2019-2020年高中物理 第五章 交流電提高鞏固練習（含解析）新人教版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 第五章 交流電提高鞏固練習（含解析）新人教版選修3-2 【鞏固練習】 一、選擇題 1．如圖所示，有一個理想變壓器，原線圈的匝數(shù)為n1，輸入電壓為U1，電流為I1；兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3，輸出電壓分別為U2和U3，電流分別為I2和I3，下列判斷正確的是（ ） A．U1∶U2=n1∶n2，U1∶U3=n1∶n3 B．I1∶I2=n2∶n1，I1∶I3=n3∶n2 C．n1I1=n2I2+n3I3 D．I1U1=I2U2+I3U3 2．如左圖所示，在閉合鐵芯上繞著兩個線圈M和P，線圈P與電流表構成閉合回路。若在t1至t2這段時間內(nèi)，觀察到通過電流表的電流方向自上向下（即為由c經(jīng)電流表至d），則可以判斷出線圈M兩端的電勢差uab隨時間t的變化情況可能是圖中的（ ） 3．調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構造如圖所示，線圈AB繞在一個圓環(huán)的閉合鐵芯上，AB間加上有效值不變的正弦式電壓U，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，在輸出端連接了滑動變阻器尺和理想交流電流表A，變阻器的滑動觸頭為Q，則（ ） A．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變大 B．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變小 C．保持Q的位置不動，將P沿順時針方向移動（不超過B）時，電流表的讀數(shù)變大 D．保持Q的位置不動，將P沿順時針方向移動（不超過B）時，電流表的讀數(shù)變小 4．如圖所示，理想變壓器原線圈與燈泡A串聯(lián)后，加上交變電流U1，副線圈兩端電壓為U2，接有B和C兩個燈泡。若A、B、C是三個完全相同的燈泡且均正常發(fā)光，則為（ ） A．4∶1 B．3∶1 C．2∶1 D．1∶1 5．平行板間加如圖所示周期性變化的電壓，重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t=0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況，則選項中能正確定性描述粒子運動的速度圖象的是（ ） 6．圖中甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是（ ） A．圖甲表示交變電流，圖乙表示直流 B．兩種電壓的有效值相等 C．圖甲所示電壓的瞬時值表達式為U=311 sin100πt V D．圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10∶1的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼? 7．如圖所示，理想變壓器的初級線圈接交流電源，次級線圈接阻值為R的負載電阻。若與初級線圈連接的電壓表V1的示數(shù)為U1，與次級線圈連接的電壓表V2的示數(shù)為U2，且U2＜U1，則以下判斷中正確的是（ ） A．該變壓器輸入電流與輸出電流之比為U1∶U2 B．該變壓器輸入功率與輸出功率之比為U2∶U1 C．通過負載電阻R的電流 D．通過初級線圈的電流 8．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式，則（ ） A．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數(shù)為22 V B．當時，c、d間的電壓瞬時值為110 V C．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 D．當單刀雙擲開關由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 二、填空題 9．一交變電壓隨時間變化的圖象如左下圖所示，則此交變電流的頻率是________Hz，若將該電壓加在10μF的電容器上，則電容器的耐壓值不應小于________V；若將該電壓加在一阻值為1 kΩ的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，電路中保險絲的額定電流不能低于________A。 