交变电流学案课件练习.docx
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1、交变电流学案课件练习第五章交变电流学案课件练习(时间60分钟,满分100分)一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。每小题至少有一个选项符合题意,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1(2022大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为沟通220V。在其正常工作过程中,用沟通电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的改变如图1所示。这段时间内电风扇的用电量为()A3.9102度图1B5.5102度C7.8102度D11.0102度解析:依据电流的改变状况,分段计算求电功W1I1Ut10.32201060J3.96104JW2I2Ut20.42201060J5.28104JW3I3Ut30.2
2、2204060J1.056105J则总功WW1W2W31.98105J5.5102度,选项B正确。答案:B2一个阻值为2的线圈在匀强磁场中转动,产生的电动势为e102sin20tV,当该线圈与一阻值为8的电阻组成闭合回路时,下列说法正确的是()At0时,线圈平面拉于中性面Bt0时,穿过线圈的磁通量为0C电阻的热功率为16WD用电压表测路端电压时读数为11.3V解析:由产生的电动势的表达式可知,t0时,电动势为零,线圈平面位于中性面,磁通量最大,故A对B错;电动势的有效值E10V,电阻两端的电压UERrR8V,D错;由PU2R得P8W,C错误。答案:A3.如图2所示,变频交变电源的频率可在20H
3、z到20kHz之间调整,在某一频率时,A1、A2两只灯泡的炙热程度相同。则下列说法中正确的是()A假如将频率增大,A1炙热程度减弱、A2炙热程度加强图2B假如将频率增大,A1炙热程度加强、A2炙热程度减弱C假如将频率减小,A1炙热程度减弱、A2炙热程度加强D假如将频率减小,A1炙热程度加强、A2炙热程度减弱解析:某一频率时,两只灯泡炙热程度相同,应有两灯泡消耗的功率相同,频率增大时,感抗增大,而容抗减小,故通过A1的电流增大,通过A2的电流减小,故B项正确;同理可得C项正确。答案:BC4(2022安徽高考)如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为4
4、5的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为()A.BL22RB.2BL22RC.2BL24RD.BL24R图3解析:线框转动的角速度为,进磁场的过程用时18周期,出磁场的过程用时18周期,进、出磁场时产生的感应电流大小都为I12BL2R,则转动一周产生的感应电流的有效值满意:I2RT(12BL2R)2R14T,解得IBL24R,D项正确。答案:D5.如图4所示,志向变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3,输电线的等效电阻为R,原线圈接有一个志向电流表。起先时开关S接通,当S断开时,以下说法正确的是()A原线圈两端P
5、、Q间的输入电压减小图4B等效电阻R上的功率变大C原线圈中电流表示数变大D灯泡L1和L2变亮解析:当S断开时,副线圈总电阻变大,而输入电压不变,通过R的电流变小,由PI2R知,B错;由于副线圈电流变小,原、副线圈电压不变,输出功率减小,输入功率也减小,输入电流减小,C错;UMN不变,UR减小,灯泡L1与L2两端电压增大,D对。答案:D6.如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电,已知输电线的总电阻R10,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41,副线圈与用电器R0组成闭合电路。若图5T1、T2均为志向变压器,T2的副线圈两端电压u2202si
6、n100t(V),当用电器电阻R011时()A通过用电器R0的电流有效值是20AB升压变压器的输入功率为4650WC发电机中的电流改变频率为100HzD当用电器的电阻R0减小时,发电机的输出功率减小解析:由T2的副线圈两端电压的表达式知,副线圈两端的电压有效值为220V,电流为I22022A20A,选项A正确;由于输电线电流I204A5A,所以升压变压器的输入功率为PP线I2R05210W20211W4650W,选项B正确;发电机中的电流改变频率与T2的副线圈两端电压的频率相同,也为50Hz,选项C错误;当用电器的电阻R0减小时,其消耗的功率变大,发电机的输出功率变大,选项D错误。答案:AB7
7、.如图6所示,某志向变压器原、副线圈的匝数均可调整,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流,在其他条件不变的状况下,为使变压器的输入功率增大,可使()A原线圈匝数n1增加图6B副线圈匝数n2增加C负载电阻R的阻值增大D负载电阻R的阻值减小解析:由变压比U1U2n1n2及P入P出可得P入P出I2U2U22R(U1n2n1)21RU21n22n21R,又原线圈两端电压U1(交变电流的有效值)恒定,故选项B、D正确。答案:BD8.(2022四川高考)如图7所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2。从线圈平面与磁场方向平行时起先计时,线圈转过60时
8、的感应电流为1A。那么()A线圈消耗的电功率为4WB线圈中感应电流的有效值为2AC随意时刻线圈中的感应电动势为e4cos2Tt图7D随意时刻穿过线圈的磁通量为Tsin2Tt解析:从线圈平面平行于磁感线起先计时,正弦交变电流的感应电动势的一般表达式为eEmcos,且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的状况除外),则感应电流ieREmRcos,由题给条件有:1Em212,Em4V,则Im2A,I有效2A,电功率PI2有效R4W,所以A正确,B错误。e4cost4cos2Tt,即C正确。由EmBSm2T得m2T,故2Tsin2Tt,即D错误。答案:AC9.如图8所示,一只志向变压器的原、副
