2021物理人教選修3-2 第五章 交變電流 章節(jié)練習(xí)(時(shí)間60分鐘，總分值100分)一、選擇題(此題共9小題，每題7分，共63分。每題至少有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選的得0分)1(2021·大綱全國(guó)卷)一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220 V。在其正常工作過(guò)程中，用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖1所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為()A3.9×102度 圖1B5.5×102度C7.8×102度D11.0×102度解析：根據(jù)電流的變化情況，分段計(jì)算求電功W1I1Ut10.3×220×10×60 J3.96×104 JW2I2Ut20.4×220×10×60 J5.28×104 JW3I3Ut30.2×220×40×60 J1.056×105 J那么總功WW1W2W31.98×105 J5.5×102度，選項(xiàng)B正確。答案：B2一個(gè)阻值為2 的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e10 sin 20t V，當(dāng)該線圈與一阻值為8 的電阻組成閉合回路時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()At0時(shí)，線圈平面拉于中性面Bt0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為0C電阻的熱功率為16 WD用電壓表測(cè)路端電壓時(shí)讀數(shù)為11.3 V 解析：由產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式可知，t0時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為零，線圈平面位于中性面，磁通量最大，故A對(duì)B錯(cuò)；電動(dòng)勢(shì)的有效值E10 V，電阻兩端的電壓UR8 V，D錯(cuò)；由P得P8 W，C錯(cuò)誤。答案：A3.如圖2所示，變頻交變電源的頻率可在20 Hz到20 kHz之間調(diào)節(jié)，在某一頻率時(shí)，A1、A2兩只燈泡的熾熱程度相同。那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A如果將頻率增大，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強(qiáng) 圖2B如果將頻率增大，A1熾熱程度加強(qiáng)、A2熾熱程度減弱C如果將頻率減小，A1熾熱程度減弱、A2熾熱程度加強(qiáng)D如果將頻率減小，A1熾熱程度加強(qiáng)、A2熾熱程度減弱 解析：某一頻率時(shí)，兩只燈泡熾熱程度相同，應(yīng)有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時(shí)，感抗增大，而容抗減小，故通過(guò)A1的電流增大，通過(guò)A2的電流減小，故B項(xiàng)正確；同理可得C項(xiàng)正確。答案：BC4(2021·安徽高考)如圖3所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。那么線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.B.C. D. 圖3解析：線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程用時(shí)周期，出磁場(chǎng)的過(guò)程用時(shí)周期，進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I，那么轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足：I2RT()2R×T，解得I，D項(xiàng)正確。答案：D5.如圖4所示，理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有三只燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R，原線圈接有一個(gè)理想電流表。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S接通，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是() A原線圈兩端P、Q間的輸入電壓減小 圖4B等效電阻R上的功率變大C原線圈中電流表示數(shù)變大D燈泡L1和L2變亮解析：當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，副線圈總電阻變大，而輸入電壓不變，通過(guò)R的電流變小，由PI2R知，B錯(cuò)；由于副線圈電流變小，原、副線圈電壓不變，輸出功率減小，輸入功率也減小，輸入電流減小，C錯(cuò)；UMN不變，UR減小，燈泡L1與L2兩端電壓增大，D對(duì)。答案：D6.如圖5所示為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電，輸電線的總電阻R10 ，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，副線圈與用電器R0組成閉合電路。