10．如右上圖所示為一理想變壓器，初級接220 V正弦式電流，負載電阻R=10Ω，次級線圈b，c間匝數(shù)為10匝，當把開關S由接b改接c時，通過R上的電流增加0.2 A，則通過變壓器鐵芯的磁通量變化率最大值是_______ Wb／s。（取兩位有效數(shù)字） 11．閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為240 r／min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁感線平行時的電動勢為2 V，則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的感應電動勢表達方式為e=________V，從中性面起經(jīng)s，感應電動勢的大小為________。 三、解答題 12．如圖甲所示，兩平行金屬板的板長不超過0.2 m，板間的電壓u隨時間t變化的u-t圖線如圖乙所示，在金屬板右側(cè)有一左邊界為MN、右邊無界的勻強磁場，磁感應強度B=0.01 T，方向垂直紙面向里。現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度v0=105 m／s，沿兩板間的中線OO＇平行金屬板射入電場中，磁場邊界MN與中線OO＇垂直。已知帶電粒子的荷質(zhì)比C／kg，粒子的重力和粒子間相互作用力均可以忽略不計。 （1）在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把板間的電場強度看作是恒定的。試說明這種處理能夠成立的理由。 （2）設t=0.1 s時刻射入電場的帶電粒子恰能從平行金屬板邊緣穿越電場射人磁場，求該帶電粒子射出電場時速度的大小。 （3）對于所有經(jīng)過電場射入磁場的帶電粒子，設其射入磁場的入射點和從磁場射出的出射點間的距離為d，試判斷：d的大小是否隨時間而變化？若不變，證明你的結論；若變，求出d的變化范圍。 13．如圖所示，理想變壓器接在電壓為220 V的交流電源上，燈L1的額定電壓為6 V，L2的額定電壓為2 V，電阻分別為RL1=3Ωn和RL2=10Ω，接有電壓表的線圈為n3=5匝，當S閉合在“1”處時兩燈正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為1 V。 （1）在圖示情況下，另一副線圈的匝數(shù)n2以及電流表示數(shù)是多少？ （2）若將S由“1”合向“2”時，燈L1、L2和電流表示數(shù)如何變化？ 14．有一個阻值為R的電阻，若將它接在電壓為20 V的直流電源上時，消耗的電功率為P；若將它接在圖中的理想變壓器的次級線圈兩端時，消耗的電功率為。已知變壓器輸入的是正弦式電流，其電壓的最大值為200 V，不計電阻阻值隨溫度的變化，求： （1）理想變壓器次級線圈兩端電壓的有效值； （2）此變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比。 15．如圖所示，某發(fā)電廠的輸出電壓恒定，分別用甲、乙兩種線路向同一用電器送電，用電器上的功率相同。甲線路中不用變壓器，線路總電阻為0.9Ω；乙線路中在用電器處裝原、副線圈匝數(shù)比為9∶10的升壓變壓器，線路總電阻為1.8Ω，求： （1）甲、乙兩線路中輸電線損耗的功率之比是多少？ （2）用電器的電阻是多少？ 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】ACD 【解析】根據(jù)變壓器的原理，可判斷選項A是正確的；對于理想變壓器來說，輸入功率等于輸出功率，選項D正確；電流跟線圈匝數(shù)成反比的關系只適用于輸出端只有一個副線圈工作時的情況，同樣，只有當線圈2開路時，I1∶I3=n3∶n1才成立，故選項B錯誤；若兩個線圈同時工作，電流跟線圈匝數(shù)的關系要根據(jù)“輸入總功率等于輸出的總功率”關系來判斷。 根據(jù)I1U1=I2U2+I3U3，變形得， 代入，，整理得n1I1=n2I2+n3I3， 故選項C正確。 2．【答案】CD 【解析】由電流表中電流方向和右手定則知P中感應電流的磁場方向豎直向下，因四個選項中Uab均大于0，故可假設Ua＞Ub，Uab產(chǎn)生的感應磁場方向是一致的，因此t1至t2時刻，M中的電流減小，即Uab減小?？