新教材2023~2024學年高中物理 第3章 交變電流與遠距離輸電習題課交變電流“四值”與理想變壓器的動態(tài)分析課件（3份打包）魯科版選擇性必修第二冊

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第3章

習題課:交變電流“四值”與理想變壓器的動態(tài)分析

重難探究·能力素養(yǎng)全提升

目錄索引

學以致用·隨堂檢測全達標

重難探究·能力素養(yǎng)全提升

探究一交變電流“四值”

情境探究

如圖所示,矩形線圈abcd與可變電容器C、理想電流表A組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動,轉動的角速度ω=100πrad/s。線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=0.2m、ad=0.4m,電阻不計。磁場只分布在bc邊的左側,磁感應強度大小。電容器放電時間不計。

(1)該線圈產(chǎn)生的感應電動勢峰值為多大

(2)該線圈產(chǎn)生的感應電動勢有效值為多大

(3)電容器的耐壓值至少為多大

(4)電容器的電容C變大時,電流表的示數(shù)怎樣變化

(4)電容器的電容C變大時,電容器的充放電電流增大。

知識歸納

對交變電流“四值”的比較和理解

物理量表達式適用情況及說明

瞬時值e=Emsinωt,u=Umsinωt,i=Imsinωt計算線圈某時刻的受力情況

最大值討論電容器的擊穿電壓

應用體驗

典例1(多選)如圖甲所示為手機無線充電工作原理的示意圖,由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為n=50,電阻r=1.0Ω,在它的c、d兩端接一阻值R=9.0Ω的電阻。設在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場,其磁通量隨時間按圖乙所示的規(guī)律變化,可在受電線圈中產(chǎn)生電動勢最大值為20V的正弦式交變電流,設磁場豎直向上為正方向,則()

A.在t=π×10-3s時,受電線圈中產(chǎn)生電流的大小為2.0A

B.在t=π×10-3s時,c端電勢低于d端

C.在一個周期內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量為5.7×10-3J

D.從t1到t2時間內(nèi),通過電阻R的電荷量為2×10-3C

答案AD

規(guī)律方法幾種典型電流的有效值

針對訓練1

(多選)邊長為L的正方形線框在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉動,產(chǎn)生的感應電流的最大值為Im,設燈泡的電阻為R,其他電阻不計。從如圖所示位置開始計時,則()

AD

探究二理想變壓器的動態(tài)分析問題

情境探究

如圖所示是變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓,負載變化時輸入電壓不會有大的波動,可以認為電壓表V1示數(shù)不變。兩條輸電線的總電阻用R0表示,滑動變阻器R表示用戶用電器的總電阻。

如果變壓器上的能量損失忽略不計,當用戶的用電器增加時,圖中各表的示數(shù)怎樣變化

要點提示理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的,由于輸入電壓和匝數(shù)比不變,所以副線圈的輸出電壓不變,所以電壓表V1、V2的示數(shù)不變;當用電器增加時,相當于R值減小,副線圈的總電阻減小,所以電流變大,即電流表A2的示數(shù)變大;由于變壓器的輸入功率和輸出功率相等,副線圈的電阻減小時,輸出功率變大,所以原線圈的輸入功率也變大,因為輸入電壓不變,所以輸入電流變大,所以電流表A1的示數(shù)變大;由于副線圈的電流變大,電阻R0兩端的電壓變大,又因為電壓表V2的示數(shù)不變,所以電壓表V3的示數(shù)變小。

知識歸納

常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種:匝數(shù)比不變的情況和負載電阻不變的情況。

閃光語錄理想變壓器動態(tài)變化問題的分析方法

(1)分清不變量:①線圈匝數(shù)比;②負載電阻。

應用體驗

典例2如圖所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是()

A.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,R1消耗的功率變大

B.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大

C.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大

D.若閉合開關S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大

B

規(guī)律方法含有變壓器的動態(tài)電路問題的解題思路

針對訓練2

(多選)如圖所示,電源輸出電壓不變,要使電路中電流表示數(shù)變大,可采用的方法有()