9、线圈的匝数比是101,原线圈接入电压为220V的照明用电,一只志向二极管和一个阻值为10的电阻R串联接在副线圈上。则以下说法中正确的是()A1min内电阻R上产生的热量为1452JB电压表的读数约为15.6V图8C二极管两端的最大电压为22VD若将R换成一个阻值大于10的电阻,则电流表读数变大解析:由U1U2n1n2得U222V,由于二极管的单向导电性,当交变电流反向不导通时,二极管两端电压的最大值为222V,C错误,电压表的读数为R两端电压的有效值,因只有一半时间有电流通过R,由有效值定义有U22RT2U2RRT,解得URU22222V15.6V,B项正确。R上1分钟内产生的热量QU2RRt
10、22221060J1452J,A项正确。当R增大时,输出功率变小,输入功率变小,电流表读数变小,D错误。答案:AB二、计算题(本题共3小题,共37分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)10(10分)如图9所示,志向变压器有两个副线圈,原线圈1接220V的沟通电源,副线圈2的匝数为30匝,两端接有“12V12W“的灯泡L正常发光,副线圈3的输出电压为110V,两端接有电阻R,通过R的电流为0.4A,求:(1)副线圈3的匝数n3;图9(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1。解析:(1)由U2U3n2n3,得n3U3U2n21101230275(匝)。(2)由U1U2n1n2
11、,得n1U1U2n22202230550(匝);由P1P2P312W1100.4W56W得原线圈中的电流I1P1U156220A0.255A。答案:(1)275匝(2)550匝0.255A11(12分)(2022安徽高考)图10甲是沟通发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,
12、bc长度为L2,线圈以恒定角速度逆时针转动。(只考虑单匝线圈)图10(1)线圈平面处于中性面位置时起先计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时起先计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)解析:(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时,ab、cd切割磁感线,且转动的半径为rL22,转动时ab、cd的线速度vrL22,且与磁场方向的夹角为t,所以,整个线圈中的感应电动势e12BL1vsintBL1L2sint。(2)当t0时,线圈平面与中性面的夹
13、角为0,则某时刻t时,线圈平面与中性面的夹角为(t0)故此时感应电动势的瞬时值e22BL1vsin(t0)BL1L2sin(t0)(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值EmBL1L2,故有效值EEm2BL1L22回路中电流的有效值IERrBL1L22Rr依据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为QI2RTBL1L22Rr2R2RB2L21L22Rr2。答案:(1)e1BL1L2sint(2)e2BL1L2sin(t0)(3)RB2L21L22Rr212(15分)一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户,已知发电机的输出功率为50kW,输出电压为500V,升压变压器原、副线圈匝数比为15,
14、两个变压器间的输电导线的总电阻为15,降压变压器的输出电压为220V,变压器本身的损耗忽视不计,在输电过程中电抗造成的电压损失不计,求:(1)升压变压器副线圈的端电压;(2)输电线上损耗的电功率;(3)降压变压器原、副线圈的匝数比。解析:(1)依据志向变压器的电压比与匝数比的关系有:U1U2n1n2,所以U2n2n1U12500V。(2)P2P150kW。输电线中电流:I2P2U2500002500A20A,则PI22R线20215W6000W。(3)依据能量守恒,用户得到功率为:P4P1P44000W。所以降压变压器副线圈电流:I4P4U444000220A200A。故n3n4I4I3I4I
15、220220101。答案:(1)2500V(2)6000W(3)101电感和电容对交变电流的影响学案课件练习三、电感和电容对交变电流的影响【要点导学】1、电感和电容对交变电流的影响(1)电感对交变电流的阻碍作用:电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示。线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高,电感对交变电流的阻碍作用就越大,感抗也越大。(2)电容器对交变电流的阻碍作用:电容对交变电流的阻碍作用的大小用容抗表示。电容器的电容越大、交变电流的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越小,容抗也越小。这些都表明交变电流能通过电容器。2、在交变电流路中,假如把电感的作用概括为“通直流,阻沟通;通低频,阻
16、高频。”则对电容的作用可概括为:通沟通,隔直流;通高频,阻低频。【范例精析】例1、如图531所示,线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如:L1mH,C200pF),此电路的作用是:(D)A阻直流通沟通,输出沟通B阻沟通通直流,输出直流C阻低频通高频,输出高频沟通D阻高频通低频,输出低频沟通和直流解析:因自感系数L很小,所以对低频成分的阻碍作用很小,这样直流和低频成分能顺当通过线圈,电容器并联在电路中,起旁路作用,因电容C很小,对低频成分的阻碍作用很大,而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小,被它旁路,最终输出的是低频沟通和直流。拓展:如图5-3-2所示电源沟通电频率增大,则A.电容器电容增
17、大B.电容器容抗增大C.电路中电流增大D.电路中电流减小解析:沟通电频率增大,电容的容抗削减,导致电流增大。故正确答案:C例2、如图533所示,(a)、(b)两电路是电容器的两种不同连接方式,它们各在什么状况下采纳?应当怎样选用电容器?解析:沟通电路中常包含有直流成分和沟通成分,电容器在电路中有“通沟通、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用。图中的C1串联在电路中,它的作用是“通沟通、隔直流”,为了使沟通成分都能顺当地通过,容抗必需较小,应选用电容较大的电容器。图中的C2并联在电路中,假如输入端输入的电流中包含有高频和低频两种沟通成分,该电容器的作用是“通高频、阻低频”,即对高频电流起旁路作用,
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