交變電流大題專項練習

1、大題專項練習一、交變電流11 .將一電阻接在電壓隨時間按圖3 1 - 14所示變化的交變電流上，則該交變電流的周期是多少？該交變電壓的有效值為多少?圖 3 1 14解析：據電流的熱效應在相同電阻、相同時間（一般為一周期）產生相同的熱量，由圖可讀出該交變電壓的周期為2t,設電阻為R,則由U22_R t1 + RU2 5232 U2t2 = R T 得 R t + R t = R 2t，解得 U = 17 V 4.1 V. 答案：2t 4.1 V12 .如圖3 1 15所示的電流i通過一個 R = 1 Q的電阻，它不是恒定電流.圖 3 1 15（1）計算通電1 s內電阻R中產生的熱量.（2）如果有

2、一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R，也能在1 s內產生同樣的熱，這個電流是多大？解析： 電流 i 在 1 s 內產生的熱量 Q = 2l21Rt1 + 2l2Rt2 = 2 X 12X 1 X 0.2 J +2 X22 X1 X0.3 J = 2.8 J.（2）由 I2Rt = Q 得電流 I =. 衛(wèi),丄8V Rt 1X 1 A = 1.67 A，即該恒定電流為 1.67 A.答案：（1）2.8 J （2）1.67 A13 . （10分）（2011年泉州高二檢測）一個面積為 S的矩形線圈在勻強磁場中以一邊為軸勻速轉動，磁場方向與轉軸垂直.線圈中感應電動勢e與時間t的關系如圖3 11

3、所示，感應電動勢最大值和周期可由圖中讀出，則磁感應強度是多少？當t J 時，線圈平面與磁感線的夾角等于多12少？圖 3 11_2 n解析：從題圖中可以看出，當t= 0時，e = Em.此時線圈平面與磁感線的夾角為0。，也就是線圈平面與磁感線平行，所以Em = NB co S= NBS TN = 1， B =:EmT .當t = 口寸，線圈轉過角度為o t = 3 X= = n0。.此時線圈平面與磁感線夾角為30 ° .答案: EmT 30 °2 nS12T 12 62 nSn14 . （10分）（2011年濟南高二檢測）如圖3 12所示，單匝線圈在勻強磁場中繞00 '

4、;軸從圖示位置幵始勻速轉動，已知從圖示位置轉動 6時，線圈中感應電動勢大小為10 V，求：（1）交變電動勢的峰值；n 的過程中，交變電動勢的平均值.（2）線圈從圖示位置轉動2解析：（1）交變電動勢的瞬時值為e = Emsin w t V，將co t = 6，e= 10 V代入上式，有10 V = Emsin6，解得 Em = 20 Vn線圈從圖示位置轉過的過程中，磁通量的變化量為2=2X 20 V = 12.7 V.答案：（1）20 V （2）12.7 Vn=BS，經歷的時間 t = ，此過程中交變電動勢的平均值: 2B wS 2e = = Em tn n15 . （14分）（2011年三明市

5、高二檢測）如圖3 - 13所示, 勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的N = 50匝的矩形線圈 abed，邊長ab = 20 cm， ad = 25 cm，放在磁感應強度B = 0.4 T的00 '軸以n = 3000 r/mi n的轉速勻速轉動，線圈電阻r = 1 Q，外電路電阻 R = 9 Q，t= 0時，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉出紙外、cd邊轉入紙里.圖 3 13（1）在圖中標出t = 0時感應電流的方向；寫出線圈感應電動勢的瞬時表達式；（3）從圖示位置轉過90 °過程中流過電阻R的電荷量是多大？解析：（1）根據ab、cd切割磁感線，由右手定則可

6、得線圈中感應電流方向adcba.3000（2）線圈的角速度w = 2 n n = 2 XnX rad/s = 100 n rad/s.60設ab邊在t = 0時刻速度為 vab，圖示位置的感應電動勢最大，其大小為 Em = 2NB ab vab = NB ab adw= 50 X 0.4 X 0.20 X 0.25 X 100 n = V 314 V ，電動勢的瞬時表達式為：e = 314cos100 n t V.（3）q = I t.從t = 0起轉過90。的過程中，時間內流過 R的電荷量N NBS =50X0.4 X0.20 X0.25Al R I A t "7Tq =+t =

