2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--第3章 交变电流与远距离输电复习提升

中小学教育资源及组卷应用平台
2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步
本章复习提升
易混易错练
易错点1　交变电流的四值混淆
1.某物理兴趣小组用实验室的手摇发电机和一个理想变压器给一个灯泡供电,电路图如图,当线圈以较大的转速n匀速转动时,额定电压为U0的灯泡正常发光,电压表示数是U1。已知手摇发电机的线圈电阻是r,灯泡电阻是R,电表均为理想电表,则有　 (　　)
A.线圈位于中性面位置时开始计时,变压器输入电压的瞬时值表达式为u=U1 sin 2πnt
B.变压器的匝数比是U1∶U0
C.电流表的示数是
D.线圈中产生的电动势最大值是Em=U1
易错点2　理解不清变压器的制约关系
2.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原、副线圈两端的电压分别为U1、U2,通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。保持n1、n2和U1不变,且闭合开关S后两灯泡均能发光,将开关S由闭合变为断开,则 (　　)
A.U2增大
B.I1减小
C.I2增大
D.变压器的输入功率增大
易错点3　分析不清线圈的串、并联问题
3.一理想变压器的原线圈匝数为n1=100,副线圈匝数n2=30,n3=20,一个电阻为48.4 Ω的小灯泡接在副线圈上,如图所示。当原线圈与e=220 sin ωt (V)的交流电源连接后,变压器的输入功率是 (　　)
A.10 W
B.20 W
C.250 W
D.500 W
易错点4　混淆变压器与分压器
4.在图甲、乙两电路中,当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时,测得c、d间与g、h间的电压均为110 V。若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压,则a、b间与e、f间的电压分别为 (　　)
A.220 V、220 V
B.220 V、110 V
C.110 V、110 V
D.220 V、0
思想方法练
　　　　　　　　　　　　　　　
一、等效思想(电流有效值的求解)
1.(2021广东深圳实验学校月考)如图甲所示,矩形线圈的一部分处在有界匀强磁场中,并绕处于磁场边界的轴OO'匀速转动,产生的感应电动势随时间的变化图线如图乙所示,下列说法正确的是 (　　)
A.t=0时刻线圈处于与中性面垂直的位置
B.t=0时刻线圈位于磁场内、外的面积比为3∶2
C.每秒钟电流方向改变100次
D.该交流电的有效值为U= V
二、数形结合(图像问题)
2.(2021福建厦门模拟)在如图甲所示的电路中,电阻R的阻值为10 Ω,电压表和电流表均为理想电表,变压器为理想变压器,在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压,电压表的示数为25 V,下列说法正确的是 (　　)
A.该变压器原线圈两端电压的有效值为 V
B.该变压器原副线圈的匝数之比为11∶5
C.电流表的示数为5.5 A
D.若增大电阻R的阻值,变压器原线圈的输入功率减小
三、程序法
3.如图所示,自耦变压器的输出端有A、B、C三个完全相同的小灯泡,且可以认为小灯泡的电阻不受温度的影响。将正弦交流电接入自耦变压器的输入端,开始时自耦变压器的滑片P处于某一位置,开关S闭合,三个小灯泡均发光,操作过程中,小灯泡两端电压均未超过其额定值。下列说法中正确的是 (　　)
A.将自耦变压器的滑片P向上滑动,三个灯泡将变暗
B.将自耦变压器的滑片P向上滑动,三个灯泡将变亮
C.将开关S断开,为保证A、B两灯功率不变,需将自耦变压器的滑片P向上滑动
D.将开关S断开,为保证A、B两灯功率不变,需将自耦变压器的滑片P向下滑动
4.(2021山东模拟)一含有理想变压器的电路图如图所示,交流电源输出电压的有效值不变,图中三个电阻R完全相同,电压表为理想交流电压表,当开关S断开时,电压表的示数为U0;当开关S闭合时,电压表的示数为U0。变压器原、副线圈的匝数比为(　　)
