線圈中電流表示數(shù)變大 D．燈泡L1和L2變亮 解析：當S斷開時，副線圈總電阻變大，而輸入電壓不變，通過R的電流變小，由P＝I2R知，B錯；由于副線圈電流變小，原、副線圈電壓不變，輸出功率減小，輸入功率也減小，輸入電流減小，C錯；UMN不變，UR減小，燈泡L1與L2兩端電壓增大，D對。 答案：D 6.如圖5所示為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電，輸電線的總電阻R＝10 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，副線圈與用電器R0組成閉合電路。假設 圖5 T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u

7、＝220sin 100πt(V)，當用電器電阻R0＝11 Ω時(　　) A通過用電器R0的電流有效值是20 A B．升壓變壓器的輸入功率為4 650 W C．發(fā)電機中的電流變化頻率為100 Hz D．當用電器的電阻R0減小時，發(fā)電機的輸出功率減小 解析：由T2的副線圈兩端電壓的表達式知，副線圈兩端的電壓有效值為220 V，電流為I＝ A＝20 A，選項A正確；由于輸電線電流I′＝ A＝5 A，所以升壓變壓器的輸入功率為P＝P線＋I2R0＝52×10 W＋202×11 W＝4 650 W，選項B正確；發(fā)電機中的電流變化頻率與T2的副線圈兩端電壓的頻率相同，也為50 Hz，選項C錯誤

8、；當用電器的電阻R0減小時，其消耗的功率變大，發(fā)電機的輸出功率變大，選項D錯誤。 答案：AB 7.如圖6所示，某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦式交變電流，在其他條件不變的情況下，為使變壓器的輸入功率增大，可使(　　) A原線圈匝數(shù)n1增加 圖6 B．副線圈匝數(shù)n2增加 C．負載電阻R的阻值增大 D．負載電阻R的阻值減小 解析：由變壓比＝及P入＝P出可得P入＝P出＝I2U2＝＝()2×＝，又原線圈兩端電壓U1(交變電流的有效值)恒定，應選項B、D正確。 答案：BD

9、 8.(2021·四川高考)如圖7所示，在勻強磁場中勻速轉動的矩形線圈的周期為T，轉軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2 Ω。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過60°時的感應電流為1 A。那么(　　) A．線圈消耗的電功率為4 W B．線圈中感應電流的有效值為2 A C．任意時刻線圈中的感應電動勢為e＝4cost 圖7 D．任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ＝sint 解析：從線圈平面平行于磁感線開始計時，正弦交變電流的感應電動勢的一般表達式為e＝Emcos θ，且該式的成立與轉軸的位置無關(轉軸平行于磁感線的情況除外)，那么

10、感應電流i＝＝cos θ，由題給條件有：1＝×，Em＝4 V，那么Im＝2 A，I有效＝ A，電功率P＝IR＝4 W，所以A正確，B錯誤。 e＝4cos ωt＝4cost，即C正確。 由Em＝BSω＝Φm·得Φm＝，故Φ＝sint，即D錯誤。 答案：AC 9.如圖8所示，一只理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈接入電壓為220 V的照明用電，一只理想二極管和一個阻值為10 Ω的電阻R串聯(lián)接在副線圈上。那么以下說法中正確的選項是(　　) A1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為 1 452 J B．電壓表的讀數(shù)約為15.6 V

11、 圖8 C．二極管兩端的最大電壓為22 V D．假設將R換成一個阻值大于10 Ω的電阻，那么電流表讀數(shù)變大 解析：由＝得U2＝22 V，由于二極管的單向導電性，當交變電流反向不導通時，二極管兩端電壓的最大值為22 V，C錯誤，電壓表的讀數(shù)為R兩端電壓的有效值，因只有一半時間有電流通過R，由有效值定義有×＝ T，解得UR＝＝ V≈15.6 V，B項正確。R上1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝×t＝×60 J＝1 452 J，A項正確。當R增大時，輸出功率變小，輸入功率變小，電流表讀數(shù)變小，D錯誤。 答案：AB 二、計算題(此題共3小題，共37分。解答過程應寫出必要的文字

