2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册第三章 交变电流 单元测试卷
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册第三章 交变电流 单元测试卷 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 697.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-20 15:22:14 | ||
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文档简介
第三章 交变电流 单元测试
一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选顶中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO′的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t=0时刻，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中存在周期为T的变化电流
B．t=0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大
C．t=时刻，电流向左通过灵敏电流计
D．t=时刻，回路磁通量最大电路中电流最大
2．如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
3．如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交变电流的有效值为（ ）
A． B． C． D．
4．图（a）为电视机电脑板供电电路图，图中变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为44：1，R为用电器件的等效电阻，阻值为5Ω，A为理想电流表。已知ab两点间的电压如图（b）所示，下列说法正确的是（ ）
A．通过R电流的表达式为
B．电流表的示数约为1.41A
C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率
D．原线圈两端的电压为220V
5．在如图所示的电路中，、、为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关，C是电容很大的电容器。关于三盏灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．合上开关时，不亮，、同时亮
B．合上开关时，三盏灯泡同时亮
C．开关合上足够长时间后，最亮，、一样亮
D．开关合上一段时间后再断开，、亮一下后一起缓慢熄灭，立即熄灭
6．图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则（ ）
A．磁铁的转速为10r/s
B．每秒钟交变电流方向变化5次
C．风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin10πt（A）
D．风速加倍时线圈中电流的有效值加倍
7．如图所示，P为理想自耦变压器滑动端，原线圈匝数为4000，原线圈两端的瞬时电压为220sin50πt（V），电阻R1=200Ω，R2=300Ω，D为理想二极管，电容器的电容为2000μF，则下列说法中正确的是（ ）
A．穿过线圈的磁通量的变化率最大为0.22Wb/s
B．滑动端P从b向a滑动的过程中，电容器两端的电压逐渐降低
C．滑动端P从a向b滑动的过程中，副线圈两端电压减小
D．当滑动端P移动到ab的中点时，R2的电功率与R1的电功率之比为3︰2
8．如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且，定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用和表示。则以下说法正确的是（ ）
A． B．
C．电阻消耗的功率 D．电源的输出功率一定增大
9．一个含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻。当输入电压时，原线圈中电流为，则变压器原、副线圈匝数比为（ ）
A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
10．某发电站用的交变电压向远处送电，输送功率为，输电线的总电阻为。若改用的交变电压送电，保持输送功率不变，则输电线上节约的电功率为（ ）
A． B． C． D．
11．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数比，在T的原线圈的两端接入一有效值U=1000V的正弦交流电压，若原线圈的输入电功率，输电线的总电阻为20Ω。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A．2kW B．5kW C．10kW D．20kW
12．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示，单匝矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压（ ）
A．峰值是e0 B．峰值是2e0
C．有效值是e0 D．有效值是Ne0
13．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数为V
B．R处温度升高时，变压器原线圈的输入功率增大
C．R处温度降低时，电流表的示数变大，电压表V2的示数变小
D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分。选对但不全的得1分。有选错的得0分）
14．如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动角速度ω=100πrad/s。线圈匝数N=100匝，边长ab=0.2m、ad=0.4m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B=T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是（ ）
A．该线圈产生的交流电动势有效值为25V
B．该线圈产生的交流电动势峰值为50 V
C．电容器的耐压值至少为50V
D．电容器的耐压值至少为50V
