第3章 交变电流与远距离输电 单元综合测试（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第3章 交变电流与远距离输电 单元综合测试（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 742.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-02 09:05:57 | ||
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文档简介
第3章 交变电流与远距离输电 单元综合测试
一、单选题
1．（2022·全国·高二专题练习）下列关于交变电流的说法中正确的是（ ）
A．让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流平均值
B．让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值
C．交流电表上显示的电流数值是该交变电流的瞬时值
D．交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的最大值
2．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt（V），则（ ）
A．该交变电流的频率为10Hz
B．该电动势的有效值为10V
C．电路中理想交流电流表的示数为A
D．若将“10V 100μF”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿
3．（2021·全国·高二专题练习）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是（ ）
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量的变化率为零
4．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是4种亮度可调台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V 40W”。当灯泡所消耗功率都调至20W时，甲、乙、丙、丁电路中消耗的电功率依次为P1、P2、P3、P4，其关系正确的是（ ）
A．P1＝P2＝P4＞P3 B．P4＞P1＝P2＞P3
C．P4＞P1＞P2＞P3 D．P1＞P2＞P4＞P3
5．（2021·山东·夏津第一中学高二阶段练习）图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′（OO′沿水平方向）匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象，磁通量最大值为，线圈内阻不计，则（ ）
A．T=0.015s时，电压表的示数为0V
B．R中的电流i随时间t变化的规律是
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是
D．经过甲图所示位置前后瞬间，电流方向会改变
6．（2021·青海大通·高二期末）如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，线圈绕对称轴OO′匀速转动的角速度为ω。空间中只有OO′左侧存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若闭合线圈的总电阻为R，则（ ）
A．线圈中电动势的最大值为NBL2ω
B．线圈中电动势的有效值为NBL2ω
C．在转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流
D．穿过线圈的磁通量最大值为
7．（2021·广东·高二期末）如图所示，内阻不计的矩形线圈匝数为、面积为S，绕轴在水平方向的磁感应强度为的匀强磁场中以角速度做匀速转动。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，上下移动滑动触头时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻。下列判断正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，当矩形线圈转过时，穿过它的磁通量为0
B．矩形线圈产生的感应电动势的最大值为
C．保持P位置不动，当增大时，电压表读数不变
D．保持不变，当P向上移动时，电流表读数变小
8．（2021·重庆·西南大学附中高三阶段练习）如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，R1为定值电阻，滑动变阻器R最大阻值与R1相等，滑片P置于R中间。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是（ ）
A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2sinωt
B．电压表V示数为
C．变压器的输入功率与输出功率之比为1∶3
D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均变小
9．（2021·广西桂林·高二期末）如图，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）
A．在图中时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．交流电b的电压最大值为5V
C．线圈先后两次周期之比为3：2 D．交流电a的瞬时值表达式为（V）
10．（2021·四川眉山·高二期末）如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为44V的灯泡a和b，当原线圈输入u=220sin100πt（V）的交变电压时，两灯泡均能正常发光，且滑动变阻器调节过程中灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交变电流的频率为100Hz
B．理想变压器原、副线圈匝数比为3︰1
C．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，灯泡b变暗