A.將R上的滑片向上移動

B.將R上的滑片向下移動

C.將開關S擲向1

D.將開關S擲向2

AD

解析輸入的電壓和匝數(shù)比不變,輸出的電壓也不變,當滑片向上移動時,副線圈所在電路的電阻變小,所以電流變大,電流表示數(shù)變大,故選項A正確;當滑片向下移動時,副線圈所在電路的電阻變大,所以電流變小,故選項B錯誤;將開關S擲向1,原線圈的匝數(shù)變大,由電壓與匝數(shù)成正比可得,副線圈的輸出電壓變小,副線圈所在電路的電阻不變,所以電流變小,故選項C錯誤;將開關S擲向2時,原線圈的匝數(shù)變小,副線圈的輸出電壓變大,副線圈所在電路的電阻不變,所以電流變大,故選項D正確。

學以致用·隨堂檢測全達標

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1.A、B是兩個完全相同的電熱器,A、B分別通以如圖甲、乙所示的交變電流,則()

A.通過A、B兩電熱器的電流有效值之比為IA∶IB=3∶4

B.通過A、B兩電熱器的電流有效值之比為IA∶IB=3∶

C.A、B兩電熱器的電功率之比為PA∶PB=3∶2

D.A、B兩電熱器的電功率之比為PA∶PB=5∶4

D

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2.某物理興趣小組對變壓器進行研究,實驗電路圖如圖所示,接在學生電源交流擋位上的理想變壓器給兩個完全相同的小燈泡L1、L2供電,導線可視為超導體,電壓表和電流表均為理想電表,開關處于斷開狀態(tài)?，F(xiàn)閉合開關,其他條件不變情況下,則()

A.小燈泡L1變暗

B.小燈泡L1變亮

C.電壓表示數(shù)變大

D.電流表示數(shù)變大

D

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解析變壓器的輸入電壓U1不變,匝數(shù)比不變,根據(jù)可知,變壓器的輸出電壓U2不變,而電壓表測量的就是變壓器的輸出電壓U2,故電壓表的示數(shù)不變,故C錯誤。開關閉合前后,燈泡L1的電壓一直等于U2,故燈泡L1的電壓不變,則亮度不變,故A、B錯誤。S閉合后,副線圈的總電阻減小,而電壓不變,則副線圈的電流I2變大,根據(jù)可知原線圈的電流變大,即電流表示數(shù)變大,故D正確。

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3.(多選)(2023山東青島一中期末)如圖所示,水平面內(nèi)有一矩形線框abcd與理想變壓器組成閉合電路。線框在水平向右的勻強磁場中繞線框中線勻速轉動。已知磁感應強度為B,變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為n,線框面積為S,轉動角速度為ω,匝數(shù)為N,小燈泡的阻值為R,其余電阻不計。下列說法正確的是()

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答案BD

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4.如圖所示,a、b接在電壓不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動變阻器,現(xiàn)將滑動變阻器的滑片從c位置滑動到d位置,電流表A1示數(shù)變化量為ΔI1,電流表A2示數(shù)變化量為ΔI2,電路中電表均為理想電表,變壓器為理想升壓變壓器。下列說法正確的是()

A.電壓表V2示數(shù)減小

B.電壓表V3示數(shù)不變

C.電流表A1示數(shù)減小

D.電流表A1、A2示數(shù)變化量ΔI1>ΔI2

D

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解析a、b接在電壓不變的交流電源兩端,匝數(shù)比不變,所以副線圈電壓不變,即電壓表V1、V2示數(shù)不變,故A錯誤。當滑片從c位置滑動到d位置,負載電阻減小,則電流表A2的示數(shù)增大,所以R0兩端電壓增大,滑動變阻器R兩端電壓減小,即電壓表V3示數(shù)減小,故B錯誤。根據(jù)電流和匝數(shù)的關系可知,輸出電流增大,則輸入電流增大,即電流表A1的示數(shù)增大,故C錯誤。該變壓器為升壓變壓器,原線圈電流增大量大于副線圈電流增大量,即ΔI1>ΔI2,故D正確。

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5.(多選)如圖所示,有一臺交流發(fā)電機通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電,輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2;T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。設T1的輸入電壓U1一定,當用戶消耗的電功率變大時,有()

A.P2變大,P3變大

B.P1變小,P2變小

C.U2不變,U3變小

D.U2變小,U4變大

AC

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解析因為P3=P4,當用戶消耗的電功率P4變大時,P3變大,根據(jù)P=UI可知T2副線圈中電流變大,T2原線圈中電流也變大,設輸電線上的電流為I,由ΔP=I2R可知ΔP變大,因為P1=P2=ΔP+P3,則P1、P2均變大,選項A正確,B錯誤;,輸入電壓U1一定,所以U2不變,因U3=U2-IR,IR變大,所以U3變小,則U4也變小,選項C正確,D錯誤。習題課:交變電流“四值”與理想變壓器的動態(tài)分析

