高中物理交變電流 章節(jié)練習(xí) 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(xí) (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(fēng)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(fēng)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(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢為e＝10 sin 20πt V，當(dāng)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(dá)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(qiáng) 圖2 B．如果將頻率增大，A1熾熱程度加強(qiáng)、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(qiáng) D．如果將頻率減小，A1熾熱程度加強(qiáng)、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(yīng)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)。那么線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.　　　　　　　 B. C.

5、 D. 圖3 解析：線框轉(zhuǎn)動的角速度為ω，進(jìn)磁場的過程用時周期，出磁場的過程用時周期，進(jìn)、出磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I′＝，那么轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的感應(yīng)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(guān)S接通，當(dāng)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(dāng)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(jī)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(shè) 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(dāng)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(jī)中的電流變化頻率為100 Hz D．當(dāng)用電器的電阻R0減小時，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小 解析：由T2的副線圈兩端電壓的表達(dá)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＋I(xiàn)2R0＝52×10 W＋202×11 W＝4 650 W，選項B正確；發(fā)電機(jī)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(dāng)用電器的電阻R0減小時，其消耗的功率變大，發(fā)電機(jī)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(fù)載電阻R的阻值增大 D．負(fù)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(yīng)選項B、D正確。 答案：BD

9、 8.(2021·四川高考)如圖7所示，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)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(yīng)電流的有效值為2 A C．任意時刻線圈中的感應(yīng)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(yīng)電動勢的一般表達(dá)式為e＝Emcos θ，且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)(轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的情況除外)，那么

10、感應(yīng)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(shè)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?qū)щ娦?，?dāng)交變電流反向不導(dǎo)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(dāng)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(yīng)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(jī)模型示意圖。在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(zhuǎn)動，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dǎo)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(zhuǎn)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(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達(dá)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(yīng)電動勢e2的表達(dá)式； (3)假設(shè)線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動時，ab、cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動的半徑為r＝， 轉(zhuǎn)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(yīng)電動勢e1＝2BL1vsin ωt＝BL1L2ωsin ωt。 (2)當(dāng)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(yīng)電動勢的瞬時值 e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) (3)線圈勻速轉(zhuǎn)動時感應(yīng)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(zhuǎn)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(jī)通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，發(fā)電機(jī)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(dǎo)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(guān)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(xué)習(xí)的八大學(xué)習(xí)方法 方法一：目 標(biāo) 激 勵法 成就天才的必備素質(zhì)就是遠(yuǎn)大志向，明確目標(biāo)，勤奮刻苦，持之以恒，百折不撓。作為一名學(xué)生，要想在學(xué)習(xí)的道路上一路高歌，戰(zhàn)勝各科學(xué)習(xí)困難，在考試中脫穎而出，就必須樹立遠(yuǎn)大的理想，制定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和切實(shí)可行的方案，在日常學(xué)習(xí)中勤奮苦學(xué)，孜孜不倦，持之以恒，面對學(xué)習(xí)中上的挫折，百折不撓，勇往直前，并掌握一套正確的學(xué)習(xí)方法，科學(xué)合理地安排好自己的時間，只有這樣，才能到達(dá)成功的理想此岸。 方法二：統(tǒng)籌方案學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)也必須制定好一套切實(shí)可行的方案。所謂統(tǒng)籌方案學(xué)習(xí)法，就是學(xué)習(xí)者為到達(dá)一定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)主客觀條件而制訂學(xué)習(xí)步驟的一種學(xué)習(xí)方法。統(tǒng)籌方案學(xué)習(xí)法包括四個方面：一是學(xué)習(xí)目標(biāo)，二是學(xué)習(xí)內(nèi)容，三是時間安排，四是保證落實(shí)的措施。只有綜合考慮這四個方面，才能訂出切實(shí)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(dāng)及時調(diào)整。 方法三：興趣引導(dǎo)法 使學(xué)習(xí)興趣化，是獲取成功的特別重要的法那么。有的同學(xué)雖然很努力地學(xué)習(xí)，但是卻對學(xué)習(xí)沒有興趣。但凡這種情況，學(xué)習(xí)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(xué)，光臨著

19、學(xué)，傻學(xué)，而要想方法培養(yǎng)自己的興趣。只有將學(xué)習(xí)積極性轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)興趣之后，你才有可能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的飛躍。 方法四：高效率學(xué)習(xí)法 作為學(xué)生，誰能夠高效地管理時間，科學(xué)地利用時間，抓住時間的脈搏，誰就能創(chuàng)造學(xué)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。“一個人一生只有三天：昨天、今天和明天。昨天已經(jīng)過去，永不復(fù)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(xué)習(xí)知識、吸取知識最有效率的時期，你們應(yīng)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(xué)習(xí)法 學(xué)習(xí)的過程是由一個“無疑—有疑—解疑—無疑〞不斷循環(huán)往復(fù)的過程。學(xué)須善思，思后存疑，疑后問，問后知。所以，我們在日常生活和學(xué)習(xí)過程中，要善于思考，培養(yǎng)“凡事問一個為什么〞的習(xí)慣。 作為一個學(xué)生，我們要善于發(fā)現(xiàn)問題，敢于向權(quán)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(xué)請教。積極參加各種有關(guān)學(xué)習(xí)的交談、討論、學(xué)習(xí)興趣小組，創(chuàng)設(shè)一個與別人交流的良好平臺，合作解決問題。 方法六：筆 記 學(xué) 習(xí)法 筆墨學(xué)習(xí)法又稱筆記法，是利用記筆記學(xué)習(xí)的一種方法。在日常的讀書、聽課、復(fù)習(xí)的時候，對有一定價值和意義的材料、知識點(diǎn)、問題迅速及時地標(biāo)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(xué)習(xí)成績都具有十分重要的意義。 方法七：全 面 預(yù) 習(xí)法 打無準(zhǔn)備的仗必輸，沒有預(yù)習(xí)的功課一定不會好。要想有一個高效的課堂學(xué)習(xí)，必須牢牢抓住課前預(yù)習(xí)這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常言道：“凡事預(yù)那么立，不預(yù)那么廢。〞“預(yù)〞，即準(zhǔn)備。預(yù)習(xí)就是在教師講課之前，學(xué)生閱讀教材及相關(guān)的內(nèi)容，為新課學(xué)習(xí)做好必要的知識準(zhǔn)備。我們在預(yù)習(xí)的時候，要大體了解書本內(nèi)容，思考重點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)，注意方法，增強(qiáng)預(yù)習(xí)的主動性、針對性，培養(yǎng)良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣。 方法八：高 效 聽 課法 一個人的學(xué)生時代，大局部的學(xué)習(xí)時間是在課堂中度過的。在短短的十幾年時間里每個學(xué)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(xué)習(xí)的重要性。一個學(xué)生學(xué)習(xí)的好壞，成績的上下，關(guān)鍵在于課堂學(xué)習(xí)。充分利用每一節(jié)課的45分鐘，高效學(xué)習(xí)，對提高學(xué)習(xí)質(zhì)量將產(chǎn)生巨大的影響。 專家認(rèn)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(zhǔn)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(jī)多動手、多實(shí)踐，做好筆記，才能有效地把握課堂，把課堂變成自己學(xué)習(xí)的主戰(zhàn)場。