12、說明、方程式和重要的演算步驟) 10．(10分)如圖9所示，理想變壓器有兩個副線圈，原線圈1接220 V的交流電源，副線圈2的匝數(shù)為30匝，兩端接有“12 V　12 W“的燈泡L正常發(fā)光，副線圈3的輸出電壓為110 V，兩端接有電阻R，通過R的電流為0.4 A，求： (1)副線圈3的匝數(shù)n3； 圖9 (2)原線圈1的匝數(shù)n1和通過它的電流I1。 解析：(1)由＝，得n3＝n2＝×30＝275(匝)。 (2)由＝，得n1＝n2＝×30＝550 (匝)； 由P1＝P2＋P3＝12 W＋110×0.4 W＝5

13、6 W 得原線圈中的電流I1＝＝ A＝0.255 A。 答案：(1)275 匝　(2)550 匝　0.255 A 11．(12分)(2021·安徽高考)圖10甲是交流發(fā)電機模型示意圖。在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圖abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO′轉動，由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′轉動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路。圖乙是線圈的主視圖，導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示。ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時針轉動。(只考慮單匝線圈)

14、 圖10 (1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導t時刻整個線圈中的感應電動勢e1的表達式； (2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應電動勢e2的表達式； (3)假設線圈電阻為r，求線圈每轉動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。(其他電阻均不計) 解析：(1)矩形線圈abcd在磁場中轉動時，ab、cd切割磁感線，且轉動的半徑為r＝， 轉動時ab、cd的線速度v＝ωr＝，且與磁場方向的夾角為ωt， 所以，整個線圈中的感應電動勢e1＝2BL1vsin ωt＝BL1L2ωsin ωt。 (2)當t＝0時，線圈平面與中性面的夾角為

15、φ0，那么某時刻t時，線圈平面與中性面的夾角為(ωt＋φ0) 故此時感應電動勢的瞬時值 e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) (3)線圈勻速轉動時感應電動勢的最大值Em＝BL1L2ω， 故有效值E＝＝ 回路中電流的有效值I＝＝ 根據(jù)焦耳定律知轉動一周電阻R上的焦耳熱為 Q＝I2RT＝2·R·＝。 答案：(1)e1＝BL1L2ωsin ωt　(2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)(3) 12．(15分)一小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，發(fā)電機的輸出功率為50 kW，輸出電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，

16、兩個變壓器間的輸電導線的總電阻為15 Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中電抗造成的電壓損失不計，求： (1)升壓變壓器副線圈的端電壓； (2)輸電線上損耗的電功率； (3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。 解析：(1)根據(jù)理想變壓器的電壓比與匝數(shù)比的關系有：＝， 所以U2＝U1＝2 500 V。 (2)P2＝P1＝50 kW。 輸電線中電流： I2＝＝ A＝20 A， 那么ΔP＝IR線＝202×15 W＝6 000 W。 (3)根據(jù)能量守恒，用戶得到功率為： P4＝P1－ΔP＝44 000 W。 所以降壓變壓器副線圈電流： I4

17、＝＝ A＝200 A。 故＝＝＝＝。 答案：(1)2 500 V　(2)6 000 W　(3)10∶1 高效能學習的八大學習方法 方法一：目 標 激 勵法 成就天才的必備素質(zhì)就是遠大志向，明確目標，勤奮刻苦，持之以恒，百折不撓。作為一名學生，要想在學習的道路上一路高歌，戰(zhàn)勝各科學習困難，在考試中脫穎而出，就必須樹立遠大的理想，制定明確的學習目標和切實可行的方案，在日常學習中勤奮苦學，孜孜不倦，持之以恒，面對學習中上的挫折，百折不撓，勇往直前，并掌握一套正確的學習方法，科學合理地安排好自己的時間，只有這樣，才能到達成功的理想此岸。 方法二：統(tǒng)籌方案學習法