A級必備知識基礎練

1.一正弦式交變電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知該交變電流()

A.周期為0.125s

B.電壓的有效值為10V

C.電壓的最大值為20V

D.電壓瞬時值的表達式為u=10sin8πtV

2.一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時間變化的情況如下列各圖所示,在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()

3.小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO',線圈繞OO'勻速轉動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓()

A.峰值是e0

B.峰值是2e0

C.有效值是Ne0

D.有效值是Ne0

4.(多選)如圖所示,矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動,磁場只分布在bc邊的左側,磁感應強度大小為B,線圈面積為S,轉動角速度為ω,匝數(shù)為N,線圈電阻不計。下列說法正確的是()

A.將原線圈抽頭P向上滑動時,燈泡變暗

B.電容器的電容C變大時,燈泡變暗

C.圖示位置時,矩形線圈中瞬時感應電動勢最大

D.若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω,則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSω

5.(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,原線圈兩端連接正弦交流電源U=220V,副線圈接電阻R,同時接有理想電壓表和理想電流表。下列判斷正確的是()

A.電壓表讀數(shù)約為31.1V

B.若僅將副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍,則電流表的讀數(shù)增大到原來的2倍

C.若僅將R的阻值增加到原來的2倍,則輸入功率增加到原來的2倍

D.若R的阻值和副線圈匝數(shù)同時增加到原來的2倍,則輸出功率增加到原來的2倍

6.(多選)如圖所示,電阻不計的平行金屬導軌cd、ef放置在垂直紙面向外、磁感應強度B=1T的勻強磁場中,導軌間距為L=0.4m。導軌的左端接理想變壓器,原線圈匝數(shù)n1=20,副線圈的匝數(shù)n2=40,垂直于導軌電阻不計的導體棒ab在水平外力的作用下在導軌上滑行,其速度隨時間變化的關系式為v=5sin10πtm/s,圖中交流電壓表為理想電壓表,電阻R1=5Ω,R2=15Ω。則()

A.理想變壓器原線圈電動勢的表達式e=2sin10πtV

B.電壓表的示數(shù)為2V,電阻R1消耗的功率為0.1W

C.導體棒ab在水平外力為恒力的作用下在導軌上滑行

D.理想變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值為0.1Wb/s

7.如圖所示,先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電。第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化,如圖甲所示;第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若圖甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相等的,則第一次燈泡兩端的電壓有效值是U0;第二次燈泡兩端的電壓有效值是U0;第一次和第二次燈泡的電功率之比是。

B級關鍵能力提升練

8.如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調,輸出電壓通過輸電線輸送給用戶(小燈泡等用電器),R表示輸電線的電阻,則()

A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大

B.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向上滑

C.用電器增加時,輸電線的熱損耗減小

D.用電器增加時,變壓器的輸入功率減小

9.一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0Ω,若外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,如圖乙所示,則()

A.電壓表V的示數(shù)為220V

B.電路中的電流方向每秒改變50次

C.燈泡實際消耗的功率為484W

D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J

10.(多選)如圖所示,10匝矩形線圈,在磁感應強度為0.4T的勻強磁場中,繞垂直磁場的軸OO'以角速度為100rad/s勻速轉動,線框電阻不計,面積為0.5m2,線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連,副線圈接有兩只燈泡L1和L2。已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,開關斷開時L1正常發(fā)光,且電流表示數(shù)為0.01A,則()

A.若從圖示位置開始計時,線框中感應電動勢的瞬時值為200sin100tV

B.若開關S閉合,電流表示數(shù)將增大

C.若開關S閉合,燈泡L1亮度將不變

D.燈泡L1的額定功率為2W

11.(2022湖南卷)如圖所示,理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同,滑動觸頭P1初始位置在副線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交流電源。定值電阻R1的阻值為R,滑動變阻器R2的最大阻值為9R,滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表V的示數(shù)為U,理想電流表A的示數(shù)為I。下列說法正確的是()