15．如图是远距离输电的原理图，其中升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3、U4，假设发电厂输出电压U1恒定不变，输电线的电阻不可忽略，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．保持输送功率不变，增大输送电压U2，输电线上损耗的功率减小
B．用电高峰时用户负载增加，U2增大
C．用电高峰时用户负载增加，U3增大
D．用电高峰时用户负载增加，U4减小
16．如图，发动机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为，不计线圈电阻，下列说法正确的是（ ）
A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为
C．与的比值为 D．发电机的功率为
三、实验题
17．（7分）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
（1）以上操作的合理顺序是________（只填步骤前的数字序号）。
（2）如图所示，在实验中，两线圈的匝数分别为1600、400，当原线圈匝数较多，且原线圈两端电压为12V时，副线圈两端电压为3V；原线圈与副线圈对调后，当原线圈两端电压为2V时，副线圈两端电压为8V。那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压U1、U2与原、副线圈匝数n1、n2的关系是________。
18．（7分）理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器．现有一个理想变压器、一个原线圈（匝数为n1）和一个副线圈（匝数为n2）。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。
（1）甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1.你认为猜想合理的同学是________，你做出上述判断所依据的物理规律是_________。
（2）为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究。为保证实验安全、有效地进行，应选用________电源。
（3）在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于________挡，并选用________量程进行试测，大致确定被测数据后，再先用适当的量程进行测量。
四、解答题
19．（12分）如图所示，正方形线圈abcd谢绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速为 r/s，已知ab=ad=20cm，匝数N=100，磁感应强度B=1T，图示位置线圈平面与磁感线平行．闭合回路中线圈的电阻r=4Ω，外电阻R=12Ω．求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式；
（3）交流电压表的示数；
（4）从图示位置转过90°过程中的平均电动势；
（5）从图示位置转过90°过程中的通过线圈截面的电荷量q。
20．（13分）查史料可知，1882年珍珠街电站采用6台直流发电机，输出总功率为661.5kW，电能输送的最远距离为1.6km，给用户提供110V的直流电压，最多可满足6000盏16W的爱迪生灯泡使用。
（1）电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比是多少？
（2）估算直流发电机的输出电压；
（3）若将输电距离增加一倍，还能否为6000盏16W的爱迪生灯泡正常使用？
21．（16分）如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求：
（1）输电线的电流；
（2）发电机的输出功率；
（3）发电机线圈转动的角速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．A
【详解】
AC．在赤道上时，地磁场方向从地球南极出发到地球北极，类比导线切割磁感线，由右手定则判断，在上方电流沿方向，在下方电流沿方向，电路中存在周期性变化的电流，时刻，电流向右通过灵敏电流计，故A正确C错误；
B．t=0时刻，回路磁通量最大，但磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故B错误；
D．时刻，回路磁通量最大，但磁通量的变化率最小，电路中电流最小，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．转轴与磁场平行，所以线圈中磁通量不会发生变化，故没有感应电流产生，故A错误；
B．根据 ，可知产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；
C．回路磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
D．线圈沿垂直磁场的转轴转动，可以产生正弦式交流电，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
设交变电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则
解得
I=A
故选B。
4．A
【详解】
A．根据图像可知
根据根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
由于电流是正弦变化，则通过R电流的表达式为
A正确；
B．由图像可知，ab两点间的电压为
根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
B错误；
C．根据变压器的原理可知，原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率，C错误；
D．根据变压器的原副线圈的电压关系，则有
代入数据，解得
D错误。
故选A。
5．C
【详解】
AB．S刚闭合时，线圈中产生自感现象，此时线圈可看作一个很大的电阻，故不亮，大电容对变化电流阻碍作用很小，此时电容器可看作阻值很小的导线，相当于被短路，故也不亮，只有亮，选项AB错误；
C．S闭合足够长时间后，电路稳定而自感现象消失，因为线圈的直流电阻为零，故可将线圈看作一根导线，、灯一样亮，电容器C断路，中电流等于干路电流，故最亮，选项C正确；
