高考物理一轮复习交变电流课时作业含答案.docx

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1、1 2020 届一轮复习人教版 交变电流 课时作业 一、选择题 (本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分。 1 8 小题只有一个选项正确,9 12 小题有多个 选项正确,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有 选 错的不得分 ) 1. 如 图 所 示 电 路 中 , A、 B 间 接 有 交 变 电 压 u 311sin100 t(V), 电 路 中 接 有 “ 220 V 440 W”的 电 暖 宝 、 “ 220 V 220 W”的抽油烟机 、交流电压表及保险丝 。下列说法正确的是 ( ) A. 交 流 电 压 表 的 示 数 为 311 V B. 电路要正常工作 ,

2、保险丝的额定电流不能小于 3 2 A C. 电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 D 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J 答 案 D 解 析 由 u 311sin100 t(V) 可 知 , 交 变 电 压 的 有 效 值 为 220 V, 故 交 流 电 压 表 的 示 数 为 220 V, 选 项 A 错 误 ; 已 知 两 用 电 器 的 额 定 电 压 和 额 定 功 率 , 根 据 并 联 电 P暖 P机 440 220 路 电 流 规 律 及 P UI 可 知 , I 干 U暖 U机 220 A 220 A 3 A, 故 保 险 丝 的 额 定 电 流 应

3、 不 小 于 3 A, 选 项 B 错 误 ; 因 抽 油 烟 机 功 率 包 括 热 功 率 及 机 械 功 率 , 故 电 暖 宝 发 热 功 率 大 于 抽 油 烟 机 发 热 功 率 的 2 倍 , 选 项 C 错 误 ; 根 据 W Pt 可 得 1 min 内 抽 油 烟 机 消 耗 的 电 能 为 1.32104 J, 选 项 D 正确。 2. 在 下 列 所 示 的 四 幅 图 中 , a、 b 均 为 输 入 端 , 接 交 流 电 源 , c、 d 均为输出 端,则输出电压大于输入电压的电路是 ( ) 2 1 2 答案 C 解析 A、B 两图均为滑动变阻器,它们只涉及电压的

4、分配问题,不涉及变压问题,A 图中,cd 两 端电压等于 ab 两端电压,故 A 错误;B 图中, cd 两端电压小于 ab 两端电压,故 B 错 误;C 、 D 两图为变压器, C 图是一个升压变压器,输出电压大于输入电压, D 图是一个降压变压器,输出 电压小于输入电压。故 C 正 确, D 错误。 3. 输电导线的电阻为 R,输送电功率为 P。 现分别用 U1 和 U2 两种电压来输 电 , 则两次输 电线上损失的电功率之比为 ( ) A U1U2 B U2U2 CU 2U2 DU2 U1 2 1 答案 C 解析 输送的电功率一定,由 P UI 知,I P, 则 P 损 I2R P 2

5、R,知输电 U U 2 2 线上损失的电功率与输电的电压的平方成反比,故 P 损 1P 损 2 U2U1,故选 C。 3 4. 如图所示为模拟远距离输电电路图 ,两理想变压器的线圈匝数 n1 n4I , 即 A 的示数 I2 n ,而 I4 n ,又 1 4 2 3 1 2 4 3 1 大 于 A 2 的 示 数 ; A 2 的 示 数 小 于 A 3 的 示 数 ; 又 I 2 I3, 所 以 I1 I4, 即 A 1、 A 3 的示 数 相 等 , C 正 确 , A、 B、 D 错误。 5. 如图甲所示 , 理想变压器原 、 副线圈的匝数比为 101, R1 20 , R2 30 ,C

6、为电容器 。 已知通过 R1 的正弦交流电如图乙所示 , 则 ( ) A. 交流电的频率为 0.02 Hz B. 原线圈输入电压的最大值为 200 2 V C. 电 阻 R2 的 电 功 率 约 为 6.67 W D. 通过 R3 的电流始终为零 答案 C 解析 由题图乙知副线圈获得的是交变电流,电容器 C 反复充放电,通过 R3 1 的电流不是始终为零,所以 D 错误;由题图乙知 T 0.02 s,f T50 Hz,所以 A n1 错误;通过 R1 的电流最大值为 1 A, 则 R1 两端电压最大值为 20 V, 由 U1 n2U2 202 2 1 5 得, 原线圈输入电压最大值为 200

