2019-2020年高中物理 第五章 交流电提高巩固练习（含解析）新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第五章 交流电提高巩固练习（含解析）新人教版选修3-2【巩固练习】一、选择题 1如图所示，有一个理想变压器，原线圈的匝数为n1，输入电压为U1，电流为I1；两个副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压分别为U2和U3，电流分别为I2和I3，下列判断正确的是（ ） AU1U2=n1n2，U1U3=n1n3 BI1I2=n2n1，I1I3=n3n2 Cn1I1=n2I2+n3I3 DI1U1=I2U2+I3U32如左图所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路。若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下（即为由c经电流表至d），则可以判断出线圈M两端的电势差uab随时间t的变化情况可能是图中的（ ） 3调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示，线圈AB绕在一个圆环的闭合铁芯上，AB间加上有效值不变的正弦式电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压，在输出端连接了滑动变阻器尺和理想交流电流表A，变阻器的滑动触头为Q，则（ ） A保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大 B保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小 C保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动（不超过B）时，电流表的读数变大 D保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动（不超过B）时，电流表的读数变小4如图所示，理想变压器原线圈与灯泡A串联后，加上交变电流U1，副线圈两端电压为U2，接有B和C两个灯泡。若A、B、C是三个完全相同的灯泡且均正常发光，则为（ ） A41 B31 C21 D115平行板间加如图所示周期性变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，则选项中能正确定性描述粒子运动的速度图象的是（ ） 6图中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是（ ） A图甲表示交变电流，图乙表示直流 B两种电压的有效值相等 C图甲所示电压的瞬时值表达式为U=311 sin100t V D图甲所示电压经匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的7如图所示，理想变压器的初级线圈接交流电源，次级线圈接阻值为R的负载电阻。若与初级线圈连接的电压表V1的示数为U1，与次级线圈连接的电压表V2的示数为U2，且U2U1，则以下判断中正确的是（ ） A该变压器输入电流与输出电流之比为U1U2 B该变压器输入功率与输出功率之比为U2U1 C通过负载电阻R的电流D通过初级线圈的电流8如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式，则（ ） A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB当时，c、d间的电压瞬时值为110 V C单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小二、填空题9一交变电压随时间变化的图象如左下图所示，则此交变电流的频率是_Hz，若将该电压加在10F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_A。 10如右上图所示为一理想变压器，初级接220 V正弦式电流，负载电阻R=10，次级线圈b，c间匝数为10匝，当把开关S由接b改接c时，通过R上的电流增加0.2 A，则通过变压器铁芯的磁通量变化率最大值是_ Wbs。（取两位有效数字）11闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 rmin，若线圈平面转至与磁感线平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的感应电动势表达方式为e=_V，从中性面起经s，感应电动势的大小为_。三、解答题12如图甲所示，两平行金属板的板长不超过0.2 m，板间的电压u随时间t变化的u-t图线如图乙所示，在金属板右侧有一左边界为MN、右边无界的匀强磁场，磁感应强度B=0.01 T，方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以速度v0=105 ms，沿两板间的中线OO平行金属板射入电场中，磁场边界MN与中线OO垂直。已知带电粒子的荷质比Ckg，粒子的重力和粒子间相互作用力均可以忽略不计。 （1）在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度看作是恒定的。试说明这种处理能够成立的理由。 （2）设t=0.1 s时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘穿越电场射人磁场，求该带电粒子射出电场时速度的大小。 （3）对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d，试判断：d的大小是否随时间而变化？若不变，证明你的结论；若变，求出d的变化范围。13如图所示，理想变压器接在电压为220 V的交流电源上，灯L1的额定电压为6 V，L2的额定电压为2 V，电阻分别为RL1=3n和RL2=10，接有电压表的线圈为n3=5匝，当S闭合在“1”处时两灯正常发光，电压表示数为1 V。 （1）在图示情况下，另一副线圈的匝数n2以及电流表示数是多少？ （2）若将S由“1”合向“2”时，灯L1、L2和电流表示数如何变化？14有一个阻值为R的电阻，若将它接在电压为20 V的直流电源上时，消耗的电功率为P；若将它接在图中的理想变压器的次级线圈两端时，消耗的电功率为。已知变压器输入的是正弦式电流，其电压的最大值为200 V，不计电阻阻值随温度的变化，求： （1）理想变压器次级线圈两端电压的有效值； （2）此变压器的原、副线圈的匝数之比。15如图所示，某发电厂的输出电压恒定，分别用甲、乙两种线路向同一用电器送电，用电器上的功率相同。甲线路中不用变压器，线路总电阻为0.9；乙线路中在用电器处装原、副线圈匝数比为910的升压变压器，线路总电阻为1.8，求： （1）甲、乙两线路中输电线损耗的功率之比是多少？ （2）用电器的电阻是多少？ 【答案与解析】一、选择题1【答案】ACD 【解析】根据变压器的原理，可判断选项A是正确的；对于理想变压器来说，输入功率等于输出功率，选项D正确；电流跟线圈匝数成反比的关系只适用于输出端只有一个副线圈工作时的情况，同样，只有当线圈2开路时，I1I3=n3n1才成立，故选项B错误；若两个线圈同时工作，电流跟线圈匝数的关系要根据“输入总功率等于输出的总功率”关系来判断。 根据I1U1=I2U2+I3U3，变形得， 代入，整理得n1I1=n2I2+n3I3，故选项C正确。2【答案】CD 【解析】由电流表中电流方向和右手定则知P中感应电流的磁场方向竖直向下，因四个选项中Uab均大于0，故可假设UaUb，Uab产生的感应磁场方向是一致的，因此t1至t2时刻，M中的电流减小，即Uab减小。可以判定C、D正确，A、B错误。3【答案】BD 【解析】如果保持P位置不动，即副线圈两端电压不变，将P向下移动，电阻变大，电流表示数减小，故A错，B对；保持Q不变，将P沿顺时针方向移动，副线圈匝数减小，电压减小，电流表示数减小。故C错，D对。4【答案】B 【解析】A、B、C三个灯泡均正常发光时，设每个灯泡的额定电流为，则副线圈中的电流I2=2I，原线圈的电流I1=I，由电流与匝数间的关系得；再根据电压与匝数的关系，得 ，又U1=UA+Uab，而UA=U2，则U1=3U2，得，B选项正确。5【答案】A 【解析】由，可知带电粒子做变速运动的加速度大小是定值，即，故C、D错误。 由图知0与时间段内加速度大小相等、方向相反，故粒子做单向直线运动，速度没有反向，故A正确，B错误。6【答案】C 【解析】因图象的纵坐标电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交变电流，A错；对于正弦式电流才有，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦（余弦）式电流不适用上式有效值的求法，故B错；正弦式电流瞬时值的表达式为U=Umsint，由图象可知Um=311 V，T=2102 s，可得，代入上式得U=311sin100t（V），故C对；由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流，它不会改变周期和频率，故D错。7【答案】CD 【解析】理想变压器的输入功率等于它的输出功率，即，所以，则A、B均错，D正确。通过负载电阻R的电流，C正确，本题考查了理想变压器的有关知识。8【答案】A 【解析】由正弦式电流的最大值与有效值的关系，可以确定原线圈电压有效值为220 V，电压表所测电压值也是有效值，由变压器原、副线圈电压比等于匝数比，所以电压表示数为22 V，A正确；将s代入瞬时值表达式计算得V，B错；对于理想变压器，副线圈电压只与原线圈电压和原、副线圈匝数比有关，所以滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表示数不变，所以C错；开关由a扳向b，原、副线圈匝数比变小，所以副线圈电压变大，电流变大，所以D错。二、填空题9【答案】50 200 0.14 【解析】由图知T=0.02 s，Um=200 V，而，所以f=50 Hz，电容器耐压值应不小于200 V，（A）。保险丝熔断电流指有效值，以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14 A。10【答案】0.28 【解析】当把开关S从b掷向c，流过R的电流增加了0.2 A，设R两端电压增加U，即U=IR=0.210 V=2V，而，,（匝），又，当电压为最大值时，有最大值，。11【答案】2sin8t 1 V 【解析】由n=240 rmin=4 rs得=2n=24 rads=8rads。当线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大，即Em=2 V，所以e=Emsint=2 sin8t V。时，e=2sin8V=2sinV=2V=1 V。三、解答题12【答案】见解析 【解析】（1）粒子穿过金属板间的时间，板间电场周期T=0.2 s。因，故在t时间内可认为板间场强恒定。（2）t=0.1 s时，U=100 V，由，得。（3）设某时刻从电场中射出的粒子速度为v，方向与水平成角，如图所示，则有v=v0cos，进入磁场后做匀速圆周运动，由qvB=mv2R，得。由几何关系可得粒子射入与射出点距离为。故d的大小恒为0.2 m，不随时间变化。13【答案】（1）40匝 5.6102 A （2）变暗 减小 【解析】（1）由于S闭合在“1”处时两灯正常发光，所以UL1=6 V，UL2=2 V，即U2=8 V，由，得n2=40匝，由P入=P出代入数据得I=5.6102 A。 （2）S由“1”合向“2”，n1增大，n2、n3不变，U2减小，IL1、IL2减小，灯变暗，由n1I1=n2I2减小，电流表示数减小。14【答案】（1）V （2）101 【解析】（1）由，得，解得V。 （2）由题意知U1m=200 V，所以V，所以。15【答案】（1） （2）11【解析】（1）由用电器的功率相同，得甲图中：；乙图中：，所以。 （2）由U源=IR甲+IR用，解得R用=11。