A.5　　B.6　　C.7　　D.8
本章复习提升
易混易错练
1.BC 2.B 3.A 4.B
1.BC　线圈以较大的转速n匀速转动,所以ω=2πn,电压表显示的是有效值,Um=U有=U1,所以变压器输入电压的瞬时值表达式为u=U1 sin 2πnt,故A错误;电压与匝数成正比,所以变压器的原、副线圈的匝数比是U1∶U0,故B正确;理想变压器的输入功率和输出功率相等,灯泡正常发光时电功率为P=,所以输入功率为P'=,电流表的示数是I1==,故C正确;由于线圈有内阻r,故线圈中产生的电动势有效值大于U1,最大值也就大于U1,故D错误。
2.B　根据=,可知U2不变,选项A错误;将开关S由闭合变为断开,则副线圈电路中电阻变大,已知U2不变,输出电流决定输入电流,副线圈电路的电流I2减小,则I1减小,选项B正确,C错误;变压器的输出功率决定输入功率,P2=I2U2,I2减小,则输入功率减小,选项D错误。
3.A　由题图可知n2与n3反接,两组线圈回路中的磁通量抵消了一部分,相当于匝数n4=10,由=得U4=22 V,所以灯泡功率P灯== W=10 W,又因为理想变压器输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率也是10 W,选项A正确。
4.B　变压器与分压器的区别主要是原理不同,变压器的工作原理是法拉第电磁感应定律,可以把电压升高,也可以把电压降低;分压器的工作原理是串联电路的分压原理,不能升高电压。在题图甲中,由Uab=220 V,Ucd=110 V,可知nab=2ncd,所以当c、d间接110 V交流电压时,ab间电压为220 V;在题图乙中,由Uef=220 V,Ugh=110 V,可知分压器触头P在正中央,当gh间接110 V交流电压时,电流经过分压器下半部分,g点和e点电势相等,所以ef间电压等于gf间电压,即Uef=110 V。故选B。
思想方法练
1.D 2.BD 3.AC 4.B
1.D　分析题图乙可知,t=0时刻,感应电动势为零,此时线圈处于中性面位置,故A错误;分析交变电流的产生条件,结合题图乙可知,t=0.01 s时,感应电动势数值出现跳跃,最大值由5 V变为10 V,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的最大值Em=NBSω,则t=0时刻,线圈位于磁场内、外的面积之比为1∶2,故B错误;分析题图乙可知,周期T=0.04 s,一个周期内电流方向改变两次,则每秒电流方向改变50次,故C错误;根据电流的热效应可知··+··=·T,解得电压有效值U= V ,故D正确。
2.BD　设变压器原线圈两端电压有效值为U,根据电流的热效应可得·T=·,可解得U1=55 V,A错误;电压表的示数为副线圈两端电压,即U2=25 V,由=可得该变压器原、副线圈的匝数之比为11∶5,B正确;副线圈的电流为I2==2.5 A,由=可得原线圈的电流,即电流表的示数I1≈1.14 A,C错误;若增大电阻R的阻值,由P=可知,副线圈的功率减小,变压器的输入功率等于输出功率,故变压器原线圈的输入功率减小,D正确。
3.AC　将滑片P向上移动时,原线圈的匝数增加,根据变压关系,得知副线圈电压减小,则流过小灯泡的电流减小,三个灯泡实际功率减小,所以都将变暗,故A正确,B错误;将开关S断开,由于副线圈的电压不变,副线圈回路中总电阻增大,电流减小,两灯的电压增大,根据功率公式P=可知灯泡功率增大,为保证A、B功率不变,应降低两灯的电压,所以应减小副线圈电压,根据变压关系,应增大原线圈的匝数,故需将滑片P向上移动,故C正确,D错误。
4.B　设变压器原、副线圈匝数之比为k,当开关断开时,副线圈电压为U2=,根据欧姆定律得副线圈中电流为I2==,则原线圈中电流为I1==,则交流电的输出电压为U=U0+I1R=U0+①;当S闭合时,电压表的示数为U0,则副线圈的电压为U2'=,根据欧姆定律得I2'===,则原线圈中电流为I1'==,则交流电的输出电压为U=U1'+I1'R=+②;联立①②解得k=6,故B正确。
导师点睛　对于复杂问题,可将复杂的过程分为几个简单过程进行分析,这种方法就是程序法。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)