7、V, B 错误; 又 R2 的电功率 P 30 W6.67 W, 所以 C 正确。 6. 如图所示 ,T 为理想变压器 ,A 1、 A2 为理想交流电流表 , R1、R 2 为定值电 阻 ,R 3 为滑动变阻 器 , 原线圈两端接一交流电源 , 当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时 ( ) 6 A A 1 的 读 数 变 大 , A 2 的读数变大 B A1 的 读 数 变 大 , A 2 的读数变小 C A1 的 读 数 变 小 , A 2 的读数变大 D A 1 的读数变小 , A 2 的读数变小答案 A 解析 当滑动触头下移时, R3 变小, 负载电路中 R 总 变小, 负载电路中干路电 U

8、 流 I ,副线圈两端电压 U 不变,I 变大,U 并 U UR1, 则 U 并 变小,通过 R2 R总 的电流 IR2 变小,I A2 I I R2, 则 IA2 变大,即 A 2 的示数变大,由原、副线圈电流与匝数成反比,可 知 A 1 的示数变大。 7. 一理想变压器原 、 副线圈的匝数比为 101,原线圈输入电压的变化规律 如图甲所示 ,副线圈所接电路如图乙所示 ,P 为滑动变阻器的触头 , 则 ( ) A. 副线圈输出电压的频率为 5 Hz B. 副线圈输出电压的有效值为 31 V C P 向 右 移 动 时 , 原 、 副 线 圈 的 电 流 比 减 小 D P 向右移动时 ,变压

9、器的输出功率增大 答案 D 解析 变压器副线圈电压随时间的变化规律也是正弦式波形图象,副线圈电 压的频率、周期与原线圈电压的相同,频率也为 50 Hz, 故 A 错误。原、副线圈峰 7 U1 n1 U2 值电压关系: U2 ,则 U2 31 V, 则副线圈电压有效值 U2 有 2 22 V, 故 B 2 错误。原、副线圈的输入、输出电功率相同,电压比 U1 U2 n1 n2, 则 I 1 I 2 n2 ,因此 P 向 右移动原、副线圈电流比不变,故 C 错误。已知原线圈电压变化规律,当 P 向右 n n1 8 移动时,副线圈电压有效值不变,滑动变阻器电阻减小,副线圈回路电流有效值 将增大,变压

10、器输出功 率增大, D 正确。 8. 如图所示 , 理想变压器的原 、 副线圈匝数之比为 101, R12 0 , R2 10 , C 为电容 器 ,原线圈所加电压 u 220 2sin100 t(V) , 下列说法正确的是 ( ) A. 通 过 电 阻 R3 的电流始终为零 B. 副线圈两端交变电压的频率为 100 Hz C. 电 阻 R2 的 电 功 率 为 48.4 W D. 原 、 副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 101 答案 C 解析 交流电可以通过电容器,因此通过电阻 R3 的电流不始终为零,故 A 错 2 1 误 ; T 0.02 s, f T 50 Hz ,变压器原线圈和副线圈

11、交变电压频率相同,故 U1 副线圈两端交变电压的频率也是 50 Hz,B 错误;原、副线圈电压有效值之比 U2 n1 , 则副线圈的电压有效值 U2 1 220 V 22 V, 所 以 P 2 2 2 48.4 W,C 正确; n2 10 R2 磁通量 BS, 原、副线圈中 B 与 S 均时刻相等,因此磁通量变化率相等,应为 11,故 D 错误。 9. 理想自耦变压器的原线圈接有如图乙所示的 正弦式交变电压 u, 副线圈接 U 9 有可调电阻 R, 触头 P 与线圈始终接触良好 , 下列判断正确的是 ( ) A. 交 变 电 压 u 随时间 t 变化的规律是 10 2 U2 2 n U U u