D．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电路总功率变小
11．（2021·广东顺德·高二期末）如图甲电路中，变压器为理想变压器，交流电流表为理想电表，输入电压随时间变化的图像如图乙，两只规格为“，”的灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．原、副线圈匝数之比为
B．电阻的功率为
C．电流表的示数为
D．副线圈中电流方向内改变次
12．（2021·山东·莒县第一中学高二期末）电阻的单匝金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图所示。此线圈与一个的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（ ）
A．电阻上消耗的电功率为
B．内，通过电阻的电荷量为
C．时穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为
D．时穿过线圈的磁通量最大，最大值为
二、填空题
13．（2022·福建·泉州市教科所二模）变压器线圈中的电流较大，所用的导线应当较粗。升压变压器的原线圈的漆包线比副线圈的漆包线________（填“粗”或“细”）。远距离输电时，采用升压变压器使输送电压升高为原来的n倍，当输送电功率一定时，输电线路上因发热损耗的电功率将减少为原来的_________。
14．（2021·宁夏育才中学高二期末）如图所示，正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1所示的方式连接，R＝200Ω，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则此交流电的频率为__Hz，交流电流表的读数_____A，R两端电压随时间的变化规律的表达式____。
15．（2021·甘肃·金昌市第一中学高二期中）如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电压表和电流表，已知电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，n1：n2=100∶1，n3：n4=1∶10，输电线路的电压是___________V，电流是___________A。
16．（2021·江西·南昌十中高二阶段练习）如图所示，理想变压器的初、次级线圈分别接着定值电阻、，且，初、次级线圈的匝数比，加一定交流电源电压后，两电阻两端电压之比___________，两电阻上消耗的电功率之比___________。
三、解答题
17．（2021·四川遂宁·高二期末）交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框可绕线框平面内垂直于磁感线的OO＇轴转动，由线框引出的导线和分别与两个跟线框一起绕OO＇轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻及理想电流表形成闭合电路。已知长度为，bc长度为，线框电阻为，匝数为，线框以恒定角速度逆时针转动。求：
（1） 从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值的表达式；
（2）安培表的示数；
（3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功。
18．（2021·山东德州·高二期末）如图所示，其水平放置的矩形线圈的面积为，共有匝，线圈总电阻为，只在线圈平面上方有磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向水平，线圈可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的电阻连接，其余电阻不计。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈由图示位置开始转动产生的感应电动势瞬时值表达式及电流表读数；
（2）求线圈从图示位置转过的过程中流经电阻R的电荷量。
19．（2021·山东聊城·高二期末）如图所示为一个小型交流发电机的原理图，矩形线圈平面与磁场平行，线圈ab边长为l1，bc边长为l2，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈通过滑环和电刷与外电路电阻R连接。在外力作用F线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈产生的感应电动势的最大值（写出计算过程）；
（2）从图示位置开始计时，写出经过时间t感应电动势的瞬时值表达式，求线圈转动N周过程中电阻R上产生的焦耳热。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
AB．根据有效值的定义知让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值，故B正确，A错误；
C．交流电表上显示的电流数值是该交变电流的有效值，故C错误；
D．交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的有效值，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
A．由可得
故A错误；
B．由Em＝10V可知其有效值为
故B错误；
C．交流电表的示数为有效值，所以理想交流电流表的示数为
故C正确；
D．路端电压的最大值为
其电压值小于“10V 100μF”电容器的击穿电压，所以电容器不能被击穿，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．t＝0.1 s 和t＝0.3 s时，Φ最大，变化率为0，e＝0，故A错误；
B．t＝0.2 s和t＝0.4 s时，Φ＝0，变化率最大，e＝Em最大，方向不变；故B错误；
D．根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，t＝0.4 s时， 最大，故D错误；
C．由Φ－t图像可知
，
则
故C正确。
故选C。
4．B
【解析】
甲、乙采用串联分压方法，电路消耗的功率相等，丙采用变压器分压，最节能，丁采用分压电路分压，最耗能，综上所述有
