物理交变电流同步练习题

这是一份物理交变电流同步练习题，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(多选题)如图所示,在磁感应强度B=1 T的匀强磁场中,有一个100匝矩形金属线框,绕垂直磁场的轴OO'以角速度ω=102 rad/s匀速转动,线框电阻为2 Ω,面积为0.05 m2,线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连,副线圈接有一只额定电压为12 V的灯泡L,灯泡刚好正常发光,理想电流表示数为1 A,则( )
A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值表达式为e=502 sin (102t) V
B.灯泡L的额定功率为48 W
C.原、副线圈的匝数比为25∶6
D.原、副线圈的匝数比为4∶1
2.(多选题)如图所示,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,ab边长为L1,bc边长为L2,磁感应强度大小为B,转动角速度为ω,线圈匝数为N,线圈电阻不计。下列说法中正确的是( )
A.线圈转动至图示位置时,线圈中产生的感应电动势最大
B.线圈转动过程中,电压表的示数为12NωBL1L2
C.将原线圈抽头P向上滑动时,电压表的示数变小
D.将原线圈抽头P向下滑动时,灯泡L变亮
3.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,灯泡的电阻不变,输电线的等效电阻为R,电表都为理想电表,原线圈接上如图乙所示的正弦式交流电。开始时开关S断开,电路正常工作。当开关S接通时,以下说法中正确的是( )
甲
乙
A.流经灯泡的电流频率为25 Hz
B.电压表示数不变
C.电流表示数变小
D.变压器输入功率变为原来的2倍
4.(多选题)如图甲所示是一个简易发电机模型,正方形线圈ABCD的边长为a、匝数为N、电阻忽略不计,线圈置于匀强磁场中,且绕垂直于磁场的轴OO'转动。发电机通过理想变压器对外工作,变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶3,电路中小灯泡完全相同且电阻恒定,电压表为理想交流电表,若线圈以恒定角速度转动,闭合开关K后,四盏灯都能发光,副线圈输出的电压如图乙所示,下列说法正确的是( )
甲
乙
A.四盏灯不能同时正常发光
B.匀强磁场的磁感应强度大小为U15πNa2
C.若断开开关K,L1、L2、L3都变暗
D.若断开开关K,电压表的示数变大
5.(经典题)(多选题)如图甲所示,在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u=Um sin ωt,在副线圈的输出端串接上一只理想整流二极管D和滑动变阻器R,则( )
甲
乙
A.当滑片P上移时,原线圈中的电流I1变大
B.当滑片P上移时,原线圈的输入功率变小
C.当拿掉二极管后,副线圈中的交流电周期与原来相同
D.保持滑片P不动,R上电流有效值是无二极管时的12
6.如图甲所示,某一理想变压器原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,图中各电表均为理想电表,t=0时刻滑片处于最下端,下列说法正确的是( )
甲
乙
A.副线圈两端电压的变化频率为0.5 Hz
B.在t=0时刻,电流表A2的示数不为0
C.滑片向上移动过程中,电压表V1和V2的示数不变,V3的示数变小
D.滑片向上移动过程中,电流表A1示数变小,滑动变阻器R消耗的功率变大
二、非选择题
7.图甲为某同学设计的充电装置示意图,线圈ab匝数为n=100,面积为S=0.1 m2,匀强磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度随时间按正弦规律变化,如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器,已知额定电压为6 V的充电器恰能正常工作,不计线圈电阻。求:
(1)t=0.05 s时,穿过每匝线圈磁通量的大小;
(2)线圈ab中的最大感应电动势Em;
(3)变压器原、副线圈匝数比n1∶n2。
甲
乙
答案与分层梯度式解析
1.BD 感应电动势的最大值为E m=NBSω=502 V,图中线框平面与中性面垂直,可得从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值表达式为e=502 cs (102t) V,A错误;线框中感应电动势的有效值为E=Em2=50 V,则原线圈中输入电压为U1=E-I1r=50 V-1×2 V=48 V,根据理想变压器输入功率等于输出功率可得灯泡L的额定功率为P=P1=U1I1=48×1 W=48 W,B正确;灯泡的额定电压为U2=12 V,且小灯泡刚好正常发光,可得原、副线圈的匝数比为n1∶n2=U1∶U2=4∶1,C错误,D正确。
2.BD 线圈转动至图示位置时位于中性面,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零,A错误。线圈转动产生的感应电动势的最大值为Em=NωBL1L2,设感应电动势的有效值是E,则Em22·1R·T2=E2RT,解得E=12NωBL1L2;线圈电阻不计,则电压表示数U=12NωBL1L2,B正确。电压表的示数由左边充当电源的线圈的输出电压决定,与变压器原、副线圈的匝数无关,故原线圈抽头P向上滑动时,电压表示数不变,C错误。将原线圈抽头P向下滑动时,变压器原线圈的匝数n1变小,由U1U2=n1n2可知副线圈两端电压U2变大,即灯泡两端电压变大,故灯泡变亮,D正确。
3.C 根据题图乙可知,正弦式交流电的周期为T=2×10-2 s,则流经灯泡的电流频率为f=1T=50 Hz,故A错误;当开关S接通时,副线圈的输出电压U2保持不变,副线圈电路的总电阻R总减小,可知副线圈的输出电流I2增大,输电线的等效电阻分到的电压UR增大,则电压表示数U减小,故B错误;电流表示数等于通过灯泡L1的电流,根据欧姆定律可得I=URL,由于电压表示数U减小,可知电流表示数I变小,故C正确;开关S断开时,副线圈中电流为I2=U2R+RL,开关S闭合时,副线圈中电流为I2'=U2R+RL2