物理3-2人教版精編習(xí)題含詳解答案第五章本章優(yōu)化總結(jié)

1、本章優(yōu)化總結(jié)交變電流交變電流四值的計(jì)算及應(yīng)用1瞬時(shí)值：反映不同時(shí)刻交變電流的大小和方向，正弦式電流瞬時(shí)值表達(dá)式為：eEmsin t，iImsin t.應(yīng)當(dāng)注意必須從中性面開始在研究某一時(shí)刻或某狀態(tài)的問題時(shí)，要用瞬時(shí)值2峰值：交變電流的峰值是它能達(dá)到的最大值線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢，其最大值EmnBS，在考慮電容器的耐壓值時(shí)，應(yīng)根據(jù)交流電的最大值3平均值：平均值需用n和進(jìn)行計(jì)算，求一段時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)要用電流的平均值，qt.4有效值：正弦式交流電的有效值I，其他交變電流的有效值根據(jù)有效值的定義計(jì)算，求電功、電功率、焦耳熱、確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流，要

2、用電流的有效值；沒有特殊說明時(shí)，交流電的電流、電壓、電動(dòng)勢指有效值，交流電表的測量值是有效值，交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓、額定電流都是有效值如圖所示，N50匝的矩形線圈abcd，ab邊長l120 cm，ad邊長l225 cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T的勻強(qiáng)磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO軸以n3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r1 ，外電路電阻R9 ，t0時(shí)線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里求：(1)t0時(shí)感應(yīng)電流的方向；(2)感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功；(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中流過電阻R的電荷量解析(1

3、)根據(jù)右手定則，線圈感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba.(2)線圈的角速度2n100 rad/s圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，其大小為EmNBl1l2代入數(shù)據(jù)得Em314 V感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmcos t314cos 100t V.(3)電動(dòng)勢的有效值E線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T0.02 s線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，外力做功大小等于電功的大小，即WI2(Rr)TT代入數(shù)據(jù)得W98.6 J.(4)從t0起轉(zhuǎn)過90過程中，t內(nèi)流過R的電荷量qt代入數(shù)據(jù)得q0.1 C.答案(1)感應(yīng)電流方向沿adcba(2)e314cos 100t V(3)98.6 J(4)0.1 C方法總結(jié)瞬時(shí)值、平均值、有效值的應(yīng)用(1)研究交

4、變電流某一時(shí)刻的電流、電壓或某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí)，只能用瞬時(shí)值(2)不僅熱量的計(jì)算用有效值，與熱效應(yīng)有關(guān)的計(jì)算，如保險(xiǎn)絲的熔斷電流都必須用有效值1將交變電壓u220sin 100t V接到“220 V,100 W”的燈泡兩端，如燈泡燈絲電阻保持不變，求：(1)通過燈泡電流的最大值；(2)燈泡的實(shí)際功率；(3)每秒鐘電流方向改變的次數(shù)；(4)通過燈泡電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式解析：(1)交變電壓的有效值U V220 V，燈泡的額定電壓為U2220 V，因此恰好正常發(fā)光由“220 V,100 W”知該燈電阻為R484 .通過燈泡電流的最大值為Im A0.64 A.(2)燈泡的實(shí)際功率與額定功率相同

5、，P100 W.(3)周期T0.02 s,1秒鐘電流方向改變的次數(shù)n22100(次)(4)通過燈泡電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iImsin t0.64sin 100t A.答案：(1)0.64 A(2)100 W(3)100次(4)i0.64sin 100t A理想變壓器問題1原理思路：理想變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的其原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，當(dāng)匝數(shù)比變化時(shí)，其電壓比也變化2電壓思路：變壓器原、副線圈的電壓之比為；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，只要繞在同一閉合鐵芯上，任意兩線圈之間總有.3功率思路：理想變壓器的輸入、輸出功率關(guān)系為P入P出，即P1P2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，P1P2P34電流思路：

6、對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器：；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，I1n1I2n2I3n35制約思路：(1)電壓制約：輸出電壓U2由輸入電壓U1決定(2)電流制約：原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定(3)負(fù)載功率制約變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載功率決定，P2P負(fù)1P負(fù)2變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載功率及電壓U2決定；總功率P總P損P2.如圖所示，理想變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按圖甲所示方式連接，已知變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2101，電阻R10 .圖乙是R兩端電壓u隨時(shí)間變化的圖象，Um10 V則下列說法中正確的是()A交變電流的頻率是50 HzB電流表A的讀