故选B。
5．B
【解析】
A．感应电动势的最大值
因此电压表的示数为有效值
故A错误；
B．电流的最大值
而线圈从垂直中性面位置开始转动，因此R中的电流i随时间t变化的规律是
故B正确；
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是
C错误；
D．经过中性面前后，电流方向会改变一次，而经过甲图所示位置前后瞬间，电流方向不会改变，故D错误。
故选B。
6．B
【解析】
AB．图中线圈只有一个边切割磁感线，电动势为原先的一半，所以电动势的最大值为
所以电动势的有效值为
A错误B正确；
C．在转动一圈的过程中，线圈始终有一边做切割磁感线，线圈中始终有电流，C错误；
D．当线圈和磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大值为
D错误。
故选B。
7．C
【解析】
A．线圈转过时处于中性面位置，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，A错误；
B．矩形线圈产生的感应电动势的最大值为
B错误；
C．交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，当位置不动，增大时，电压表读数不变，仍然等于发电机电动势的有效值，C正确；
D．保持不变，当位置向上移动时，变压器原线圈匝数减小，而不变，由变压比公式
可知输出电压变大，由
可知电流变大，理想变压器两端功率相等
可知输入电流也变大，即电流表读数变大，D错误。
故选C。
8．B
【解析】
A．从垂直于中性面时开始时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
故A错误；
B．交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，交流电压的最大值等于
由于变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，所以次级电压最大值为
根据电流的热效应可得
解得通过二极管后电压的有效值为
电压表测量的是滑动变阻器两端电压的有效值
故B正确；
C．变压器的输入与输出功率之比为1：1，故C错误；
D．当P位置向下移动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压不变，电路中总电阻变大，由欧姆定律
可知，电路中电流减小，由变压器原理
可知电流表示数减小。由于副线圈中电流减小，所以R1两端电压减小，滑动变阻器两端的电压
由于E不变，减小，故电压表示数增大，故D错误。
故选B。
9．D
【解析】
A．在图中t=0时刻线圈位于中性面处，磁通量最大，故A错误。
B．依据图中所给条件，无法判断交流电b的电压最大值，故B错误。
C．交流电a的周期为0.4s，交流电b的周期为0.6s，线圈先后两次周期之比为2：3，故C错误；
D．依据交流电的瞬时值表达式
代入数据可得
故D正确；
故选D。
10．C
【解析】
A．由交流电的表达式可得，频率为
变压器不改变频率，故副线圈中交变电流的频率为50Hz，A错误；
B．电源电压有效值
U=220V
可知，原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
可得
B错误；
CD．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电阻R减小，副线圈电流I2增大，由
可知，原线圈电流I1增大，灯泡a两端电压变大，导致原线圈两端电压变小，副线圈两端电压变小，故灯泡b变暗，此时电路总功率为
可知P变大，C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
A．由图乙可知，电源电压有效值为
U=24V
两灯泡正常发光，可得原线圈两端电压为18V，副线圈两端电压为6V，可得
A错误；
BC．原线圈中电流，即灯泡的额定电流为
原副线圈电流与匝数成反比，故副线圈中电流为
则流过电阻R的电流为
即电流表的示数为，电阻的功率为
B正确，C错误；
D．由图乙可知，交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，由于变压器不改变频率，故副线圈中电流变化频率为50Hz，每个周期内电流方向改变2次，故副线圈中电流方向内改变次，D错误。
故选B。
12．B
【解析】
A．电动势的有效值为
电阻上消耗的电功率为
A错误；
B．感应电动势的最大值为
解得
内，通过电阻的电荷量为
B正确；
CD．时，感应电动势最大，磁通量为零，磁通量的变化率最大，有
CD错误。
故选B。
13． 粗
【解析】
[1]电压与匝数成正比，升压变压器副线圈匝数较多，即
电流与匝数成反比，故
因为原线圈电流较大，需要原线圈导线粗一些。
[2]当输送电功率一定时，由可得
所以输电线上损失的功率为
输送电压升高为原来的n倍时
故
所以输电线路上因发热损耗的电功率将减少为原来的倍。
14． 50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
【解析】
[1]由图像可知
T＝0.02s
因此
[2]由图输出电压最大值为311V，有效值为
根据闭合电路的欧姆电路可知
[3]角速度
故有
uR＝311cos100πt（V）
15． 22000V 100A
【解析】
[1]由变压器原理
可得
[2]由变压器原副线圈的电流关系，已知n3：n4=1∶10
所以
16．
【解析】
[1]根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得
电阻两端的电压，所以两电阻两端的电压之比
[2]电阻消耗的功率，所以两电阻消耗的电功率之比
17．（1）；（2）；（3）
【解析】
（1）电动势最大值为
电动势瞬时值的表达式为
（2）电动势有效值为
由闭合电路欧姆定律，安培表的示数
（3）线框转动的周期
外力驱动线框转动一周所做的功等于闭合回路中的焦耳热，则
得
18．（1）（V）；；（2）
【解析】
（1）电动势峰值
瞬时值表达式为
（V）
电动势有效值
电流表读数
（2）电动势平均值
电流平均值
通过电阻的电荷量
解得
19．（1）；（2），
【解析】
（1）当线圈平而与磁场方向平行时，线圈中的感应电动势最大．设此时边的线速度为v，则单匝线圈的边产生的感应电动势为，边产生的感应电动势为