7、R + r1 + 9C = 0.1 C.答案：見解析16 . （14分）如圖3 14所示，矩形閉合金屬線圈abcd的邊長分別為11和12，電阻為R.ab邊是固定轉動軸，它恰位于有界勻強磁場的邊界處，磁感應強度大小為B.某時刻線圈位置如圖所示，磁感線垂直紙面，方向向里.線圈繞固定轉動軸勻速轉動，角速度大小為w,從圖示位置幵始計時，規(guī)定電流沿adcb方向的流動為正方向.圖 3 14（畫出兩個周期）； 求此感應電流的有效值.解析：（1）如果在題圖所示的右半部區(qū)域里也有磁感應強度為（2）此感應電流的最大值Im = Em，感應電動勢的最大值REm = B1112 w所以ImB1112 w.則電流在T _

8、344T時間內的有效值為1_TIm)2R 2加 1B2I21I2 w2 T_=I2RT，即r = i2rt，故 i2 R22三、交變電流中的電容和電感BI1I2 w.答案：見解析2R2R7 .在圖3 3 10所示電路中，L為電感線圈，燈泡電阻為R，電流表內阻為零，電壓表內阻無限大，交流電源的電壓（1）在直角坐標系中畫出線圈內感應電流隨時間變化的關系圖象-(1 Vt s2 VT狀曹B的勻強磁場，則線圈在繞ab軸勻速轉動時，線圈中將產生正弦交流電，而且是若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列說法正確的是 （）從中性面幵始計時的.現在的情況恰好在半個周期內沒有感應電流，因此根據正

9、弦交流電的圖象畫出如圖所示的曲線.圖 3 3 10A .電流表示數增大B .電壓表示數減小C .燈泡變暗D .燈泡變亮宀 100 n解析：選C.由u = 220 2sin 100冗t ,V 可得電源原來的頻率為f = 二 2 n 2 n Hz = 50 Hz.當電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz時，線圈的感抗增大；在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，選項的.電流減小時，實際消耗的電功率P= I2R減小，燈泡變暗，選項C正確，D錯誤.電壓表與電感線圈并聯，其示數為線圈兩端的電壓UL，設燈泡兩端電壓為UR，貝V電源電壓的有效值為減小時，UR減小.因電源電壓有效值保持不變，故UL = U

10、UR，UL增大，選項B錯誤.A錯誤.燈泡的電阻 R是一定U = UL + UR，因 UR = IR，故電流 I四、變壓器(“變壓器的動態(tài)分析”思路11 . 一臺理想變壓器，其原線圈2200匝，副線圈 440匝，并接一個 100 Q的負載電阻，如圖 4 2 19所示.圖 4 2 19(1)當原線圈接在44 V直流電源上時，電壓表示數為(2)當原線圈接在220 V交流電源上時，電壓表示數為由U2 n2n1P2效率n =P1 X 100% = 100%.12 .一理想變壓器，原線圈匝數V，電流表示數為 A.V，電流表示數為 A .此時輸入功率為 W，變壓器的效率為解析：根據變壓器的工作原理和理想變壓

11、器的定義分析求解.(1)原線圈接在直流電源上時，由于原線圈中的電流恒定，所以穿過原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈兩端不產生感應電動勢，故電壓表 示數為零，電流表示數也為零.U1 =蟲，得 U2 =U1n2= 220X4402200 V = 44 V(電壓表示數)，I2 = R 100 A = 0.44 A(電流表示數)，P1 = P2 = I2U2 = 44 X 0.44 W = 19.36 W，答案：(1)0 0(2)440.4419.36100%n1 = 1100，接在電壓為 220 V的交流電源上，當它對11 只并聯的“ 36 V,60 W ”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓

12、器副線圈的匝數n2是多少？通過原線圈的電流I1是多大?每只燈泡正常發(fā)光時的電流由P2'=I2 ' U2得，60I2 = ' P2' /U2=' A =5 A副線圈中的電流55I2 = 11 X I ='2 A3633答案：180匝3 A解析：因為11只并聯的“36 V,60 W ”燈泡正常發(fā)光，所以副線圈輸出的電壓必為36X1100匝=180 匝.二、計算題U1 n1 =220n218055因 I1/I2 = n2/n1，故 I1 = I2 =XA = 3 A.n11100336 V .由 U1/U2 = n1/n2，得 n2 = U219 .如

13、圖5變壓器兩個次級線圈匝數比為n1 : n2,所接負載 R1=R2，當只閉合電鍵S1時，初級線圈中電流為1A ;當只閉合電鍵 S2時,初級線圈中電流為2A，設輸入的交變電壓不變，求n1 : n2.50 %，發(fā)電機輸出電壓為350V，輸電線的電20 .有一條河流，河水流量為4m3/s，落差為5m，現利用它來發(fā)電，使用的發(fā)電機總效率為阻為4 Q，允許輸電線上損耗功率為發(fā)電機輸出功率的5%，而用戶所需要電壓為220V，求所用的升壓、降壓變壓器上原、副線圈的匝數比.變壓器為理想變壓器輸電線路如圖6所示.用20 .升壓1 : 8，降壓12 : 1五.電能輸送9 .某發(fā)電站能通過燃燒煤來發(fā)電，每 照明組成

14、的用戶，發(fā)電機輸出功率是1kg煤放熱500J熱能，熱熊發(fā)電效率為0.8，發(fā)電站通過升壓器，輸電線和降壓器把電能輸送給生產和100kW，輸出電壓為250V，升壓器原副線圈的匝數比為1 : 25，輸電線上的功率損失為輸出功率的4 %,用戶需要的電壓為 220V，貝y：(1)輸電線的電阻和降壓器的匝數比為多少?(2)若有“ 60kW分配給生產用電，其余電能用于照明，那么可裝25W的電燈多少盞?10.黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網“擊 斃”。(2)如圖是高壓電網的工作電路示意圖，變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高

15、壓，輸送到高壓電網,電網相鄰兩電極間距離為0.5cm?？諝庠诔爻合卤粨舸┑呐R界電場強度為6220V/cm，為防止兩電極間空氣被擊穿而造成短路，變壓器的初、次級線圈匝數比n1: n2應滿足什么條件?11. 一小型發(fā)電機通過升壓、升壓變壓器原、副線圈匝數比為降壓變壓器把電能輸送給用戶，1:5，兩個變壓器間的輸電導線的總電阻為已知發(fā)電機的輸出功率為為50 kW,輸出電壓為15 Q，降壓變壓器的輸出電壓為V ,變壓器本身的損耗忽略不計,(1) 升壓變壓器副線圈的端電壓；(2) 輸電線上損耗的電功率；在輸電過程中電抗造成電壓的損失不計，求:I500 V，22013-2-降壓變壓器原、畐懺圈的匝數比.

16、12 .如圖13-2-8所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數n11001，接入電壓U-220V的電路中(1)要求在兩組副線圈上分別得到電壓6V，U310Vn它們的匝數 2，"3分別為多少?(2)若在兩副線圈上分別接上“ 6V，20W ”、“110V ,60W的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少?13-U 1 n19 解：(1)升壓變壓器U 2，得副線圈電壓2 - 門2 U 1 - 6250Vn1副線圈電流P16 AU 2電線電阻Rg/ 22R，得 R 15.6 Q.降壓變壓器原線圈電壓U 3 _U 2 I 2r- (6250 16 15.6)V 6°°°V降壓變壓器原副線圈匝數比:n3U 3271n4P二矗P(2)由能量守恒：樂得 P 照明 一(1 4% )100 103 60 10P照明，生產3 W 1 3.6= 10 和可裝電燈的盞數P 照明 3.6 10 4 n 一P1440電燈25(盞)U 1穿-穿n2U2穿穿根據理想變壓器的原理：nn11穿nn穿由題意，為防止短路一2> 2n122聯立得：n2> 311nU 1n1U 22U 1U2n11 .解：（1）因為n2，所以=2 500 V.（2） P2=P1=50 kW.IP250000A 20 A r輸電線中電流-U 225002 R則