D．S闭合时，电容器C充电，S闭合一段时间后，C中无电流，相当于断路，S再断开，由于自感现象，此时线圈可看作新的电源，、都亮一下后一起缓慢熄灭，电容器将对放电，故也将逐渐熄灭，选项D错误。
故旋钮C。
6．D
【详解】
A．通过乙图可知周期
转速度为
A错误；
B．在一个周期内电流方向改变2次，故1s内电流方向改变的次数为
B错误；
CD．通过乙图可知电流的最大值为0.6A，周期
根据
故电流的表达式为
风速加倍时，角速度加倍，根据
可知产生的感应电动势最大值加倍，形成的感应电流加倍，线圈中电流的有效值加倍，故风速加倍时电流的表达式为
C错误D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．穿过线圈的磁通量的变化率最大为
故A错误；
B．滑动端P从b向a滑动的过程中，二极管不导通，电容器没有放电的通路，所带电荷量不变，电容器两端的电压不变，故B错误；
C．滑动端P从a向b滑动的过程中，原、副线圈匝数比变大，副线圈两端电压升高，故C错误；
D．R1、R2中电流相等，由
可得R2的电功率与R1的电功率之比为
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
AB．根据变压器的原理可得
，
则有
，
在原线圈电路中有
即
整理可得
则有
所以AB错误；
C．副线圈消耗的功率为
所以C错误；
D．当向上调节滑动变阻器的滑片P时，副线圈的总电阻减小，所以回路中的电流增大，电源的电压不变，所以电源的输出功率一定增大，则D正确；
故选D。
9．B
【详解】
设原副线圈匝数比为n，当输入电压时，副线圈电压为
由理想变压器原副线圈功率相等可得
联立带入数据解得
故选B。
10．B
【详解】
输电线的功率损失
当输电电压为11kV时
当输电电压为55kV时
则输电线上节约的电功率480W。
故选B。
11．A
【详解】
由
解得升压变压器T原线圈中的电流
根据理想变压器的电流规律
解得输电线中电流
输电线上损失的电功率
选项A正确。
12．D
【详解】
矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机输出电压的峰值是
Um=2Ne0
根据正弦式交变电流最大值与有效值的关系，可得该发电机输出电压的有效值
U＝＝Ne0
D正确，ABC错误。
故选D。
13．B
【详解】
A．由图知最大电压V，有效值为36V，电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压有效值即电压表V2的示数为V，A错误；
B．R处温度升高时，电阻变小，电压不变，所以功率增大，变压器原线圈的输入功率增大，B正确；
C．R处温度降低时，电阻变大，电流表的示数变小，但不会影响输入和输出电压值，即电压表V2的示数不变；C错误；
D．原线圈接如图乙所示的正弦交流电，由图可知，最大电压为V，周期为0.02s，故角速度为
故可得原线圈两端电压的瞬时值表达式为
D错误。
故选B。
14．AD
【详解】
AB．线圈产生的交流电动势峰值为
Em=NBSω=100××（0.2×0.4）×100πV=50V
线圈中产生正弦式交变电流，但只有半个周期有电流，根据电流的热效应有
2×R×=T
解得交流电动势的有效值
E=25V
故A正确，B错误；
CD．电容器的耐压值至少为电动势的最大值，即至少为50V，故C错误，D正确。
故选AD。
15．AD
【详解】
A．保持输送功率不变，增大输送电压U2，根据
P=UI
可知，输电线上的电流减小，根据
P损=I2线R
可知，输电线上损耗的功率减小，选项A正确；
BCD．升压变压器的次级电压U2是由初级电压U1和匝数比决定的，则用电高峰时用户负载增加，U2不变，由于输电线上的电流会变大，则输电线上损失的电压变大，则根据
U3=U2-U线
可知，U3减小，根据
可知，U4减小，选项BC错误，D正确。
故选AD。
16．BC
【详解】
AB．通过电阻的电压为
根据理想变压器原副线圈电压的关系可得，电阻两端的电压为
解得
通过电阻的电流为
A错误；B正确；
C．发电机线圈电动势的峰值为
则发电机线圈电动势的有效值为
根据理想变压器原副线圈电压关系，有
C正确；
D．发电机的功率为
D错误。
故选BC。
17．①③②④
【详解】
（1）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；然后闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。可知顺序为①③②④。
（2）两线圈对调前
n1＝1600，n2＝400
当U1＝12V时
U2＝3V
可知
原线圈与副线圈对调后
n1＝400，n2＝1600
当U1＝2V时
U2＝8V
可知
由以上分析可初步确定
18．甲 法拉第电磁感应定律 低压（一般低于12 V）交流 交流电压 最大
【详解】
（1）由变压器的工作原理可知，猜想合理的同学是甲同学．做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律．
（2）为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压（一般低于12 V）交流电源．
（3）使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并先用最大量程进行试测．
19．(1)400V；(2) i=25cos（100πt）A；(3)；(4)；(5)0.25C
【详解】
(1)角速度为
产生的感应电动势最大值为
(2)根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为
感应电流的瞬时表达式为
i=Imcosωt
所以电流的瞬时表达式为
i=25cos（100πt）A
(3)电压表的示数为
(4)平均电动势为
(5)通过线框截面电量为
20．（1）85.5%；（2）758V；（3）不能
【详解】
（1）根据题意，用户能够使用的最大功率为
电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比为
%＝85.5%
（2）由功率公式
计算线路中直流电流大小为
所以直流发电机输出电压即电路中的输送电压为
（3）由功率计算公式
可求得线路中的电阻大小为
输送距离增加一倍，则线路中电阻变为，此时线路上损耗的电压为
由于
这意味着输送电压小于线路上的损耗电压，因此不可能将输送距离增加一倍到3.2km。
21．（1）10A；（2）；（3）
【详解】
（1）依题意得：用户端总电流为
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
代入数据得
（2）根据能量守恒可知
根据功率公式可知输电线损失的功率
