高二物理相交变电流优化训练题(有答案)

编辑: 逍遥路 关键词: 高二 来源: 高中学习网

1.在匀速转动的三相交流发电机中,关于三个线圈中产生的电动势,下列说法不正确的是(  )
A.按相同规律变化,同时达到最大值和最小值
B.具有相同的有效值
C.具有相同的周期和频率
D.具有相同的最大值
解析:选A.三相交流发电机中,三个线圈具有相同的有效值、周期、频率及最大值;但它们的相位相差23π.故B、C、D正确,A错误.
2. 在三相四线制的电路上,用星形接法连接了三只相同的灯泡,如图4-1-12所示,三个灯泡均正常发光,若由于某种原因造成中性线断路,下列说法正确的是(  )
图4-1-12
A.三个灯将变暗
B.三个灯因过亮而烧毁
C.三个灯立刻熄灭
D.三个灯仍正常发光
解析:选D.三相负载对称,中性线上的电流为零,断路后不影响负载的正常工作.
3.在三相交变电流中(  )
A.相电压和线电压一定相等
B.在星形接法中,相电压为380 V,线电压为220 V
C.在三角形接法中,线电压为380 V,相电压为220 V
D.额定电压为380 V的三角形接法连接的电动机,用相电压为220 V的星形接法连接的发电机供电,电动机仍可以正常工作
解析:选D.三相交流电中,在星形接法中,线电压为380 V时,相电压为220 V,A、B错;在三角形接法中,线电压与相电压相等,C项错;若三角形接法,相电压与线电压相等,而星形接法中线电压为380 V,电动机仍可正常工作.
4.如图4-1-13所示,A、B、C为三相交流电流,每个灯泡的额定电压均为220 V,额定功率相同,则L与L′两灯的实际功率之比为(设灯泡电阻恒定)(  )
图4-1-13
A.1∶2 B.2∶1
C.1∶3 D.3∶1
解析:选D.由题意知电源线电压U线=220 V,对负载采用三角形接法来说,每相负载两端的电压都等于电源的线电压,因此L灯两端电压UL=U线=220 V.
对负载采用星形接法来说,由于三相负载相同,每相负载的电压为线电压的13,因此L′灯两端电压UL′=13U线=2203 V.
设每盏灯的电阻为R,则L灯的实际功率PL=U2LR=?220 V?2R,L′灯的实际功率PL′=U2L′R=?2203V?2R,
故PL∶PL′=3∶1.
5.如图4-1-14所示是三相四线制的供电线路,O为中性线,相电压为220 V,两灯泡L1和L2按图示接入电路.
图4-1-14
(1)若L1和L2的规格都是“220 V 60 W”,则它们是否正常发光?如果因某种原因在中性线的O′处断路,求各灯两端的电压和通过的电流.
(2)若L1和L2的规格分别是“220 V 60 W”和“220 V 15 W”,则又怎样?
解析:(1)在三相四线制供电线路中,U线=3U相=380 V,由于两灯都是接在相线和中性线之间,所加的电压跟额定电压相同,所以都正常发光,若中性线在O′处断路,L1和L2串联后接入A、B两相线间,总电压为380 V,由于规格相同,所以加在每个灯泡两端的电压都是190 V,通过的电流都是I=UR=190807A=0.24 A(其中R是灯泡的电阻,R=U2额P=807 Ω).
(2)中性线没有断开时,两灯加的电压等于额定电压,两灯仍都能正常发光.中性线在O′处断开后,由于两灯电阻之比R1∶R2=1∶4,所以两灯两端的电压分别为U1=15U线=76 V,U2=45U线=304 V,由于L2两端的电压较多并且超出了它的额定电压,所以L2灯丝将被烧断,其结果是L2被损坏,L1因L2的断路而不能发光.
答案:(1)都正常发光;如果因某种原因中性线的O′处断路,各灯两端的电压都是190 V,通过的电流都是0.24 A.
(2)都正常发光;若在O′处断路,则L2被损坏,L1因L2断路而不能发光.