n匝线圈产生的总感应电动势为
由于
（2）感应电动势的瞬时值表达式为
线圈产生的感应电动势的有效值为
电路中电流的有效值
线圈转动的周期
线圈转动N周的时间
根据焦耳定律，电阻R上产生的焦耳热
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．（2022·全国·高二专题练习）下列关于交变电流的说法中正确的是（ ）
A．让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流平均值
B．让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值
C．交流电表上显示的电流数值是该交变电流的瞬时值
D．交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的最大值
2．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt（V），则（ ）
A．该交变电流的频率为10Hz
B．该电动势的有效值为10V
C．电路中理想交流电流表的示数为A
D．若将“10V 100μF”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿
3．（2021·全国·高二专题练习）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是（ ）
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量的变化率为零
4．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是4种亮度可调台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V 40W”。当灯泡所消耗功率都调至20W时，甲、乙、丙、丁电路中消耗的电功率依次为P1、P2、P3、P4，其关系正确的是（ ）
A．P1＝P2＝P4＞P3 B．P4＞P1＝P2＞P3
C．P4＞P1＞P2＞P3 D．P1＞P2＞P4＞P3
5．（2021·山东·夏津第一中学高二阶段练习）图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′（OO′沿水平方向）匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象，磁通量最大值为，线圈内阻不计，则（ ）
A．T=0.015s时，电压表的示数为0V
B．R中的电流i随时间t变化的规律是
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是
D．经过甲图所示位置前后瞬间，电流方向会改变
6．（2021·青海大通·高二期末）如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，线圈绕对称轴OO′匀速转动的角速度为ω。空间中只有OO′左侧存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若闭合线圈的总电阻为R，则（ ）
A．线圈中电动势的最大值为NBL2ω
B．线圈中电动势的有效值为NBL2ω
C．在转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流
D．穿过线圈的磁通量最大值为
7．（2021·广东·高二期末）如图所示，内阻不计的矩形线圈匝数为、面积为S，绕轴在水平方向的磁感应强度为的匀强磁场中以角速度做匀速转动。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，上下移动滑动触头时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻。下列判断正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，当矩形线圈转过时，穿过它的磁通量为0
B．矩形线圈产生的感应电动势的最大值为
C．保持P位置不动，当增大时，电压表读数不变
D．保持不变，当P向上移动时，电流表读数变小
8．（2021·重庆·西南大学附中高三阶段练习）如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，R1为定值电阻，滑动变阻器R最大阻值与R1相等，滑片P置于R中间。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是（ ）
A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2sinωt
B．电压表V示数为
C．变压器的输入功率与输出功率之比为1∶3
D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均变小
9．（2021·广西桂林·高二期末）如图，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）
A．在图中时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．交流电b的电压最大值为5V
C．线圈先后两次周期之比为3：2 D．交流电a的瞬时值表达式为（V）
10．（2021·四川眉山·高二期末）如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为44V的灯泡a和b，当原线圈输入u=220sin100πt（V）的交变电压时，两灯泡均能正常发光，且滑动变阻器调节过程中灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交变电流的频率为100Hz
B．理想变压器原、副线圈匝数比为3︰1
C．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，灯泡b变暗
D．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电路总功率变小
11．（2021·广东顺德·高二期末）如图甲电路中，变压器为理想变压器，交流电流表为理想电表，输入电压随时间变化的图像如图乙，两只规格为“，”的灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．原、副线圈匝数之比为