A.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,I減小,U不變

B.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率增大

C.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,I減小,U增大

D.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率減小

12.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=3∶1,原線圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表,副線圈兩端接有一理想交流電壓表和可變電阻R以及若干“6V6W”的相同燈泡。輸入端交變電壓u的圖像如圖乙所示。

(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù);

(2)要求燈泡均正常發(fā)光,求電路中最多允許接入的燈泡個數(shù);

(3)為滿足第(2)問中要求,求可變電阻R應調到的電阻值。

習題課:交變電流“四值”與理想變壓器的動態(tài)分析

1.B由圖像可知,交變電流的周期為0.250s,A錯誤;電壓的有效值U=V=10V,B正確;電壓的最大值為20V,C錯誤;電壓瞬時值的表達式為u=20sin8πtV,D錯誤。

2.D選項A、B中交變電流的有效值都為A,選項C中恒定電流的大小為1.5A,選項D中交變電流的有效值為2A,根據(jù)熱量的表達式Q=I2Rt得出選項D正確。

3.D矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,所以發(fā)電機的電動勢峰值為2Ne0,由于不計線圈的電阻,所以發(fā)電機的輸出電壓峰值為2Ne0,A、B錯誤;發(fā)電機有效值為Ne0,故C錯誤,D正確。

4.AD在題圖中將原線圈抽頭P向上滑動時,原線圈的匝數(shù)變大,故輸出的電壓變小,燈泡變暗,選項A正確;電容器的電容C變大時,電容對電流的阻礙作用變小,故燈泡變亮,選項B錯誤;圖示位置時,線圈的面積與磁感線方向垂直,故矩形線圈中瞬時感應電動勢最小,選項C錯誤;若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω,且線圈轉動一周只有半周產(chǎn)生感應電壓,在這半周中,電壓的最大值是2NBSω,設變壓器原線圈電壓的有效值為U,則t=×2t,即U=NBSω,選項D正確。

5.BD由變壓器電壓關系可得,U2=V=22V,電壓表的讀數(shù)為22V,A錯誤;若僅將副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍,U2=V=44V,則電壓表、電流表的讀數(shù)增大到原來的2倍,B正確;若僅將R的阻值增加到原來的2倍,由P=可知輸出功率變?yōu)樵瓉淼?則輸入功率變?yōu)樵瓉淼?故C錯誤;若R的阻值和副線圈匝數(shù)同時增加到原來的2倍,電壓和電阻均翻倍,由P=可知輸出功率增加到原來的2倍,故D正確。

6.BD原線圈的電動勢e=Blv=2sin10πtV,選項A錯誤;原線圈電壓有效值U1=V,由可知,副線圈電壓有效值U2=U1=2V,則電壓表讀數(shù)為2V,副線圈電流I2=A,R1的功率PR1=R1=0.1W,故B正確;因速度隨時間變化,則感應電流隨時間變化,安培力隨時間變化,外力F不是恒力,故C錯誤;原線圈感應電動勢的最大值為Em=2V,則根據(jù)Em=n1,則變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值為=0.1Wb/s,故D正確。

7.解析第一次所加正弦交流電壓的有效值為U1=U0;設第二次所加交流電壓的有效值為U2,則根據(jù)有效值的定義有T=,解得U2=U0;根據(jù)電功率的定義式P=可知,P1∶P2=1∶5。

答案1∶5

8.B由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變,而且輸入電壓不變,因此用電器增加不會影響輸出電壓,選項A錯誤;根據(jù)變壓器的變壓比可知輸出電壓U2=U1,當滑動觸頭P向上滑時,n2增大,所以輸出電壓增大,用戶的電壓增大,選項B正確;由于用電器是并聯(lián)的,因此用電器增加時總電阻變小,輸出電壓不變,總電流增大,故輸電線的熱損耗增大,選項C錯誤;用電器增加時總電阻變小,總電流增大,變壓器輸出功率增大,所以輸入功率增大,選項D錯誤。

9.D電壓表的示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像可知電動勢的峰值Em=220V,則其有效值E=220V,燈泡兩端電壓U=IR=R=209V,故A選項錯誤;由圖像可知T=0.02s,一個周期內(nèi)電流方向改變2次,可知1s內(nèi)電流方向改變100次,故B選項錯誤;燈泡的實際功率P==459.8W,故C選項錯誤;電流的有效值I==2.2A,發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2rt=24.2J,故D選項正確。