一、单项
1.下列关于三相交流发电机的说法中,正确的是(  )
A.三个线圈都不可以单独向外供电
B.三个线圈发出交流电的有效值的时间依次相差T/3
C.三个线圈发出交流电的瞬时值的时间依次相差T/3
D.三个线圈发出交流电的最大值的时间依次相差T/3
解析:选D.产生三相交变电流的三个线圈是相互独立的,每一个都相当于一个独立的电源可以单独供电,只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一周期,故A错,D正确;三个线圈发出交流电的有效值任何时刻都相同,B错;由三相交变电动势的图象(如图)知,C也不正确.
2.发电机三相线圈绕组采用星形接法时,关于输电线中性线的说法中正确的是(  )
A.中性线不能去掉
B.当三相负载不对称时,中线中无电流
C.中性线中一定没有电流
D.当三相负载对称时,中性线中无电流
解析:选D.三相四线制星形接法中,若电路各负载相同,则中线中无电流,可以去掉,形成三相三线制接法;若负载不对称,各相用电情况不一定相同,中线中有电流通过,不能去掉,故选项D正确,A、B、C错误.
3.有关三相交变电流,下列说法正确的是(  )
A.线电压等于相电压的3倍
B.在三相四线制供电线路中,线电压是相电压的2倍
C.家用单相用电器可接在三相四线制电路中的任意两条导线之间
D.三只标有“220 V,100 W”的灯泡按Y形连接接入线电压为380 V的三相四线制电路时,中性线可省去.
解析:选D.当电源是星形接法时,U线=3U相,当电源是三角形连接时,U线=U相.家用单相用电器的额定电压为220 V,只能接在三相四线制电路中的火线和零线上.当电源和负载均采用星形接法,而且三相负载相等时,每相电压均为220 V,电流相等,在这种情况下,中性线可省去.
4.对于照明电路的“火线”与“地线”,正确的理解是(  )
A.进入每个家庭的两根输电线,火线即是某一相的端线,地线即是星形接法中的零线
B.电路中的电流总是由火线流入,地线流出,因而开关要接在火线上
C.正确情况下,地线电势为零,与大地没有电势差
D.火线与地线间的电势差为220 V,且总是火线的电势高
解析:选A.照明电路中电流大小和方向都是周期性变化的,时而由火线流入地线流出,时而由火线流出地线流入.开头接在火线上,断开开关使用电器脱离火线,避免检修时接触火线触电.火线和地线间的电势时而火线高,时而地线高,故BCD错误.
5.关于三相交流电源的负载的连接方式,下列说法不正确的是(  )
A.负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压
B.发电机采用星形接法,负载就必须采用星形接法
C.三相对称负载可以接成三角形,也可以接成星形
D.三相四线制和三相三线制的星形接法中U相=U线3=220 V
解析:选B.负载采用何种接法应取决于负载的额定电压,A对.三相对称负载可以按星形或三角形连接,C对.星形接法中U线=3U相,D对.发电机采用星形接法时,负载有星形、三角形两种接法,B错.
6.三相交流发电机的三个线圈中A相的电压为U=311sin(100πt) V,那么(  )
A.三个线圈交变电流的频率都为100 Hz
B.在t=0时,其他两个线圈的输出电压也为零
C.若按星形接法,任意两端线间的电压最大值为380 V
D.若按三角形接法,任意两端线间的电压为220 V
解析:选D.三相交流发电机每个线圈的频率、电压有效值(或最大值)均相同,但由于在步调上不一致,所以某一时刻电压的瞬时值不同,当三个线圈按星形接法时,线电压U线=3U相=3×3112 V≈381 V,其最大值U线m=2U线≈539 V,当三个线圈按三角形接法时,U线=U相=3112 V≈220 V.故正确选项为D.
7.一台三相电炉,铭牌上标有“220/380,△/Y”的字样,由此可见(  )
A.电炉每一相电热元件的额定电压是220 V
B.电炉每一相电热元件的额定电压是380 V
C.供电线路线电压是380 V,电炉的三相负载应采用三角形连接
D.供电线路线电压是220 V,电炉的三相负载应采用星形连接
解析:选A.铭牌上“220/380,△/Y”的意义是供电线路都是星形接法,线电压应为380 V,供电线路都是三角形接法,线电压是220 V,故应选A.