7、數(shù)為 AC電壓表V的讀數(shù)為10 VD變壓器的輸入功率為10 W解析由題意可知交流電的頻率f Hz50 Hz，所以A錯(cuò)；依據(jù)，I2可知，電流表A的讀數(shù)I1 A，所以B錯(cuò)；電壓表V測R兩端電壓，則其讀數(shù)為U210 V，所以C錯(cuò)；變壓器的輸出功率決定輸入功率，則P出10 W，所以P入10 W，D正確答案D方法總結(jié)解答變壓器問題離不開理想變壓器的三個(gè)關(guān)系，即功率關(guān)系、電壓關(guān)系、電流關(guān)系仔細(xì)分析題目中的已知條件，找到突破口，再結(jié)合三個(gè)關(guān)系求解2. 如圖所示，理想變壓器原線圈輸入交變電流iImsin t，副線圈接有一電流表和負(fù)載，電流表的示數(shù)為0.1 A在tT(T為交變電流的周期)時(shí)，原線圈中的電流瞬時(shí)值

8、為0.03 A，由此可知該變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為()A103B310C103 D310解析：選C.電流表示數(shù)為0.1 A，即副線圈中電流有效值I20.1 A將tT，i0.03 A代入iImsin t可得Im0.03 A所以原線圈中電流有效值I1 A所以，故選項(xiàng)C正確(時(shí)間：60分鐘，滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖所示，下列說法中正確的是()A交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i5cos 50t AC在t0.01 s時(shí)，穿過交流發(fā)電機(jī)線

9、圈的磁通量最大D若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4 ，則其產(chǎn)生的熱功率為5 W解析：選D.由圖象知，交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，A錯(cuò)；轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100 rad/s，故電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i5cos 100t A，B錯(cuò)；t0.01 s時(shí)，電流最大，此時(shí)線圈磁通量應(yīng)為0，C錯(cuò)；交流電電流的有效值IA，故PI2R20.4 W5 W，故D正確2一交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為n1時(shí)，其交變電動(dòng)勢e220sin (100t)V，現(xiàn)有如下的說法，其中正確的是()A在t0時(shí)，線圈中的磁通量為0B該交流發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為50 r/sC若加在標(biāo)有“220 V,100 W”的燈泡的兩端，燈泡能正常發(fā)光D若線圈的轉(zhuǎn)

10、速加倍，則交變電壓的最大值、有效值增大一倍而頻率不變解析：選B.因?yàn)榻蛔冸娏鞯乃矔r(shí)表達(dá)式為eEmsin t，其中EmnBS表示最大值，2f，當(dāng)轉(zhuǎn)速用r/s作為單位時(shí)，轉(zhuǎn)速與頻率的數(shù)值相等最大值為有效值的倍，則該電動(dòng)勢的最大值為220 V，而燈泡的標(biāo)注值是有效值，所以選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確當(dāng)t0時(shí)，e0，此時(shí)線圈處于中性面的位置，磁通量最大，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤3. 如圖所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上，由導(dǎo)體材料做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)金屬滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過金屬滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接已知兩側(cè)磁鐵產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈

11、匝數(shù)為n，ab邊的邊長為L1，ad邊的邊長為L2，線圈電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)()A線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為2nBL2C穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化率最大D線圈ab邊所受安培力的大小為n2B2L1L2/R解析：選C.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至題圖所示位置時(shí)，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖所示位置穿過線圈磁通量隨時(shí)間的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為nBL1L2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；線圈ab邊所受安培力的大小為FBImL1nB2LL2/R，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4如圖甲、乙所示是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖和磁場分布圖，若磁極

12、與圓柱間的磁場都是沿半徑方向，且磁場有理想的邊界，線圈經(jīng)過有磁場的位置處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等某同學(xué)用此種電流表中的線圈和磁體做成發(fā)電機(jī)使用，讓線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若從圖中水平位置開始計(jì)時(shí)，取起始電流方向?yàn)檎较?，表示產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變化關(guān)系的下列圖象中正確的是()解析：選C.由于線圈在磁場中切割磁感線，切割速度方向總是與磁場方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線有效長度L和導(dǎo)線切割速率v等都不變化，由EBLv，可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不變，感應(yīng)電流大小不變根據(jù)右手定則，電流方向做周期性變化，C正確5(2014高考四川卷)如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象，則()甲 乙A用戶