假設(shè) 圖5T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u 220sin 100t(V)，當(dāng)用電器電阻R011 時(shí)()A通過(guò)用電器R0的電流有效值是20 AB升壓變壓器的輸入功率為4 650 WC發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100 HzD當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小 解析：由T2的副線圈兩端電壓的表達(dá)式知，副線圈兩端的電壓有效值為220 V，電流為I A20 A，選項(xiàng)A正確；由于輸電線電流I A5 A，所以升壓變壓器的輸入功率為PP線I2R052×10 W202×11 W4 650 W，選項(xiàng)B正確；發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率與T2的副線圈兩端電壓的頻率相同，也為50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí)，其消耗的功率變大，發(fā)電機(jī)的輸出功率變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：AB7.如圖6所示，某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦式交變電流，在其他條件不變的情況下，為使變壓器的輸入功率增大，可使()A原線圈匝數(shù)n1增加 圖6B副線圈匝數(shù)n2增加C負(fù)載電阻R的阻值增大D負(fù)載電阻R的阻值減小解析：由變壓比及P入P出可得P入P出I2U2()2×，又原線圈兩端電壓U1(交變電流的有效值)恒定，應(yīng)選項(xiàng)B、D正確。答案：BD8.(2021·四川高考)如圖7所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T(mén)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為1 A。那么()A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4cost 圖7D任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為sint解析：從線圈平面平行于磁感線開(kāi)始計(jì)時(shí)，正弦交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一般表達(dá)式為eEmcos ，且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)(轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的情況除外)，那么感應(yīng)電流icos ，由題給條件有：1×，Em4 V，那么Im2 A，I有效 A，電功率PIR4 W，所以A正確，B錯(cuò)誤。e4cos t4cost，即C正確。由EmBSm·得m，故sint，即D錯(cuò)誤。答案：AC9.如圖8所示，一只理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是101，原線圈接入電壓為220 V的照明用電，一只理想二極管和一個(gè)阻值為10 的電阻R串聯(lián)接在副線圈上。那么以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為 1 452 JB電壓表的讀數(shù)約為15.6 V 圖8C二極管兩端的最大電壓為22 VD假設(shè)將R換成一個(gè)阻值大于10 的電阻，那么電流表讀數(shù)變大 解析：由得U222 V，由于二極管的單向?qū)щ娦?，?dāng)交變電流反向不導(dǎo)通時(shí)，二極管兩端電壓的最大值為22 V，C錯(cuò)誤，電壓表的讀數(shù)為R兩端電壓的有效值，因只有一半時(shí)間有電流通過(guò)R，由有效值定義有× T，解得UR V15.6 V，B項(xiàng)正確。R上1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q×t×60 J1 452 J，A項(xiàng)正確。當(dāng)R增大時(shí)，輸出功率變小，輸入功率變小，電流表讀數(shù)變小，D錯(cuò)誤。答案：AB二、計(jì)算題(此題共3小題，共37分。解答過(guò)程應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟)10(10分)如圖9所示，理想變壓器有兩個(gè)副線圈，原線圈1接220 V的交流電源，副線圈2的匝數(shù)為30匝，兩端接有“12 V12 W“的燈泡L正常發(fā)光，副線圈3的輸出電壓為110 V，兩端接有電阻R，通過(guò)R的電流為0.4 A，求：(1)副線圈3的匝數(shù)n3； 圖9(2)原線圈1的匝數(shù)n1和通過(guò)它的電流I1。解析：(1)由，得n3n2×30275(匝)。(2)由，得n1n2×30550 (匝)；由P1P2P312 W110×0.4 W56 W得原線圈中的電流I1 A0.255 A。答案：(1)275 匝(2)550 匝0.255 A11(12分)(2021·安徽高考)圖10甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖。在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圖abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路。圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示。ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。(只考慮單匝線圈)圖10(1)線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式；(2)線圈平面處于與中性面成0夾角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式；(3)假設(shè)線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。(其他電阻均不計(jì))解析：(1)矩形線圈abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab、cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)ab、cd的線速度vr，且與磁場(chǎng)方向的夾角為t，所以，整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e12BL1vsin tBL1L2sin t。(2)當(dāng)t0時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為0，那么某時(shí)刻t時(shí)，線圈平面與中性面的夾角為(t0)故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e22BL1vsin(t0)BL1L2sin(t0)(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBL1L2，故有效值E回路中電流的有效值I根據(jù)焦耳定律知轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R上的焦耳熱為QI2RT2·R·。答案：(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)(3)12(15分)一小型發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，發(fā)電機(jī)的輸出功率為50 kW，輸出電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為15，兩個(gè)變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為15 ，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，變壓器本身的損耗忽略不計(jì)，在輸電過(guò)程中電抗造成的電壓損失不計(jì)，求：(1)升壓變壓器副線圈的端電壓；(2)輸電線上損耗的電功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。解析：(1)根據(jù)理想變壓器的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系有：，所以U2U12 500 V。(2)P2P150 kW。輸電線中電流：I2 A20 A，那么PIR線202×15 W6 000 W。(3)根據(jù)能量守恒，用戶得到功率為：P4P1P44 000 W。所以降壓變壓器副線圈電流：I4 A200 A。故。答案：(1)2 500 V(2)6 000 W(3)101高效能學(xué)習(xí)的八大學(xué)習(xí)方法方法一：目 標(biāo) 激 勵(lì)法 成就天才的必備素質(zhì)就是遠(yuǎn)大志向，明確目標(biāo)，勤奮刻苦，持之以恒，百折不撓。作為一名學(xué)生，要想在學(xué)習(xí)的道路上一路高歌，戰(zhàn)勝各科學(xué)習(xí)困難，在考試中脫穎而出，就必須樹(shù)立遠(yuǎn)大的理想，制定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和切實(shí)可行的方案，在日常學(xué)習(xí)中勤奮苦學(xué)，孜孜不倦，持之以恒，面對(duì)學(xué)習(xí)中上的挫折，百折不撓，勇往直前，并掌握一套正確的學(xué)習(xí)方法，科學(xué)合理地安排好自己的時(shí)間，只有這樣，才能到達(dá)成功的理想此岸。 方法二：統(tǒng)籌方案學(xué)習(xí)法正像建造樓房先要有圖紙，打仗先要有部署一樣，成功有效的學(xué)習(xí)也必須制定好一套切實(shí)可行的方案。所謂統(tǒng)籌方案學(xué)習(xí)法，就是學(xué)習(xí)者為到達(dá)一定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)主客觀條件而制訂學(xué)習(xí)步驟的一種學(xué)習(xí)方法。統(tǒng)籌方案學(xué)習(xí)法包括四個(gè)方面：一是學(xué)習(xí)目標(biāo)，二是學(xué)習(xí)內(nèi)容，三是時(shí)間安排，四是保證落實(shí)的措施。只有綜合考慮這四個(gè)方面，才能訂出切實(shí)可行的規(guī)劃。同時(shí)方案要因人而異，因事而異，并根據(jù)執(zhí)行情況，適當(dāng)及時(shí)調(diào)整。方法三：興趣引導(dǎo)法使學(xué)習(xí)興趣化，是獲取成功的特別重要的法那么。