B．电阻的功率为
C．电流表的示数为
D．副线圈中电流方向内改变次
12．（2021·山东·莒县第一中学高二期末）电阻的单匝金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图所示。此线圈与一个的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（ ）
A．电阻上消耗的电功率为
B．内，通过电阻的电荷量为
C．时穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为
D．时穿过线圈的磁通量最大，最大值为
二、填空题
13．（2022·福建·泉州市教科所二模）变压器线圈中的电流较大，所用的导线应当较粗。升压变压器的原线圈的漆包线比副线圈的漆包线________（填“粗”或“细”）。远距离输电时，采用升压变压器使输送电压升高为原来的n倍，当输送电功率一定时，输电线路上因发热损耗的电功率将减少为原来的_________。
14．（2021·宁夏育才中学高二期末）如图所示，正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1所示的方式连接，R＝200Ω，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．则此交流电的频率为__Hz，交流电流表的读数_____A，R两端电压随时间的变化规律的表达式____。
15．（2021·甘肃·金昌市第一中学高二期中）如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电压表和电流表，已知电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，n1：n2=100∶1，n3：n4=1∶10，输电线路的电压是___________V，电流是___________A。
16．（2021·江西·南昌十中高二阶段练习）如图所示，理想变压器的初、次级线圈分别接着定值电阻、，且，初、次级线圈的匝数比，加一定交流电源电压后，两电阻两端电压之比___________，两电阻上消耗的电功率之比___________。
三、解答题
17．（2021·四川遂宁·高二期末）交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框可绕线框平面内垂直于磁感线的OO＇轴转动，由线框引出的导线和分别与两个跟线框一起绕OO＇轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻及理想电流表形成闭合电路。已知长度为，bc长度为，线框电阻为，匝数为，线框以恒定角速度逆时针转动。求：
（1） 从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值的表达式；
（2）安培表的示数；
（3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功。
18．（2021·山东德州·高二期末）如图所示，其水平放置的矩形线圈的面积为，共有匝，线圈总电阻为，只在线圈平面上方有磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向水平，线圈可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的电阻连接，其余电阻不计。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈由图示位置开始转动产生的感应电动势瞬时值表达式及电流表读数；
（2）求线圈从图示位置转过的过程中流经电阻R的电荷量。
19．（2021·山东聊城·高二期末）如图所示为一个小型交流发电机的原理图，矩形线圈平面与磁场平行，线圈ab边长为l1，bc边长为l2，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈通过滑环和电刷与外电路电阻R连接。在外力作用F线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈产生的感应电动势的最大值（写出计算过程）；
（2）从图示位置开始计时，写出经过时间t感应电动势的瞬时值表达式，求线圈转动N周过程中电阻R上产生的焦耳热。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
AB．根据有效值的定义知让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流一周期内交变电流产生的热效应与等时间内恒定电流产生的热效应相同，则恒定电流的电压、电流表示该交变电流的电压、电流有效值，故B正确，A错误；
C．交流电表上显示的电流数值是该交变电流的有效值，故C错误；
D．交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的有效值，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
A．由可得
故A错误；
B．由Em＝10V可知其有效值为
故B错误；
C．交流电表的示数为有效值，所以理想交流电流表的示数为
故C正确；
D．路端电压的最大值为
其电压值小于“10V 100μF”电容器的击穿电压，所以电容器不能被击穿，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．t＝0.1 s 和t＝0.3 s时，Φ最大，变化率为0，e＝0，故A错误；
B．t＝0.2 s和t＝0.4 s时，Φ＝0，变化率最大，e＝Em最大，方向不变；故B错误；
D．根据线圈在磁场中转动时产生感应电动势的特点知，t＝0.4 s时， 最大，故D错误；
C．由Φ－t图像可知
，
则
故C正确。
故选C。
4．B
【解析】
甲、乙采用串联分压方法，电路消耗的功率相等，丙采用变压器分压，最节能，丁采用分压电路分压，最耗能，综上所述有
故选B。
5．B
【解析】
A．感应电动势的最大值
因此电压表的示数为有效值
故A错误；
B．电流的最大值
而线圈从垂直中性面位置开始转动，因此R中的电流i随时间t变化的规律是
故B正确；