13、用電器上交流電的頻率是100 HzB發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500 VC輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損失的功率減小解析：選D.由ut圖象可知，交流電的周期T0.02 s，故頻率f50 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的最大值Um500 V，故有效值U250 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，副線圈上的電流減小，根據(jù)，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)PIR，得輸電線上損失的功率減小，選項(xiàng)D正確6把如圖甲所示的電路的a、b兩端點(diǎn)接如圖乙所示的電壓隨

14、時(shí)間變化的電源，三個(gè)完全相同的燈泡正常發(fā)光則()A該交變電流的周期為0.2 sB該交變電流的電壓的有效值為36 VC若增大交變電流的周期，則燈泡變亮D若增大交變電流的頻率，則燈泡變暗解析：選C.該交變電流的周期為0.02 s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該交變電流的電壓的有效值為36 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若增大交變電流的周期，電感L的感抗減小，燈泡中電流增大，燈泡變亮，選項(xiàng)C正確；若增大交變電流的頻率，電容C的容抗變小，燈泡中電流增大，燈泡變亮，選項(xiàng)D錯(cuò)誤二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分)7如圖甲

15、所示為電熱毯電路示意圖，交流電壓u311sin 100t V，當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，電熱絲的電功率為P0；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則()A開關(guān)接通時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為220 VB開關(guān)接通時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為311 VC開關(guān)斷開時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為311 V，電熱絲功率為D開關(guān)斷開時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為156 V，電熱絲功率為解析：選AD.交流電壓表的讀數(shù)為有效值，計(jì)算熱功率要用有效值開關(guān)接通時(shí)，交流電壓峰值Um311 V，所以有效值U220 V，A正確；開關(guān)斷開時(shí)，取一個(gè)周期T，電熱絲產(chǎn)生的熱量減半，所以由P，電熱絲功率為，由P，電壓有效值為156 V，電壓表示數(shù)為156

16、 V，D正確8(2014高考廣東卷)如圖所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說法正確的是()AP向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮BP向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變CP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小DP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大解析：選BD.由于理想變壓器輸入電壓U1不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓U2也不變，燈L亮度不隨P的滑動(dòng)改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，負(fù)載總電阻R總減小，由I2知，通過副線圈的電流I2增大，輸出功率P2U2I2增大，再由知輸入電流I1也增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確9(2014高

17、考新課標(biāo)全國卷)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表A接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()AUabUcdn1n2B增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小C負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大D將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍解析：選BD.變壓器的變壓比，其中U1、U2是變壓器原、副線圈兩端的電壓U1Uab，由于二極管的單向?qū)щ娞匦裕琔cdU2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤增大負(fù)載電阻R的阻值，負(fù)載的電功率減小，由于P入P出，且P

18、入I1Uab，所以原線圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負(fù)載電阻R的阻值變小時(shí)，Ucd不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E輸入E輸出，在一個(gè)周期T的時(shí)間內(nèi)，二極管未短路時(shí)有UabI1T0(U為副線圈兩端的電壓)，二極管短路時(shí)有UabI2TT，由以上兩式得I22I1，選項(xiàng)D正確10調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，CD之間加上輸入電壓，轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，圖中A為交流電流表，V為交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，CD兩端接恒壓交流電源，變壓器可視為理想變壓器，以下

19、說法正確的是()A當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)變大B當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大C當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大D當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)變小解析：選AD.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于增加了副線圈的匝數(shù)，而原線圈匝數(shù)保持不變，根據(jù)可知，輸出電壓增大，其他因素不變時(shí)，電壓表讀數(shù)變大，電流表讀數(shù)變大當(dāng)線圈匝數(shù)不變化而將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，輸出電壓不變，總電阻減小，則總電流增大，R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，流過R2的電流減小，因此，流過R3的電流增大，電流表示數(shù)

20、變大三、非選擇題(本題共3小題，共40分按題目要求作答解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11. (13分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T的水平勻強(qiáng)磁場中，有一邊長L10 cm，匝數(shù)N100匝，電阻r1 的正方形線圈繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速n r/s，有一電阻R9 ，通過電刷與兩滑環(huán)接觸，R兩端接有一理想電壓表(1)若從線圈通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，寫出電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)電壓表的示數(shù)為多少？(3)求在1 min內(nèi)外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)所做的功解析：(1)這是一旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)向外電路提供電能的模型，它發(fā)出的電是正弦交流電，交流電周期與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期相等T，2n200 rad/s最大值EmNBS1000.20.12200 V40 V交流電從中性面開始計(jì)時(shí)的電動(dòng)勢瞬時(shí)