高中物理人教版 (新课标)选修31 交变电流复习练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 交变电流复习练习题，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流
解析：总电阻减小，总电流增大，线路电路造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些。
答案：C
2．一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1>n2，则( )
A．U1>U2，P1C．I1U2 D．P1>P2，I1>I2
解析：因为变压器为理想变压器，故有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，P1＝P2，由题意知n1>n2，U1>U2，又因I1U1＝I2U2，则I1答案：BC
3．两个相同的电阻分别通以如图1所示的正弦式交流电和方波形交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等。则在一个周期内，正弦式交流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于( )
图1
A．3∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．4∶3
解析：正弦式交流电有效值U1＝eq \f(Um,\r(2))，所以Q1＝eq \f(U\\al(2,1),R)T＝eq \f(U\\al(2,m)T,2R)，方波形交流电的有效值U2＝Um，所以Q2＝eq \f(U\\al(2,2),R)T＝eq \f(U\\al(2,m)T,R)，所以Q1∶Q2＝1∶2，B项正确。
答案：B
4．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图2所示，由图象可知( )
①该交变电流的频率为0.2 Hz
②该交变电流的有效值为14.1 A
③该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin 0.02t A 图2
④t＝eq \f(T,8)时刻，该交变电流的大小与其有效值相等
A．①② B．②④
C．③④ D．①③
解析：由图象可知T＝0.02 s，频率f＝eq \f(1,T)＝50 Hz。
电流最大值Im＝20 A，故有效值为I＝eq \f(Im,\r(2))＝10eq \r(2) A，
线圈转动的角速度ω＝2πf＝100π，
瞬时值表达式为i＝20sin 100πt A，得t＝eq \f(T,8)代入瞬时值公式i＝20sin(100π×eq \f(1,8)×0.02) A＝10eq \r(2)A，由以可知②④正确。
答案：B
5．下列关于电容器的说法，正确的是( )
A．由于电容器的两个极板是断开的，所以所有的直流电都不能够通过电容器
B．交流电能够通过电容器，电容器对交流电无阻碍作用
C．电压相同的交变电流若周期不同，通过电容器受到的阻碍作用不同，周期越大阻碍越小
D．对于确定的电容器，交变电流通过时产生的容抗越小，说明交变电流的频率越大
解析：由于电容器两个极板是断开的，形不成闭合电路，所以直流电不能通过，A正确。交流电能够通过电容器的实质是电容器的充放电电荷在极板上聚集，对电流有阻碍作用，故B错误。根据交流电的频率越高，电容器对交流电的阻碍作用就越小，故C错误，D正确。
答案：AD
6．如图3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。○V1和○V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；○A1、○A2和○A3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( )
图3
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输入电压不变，所以输出电压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，由于输入功率等于输出功率，所以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。
答案：BC
7．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin 100πt V，现有如下的说法，其中正确的是( )
A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0
B．该交流发电机线圈的转速为50 r/s
C．若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光
D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变
解析：因为交变电流的瞬时表示式为e＝Emsin ωt，其中Em＝nBSω表示最大值，ω＝2πf。当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等。最大值为有效值的eq \r(2)倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确。当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A也不对。
答案：B
8.如图4所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上如图5所示的交变电压后，能使电子有可能做往返运动的是( ) 图4
图5
解析：对A图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，eq \f(1,4)T时刻速度最大，由eq \f(1,4)T到eq \f(1,2)T做加速度增加的减速运动，eq \f(1,2)T时刻速度为零。从eq \f(1,2)T到eq \f(3,4)T电子反向做加速度减小的加速运动，eq \f(3,4)T时刻速度最大，由eq \f(3,4)T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动。同样的分析方法可得B、C也对。
答案：ABC
9．为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电站升压后通过远距离输送，再经变电站将高压变为低压，某变电站将电压u0＝11 000eq \r(2)sin 100πt V的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器( )
A．原、副线圈匝数比为50∶1
B．副线圈中电流的频率是50 Hz
C．原线圈的导线比副线圈的要粗
D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
解析：变压器的输入端电压U1＝11 000 V，由eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)得n1∶n2＝50∶1，A项正确；变压器不改变交变电流的频率，故原、副线圈的频率都为f＝eq \f(ω,2π)＝50 Hz，B项正确；因原线圈匝数多，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)知原线圈的电流小，所以原线圈的导线比副线圈的要细，C错；各用电器电流之和应等于副线圈的电流，D错。
答案：AB
10. 如图6甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化规律如图乙所示，则在t1～t2时间内( )
图6
A．电流表A1的示数比A2的小
B．电流表A2的示数比A3的小
C．电流表A1和A2的示数相同
D．电流表的示数都不为零
解析：由于通过原线圈中的磁感应强度随时间发生均匀变化，故副线圈中的磁感应强度也应随时间发生均匀变化，所以副线圈将产生恒定电流，由于线圈L的内阻不计，所以A1与A2的示数相同。由于电容的“隔直流、通交流”作用，故A3的示数为零，答案为C。
答案：C
二、非选择题(本题共2小题，共30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)
11． (15分)有一个交流发电机产生的正弦交流电的电动势如图7所示，试求：
(1)当t＝eq \f(1,200) s时，该交流电动势的瞬时值；
(2)当电动势的瞬时值为最大值的一半时，线圈平面与磁感线的夹角。 图7
(3)已知线圈面积为16 cm2，共25匝，求匀强磁场的磁感应强度。
解析：(1)由题图可以写出该交流电动势的瞬时值表达式为e＝5 sineq \f(2π,0.02)t V＝5sin 100πt V
当t＝eq \f(1,200) s时，电动势的瞬时值为
e＝5 sin(100π·eq \f(1,200))V＝5 V。
(2)当电动势的瞬时值为最大值的一半时，
有2.5＝5 sinθ，所以sinθ＝0.5，故线圈平面与磁感线之间的夹角为30°。
(3)因为Em＝nBSω，又ω＝100π，所以B＝eq \f(Em,nSω)＝0.4 T。
答案：(1)5V (2)30° (3)0.4 T
12．(15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 Ω，输电导线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。
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＝ρQgh
所以输出功率为P2＝ηP1＝ηρQgh＝50%×1.0×103×4×9.8×5 W＝9.8×104 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P3＝I2R得
I＝ eq \r(\f(P3,R))＝ eq \r(\f(5%P2,R))＝ eq \r(\f(5%×9.8×104,4)) A＝35 A
由P2＝IU得输电电压
U＝eq \f(P2,I)＝eq \f(9.8×104,35) V＝2.8×103 V。
(3)输电导线上损失的电压为
ΔU＝IR＝35×4 V＝140 V。
答案：(1)9.8×104 W (2)2.8×103 V (3)140 V