有的同學(xué)雖然很努力地學(xué)習(xí)，但是卻對(duì)學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣。但凡這種情況，學(xué)習(xí)效率都差得很，往往是事倍功半，效率不高。所以，千萬(wàn)不要只知道積極地去學(xué)，光臨著學(xué)，傻學(xué)，而要想方法培養(yǎng)自己的興趣。只有將學(xué)習(xí)積極性轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)興趣之后，你才有可能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的飛躍。方法四：高效率學(xué)習(xí)法 作為學(xué)生，誰(shuí)能夠高效地管理時(shí)間，科學(xué)地利用時(shí)間，抓住時(shí)間的脈搏，誰(shuí)就能創(chuàng)造學(xué)業(yè)的成功，成就人生的輝煌。愛(ài)時(shí)間就是愛(ài)生命，愛(ài)生命的每一局部。誰(shuí)把握住時(shí)間，誰(shuí)就擁有一切。時(shí)間就是生命?！耙粋€(gè)人一生只有三天：昨天、今天和明天。昨天已經(jīng)過(guò)去，永不復(fù)返；今天已經(jīng)和你在一起，但很快就會(huì)過(guò)去；明天就要到來(lái)，但也會(huì)消失。抓緊時(shí)間吧，一生只有三天！現(xiàn)在是你們?nèi)松狞S金時(shí)期，也是學(xué)習(xí)知識(shí)、吸取知識(shí)最有效率的時(shí)期，你們應(yīng)善于管理時(shí)間珍惜時(shí)間，不虛度年華，使生命失去原本的燦爛光榮。方法五：刨根質(zhì)疑學(xué)習(xí)法 學(xué)習(xí)的過(guò)程是由一個(gè)“無(wú)疑有疑解疑無(wú)疑不斷循環(huán)往復(fù)的過(guò)程。學(xué)須善思，思后存疑，疑后問(wèn)，問(wèn)后知。所以，我們?cè)谌粘Ｉ詈蛯W(xué)習(xí)過(guò)程中，要善于思考，培養(yǎng)“凡事問(wèn)一個(gè)為什么的習(xí)慣。作為一個(gè)學(xué)生，我們要善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，同時(shí)又要虛心求教，不恥下問(wèn)，不懂的問(wèn)題多問(wèn)老師，向同學(xué)請(qǐng)教。積極參加各種有關(guān)學(xué)習(xí)的交談、討論、學(xué)習(xí)興趣小組，創(chuàng)設(shè)一個(gè)與別人交流的良好平臺(tái)，合作解決問(wèn)題。方法六：筆 記 學(xué) 習(xí)法筆墨學(xué)習(xí)法又稱(chēng)筆記法，是利用記筆記學(xué)習(xí)的一種方法。在日常的讀書(shū)、聽(tīng)課、復(fù)習(xí)的時(shí)候，對(duì)有一定價(jià)值和意義的材料、知識(shí)點(diǎn)、問(wèn)題迅速及時(shí)地標(biāo)記出來(lái)，記下來(lái)，然后整理成筆記，這對(duì)于穩(wěn)固知識(shí)，積累材料，提高學(xué)習(xí)成績(jī)都具有十分重要的意義。方法七：全 面 預(yù) 習(xí)法打無(wú)準(zhǔn)備的仗必輸，沒(méi)有預(yù)習(xí)的功課一定不會(huì)好。要想有一個(gè)高效的課堂學(xué)習(xí)，必須牢牢抓住課前預(yù)習(xí)這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常言道：“凡事預(yù)那么立，不預(yù)那么廢?！邦A(yù)，即準(zhǔn)備。預(yù)習(xí)就是在教師講課之前，學(xué)生閱讀教材及相關(guān)的內(nèi)容，為新課學(xué)習(xí)做好必要的知識(shí)準(zhǔn)備。我們?cè)陬A(yù)習(xí)的時(shí)候，要大體了解書(shū)本內(nèi)容，思考重點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)，注意方法，增強(qiáng)預(yù)習(xí)的主動(dòng)性、針對(duì)性，培養(yǎng)良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣。方法八：高 效 聽(tīng) 課法 一個(gè)人的學(xué)生時(shí)代，大局部的學(xué)習(xí)時(shí)間是在課堂中度過(guò)的。在短短的十幾年時(shí)間里每個(gè)學(xué)生幾乎接受和繼承了人類(lèi)幾千年所積累的知識(shí)中最根本、最精華的局部，由此可見(jiàn)課堂學(xué)習(xí)的重要性。一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的好壞，成績(jī)的上下，關(guān)鍵在于課堂學(xué)習(xí)。充分利用每一節(jié)課的45分鐘，高效學(xué)習(xí)，對(duì)提高學(xué)習(xí)質(zhì)量將產(chǎn)生巨大的影響。專(zhuān)家認(rèn)為，要想聽(tīng)好一節(jié)課，課前必須從身心、知識(shí)、物質(zhì)上做好充分準(zhǔn)備，在上課時(shí)力求做到“五到，即耳到、眼到、口到、心到、手到；專(zhuān)心致志，勤于思考，思維與老師合拍。同時(shí)，上課時(shí)勇于發(fā)言，積極參加討論，有時(shí)機(jī)多動(dòng)手、多實(shí)踐，做好筆記，才能有效地把握課堂，把課堂變成自己學(xué)習(xí)的主戰(zhàn)場(chǎng)。