梢耘卸–、D正確，A、B錯誤。 3．【答案】BD 【解析】如果保持P位置不動，即副線圈兩端電壓不變，將P向下移動，電阻變大，電流表示數(shù)減小，故A錯，B對；保持Q不變，將P沿順時針方向移動，副線圈匝數(shù)減小，電壓減小，電流表示數(shù)減小。故C錯，D對。 4．【答案】B 【解析】A、B、C三個燈泡均正常發(fā)光時，設每個燈泡的額定電流為，，則副線圈中的電流I2=2I，原線圈的電流I1=I，由電流與匝數(shù)間的關系得；再根據(jù)電壓與匝數(shù)的關系，得 ，又U1=UA+Uab，而UA=U2，則U1=3U2，得，B選項正確。 5．【答案】A 【解析】由，可知帶電粒子做變速運動的加速度大小是定值，即，故C、D錯誤。 由圖知0～與時間段內(nèi)加速度大小相等、方向相反，故粒子做單向直線運動，速度沒有反向，故A正確，B錯誤。 6．【答案】C 【解析】因圖象的縱坐標——電壓的正負表示電壓的方向，因此兩圖均為交變電流，A錯；對于正弦式電流才有，雖然兩圖的峰值相同，但圖乙非正弦（余弦）式電流不適用上式有效值的求法，故B錯；正弦式電流瞬時值的表達式為U=Umsinωt，由圖象可知Um=311 V，T=2×10－2 s，可得，代入上式得U=311sin100πt（V），故C對；由變壓器原理可知變壓器只能根據(jù)匝數(shù)比改變電壓和電流，它不會改變周期和頻率，故D錯。 7．【答案】CD 【解析】理想變壓器的輸入功率等于它的輸出功率，即，所以，，則A、B均錯，D正確。通過負載電阻R的電流，C正確，本題考查了理想變壓器的有關知識。 8．【答案】A 【解析】由正弦式電流的最大值與有效值的關系，可以確定原線圈電壓有效值為220 V，電壓表所測電壓值也是有效值，由變壓器原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比，所以電壓表示數(shù)為22 V，A正確；將s代入瞬時值表達式計算得V，B錯；對于理想變壓器，副線圈電壓只與原線圈電壓和原、副線圈匝數(shù)比有關，所以滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表示數(shù)不變，所以C錯；開關由a扳向b，原、副線圈匝數(shù)比變小，所以副線圈電壓變大，電流變大，所以D錯。 二、填空題 9．【答案】50 200 0.14 【解析】由圖知T=0.02 s，Um=200 V，而，所以f=50 Hz，電容器耐壓值應不小于200 V，（A）。保險絲熔斷電流指有效值，以電路中保險絲熔斷電流不能低于0.14 A。 10．【答案】0.28 【解析】當把開關S從b擲向c，流過R的電流增加了0.2 A，設R兩端電壓增加ΔU，即ΔU=IR=0.2×10 V=2V，而，,（匝），又，當電壓為最大值時，有最大值，。 11．【答案】2sin8πt 1 V 【解析】由n=240 r／min=4 r／s得ω=2πn=2π×4 rad／s=8πrad／s。當線圈平面與磁感線平行時，感應電動勢最大，即Em=2 V，所以e=Emsinωt=2 sin8πt V。時，e=2sin8π×V=2sinV=2×V=1 V。 三、解答題 12．【答案】見解析 【解析】（1）粒子穿過金屬板間的時間，板間電場周期T=0.2 s。因，故在t時間內(nèi)可認為板間場強恒定。 （2）t=0.1 s時，U=100 V，由，得。 （3）設某時刻從電場中射出的粒子速度為v，方向與水平成角，如圖所示，則有v=v0／cos， 進入磁場后做勻速圓周運動， 由qvB=mv2／R，得。 由幾何關系可得粒子射入與射出點距離為。 故d的大小恒為0.2 m，不隨時間變化。 13．【答案】（1）40匝 5.6×10－2 A （2）變暗 減小 【解析】（1）由于S閉合在“1”處時兩燈正常發(fā)光，所以UL1=6 V，UL2=2 V，即U2=8 V，由，得n2=40匝，由P入=P出代入數(shù)據(jù)得I=5.6×10－2 A。 （2）S由“1”合向“2”，n1增大，n2、n3不變，U2減小，IL1、IL2減小，燈變暗，由n1I1=n2I2減小，電流表示數(shù)減小。 14．【答案】（1）V （2）10∶1 【解析】（1）由，得，，解得V。 （2）由題意知U1m=200 V，所以V，所以。 15．【答案】（1） （2）11Ω 【解析】（1）由用電器的功率相同，得甲圖中：；乙圖中：，所以 。 （2）由U源=IR甲+IR用，，解得R用=11Ω。