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2013年高中物理交流电及答案解析（我整理的资料）

发布时间：2013-02-23 17:28:02 来源：文档文库

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[第44讲　交变电流的产生及描述]

1．如图K44－1所示的交流电图象中，能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是(　　)

2．如图K44－2甲所示为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V的正弦交流电后，加在台灯两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为(　　) A．220 V　　B．110 VC．110 V D．55 V

3．给额定功率为60 W、额定电压为220 V的白炽灯加上如图K44－3所示的电压，恰使灯泡正常发光，则所加电压U0的大小最接近于(　　)

A．440 V B．350 VC．310 V D．220 V

4．某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图象如图K44－4所示，由图可知(　　)A．电流的最大值为10 A B．电流的有效值为10 A C．该交流电的周期为0.03 s D．该交流电的频率为0.02 Hz

5．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，该电源电动势e随时间t变化的规律如图K44－5所示，下列说法正确的是(　　)

A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B．通过电阻的电流为A

C．电阻消耗的电功率为2.5 W D．电阻两端的电压是5 V

6．实验室里的交流发电机可简化为如图K44－6所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的OO′ 轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V．已知R ＝10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是(　　)

A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B．从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值表达式为i＝sin50πt A C．流过电阻 R 的电流每秒钟换向100次 D．电阻 R上的热功率等于20 W

7．2011·烟台模拟一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图K44－7甲所示．已知发电机线圈内阻为5 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　)

A．电压表的示数为220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J

8．如图K44－8甲所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等．某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图K44－8乙中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，图K44－9中表示产生的电流随时间变化关系的图象正确的是(　　)

A　　　　B　　　　　C　　　　　D

9．如图K44－10所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示．以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是(　　)A．线圈先后两次转速之比为1∶2 B．交流电a的电压瞬时值u＝10sin0.4πt V

C．交流电b的电压峰值为V D．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量为零

10．如图K44－11所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　)A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力

11. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e－t图象如图K44－12所示，则在(　　)

A．t1、t3时刻线圈平面与中性面垂直B．t2、t4时刻线圈中磁通量最大

C．t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大D．t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直

12．在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上如图K44－13所示的交变电压后，不能使电子做往返运动的电压是(　　)

13．如图K44－14甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r＝0.10 m、匝数n＝20匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度的大小均为B＝T，线圈的电阻为R1＝0.50 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的小电珠L.外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小电珠．当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时(摩擦等损耗不计)．求： (1)小电珠中电流的峰值；(2)电压表的示数；(3)t＝0.1 s时外力F的大小；(4)在不改变发电装置结构的条件下，要使小电珠的功率提高，可采取什么办法？(至少说出两种方法)

[第45讲　变压器　远距离输电]

1．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图K45－1所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是(　　)

A　　　　　B　　　　　C　　　　D

2．一个探究性学习小组利用示波器绘制出了一个原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器的副线圈两端输出电压u随时间t变化的图象如图K45－2所示(图线为正弦曲线)，则下列说法错误的是(　　)

A．该变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝20sin100t V B．接在副线圈两端的交流电压表的示数为7.1 V C．该变压器原线圈输入频率为25 Hz D．接在副线圈两端阻值为20 Ω的白炽灯消耗的功率为2.5 W

3．一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈输入u＝220sin100πt V的交变电压时，下列说法正确的是(　　)A．副线圈两端电压为10 V B．变压器原副线圈的电压频率之比为22∶1 C．副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时，通过电阻的电流为1 A D．副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时，原线圈中输入功率为1 W

4．2011·苏北模拟如图K45－3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R＝22 Ω，各电表均为理想电表．原线圈输入电压的变化规律如图乙所示．下列说法不正确的是(　　)

A．该输入电压的频率为50 Hz B．电压表的示数为22 V

C．电流表的示数是1 A D．电阻R消耗的电功率是22 W

5．如图K45－4所示是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接交流电压u，输出端接有两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是(　　)A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大B．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大C．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗

D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗

6．如图K45－5所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 000，副线圈匝数n2＝200，原线圈中接一电压为u＝220sin100πt V的交流电源，副线圈接一电动机，其电阻为11 Ω，电流表A2示数为1 A，电表对电路的影响忽略不计，则(　　)A．变压器输出端交流电的频率为100 Hz

B．电压表示数为220 V C．电流表A1示数为5 A D．此电动机输出功率为33 W

7．图K45－6甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是(　　)A．输入电压u的表达式u＝20 sin50πt V B．只断开S2后，L1、L2均正常发光 C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W

8．如图K45－7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是(　　)A．原线圈中的电流为nI B．变压器的输入功率为 C．电动机消耗的功率为I2R D．电动机两端电压为IR

9．如图K45－8所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2、电源电压U1分别为(　　)

A．1∶2　2U　　　　　B．1∶2　4U C．2∶1　4U D．2∶1　2U

10．如图K45－9所示，在AB间接入正弦交流电，AB间电压U1＝220 V，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R＝20 Ω的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相同的理想二极管(正向电阻为0，反向电阻无穷大)，变压器原线圈n1＝110匝，副线圈n2＝20匝，Q为副线圈正中央抽头．为保证安全，二极管的反向耐压值(加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将二极管击穿，使其失去单向导电能力)至少为U0.设电阻R上消耗的热功率为P，则有(　　)

A．U0＝40 V，P＝80 W B．U0＝40 V，P＝80 W C．U0＝40 V，P＝20 W D．U0＝40 V，P＝20 W

11 图K45－10甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.