10.BC變壓器的輸入電壓的最大值為:Um=NBSω=10×0.4×0.5×100V=200V,從垂直中性面位置開始計時,故線框中感應電動勢的瞬時值為:U=Umcosωt=200cos100tV,故A錯誤;若開關S閉合,輸出電壓不變,輸出端電阻減小,故輸出電流增加,輸入電流也增加,電流表示數(shù)將增大,故B正確;若開關S閉合,輸出電壓不變,燈泡L1亮度不變,故C正確;變壓器輸入電壓的有效值為:U1=V=100V,開關斷開時L1正常發(fā)光,且電流表示數(shù)為I1=0.01A,燈泡L1的額定功率等于此時變壓器的輸入功率,為P=U1I1=W,故D錯誤。

11.B保持P1位置不變,由題意可知,變壓器接入電路中原、副線圈的匝數(shù)比為2,若原線圈的電流為I,則副線圈的電流為2I,根據(jù)歐姆定律可得副線圈兩端的電壓有效值為U2=2IR1,則變壓器原線圈兩端的電壓有效值為U1=2U2=4IR1,設輸入電壓有效值為U0,則U0=4IR1+IR2,可得I=。P2向左緩慢滑動的過程中,R2減小,I變大,而U1=4IR1,可知變壓器原線圈兩端的電壓有效值變大,輸入電壓有效值不變,則R2兩端的電壓不斷變小,即電壓表示數(shù)U變小,原線圈兩端的電壓、輸入的電流都變大,則變壓器輸入功率變大,根據(jù)原、副線圈的功率相等,可知R1消耗的功率增大,故B正確,A錯誤。保持P2位置不變,設原、副線圈的匝數(shù)比為n,同理可得U1=n2IR1,則U0=n2IR1+IR2,整理可得I=,P1向下緩慢滑動的過程中,n不斷變大,則I變小,對R2由歐姆定律可知U=IR2,可知U不斷變小,根據(jù)原、副線圈的功率相等可知R1消耗的功率P=IU1=·U0-,整理可得P=,可知n=3時,R1消耗的功率有最大值,可知R1消耗的功率先增大,后減小,故C、D錯誤。

12.解析(1)根據(jù)圖像可得原線圈電壓的最大值U1m=36V

其有效值為U1=36V

根據(jù)

代入數(shù)據(jù)后可得U2=12V

此即為電壓表的讀數(shù)。

(2)設原線圈中通過的電流為I1,副線圈中通過的電流為I2,為使副線圈接入的燈泡最多,則I1取允許通過的最大電流的有效值為3A

根據(jù)U1I1=U2I2

代入數(shù)據(jù)后可得I2=9A

正常發(fā)光時每個燈泡中電流為I燈==1A

所以允許接入的燈泡個數(shù)為n==9盞。

(3)電阻兩端電壓為UR=U2-U燈=6V

電阻阻值為R=Ω。

答案(1)12V(2)9(3)Ω(共26張PPT)

第3章

習題課:交變電流“四值”與理想變壓器的動態(tài)分析

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A級必備知識基礎練

1.一正弦式交變電流的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知該交變電流()

A.周期為0.125s

B

解析由圖像可知,交變電流的周期為0.250s,A錯誤;電壓的有效值V,

B正確;電壓的最大值為20V,C錯誤;電壓瞬時值的表達式為u=20sin8πtV,D錯誤。

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2.一只電阻分別通過四種不同形式的電流,電流隨時間變化的情況如下列各圖所示,在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()

D

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解析選項A、B中交變電流的有效值都為A,選項C中恒定電流的大小為1.5A,選項D中交變電流的有效值為2A,根據(jù)熱量的表達式Q=I2Rt得出選項D正確。

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3.小型手搖發(fā)電機線圈共N匝,每匝可簡化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場視為勻強磁場,方向垂直于線圈中心軸OO',線圈繞OO'勻速轉動,如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,不計線圈電阻,則發(fā)電機輸出電壓()

A.峰值是e0

B.峰值是2e0

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解析矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應電動勢的最大值都為e0,所以發(fā)電機的電動勢峰值為2Ne0,由于不計線圈的電阻,所以發(fā)電機的輸出電壓峰值為2Ne0,A、B錯誤;發(fā)電機有效值為Ne0,故C錯誤,D正確。