根据能量守恒可知
代入数据得
（3）由交变电流的有效值公式可知
由闭合电路欧姆定律可知
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
根据功率公式可知
代入数据得
答案第1页，共2页
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一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选顶中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO′的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t=0时刻，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中存在周期为T的变化电流
B．t=0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大
C．t=时刻，电流向左通过灵敏电流计
D．t=时刻，回路磁通量最大电路中电流最大
2．如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
3．如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交变电流的有效值为（ ）
A． B． C． D．
4．图（a）为电视机电脑板供电电路图，图中变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为44：1，R为用电器件的等效电阻，阻值为5Ω，A为理想电流表。已知ab两点间的电压如图（b）所示，下列说法正确的是（ ）
A．通过R电流的表达式为
B．电流表的示数约为1.41A
C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率
D．原线圈两端的电压为220V
5．在如图所示的电路中，、、为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关，C是电容很大的电容器。关于三盏灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．合上开关时，不亮，、同时亮
B．合上开关时，三盏灯泡同时亮
C．开关合上足够长时间后，最亮，、一样亮
D．开关合上一段时间后再断开，、亮一下后一起缓慢熄灭，立即熄灭
6．图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则（ ）
A．磁铁的转速为10r/s
B．每秒钟交变电流方向变化5次
C．风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin10πt（A）
D．风速加倍时线圈中电流的有效值加倍
7．如图所示，P为理想自耦变压器滑动端，原线圈匝数为4000，原线圈两端的瞬时电压为220sin50πt（V），电阻R1=200Ω，R2=300Ω，D为理想二极管，电容器的电容为2000μF，则下列说法中正确的是（ ）
A．穿过线圈的磁通量的变化率最大为0.22Wb/s
B．滑动端P从b向a滑动的过程中，电容器两端的电压逐渐降低
C．滑动端P从a向b滑动的过程中，副线圈两端电压减小
D．当滑动端P移动到ab的中点时，R2的电功率与R1的电功率之比为3︰2
8．如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且，定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用和表示。则以下说法正确的是（ ）
A． B．
C．电阻消耗的功率 D．电源的输出功率一定增大
9．一个含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻。当输入电压时，原线圈中电流为，则变压器原、副线圈匝数比为（ ）
A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
10．某发电站用的交变电压向远处送电，输送功率为，输电线的总电阻为。若改用的交变电压送电，保持输送功率不变，则输电线上节约的电功率为（ ）
A． B． C． D．
11．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数比，在T的原线圈的两端接入一有效值U=1000V的正弦交流电压，若原线圈的输入电功率，输电线的总电阻为20Ω。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A．2kW B．5kW C．10kW D．20kW
12．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示，单匝矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压（ ）
A．峰值是e0 B．峰值是2e0
C．有效值是e0 D．有效值是Ne0
13．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数为V
B．R处温度升高时，变压器原线圈的输入功率增大
C．R处温度降低时，电流表的示数变大，电压表V2的示数变小
D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分。选对但不全的得1分。有选错的得0分）
14．如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动角速度ω=100πrad/s。线圈匝数N=100匝，边长ab=0.2m、ad=0.4m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B=T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是（ ）
A．该线圈产生的交流电动势有效值为25V
B．该线圈产生的交流电动势峰值为50 V
C．电容器的耐压值至少为50V
D．电容器的耐压值至少为50V
15．如图是远距离输电的原理图，其中升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3、U4，假设发电厂输出电压U1恒定不变，输电线的电阻不可忽略，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．保持输送功率不变，增大输送电压U2，输电线上损耗的功率减小