12、 U0cos(100 t) V B. 若 仅 将 触 头 P 向 A 端 滑 动 , 则 电 阻 R 消耗的电功率增大 C. 若 仅 使 电 阻 R 增大,则原线圈的输入电功率增大 D. 若 使 电 阻 R 增 大 的 同 时 , 将 触 头 P 向 B 端 滑 动 , 则 通 过 A 处的电流一定 增大 答案 AB 解析 由图乙可得交变电压的周期为 T 0.02 s, 电压最大值为 U0, 则电源的 2 U1 n1 电压 uU 0cos T t U0cos(100 t) V, A 正确;由 , 若仅将触头 P 向 A 端滑 U2 动,即 n2 增大,则副线圈的输出电压 U2 增大,电阻 R

13、消耗的电功率 P 2 2 R 增大, B 正确;若仅使电阻 R 增大,则输出电压 U2 一定,输出电功率 P R 减小,原线 圈的输入电功率减小, C 错误;若使电阻 R 增大的同时,将触头 P 向 B 端滑动, 则 输 出 电 压 U2 减 小 , 输 出 和 输 入 的 电 功 率 减 小 , 通 过 A 处 的 电 流 I1 P 一定减小, 1 D 错误。 11 10. 汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油 。 柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的; 而汽油机做功冲程开 始时 ,汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的 。 但是 汽车蓄电池的电压只有 12 V, 不能在火花塞中产生火花 , 因此

14、, 要使用如图所示的点火 装置 , 此装置的核心是一个变压器 , 该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上 ,副线圈接到火花塞的两端 ,开关由机械控制 , 做功冲程开始时 , 开关由闭合变为断开 ,从而在副线圈 中产生 10000 V 以上的电压 , 这样就能在火花塞中产生火花了 。 下列说法中正确的 是 ( ) A. 柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的 B. 汽油机点火装置的开关始终闭合 , 副线圈的两端也会有高压 12 C. 接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源 , 否则就不能在副线圈中产生 高压 D. 汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数 答案 AD 解

15、析 汽车柴油机压缩汽缸内空气,实际上是活塞对气体做功使其内能增加, 当温度升高到一定温度时,柴油着火燃烧。汽油机是借助于变压器原线圈中断电 时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压 10000 V, 而达到产生火花的 目 的,所 以电源可以是直流,且副线圈匝数要远大于原线圈匝数,故 A、 D 正确。 11. 如图所示 , 变频交变电源的频率可在 20 Hz 到 20 kHz 之间调节 ,在某一频率 时 , L 1、 L 2 两只灯 泡的炽热程度相同 。 则下列说法中正确的是 ( ) A. 如果将频率增大 ,L 1 炽 热 程 度 减 弱 、 L 2 炽热程度加强 B. 如果将频率增大 ,L

16、 1 炽 热 程 度 加 强 、 L2 炽热程度减弱 C. 如 果 将 频 率 减 小 , L 1 炽 热 程 度 减 弱 、 L2 炽热程度加强 D. 如果将频率减小 , L 1 炽热程度加强 、 L 2 炽热程度减弱答案 BC 解析 某一频率时,两只灯泡炽热程度相同,应有两灯泡消耗的功率相同, 频率增大时,感抗增大,而容抗减小,故通过 L1 的电流增大,通过 L2 的电流减小, 故 B 正确;同理可得 C 正确。 12. 如图所示为一理想变压器 , 其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连;P 为滑动头 。 现令 P 从均匀密绕的副线圈最底端开始 , 沿副线圈匀速上滑 , 直至白炽灯泡 L

17、 两端的电压等于其额 定电压为止 。 用 I1 表示流过原线圈的电流 , I2 表示流过灯泡的电流 , U2 表示灯泡两端的电压 ,N2 表示 灯泡消耗的电功率 (这里 13 U 1 的电流 、 电压均指有效值;电功率指平均值 )。 下列四个图中 ,能够正确反映相 应 物理量的变 化趋势的是 ( ) 答案 BC 解析 副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑,说明副线圈的匝数在均匀增 n2 大,由 U2 n U1 kt U1(k 为单位时间内增加的匝数 )知,灯泡两端的电压和时间成 正比,C 正确;随着灯泡两端电压增大,灯泡消耗的电功率增大, 变压器的输入功 率 也 要 增 大 , 则 I 1 也