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4.(多選)如圖所示,矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動,磁場只分布在bc邊的左側,磁感應強度大小為B,線圈面積為S,轉動角速度為ω,匝數(shù)為N,線圈電阻不計。下列說法正確的是()

A.將原線圈抽頭P向上滑動時,燈泡變暗

B.電容器的電容C變大時,燈泡變暗

C.圖示位置時,矩形線圈中瞬時感應電動勢最大

D.若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω,則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSω

AD

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解析在題圖中將原線圈抽頭P向上滑動時,原線圈的匝數(shù)變大,故輸出的電壓變小,燈泡變暗,選項A正確;電容器的電容C變大時,電容對電流的阻礙作用變小,故燈泡變亮,選項B錯誤;圖示位置時,線圈的面積與磁感線方向垂直,故矩形線圈中瞬時感應電動勢最小,選項C錯誤;若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω,且線圈轉動一周只有半周產(chǎn)生感應電壓,在這半周中,電壓的最大值是2NBSω,設變壓器原線圈電壓的有效值為U,則,即U=NBSω,選項D正確。

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5.(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,原線圈兩端連接正弦交流電源U=220V,副線圈接電阻R,同時接有理想電壓表和理想電流表。下列判斷正確的是()

A.電壓表讀數(shù)約為31.1V

B.若僅將副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍,則電流表

的讀數(shù)增大到原來的2倍

C.若僅將R的阻值增加到原來的2倍,則輸入功率增加到原來的2倍

D.若R的阻值和副線圈匝數(shù)同時增加到原來的2倍,則輸出功率增加到原來的2倍

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6.(多選)如圖所示,電阻不計的平行金屬導軌cd、ef放置在垂直紙面向外、磁感應強度B=1T的勻強磁場中,導軌間距為L=0.4m。導軌的左端接理想變壓器,原線圈匝數(shù)n1=20,副線圈的匝數(shù)n2=40,垂直于導軌電阻不計的導體棒ab在水平外力的作用下在導軌上滑行,其速度隨時間變化的關系式為v=5sin10πtm/s,圖中交流電壓表為理想電壓表,電阻R1=5Ω,R2=15Ω。則

()

C.導體棒ab在水平外力為恒力的作用下在導軌上滑行

D.理想變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值為0.1Wb/s

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7.如圖所示,先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電。第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化,如圖甲所示;第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若圖甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相等的,

則第一次燈泡兩端的電壓有效值是U0;第二次燈泡兩端的電壓有效值是U0;第一次和第二次燈泡的電功率之比是。

1∶5

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B級關鍵能力提升練

8.如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調,輸出電壓通過輸電線輸送給用戶(小燈泡等用電器),R表示輸電線的電阻,則()

A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大

B.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向上滑

C.用電器增加時,輸電線的熱損耗減小

D.用電器增加時,變壓器的輸入功率減小

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解析由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變,而且輸入電壓不變,因此用電器增加不會影響輸出電壓,選項A錯誤;根據(jù)變壓器的變壓比可知輸出電壓

,當滑動觸頭P向上滑時,n2增大,所以輸出電壓增大,用戶的電壓增大,選項B正確;由于用電器是并聯(lián)的,因此用電器增加時總電阻變小,輸出電壓不變,總電流增大,故輸電線的熱損耗增大,選項C錯誤;用電器增加時總電阻變小,總電流增大,變壓器輸出功率增大,所以輸入功率增大,選項D錯誤。

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9.一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0Ω,若外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,如圖乙所示,則()

A.電壓表V的示數(shù)為220V

B.電路中的電流方向每秒改變50次

C.燈泡實際消耗的功率為484W

D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J

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10.(多選)如圖所示,10匝矩形線圈,在磁感應強度為0.4T的勻強磁場中,繞垂直磁場的軸OO'以角速度為100rad/s勻速轉動,線框電阻不計,面積為0.5m2,線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連,副線圈接有兩只燈泡L1和L2。已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,開關斷開時L1正常發(fā)光,且電流表示數(shù)為0.01A,則()

A.若從圖示位置開始計時,線框中感應電動勢的瞬時值為200sin100tV

B.若開關S閉合,電流表示數(shù)將增大

C.若開關S閉合,燈泡L1亮度將不變

D.燈泡L1的額定功率為2W

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解析變壓器的輸入電壓的最大值為:Um=NBSω=10×0.4