B．用电高峰时用户负载增加，U2增大
C．用电高峰时用户负载增加，U3增大
D．用电高峰时用户负载增加，U4减小
16．如图，发动机的矩形线圈长为、宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为，不计线圈电阻，下列说法正确的是（ ）
A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为
C．与的比值为 D．发电机的功率为
三、实验题
17．（7分）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
（1）以上操作的合理顺序是________（只填步骤前的数字序号）。
（2）如图所示，在实验中，两线圈的匝数分别为1600、400，当原线圈匝数较多，且原线圈两端电压为12V时，副线圈两端电压为3V；原线圈与副线圈对调后，当原线圈两端电压为2V时，副线圈两端电压为8V。那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压U1、U2与原、副线圈匝数n1、n2的关系是________。
18．（7分）理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器．现有一个理想变压器、一个原线圈（匝数为n1）和一个副线圈（匝数为n2）。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。
（1）甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1.你认为猜想合理的同学是________，你做出上述判断所依据的物理规律是_________。
（2）为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究。为保证实验安全、有效地进行，应选用________电源。
（3）在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于________挡，并选用________量程进行试测，大致确定被测数据后，再先用适当的量程进行测量。
四、解答题
19．（12分）如图所示，正方形线圈abcd谢绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速为 r/s，已知ab=ad=20cm，匝数N=100，磁感应强度B=1T，图示位置线圈平面与磁感线平行．闭合回路中线圈的电阻r=4Ω，外电阻R=12Ω．求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式；
（3）交流电压表的示数；
（4）从图示位置转过90°过程中的平均电动势；
（5）从图示位置转过90°过程中的通过线圈截面的电荷量q。
20．（13分）查史料可知，1882年珍珠街电站采用6台直流发电机，输出总功率为661.5kW，电能输送的最远距离为1.6km，给用户提供110V的直流电压，最多可满足6000盏16W的爱迪生灯泡使用。
（1）电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比是多少？
（2）估算直流发电机的输出电压；
（3）若将输电距离增加一倍，还能否为6000盏16W的爱迪生灯泡正常使用？
21．（16分）如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求：
（1）输电线的电流；
（2）发电机的输出功率；
（3）发电机线圈转动的角速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．A
【详解】
AC．在赤道上时，地磁场方向从地球南极出发到地球北极，类比导线切割磁感线，由右手定则判断，在上方电流沿方向，在下方电流沿方向，电路中存在周期性变化的电流，时刻，电流向右通过灵敏电流计，故A正确C错误；
B．t=0时刻，回路磁通量最大，但磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故B错误；
D．时刻，回路磁通量最大，但磁通量的变化率最小，电路中电流最小，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．转轴与磁场平行，所以线圈中磁通量不会发生变化，故没有感应电流产生，故A错误；
B．根据 ，可知产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；
C．回路磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
D．线圈沿垂直磁场的转轴转动，可以产生正弦式交流电，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
设交变电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则
解得
I=A
故选B。
4．A
【详解】
A．根据图像可知
根据根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
由于电流是正弦变化，则通过R电流的表达式为
A正确；
B．由图像可知，ab两点间的电压为
根据闭合回路的欧姆定律可得电流表的示数为
B错误；
C．根据变压器的原理可知，原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率，C错误；
D．根据变压器的原副线圈的电压关系，则有
代入数据，解得
D错误。
故选A。
5．C
【详解】
AB．S刚闭合时，线圈中产生自感现象，此时线圈可看作一个很大的电阻，故不亮，大电容对变化电流阻碍作用很小，此时电容器可看作阻值很小的导线，相当于被短路，故也不亮，只有亮，选项AB错误；
C．S闭合足够长时间后，电路稳定而自感现象消失，因为线圈的直流电阻为零，故可将线圈看作一根导线，、灯一样亮，电容器C断路，中电流等于干路电流，故最亮，选项C正确；
D．S闭合时，电容器C充电，S闭合一段时间后，C中无电流，相当于断路，S再断开，由于自感现象，此时线圈可看作新的电源，、都亮一下后一起缓慢熄灭，电容器将对放电，故也将逐渐熄灭，选项D错误。
故旋钮C。
6．D
【详解】
A．通过乙图可知周期
转速度为
A错误；
B．在一个周期内电流方向改变2次，故1s内电流方向改变的次数为
B错误；
CD．通过乙图可知电流的最大值为0.6A，周期
根据
故电流的表达式为
风速加倍时，角速度加倍，根据