18、增 大 , A 错误;灯泡两端的电压匀速增大,灯泡的温度升高, 2 2 电阻增大,流过灯泡的电流与时间不成正比关系, B 正确;灯泡的功率 N2 R , 当电压和时间成正比时,且电阻随电压变化的关系不确定时,不能确定功率是否和时间成正比关系, D 错误。 第卷 (非选择题,共 62 分 ) 二、填空题 (本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 分) 13. 一电热器接在电压最大值为 36 V 的正弦交流电压两端上时产生的热功率 P 为 P,若接到某直流电压两端上时产生的热功率为 n1 14 所接直流电压 U V。 答案 18 2 ,忽略电阻随温度的变化 , 则 解析 设电热器的电阻为 R,

19、 接在交流电压两端时,有 P Um 2 2 R ;接在直流 P U2 电压两端时,有 2 R , 联 立 解 得 U 18 V。 14. 单匝线圈在匀强磁场中匀速转动 ,n 240 r/min, 当线圈平面与磁场方向平行时 ,线 圈中的感应电动势为 2 V。从线圈转到中性面时开始计时 ,感应电动势 15 48E 随时间 t 变化的关系式为 E V。 经过 1 s 时的电动势是 V; 1 若从线圈转到与磁场平行的位置开始计时 ,经过 48 s 时的电动势是 V(已 知转轴垂直于磁场方向 , 并通过线圈平面 )。 答案 2sin8 t 1 1.73 240 解析 2 n 2 60 rad/s 8

20、rad/sEmN BS 2 V, 则 E 2sin8 t(V) 。 1 1 将 t 48 s 代入,得 E1 V。若从线圈转到与磁场平行的位置开始计时,当 t 48 s 时 , 应 代 入 E2 cos8 t(V) , 得 E1.73 V。 15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 。 (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 (选填 “A”或 “B”) 圈的匝数较多 。 (2)如果把它看成理想变压器 ,现要测定 A 线圈的匝数 , 提

21、供的器材有:一根足够长的绝缘导 线 、 一只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 )。 16 。 17 A 线圈的匝数为 nA 。 (用所测物理量符号表示 ) 答案 (1)A (2)见解析 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) 用长导线绕一个 n 匝线圈,作为副线圈替代 A 线圈;把低压交流电源接 B 线圈, 测得线圈的输出电压为 U; 用 A 线圈换下绕制的线圈测得 A 线圈的 输出电压为 UA。则 nA UA U n。 三、计算题 (共 44 分。解答应

22、写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤 ) 16(11 分) 如 图 所 示 矩 形 线 圈 abcd 放 置 在 磁 感 应 强 度 为 B 的 有 界 匀 强 磁 场 中 , 磁 场 只 分 布 在 线 圈 bc 边 的 左 侧 。 线 圈 绕 bc 轴 转 动 , 角 速 度 为 。 将 电 阻 R、理想交流电流表 接 在 线 圈 上 组 成 电 路 , 且 电 路 中 其 他 电 阻 不 计 , 已 知 abl 1, ad l2, 求 : (1)以 abcda 为 电 流 正 方 向 , 从 图 示 位 置 开 始 计 时 , 画 出 线 圈 中 电 流 随 时 间 变 化的图象; (

23、2)从图示位置转过 (3)从图示位置转过 (4)电流表的示数 。 答案 (1)如图所示 1 4周的时间内 , 电阻 R 上产生的热量; 1 4周的时间内 , 通过电阻 R 上的电荷量; 18 B2l2l2 Bl1l2 Bl 1l2 1 2 (2) 4R (3) R (4) 2R 19 2 2 2 解析 (1)线圈开始时在中性面位置,根据楞次定律,及磁场边界特点,线圈 1 1 3 3 转动 0 4周时,电流正弦式变化且为正值,转动 4 4周时,无电流,转动 4 1 周 时,电流为正弦式变化且为负值,故线圈中电流随时间变化规律如图所示。 (2)感应电动势最大值 Em Bl1l2, 则 Im 1 B

