交變電流大題專項練習(xí)

1、大題專項練習(xí) 一、交變電流11.將一電阻接在電壓隨時間按圖 31 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 31 14解析：據(jù)電流的熱效應(yīng)在相同電阻、相同時間（一般為一周期）產(chǎn)生相同的熱量，由圖可讀出該交變電壓的周期為2t,設(shè)電阻為 R則由塔1解得 U= 17 V V.U2 U2，口 5232 U2+ -Rt2 = R'T_Rt+_Rt= R-' 2t答案：2t 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 31 15（1）計算通電1 s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量.（2）如果有一個大小、方向都不變的恒定電

2、流通過這個電阻R,也能在1 s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大？解析：（1）電流 i 在 1 s 內(nèi)產(chǎn)生的熱量 Q= 2I2IRt1 +2I2?Rt2=2X 12X 1X J + 2X22X 1X J= J.（2）由 I2Rt = Q得電流 I錯誤！ A=A,即該恒定電流為 A. 答案：（1） J （2） 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(qiáng)磁場中以一邊為軸勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直.線圈中感應(yīng)電動勢e與時間t的關(guān)系如圖3-11所示，感應(yīng)電動勢最大值和周期可由圖中讀出，則磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？當(dāng)t=/2時，線圈平面與磁感線的夾角等于多少?圖 3-11解析：從題

3、圖中可以看出，當(dāng)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= NEBjS= NbS,N= 1, B= 2EmT.當(dāng)t = E寸，線圈轉(zhuǎn)過角度為 3t=、-X :T"=/ = 30° .此時線圈平面與磁感線夾角為30° . 答案：2EmT 30°14. （10分）（2011年濟(jì)南高二檢測）如圖312所示，單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，已知從圖示位置轉(zhuǎn)動小時,6線圈中感應(yīng)電動勢大小為 10 V,求：13-12 .TT . .（1）交變電動勢的峰值；（2）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)動-

4、2-的過程中，交變電動勢的平均值.八一，一、，.,，一一 一，.、,一文，.冗 -一，I解析：（1）交變電動勢的瞬時值為 e = Emsinat V,將 «t= , e= 10 V代入上式，有 10 V=Emsink,解得Em= 20 V. 66兀,一，一（2）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過 三的過程中，磁通量的變化量為,一一 無 -2B3 S=BS,經(jīng)歷的時間 t = k，此過程中交變電動勢的平均值：e =1=2 co t 兀 Erm= X 20 V= V. 答案：(1)20 V (2) V15. （14分）（2011年三明市高二檢測）如圖313所示, 強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過

5、線圈中線的N= 50匝的矩形線圈 abcd,邊長ab= 20 cm, ad =25 cm,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B= T的勻 。軸以n= 3000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里.K圖 313（1）在圖中標(biāo)出t = 0時感應(yīng)電流的方向；（2）寫出線圈感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式；（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻 R的電荷量是多大？a-d-c- b a.解析：（1）根據(jù)ab、cd切割磁感線，由右手定則可得線圈中感應(yīng)電流方向3000(2)線圈的角速度3=2 無 n=2x 無 X

6、rad/s =100 無 rad/s.60設(shè)ab邊在t = 0時刻速度為vab,圖示位置的感應(yīng)電動勢最大，其大小為Em= 2NB ab - vab= NBab - ad 3 = 50X x x x 100無 V= 314 V,電動勢的瞬時表達(dá)式為：e = 314cos100無t V.（3）q =I At.從t=0起轉(zhuǎn)過90°的過程中， 時間內(nèi)流過R的電荷量NAq= M"""RTrNBS 50X X X t = m- = 1 c C = C.FR+ r1+ 9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

7、,電阻為邊是固定轉(zhuǎn)動軸，它恰位于有界勻強(qiáng)磁場的邊界處，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B.某時刻線圈位置如圖所示，磁感線垂直紙面, 計時，規(guī)定電流沿 adcb方向的流動為正方向.方向向里.線圈繞固定轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度大小為3,從圖示位置開始圖 3-14（1）在直角坐標(biāo)系中畫出線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的關(guān)系圖象（畫出兩個周期）；（2）求此感應(yīng)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，則線圈在繞 ab軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中將產(chǎn)生正弦交流電，而且是從中性面開始計時的.現(xiàn)在的情況恰好在半個周期內(nèi)沒有感應(yīng)電流，因此根據(jù)正弦交流電的圖象畫出如圖所示的曲線.（2）此感應(yīng)電流的最

8、大值Im = Em感應(yīng)電動勢的最大值Em= B1112 3 ,所以Im=B1|產(chǎn).則電流在T3T時間內(nèi)的有效值為RR4 4I =-Im.(21.2Im)2R - T= I2RT,即:B2l售. r. T= 12RT,故 |=B1ML.答案：(1)見解析22 R222RBI1I2 32R三、交變電流中的電容和電感7.在圖3-3-10所示電H中，L為電感線圈，燈泡電阻為 R,電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u = 22072sin100 7tt V,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（）圖 3-3- 10C .燈泡變暗D .燈泡變亮可得電源原來的