18、 正像建造樓房先要有圖紙，打仗先要有部署一樣，成功有效的學習也必須制定好一套切實可行的方案。所謂統(tǒng)籌方案學習法，就是學習者為到達一定的學習目標，根據(jù)主客觀條件而制訂學習步驟的一種學習方法。統(tǒng)籌方案學習法包括四個方面：一是學習目標，二是學習內(nèi)容，三是時間安排，四是保證落實的措施。只有綜合考慮這四個方面，才能訂出切實可行的規(guī)劃。同時方案要因人而異，因事而異，并根據(jù)執(zhí)行情況，適當及時調(diào)整。 方法三：興趣引導法 使學習興趣化，是獲取成功的特別重要的法那么。有的同學雖然很努力地學習，但是卻對學習沒有興趣。但凡這種情況，學習效率都差得很，往往是事倍功半，效率不高。所以，千萬不要只知道積極地去學，光臨著

19、學，傻學，而要想方法培養(yǎng)自己的興趣。只有將學習積極性轉化為學習興趣之后，你才有可能實現(xiàn)學習效率的飛躍。 方法四：高效率學習法 作為學生，誰能夠高效地管理時間，科學地利用時間，抓住時間的脈搏，誰就能創(chuàng)造學業(yè)的成功，成就人生的輝煌。 愛時間就是愛生命，愛生命的每一局部。誰把握住時間，誰就擁有一切。 時間就是生命?！耙粋€人一生只有三天：昨天、今天和明天。昨天已經(jīng)過去，永不復返；今天已經(jīng)和你在一起，但很快就會過去；明天就要到來，但也會消失。抓緊時間吧，一生只有三天！〞現(xiàn)在是你們?nèi)松狞S金時期，也是學習知識、吸取知識最有效率的時期，你們應善于管理時間珍惜時間，不虛度年華，使生命失去原本的

20、燦爛光榮。 方法五：刨根質(zhì)疑學習法 學習的過程是由一個“無疑—有疑—解疑—無疑〞不斷循環(huán)往復的過程。學須善思，思后存疑，疑后問，問后知。所以，我們在日常生活和學習過程中，要善于思考，培養(yǎng)“凡事問一個為什么〞的習慣。 作為一個學生，我們要善于發(fā)現(xiàn)問題，敢于向權威挑戰(zhàn)，同時又要虛心求教，不恥下問，不懂的問題多問老師，向同學請教。積極參加各種有關學習的交談、討論、學習興趣小組，創(chuàng)設一個與別人交流的良好平臺，合作解決問題。 方法六：筆 記 學 習法 筆墨學習法又稱筆記法，是利用記筆記學習的一種方法。在日常的讀書、聽課、復習的時候，對有一定價值和意義的材料、知識點、問題迅速及時地標記出

21、來，記下來，然后整理成筆記，這對于穩(wěn)固知識，積累材料，提高學習成績都具有十分重要的意義。 方法七：全 面 預 習法 打無準備的仗必輸，沒有預習的功課一定不會好。要想有一個高效的課堂學習，必須牢牢抓住課前預習這個關鍵環(huán)節(jié)。常言道：“凡事預那么立，不預那么廢。〞“預〞，即準備。預習就是在教師講課之前，學生閱讀教材及相關的內(nèi)容，為新課學習做好必要的知識準備。我們在預習的時候，要大體了解書本內(nèi)容，思考重點，發(fā)現(xiàn)難點，注意方法，增強預習的主動性、針對性，培養(yǎng)良好的預習習慣。 方法八：高 效 聽 課法 一個人的學生時代，大局部的學習時間是在課堂中度過的。在短短的十幾年時間里每個學生幾乎接受和繼承了人類幾千年所積累的知識中最根本、最精華的局部，由此可見課堂學習的重要性。一個學生學習的好壞，成績的上下，關鍵在于課堂學習。充分利用每一節(jié)課的45分鐘，高效學習，對提高學習質(zhì)量將產(chǎn)生巨大的影響。 專家認為，要想聽好一節(jié)課，課前必須從身心、知識、物質(zhì)上做好充分準備，在上課時力求做到“五到〞，即耳到、眼到、口到、心到、手到；專心致志，勤于思考，思維與老師合拍。同時，上課時勇于發(fā)言，積極參加討論，有時機多動手、多實踐，做好筆記，才能有效地把握課堂，把課堂變成自己學習的主戰(zhàn)場。