8.如图4-1-15所示,在三相交流电源上按星形接法连接相同的负载1、2、3,BN是中性线,已知负载1上的电压为220 V,电流为15 A,现以I表示中性线上的电流,U表示PQ两点间的电压,则(  )
图4-1-15
A.I=15 A,U=440 V B.I=45 A,U=380 V
C.I=0 A,U=440 V D.I=0 A,U=380 V
解析:选D.三相交流电源上Y形连接相同负载时,中性线上电流为0,相电压为220 V,PQ间电压为线电压,大小为380 V,D对.
9.如图4-1-16所示,发电机每个绕组两端的电压(相电压)为220 V,三个负载电阻均为100 Ω,下列说法中不正确的是(  )
图4-1-16
A.发电机绕组采用“Y”接法,负载采用“△”接法
B.每个负载电阻两端的电压为220 V
C.每个负载电阻两端的电压为380 V
D.通过每个负载的电流为3.8 A
解析:选B.对发电机而言,由于采用星形接法,所以如果相电压为220 V,那么线电压就是380 V,所以每个负载两端的电压为380 V,通过每个负载的电流为3.8 A,所以A、C、D正确,B错误.
10.如图4-1-17所示,ABC为一个三相电源的供电线,三个对称负载接成三角形电路,如供电电压稳定,当负载改BX星形接法时(  )
图4-1-17
A.负载的电压增加到原来的3倍
B.负载的电流减小到原来的13
C.负载的功率增加到原来的3倍
D.负载的功率减小到原来的13
解析:选B.三角形接法中每相负载的相电压等于线电压,星形接法当中U线=3U相,由三角形接法改为星形接法时,线电压不变,所以相电压变为原来的13,负载的电流减小到原来的13,由P=U2R可知,负载的功率减小到原来的13,B对,A、C、D错.
二、非
11.三相交流发电机线圈和负载连接如图4-1-18所示,已知每相线圈的电压为220 V,R1=R2=R3=38 Ω,RA1=RA2=RA3=22 Ω.求通过电阻和电灯的电流.
图4-1-18
解析:发电机每个线圈始端A、B、C分别由端线引出,末端X、Y、Z用中性线连接,形成星形连接,因AX、BY、CZ间电压(相电压)是220 V,所以A、B、C三条端线间电压(线电压)U线=3U相=380 V.
电阻R1、R2、R3是三角形连接,电阻两端电压是两端线间电压UR=U线=380 V,通过每个电阻的电流IR=UR/R=380/38 A=10 A.
电灯A1、A2、A3是星形连接,两端电压是端线与中性线之间的电压,UA=U相=220 V,所以通过每个电灯的电流为IA=UA/RA=220/22 A=10 A.
答案:10 A 10 A
12.在线电压为380 V的三相交流电路中,如图4-1-19所示,接有三只电阻均为484 Ω的电灯.问:
图4-1-19
(1)这三只电灯属何种接法?每只灯的电压、电流、功率各是多少?
(2)若L1灯的保险丝熔断,则其余两灯的电压、电流、功率又各是多少?
(3)若L1灯短路,则其余两灯的情况怎样?
解析:(1)属于星形接法,每只灯上的电压为相电压,即U=220 V,根据欧姆定律和功率公式得:
I=UR=220484 A=0.45 A,P=U2R=2202484 W=100 W.
(2)若L1灯保险丝熔断,即断开了一相,此时属于线电压加在BC两端,这两只灯每只灯上的电压为U2=190 V,电流、功率分别是
I2=U2R=190484 A=0.4 A,P2=U22R=1902484 W=74.6 W.
(3)若L1灯短路,则O点与A等电势,L2、L3两灯两端的电压均为线电压380 V,均被烧毁.
答案:(1)星形接法 220 V 0.45 A 100 W
(2)190 V 0.4 A 74.6 W
(3)均被烧毁


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