9、頻率為f =100L Hz = 50 Hz.A.電流表示數(shù)增大 B .電壓表示數(shù)減小解析：選 C.由 u =220娘sin 100 %t V,當(dāng)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A錯誤.燈泡的電阻 R是一定的.電流減小時，實(shí)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(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓UL,設(shè)燈泡兩端電壓為 UR則電源電壓的有效值為 U= UL+ UR因UR= IR,故電流I減小時，UR減小.因電源電壓有效值保持不變，故UL= U-UR UL增大，選項B錯誤.四、變壓器（“變壓

10、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(fù)載電阻，如圖 4219所示.圖 4-2-19（1）當(dāng)原線圈接在44 V直流電源上時，電壓表示數(shù)為 V,電流表示數(shù)為 A.（2）當(dāng)原線圈接在 220 V交流電源上時，電壓表示數(shù)為 V,電流表示數(shù)為 A.此時輸入功率為 W變壓器的效率為 解析：根據(jù)變壓器的工作原理和理想變壓器的定義分析求解.（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(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故電壓 表示數(shù)為零，電流表示數(shù)也為零. 由U1= n|,彳| U2=竽=220440 V

11、= 44 V（電壓表示數(shù)），I2=U2=1 A= A（電流表示數(shù)），P1 = P2= I2U2 =44X W= W,效率/P2 U2 n2ni 2200R 100PIX100* 100%.答案：（1）0 0 （2）44100%12. 一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1=1100,接在電壓為220 V的交流電源上，當(dāng)它對 11只并聯(lián)的“36 V,60 W”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)n2是多少？通過原線圈的電流I1是多大？上/口 U236X1100 H解析：因?yàn)?1只并聯(lián)的“36 V,60 W”燈泡正常發(fā)光，所以副線圈輸出的電壓必為36 V .由 U1/U2= n1/n2 ,

12、得 n2 = mn1=-220-匝=180匝.因 I1/I2 = n2/n1 ,故 I1 =當(dāng)2 =:18°；X 55 A = 3 A.n1 1100 3每只燈泡正常發(fā)光時的電流由P2' =I2' U2得I2' =P2' /U2' = 60 A = 5 A副線圈中的電流 12=11X1' 2= 55 A3633答案：180匝 3 A三、計算題19.如圖5變壓器兩個次級線圈匝數(shù)比為n1 ： n2,所接負(fù)載R1=R2當(dāng)只閉合電鍵 S1時，初級線圈中電流為 1A;當(dāng)只閉合電鍵 S2時,初級線圈中電流為 2A,設(shè)輸入的交變電壓不變，求 n1 ：

13、 n2.圖520.有一條河流，河水流量為4m3/s,落差為5m現(xiàn)利用它來發(fā)電，使用的發(fā)電機(jī)總效率為50%,發(fā)電機(jī)輸出電壓為 350V,輸電線的電阻為4Q,允許輸電線上損耗功率為發(fā)電機(jī)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(shù)比.變壓器為理想變壓器輸電線路如圖6所示.I 2副線圈電流U216A20.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 1kg煤放熱500J熱能，熱熊發(fā)電效率為，發(fā)電站通過升壓器，輸電線和降壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明組成的用戶，發(fā)電機(jī)輸出功率是100kVV輸出電壓為250V,升壓器原副線圈的匝

14、數(shù)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,則：(1)輸電線的電阻和降壓器的匝數(shù)比為多少？(2)若有“60kW分配給生產(chǎn)用電，其余電能用于照明，那么可裝25W勺電燈多少盞？10 .黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)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(wǎng)“擊斃”。(2)如圖是高壓電網(wǎng)的工作電路示意圖，變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓，輸送到高壓電網(wǎng)，電網(wǎng)相鄰兩電極間距離為?？諝庠诔爻合卤粨舸┑呐R界電場強(qiáng)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(shù)比n1:n2應(yīng)滿足什

15、么條件？11 .一小型發(fā)電機(jī)通過升壓、 降壓變壓器把電能輸送給用戶， 已知發(fā)電機(jī)的輸出功率為為 50 kW輸出電壓為500 V, 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為 1:5,兩個變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為 15 Q,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，在輸電過程中電抗造成電壓的損失不計，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.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(shù)n11100 ,接入電壓U1 220V的電路中。(1)要求在兩組副線圈上分別得到電壓U2 6V , U3 110V，它們的

16、匝數(shù)n3分別為多少?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-n2 里上U 2 = U16250V9.解：(1)升壓變壓器U2 n2,得副線圈電壓n1電線電阻R上損失的功率I2R降壓變壓器原線圈電壓 U3 U2I 2R(6250 16 15.6)V 6000Vn U27降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比：n4 U4 1由能量守恒：P PR P生產(chǎn)P照明，得Rs明334(1 4%) 100 1060 10 W 3.6 10 WP照明 n 可裝電燈的盞數(shù)P電燈3.6 104251440(盞)10.解：高壓電網(wǎng)相鄰兩極板間的擊穿電壓，即變壓器次級線圈的電壓:U1穿n1穿根據(jù)理想變壓器的原理：口2穿="2穿n1由題意，為防止短路：n2 > n2穿ni22聯(lián)立得：n2 > 311”3n1=2 500 V.Ui ni -U11 .解：(1)因?yàn)閁202 ,所以 P2=P1=50 kW.I2絲吧A 20A輸電線中電流 U 22500_ 2 _ 2