可知产生的感应电动势最大值加倍，形成的感应电流加倍，线圈中电流的有效值加倍，故风速加倍时电流的表达式为
C错误D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．穿过线圈的磁通量的变化率最大为
故A错误；
B．滑动端P从b向a滑动的过程中，二极管不导通，电容器没有放电的通路，所带电荷量不变，电容器两端的电压不变，故B错误；
C．滑动端P从a向b滑动的过程中，原、副线圈匝数比变大，副线圈两端电压升高，故C错误；
D．R1、R2中电流相等，由
可得R2的电功率与R1的电功率之比为
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
AB．根据变压器的原理可得
，
则有
，
在原线圈电路中有
即
整理可得
则有
所以AB错误；
C．副线圈消耗的功率为
所以C错误；
D．当向上调节滑动变阻器的滑片P时，副线圈的总电阻减小，所以回路中的电流增大，电源的电压不变，所以电源的输出功率一定增大，则D正确；
故选D。
9．B
【详解】
设原副线圈匝数比为n，当输入电压时，副线圈电压为
由理想变压器原副线圈功率相等可得
联立带入数据解得
故选B。
10．B
【详解】
输电线的功率损失
当输电电压为11kV时
当输电电压为55kV时
则输电线上节约的电功率480W。
故选B。
11．A
【详解】
由
解得升压变压器T原线圈中的电流
根据理想变压器的电流规律
解得输电线中电流
输电线上损失的电功率
选项A正确。
12．D
【详解】
矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机输出电压的峰值是
Um=2Ne0
根据正弦式交变电流最大值与有效值的关系，可得该发电机输出电压的有效值
U＝＝Ne0
D正确，ABC错误。
故选D。
13．B
【详解】
A．由图知最大电压V，有效值为36V，电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压有效值即电压表V2的示数为V，A错误；
B．R处温度升高时，电阻变小，电压不变，所以功率增大，变压器原线圈的输入功率增大，B正确；
C．R处温度降低时，电阻变大，电流表的示数变小，但不会影响输入和输出电压值，即电压表V2的示数不变；C错误；
D．原线圈接如图乙所示的正弦交流电，由图可知，最大电压为V，周期为0.02s，故角速度为
故可得原线圈两端电压的瞬时值表达式为
D错误。
故选B。
14．AD
【详解】
AB．线圈产生的交流电动势峰值为
Em=NBSω=100××（0.2×0.4）×100πV=50V
线圈中产生正弦式交变电流，但只有半个周期有电流，根据电流的热效应有
2×R×=T
解得交流电动势的有效值
E=25V
故A正确，B错误；
CD．电容器的耐压值至少为电动势的最大值，即至少为50V，故C错误，D正确。
故选AD。
15．AD
【详解】
A．保持输送功率不变，增大输送电压U2，根据
P=UI
可知，输电线上的电流减小，根据
P损=I2线R
可知，输电线上损耗的功率减小，选项A正确；
BCD．升压变压器的次级电压U2是由初级电压U1和匝数比决定的，则用电高峰时用户负载增加，U2不变，由于输电线上的电流会变大，则输电线上损失的电压变大，则根据
U3=U2-U线
可知，U3减小，根据
可知，U4减小，选项BC错误，D正确。
故选AD。
16．BC
【详解】
AB．通过电阻的电压为
根据理想变压器原副线圈电压的关系可得，电阻两端的电压为
解得
通过电阻的电流为
A错误；B正确；
C．发电机线圈电动势的峰值为
则发电机线圈电动势的有效值为
根据理想变压器原副线圈电压关系，有
C正确；
D．发电机的功率为
D错误。
故选BC。
17．①③②④
【详解】
（1）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；然后闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。可知顺序为①③②④。
（2）两线圈对调前
n1＝1600，n2＝400
当U1＝12V时
U2＝3V
可知
原线圈与副线圈对调后
n1＝400，n2＝1600
当U1＝2V时
U2＝8V
可知
由以上分析可初步确定
18．甲 法拉第电磁感应定律 低压（一般低于12 V）交流 交流电压 最大
【详解】
（1）由变压器的工作原理可知，猜想合理的同学是甲同学．做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律．
（2）为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压（一般低于12 V）交流电源．
（3）使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并先用最大量程进行试测．
19．(1)400V；(2) i=25cos（100πt）A；(3)；(4)；(5)0.25C
【详解】
(1)角速度为
产生的感应电动势最大值为
(2)根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为
感应电流的瞬时表达式为
i=Imcosωt
所以电流的瞬时表达式为
i=25cos（100πt）A
(3)电压表的示数为
(4)平均电动势为
(5)通过线框截面电量为
20．（1）85.5%；（2）758V；（3）不能
【详解】
（1）根据题意，用户能够使用的最大功率为
电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比为
%＝85.5%
（2）由功率公式
计算线路中直流电流大小为
所以直流发电机输出电压即电路中的输送电压为
（3）由功率计算公式
可求得线路中的电阻大小为
输送距离增加一倍，则线路中电阻变为，此时线路上损耗的电压为
由于
这意味着输送电压小于线路上的损耗电压，因此不可能将输送距离增加一倍到3.2km。
21．（1）10A；（2）；（3）
【详解】
（1）依题意得：用户端总电流为
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
代入数据得
（2）根据能量守恒可知
根据功率公式可知输电线损失的功率
根据能量守恒可知
代入数据得
（3）由交变电流的有效值公式可知
由闭合电路欧姆定律可知
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
根据功率公式可知
代入数据得
答案第1页，共2页
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