[第46讲　传感器的简单使用]

1．传感器担负着信息采集的任务，它不能做到的是(　　)A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量

2．下列技术没有涉及传感器的应用的是(　　)A．宾馆的自动门B．工厂、电站的静电除尘C．家用电饭煲的跳闸和保温D．声控开关

3．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的(　　)A．压敏性　　　　B．光敏性C．热敏性 D．三种特性都利用

4．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值．如图K46－1所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是(　　)A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度

C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度

5．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象如图K46－2所示，其中可能正确的是(　　)A　　　　　B　　　　　C　　　　　D

6．如图K46－3所示是一个火警报警器电路的示意图．其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)A．I变大，U变小B．I变小，U变大C．I变小，U变小 D．I变大，U变大

7．如图K46－4所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明(　　)①在温度越高时，热敏电阻阻值越大②在温度越高时，热敏电阻阻值越小

③半导体材料温度升高时，导电性能变差④半导体材料温度升高时，导电性能变好

A．①③　　　B．①④　　　C．②③　　　D．②④

8.精测试仪的工作原理如图K46－5所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻．如图K46－6所示关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图象正确的是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D　　

9．如图K46－7所示是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是(　　)

A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上、下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断

10．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图K46－8甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学用电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入如图K46－8乙所示的电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图K46－9甲、乙、丙所示，则下列判断不正确的是(　　)

A．AB间是电容器B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器

D．CD间是定值电阻

11．在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置，如图K46－10所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙

边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．

课时作业（四十四）

【基础热身】

1．C　[解析] 我国居民日常生活所用交流电电压的有效值为220 V，频率为50 Hz，所以电压峰值为Um＝U＝311 V，周期为0.02 s，故选项C正确．

2．C　[解析] 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的．当如图乙所示的电压加在台灯上时，设电压的有效值为U，台灯电阻为R，在一个周期内放出的电热为Q，则有Q＝·＝·T，解得U＝110 V，选项C正确．

3．B　[解析] 由图得T＝20×10－1 s，设白炽灯的电阻为R，则由P＝和W＝Pt得，×8×10－1＝×20×10－1，解得U0≈350 V，故选项B正确．

4．B　[解析] 由图知此交流电的最大值为10 A，则有效值为I＝＝10 A，选项A错误、B正确；周期为0.02 s，则频率为f＝＝50 Hz，选项C、D错误．

5．C　[解析] 由图可知交流电周期为0.4 s，电源电动势的峰值Em＝5 V，频率f＝＝2.5 Hz.因电源内阻不计，所以电阻两端的电压U＝E＝＝V，通过电阻的电流为I＝＝A，电阻消耗的电功率P＝IU＝2.5 W．只有选项C正确．

【技能强化】

6．B　[解析] 线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流最大，A错；电压表的示数为10 V，电压的最大值为10 V，电流的最大值为A，线圈每秒转25圈，ω＝2πn＝50π rad/s，故线圈中电流瞬时值表达式为i＝sin50π t A，B对；线圈每秒转25圈，每圈电流方向改变两次，C错；因为电流的最大值为A，所以电流的有效值为1 A，电阻 R上的热功率等于I2R＝10 W，选项D错．

7．D　[解析] 由图甲知，电动势峰值Em＝220 V，周期T＝0.02 s，所以电动势有效值E＝220 V，电压表的示数为UR＝E·＝209 V，电路中的电流方向每周期改变2次，每秒钟改变100次；电路中电流I＝＝2.2 A，灯泡的功率为P＝I2R＝459.8 W，线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝24.2 J.

8．C　[解析] 由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B、导线有效长度L和导线切割速率v等都不变化，由E＝BLv可知，产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变．根据右手定则，电流方向做周期性变化，选项C正确．

9．C　[解析] 线圈转速调整后Ta∶Tb＝2∶3，线圈转速之比为3∶2，选项A错误；由图象知，交流电a线圈转动的角频率ωa＝＝5π rad/s，交流电a的电压瞬时值u＝10sin5πt V，选项B错误；交流电动势的峰值Em＝nBSω，所以电动势峰值之比为3∶2，交流电b的电压峰值为V，选项C正确；由图象知，t＝0时刻线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项D错误．

10．A　[解析] 线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动时，产生正(余)弦交流电；电动势(电流)的大小与转轴在线圈平面内的位置无关，选项B、D均不正确．由右手定则知选项C错，正确答案为A.