24、l 1l2 R 。 Bl1l2 前 4周内,电流有效值 I 2R , 2 T B l l QI R 1 2 4 4R 。 1 Bl1l 2 (3)前 4周内平均感应电动势 E 1 , 4T E Bl1l2 平 均 电 流 I R 1 , 4TR 1 通 过 R 的 电 荷 量 q I 4T Bl 1l2 R 。 20 (4)设此交变电流一个周期内的有效值为 I, 则 I2RT 2 m 2R T 2 I 1 解得 I 2Im 2, Bl 1l2 2R , 故 电 路 中 交 流 电 流 表 的 示 数 为 Bl1l2 2R 。 17 (11 分 )曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机

25、 , 图甲为其结 构示意图 。 图中 N、 S 是一对固定的磁极 , abcd 为固定在转轴上的矩形线圈 , 转轴过 bc 的中点、 与 ab 边平行, 它的一端有一半径 r0 1.0 cm 的摩擦小轮 , 小轮与自行 车车轮的边缘相接触 , 如图乙所示 。 当车轮转动时 , 因摩擦而带动小轮转 动 , 从而使线圈在 磁极间转动 。设线圈由 n 800 匝的导线组成 ,每匝线圈围成的 面积 S 20 cm2,磁极间的磁场可视为匀强磁场 , 磁感应强度 B 0.01 T, 自行车 车 轮 的 半 径 R1 35 cm, 小 齿 轮 的 半 径 R2 4.0 cm, 大 齿 轮 的 半 径 R3

26、10.0 cm。 21 3 1 现从静止开始使大齿轮加速转动 , 则发电机输出电压的有效值 U 3.2 V 时 ,大齿 轮的 角速度为多大? (假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动 ) 答案 约 3.2 rad/s 解析 当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转 动,线框中产生一 正弦交流电动势,其最大值 Em nBS0 式 中 0 为 线 框 转 动 的 角 速 度 , 即 摩 擦 小 轮 转 动 的 角 速 度 发电机两端电压 的有效值 2 U 2 Em 设自行车车轮转动的角速度为 , 由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对 滑 动,则有 R1 r00 小齿轮转动的角速度

27、与自行车车轮转动的角速度相同,也为 。设大齿轮转 动的 角速度为 1, 则有 R31 R2 2U R2r0 由式可解得 1 BSn R R , 代入数据得 13.2 rad/s, 即大齿轮的角速度约为 3.2 rad/s。 22 18. (11 分 )如图所示 ,变压器原线圈输入电压为 220 V, 副线圈输出电压为 36 V, 23 两只灯泡的额定电压均为 36 V, L 1 额定功率为 12 W, L 2 额定功率为 6 W。 试求: (1)该变压器的 原 、 副线圈的匝数比; (2)两灯均工作时原线圈中的电流以及只有 L1 工作时原线圈中的电流 。 答案 (1)559 (2)0.082

28、A 0.055 A U1 n1 解析 (1)由变压比公式 U2 n2,得 n1n2 220365 59。 (2)两灯均工作时,由能量守恒得 P1 P2 U1I1, 即 I 1 P1P2 U1 12 6 W 220 V 0.082 A, 只有 L1 灯工作时,由能量守恒得 P1U 1I 2, 解 得 I 2 P1 12 W 0.055 A。 U1 220 V 19 (11 分 )某小河水流量为 4 m3/s, 水流下落的高度为 5 m。 现在利用它来 发 电 , 设所用发电机的总效率为 50%, g 9.8 m/s2, 求: (1)发电机的输出功率; (2)若输电导线的总电阻为 4 , 输电导线

29、上损失的电功率为发电机输出功率的 5%, 则需用多 大的电压输送电能? (3)输 电 导 线 上 的 电 压 损 失 。 24 答案 (1)9.8104 W (2)2.8103 V (3)140 V 解析 (1)水由高处流下,重力势能转化为动能,推动水轮机做功,设水的流 量为 Q,则发电机的输入功率为 P1 W mgh t t Vgh t Qtgh t Qgh 所以输出功率为 P2 P 1 Qgh50%1.010349.85 W9 .8104 W。 (2)设输电电压为 U, 输电线上的电流为 I, 电阻为 R, 损失的电功率为 P3。由P 3I 2R 得 25 3 I P3 5%P2 5%9.810 A35 A, R R 4 由 P2IU 得输电电压 4 U P2 9.810 I 35 V2 .8 10 V。 (3)输电导线上的电压损失为 U IR 35 4 V 140 V。 4

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