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

2019-2020年高中物理 第五章 交流电基础巩固练习（含解析）新人教版选修3-2【巩固练习】 一、选择题1如图所示，边长为L的闭合正方形线框共有n匝，总电阻为R。在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中心轴OO匀速转动，线框中心轴OO与磁场方向垂直。设线框转动的角速度为，从线框平面平行于磁感线的位置开始计时，则（ ） 线框中产生电动势的瞬时值表达式为nBL2cost t=0时，线框中的感应电流值为nBL2R 线框中电流的有效值为 线框中电流的频率为 A B C D2如图所示为理想变压器原线圈所接交变电压的波形。原、副线圈匝数比n1n2=101，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A，下列说法正确的是（ ） A变压器输出端所接电压表的示数为 V B变压器的输出功率为200 W C变压器输出端的交变电流的频率为50 Hz D穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wbs3如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初线线圈两端a、b接正弦交流电源，屁为负载电阻，电流表A1的示数是0.20 A，电流表A2的示数为1.0 A，下列说法正确的是（ ） A初级和次级线圈的匝数比为15 B初级和次级线圈的匝数比为51 C若将另一个电阻与原负载R串联，则电流表A2的示数增大 D若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表A2的示数减小4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+I3U35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（ ） 6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7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 D118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（ ） 二、填空题9一阻值恒定的电阻器，当两端加上10 V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦式电压时，测得它的功率为。由此可知该交流电压的有效值为_V，最大值为_V。10一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。 11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）三、解答题12如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝；线圈电阻为1，外接电阻R=9，匀强磁场的磁感应强度B为T，当线圈以300 rmin的转速匀速转动时，求： （1）若从线圈中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式？ （2）线圈转过s时电动势的瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ （4）从中性面开始计时，经s通过电阻R的电荷量为多少？13如图甲所示，长为L，相距为d的两平行金属板与电源相连，一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v0沿平行于金属板的中线射入两板之间，从粒子射入时刻起，两板间所加交变电压随时间变化的规律如图乙所示，试求： （1）为使粒子射出电场时的动能最大，电压U0最大值为多大？ （2）为使粒子射出电场时的动能最小，所加电压U0和周期各应满足什么条件？14某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6。 （1）若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率。 （2）若改用5000 V高压输电，用户端利用n1n2=221的变压器降压，求用户得到的电压。15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。【答案与解析】一、选择题1【答案】A2【答案】C 【解析】由图可知：原线圈所接交变电压峰值Um=200 V，所以其有效值V，由变压规律，V，A项错误；变压器的输出功率P出=P入=UI=W，B项错误；由图可知，交变电流的频率Hz，C项正确；穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wbs。D错误。3【答案】B 【解析】由I1I2=n2n1，可得n1n2=51，A项错，B项正确；若将另一个电阻与原负载R串联，则副线圈所在回路总电阻变大，由，所以A2示数减小，C项错误；若将另一个电阻与原负载并联，则副线圈所在回路总电阻变小，I2增大，即电流表A2示数增大，D项错误。4【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。5【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。6【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。7【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。8【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。二、填空题9【答案】 10 【解析】当电阻器两端加直流电压时，有，当电阻器两端加正弦式电压时，设交变电压的有效值为U，有，联立以上两式可解得，其最大值为。10【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。11【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，。三、解答题12【答案】（1）e=50sin(10t) V （2）43.3 V （3）31.86 V 3.54 A （4）【解析】（1）（2）当时，。（3）电动势的有效值为。电流表示数。电压表示数U=IR=3.549 V=31.86 V。（4）s内线圈转过的角度，该过程，所以由 。13【答案】（1） （2）见解析 【解析】（1）要使粒子能飞出电场，又要电场力做功最多，必是一直做类平抛运动，且最大纵向位移为，故有，解得电压最大值。（2）要使粒子动能最小，即电场力做功为零，在电场中飞行时间应为电压周期的整数倍，即，故周期应满足的条件为（n=1，2，）。要求电压U0应满足的条件是在nT时间内，电场力方向上的位移，其中s1为粒子在一个周期内沿电场力方向的位移，则，所以U0应满足的条件为（n=1，2）。14【答案】（1）16.62 kW （2）226.18 V【解析】（1）输电线上的电流强度为。输电线路损耗的功率为P损=I2R=52.6326 W16620 W=16.62 kW。（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度为。用户端在变压器降压前获得的电压U1=UIR=(500046) V=4976 V。根据，用户得到的电压为。15【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。