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是
C错误；
D．经过中性面前后，电流方向会改变一次，而经过甲图所示位置前后瞬间，电流方向不会改变，故D错误。
故选B。
6．B
【解析】
AB．图中线圈只有一个边切割磁感线，电动势为原先的一半，所以电动势的最大值为
所以电动势的有效值为
A错误B正确；
C．在转动一圈的过程中，线圈始终有一边做切割磁感线，线圈中始终有电流，C错误；
D．当线圈和磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大值为
D错误。
故选B。
7．C
【解析】
A．线圈转过时处于中性面位置，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，A错误；
B．矩形线圈产生的感应电动势的最大值为
B错误；
C．交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，当位置不动，增大时，电压表读数不变，仍然等于发电机电动势的有效值，C正确；
D．保持不变，当位置向上移动时，变压器原线圈匝数减小，而不变，由变压比公式
可知输出电压变大，由
可知电流变大，理想变压器两端功率相等
可知输入电流也变大，即电流表读数变大，D错误。
故选C。
8．B
【解析】
A．从垂直于中性面时开始时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
故A错误；
B．交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，交流电压的最大值等于
由于变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，所以次级电压最大值为
根据电流的热效应可得
解得通过二极管后电压的有效值为
电压表测量的是滑动变阻器两端电压的有效值
故B正确；
C．变压器的输入与输出功率之比为1：1，故C错误；
D．当P位置向下移动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压不变，电路中总电阻变大，由欧姆定律
可知，电路中电流减小，由变压器原理
可知电流表示数减小。由于副线圈中电流减小，所以R1两端电压减小，滑动变阻器两端的电压
由于E不变，减小，故电压表示数增大，故D错误。
故选B。
9．D
【解析】
A．在图中t=0时刻线圈位于中性面处，磁通量最大，故A错误。
B．依据图中所给条件，无法判断交流电b的电压最大值，故B错误。
C．交流电a的周期为0.4s，交流电b的周期为0.6s，线圈先后两次周期之比为2：3，故C错误；
D．依据交流电的瞬时值表达式
代入数据可得
故D正确；
故选D。
10．C
【解析】
A．由交流电的表达式可得，频率为
变压器不改变频率，故副线圈中交变电流的频率为50Hz，A错误；
B．电源电压有效值
U=220V
可知，原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
可得
B错误；
CD．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电阻R减小，副线圈电流I2增大，由
可知，原线圈电流I1增大，灯泡a两端电压变大，导致原线圈两端电压变小，副线圈两端电压变小，故灯泡b变暗，此时电路总功率为
可知P变大，C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
A．由图乙可知，电源电压有效值为
U=24V
两灯泡正常发光，可得原线圈两端电压为18V，副线圈两端电压为6V，可得
A错误；
BC．原线圈中电流，即灯泡的额定电流为
原副线圈电流与匝数成反比，故副线圈中电流为
则流过电阻R的电流为
即电流表的示数为，电阻的功率为
B正确，C错误；
D．由图乙可知，交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，由于变压器不改变频率，故副线圈中电流变化频率为50Hz，每个周期内电流方向改变2次，故副线圈中电流方向内改变次，D错误。
故选B。
12．B
【解析】
A．电动势的有效值为
电阻上消耗的电功率为
A错误；
B．感应电动势的最大值为
解得
内，通过电阻的电荷量为
B正确；
CD．时，感应电动势最大，磁通量为零，磁通量的变化率最大，有
CD错误。
故选B。
13． 粗
【解析】
[1]电压与匝数成正比，升压变压器副线圈匝数较多，即
电流与匝数成反比，故
因为原线圈电流较大，需要原线圈导线粗一些。
[2]当输送电功率一定时，由可得
所以输电线上损失的功率为
输送电压升高为原来的n倍时
故
所以输电线路上因发热损耗的电功率将减少为原来的倍。
14． 50 1.1 uR＝311cos100πt（V）
【解析】
[1]由图像可知
T＝0.02s
因此
[2]由图输出电压最大值为311V，有效值为
根据闭合电路的欧姆电路可知
[3]角速度
故有
uR＝311cos100πt（V）
15． 22000V 100A
【解析】
[1]由变压器原理
可得
[2]由变压器原副线圈的电流关系，已知n3：n4=1∶10
所以
16．
【解析】
[1]根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得
电阻两端的电压，所以两电阻两端的电压之比
[2]电阻消耗的功率，所以两电阻消耗的电功率之比
17．（1）；（2）；（3）
【解析】
（1）电动势最大值为
电动势瞬时值的表达式为
（2）电动势有效值为
由闭合电路欧姆定律，安培表的示数
（3）线框转动的周期
外力驱动线框转动一周所做的功等于闭合回路中的焦耳热，则
得
18．（1）（V）；；（2）
【解析】
（1）电动势峰值
瞬时值表达式为
（V）
电动势有效值
电流表读数
（2）电动势平均值
电流平均值
通过电阻的电荷量
解得
19．（1）；（2），
【解析】
（1）当线圈平而与磁场方向平行时，线圈中的感应电动势最大．设此时边的线速度为v，则单匝线圈的边产生的感应电动势为，边产生的感应电动势为
n匝线圈产生的总感应电动势为
由于
（2）感应电动势的瞬时值表达式为
线圈产生的感应电动势的有效值为
电路中电流的有效值
线圈转动的周期
线圈转动N周的时间
根据焦耳定律，电阻R上产生的焦耳热
解得
答案第1页，共2页
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