11．D　[解析] 由图象知，电动势瞬时表达式为e＝Emcosωt，t1、t3时刻电动势为零，根据法拉第电磁感应定律知，此时＝0，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面位置，选项A、C错误；t2、t4时刻电动势最大，根据法拉第电磁感应定律知，此时最大，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，选项B错误、D正确．

12．D　[解析] 由A图象可知，电子先做加速度减小的加速运动， T时刻速度最大，由T到T做加速度增加的减速运动， T时刻速度为零．从T到T电子反向做加速度减小的加速运动， T时刻速度最大，由T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动，选项A能；用同样的方法知选项B、C也能．

【挑战自我】

13．(1)0.16 A　(2)1.07 V　(3)0.128 N　(4) 增大线圈运动的最大速度vm　用变压器升压

[解析] (1)由图丙得，线圈在磁场中做往复运动，切割磁感线的有效长度L＝2πr，切割速度v＝vmsinωt＝2sin5πt m/s

由法拉第电磁感应定律，感应电动势e＝nBLv＝nBLvmsinωt即产生正弦交变电流，感应电动势的峰值Em＝nBLvm＝nB·2πr·vm＝1.6 V小电珠中电流的峰值为Im＝＝0.16 A

(2)电压表示数即有效值，为U＝＝＝0.76 V≈1.07 V

(3)t＝0.1 s＝时，电流的瞬时值I＝Im＝0.16 A线圈受到的安培力FA＝nBLIm＝0.128 N

因此时线圈速度最大，线圈的加速度为零，所以外力F的大小为F＝FA＝0.128 N

(4) 增大功率的方法有：增大线圈运动的最大速度vm、使用变压器升高发电装置的输出电压等．

课时作业（四十五）

【基础热身】

1．A　[解析] 电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多；同时监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中．

2．A　[解析] 由图象知，输出电压的峰值为10 V，周期为0.04 s，由电压与匝数比关系知，输入电压峰值为20 V，交变电压的频率为f＝＝25 Hz，角频率ω＝＝50π rad/s，输入电压的瞬时值表达式为u＝20sin50πt V，选项A错误，选项C正确；输出电压的有效值为U2＝＝5 V＝7.1 V，选项B正确；电灯的功率为P＝＝2.5 W，选项D正确．

3．C　[解析] 变压器副线圈电压U2＝U1·＝10 V，原副线圈的电压频率相等，通过电阻的电流为I2＝＝1 A，原线圈中输入功率等于电阻消耗的功率，P＝I2U2＝10 W.

4．C　[解析] 由图象可知，原线圈输入电压的周期T＝0.02 s，频率为f＝50 Hz，选项A正确；原线圈输入电压的有效值为220 V，副线圈的输出电压为22 V，选项B正确；电阻R消耗的电功率是P＝W＝22 W，电流表的示数是I＝A＝0.1 A，选项C错误，D正确．

【技能强化】

5．B　[解析] P不动，则变压器输出电压不变，将Q向右移动，电阻R变大，据P出＝得变压器的输出功率变小，选项A错误；Q不动，电阻R不变，将P沿逆时针方向移动，则变压器输出电压变大，据P出＝得变压器的输出功率变大，选项B正确；P不动，输出电压不变，将Q向左移动，电阻R变小，变压器的输出功率变大，据P出＝I2U2得I2变大，两灯均变亮，选项C错误；P、Q都不动，断开开关S，则总电阻变大，变压器的输出功率变小，输出电流变小，滑动变阻器的电压变小，所以灯L1两端的电压变大，L1将变亮，选项D错误．

6．D　[解析] 由ω＝2πf得交流电的频率为50 Hz，故A错误；由电压表、电流表测量所得的是交变电流的有效值，电压表读数为220 V，故B错误；由＝可知，I1＝I2＝0.2 A，故C错误；由P出＝P入－Q热＝U1II－IR＝33 W，故D正确

7．D　[解析] 由图乙，T＝0.02 s，所以ω＝＝100π rad/s，u＝Emsinωt＝20sin100πt V，A错；只断开S2，副线圈电压U2不变，但副线圈总电阻R副增大，流过L1、L2的电流减小且每个小灯泡两端的电压小于其额定电压，无法正常发光，由P副＝可得，副线圈的功率减小，副线圈的功率决定原线圈的功率，所以原线圈的输入功率减小，BC错；由＝得U2＝4 V，所以S1接到2后，R消耗的电功率P＝＝W＝0.8 W，D正确．

8．B　[解析] 根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈两端电压为，根据原、副线圈电流比等于匝数反比可知，原线圈中电流为，变压器的输入功率为，电动机的热功率为I2R，总功率是，选项B正确，AC错误；因电动机不是纯电阻，欧姆定律不成立，所以电压不等于IR，选项D错误．

9．C　[解析] 变压器原、副线圈电压与匝数成正比，电流与匝数成反比；电源电压等于原线圈电压与两个串联灯泡电压之和．

10．C　[解析] 变压器副线圈总电压U2＝U1·＝40 V，电压峰值为U2m＝40 V．副线圈上端电势高时，D1导通，D2不通，D2两端的最大反向电压为UD2＝U2m＝40 V；副线圈下端电势高时，D2导通，D1不通，D1两端的最大反向电压为UD1＝U2m＝40 V．通过定值电阻的电流为方向不变的半正弦电流，其有效值与正弦交变电流相同，电阻两端电压UR＝＝20 V，功率P＝＝20 W．选项C正确．