第三章 交变电流 单元测试（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第三章 交变电流 单元测试（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-08 23:28:24 | ||
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文档简介
交变电流 单元测试
一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．如图所示为一台手摇发电机，它的大轮半径是小轮半径的十倍，小轮和线圈同轴转动，线圈的匝数为100匝，线圈的面积为50 cm2，磁铁产生的匀强磁场的磁感应强度为0.1 T。现在该发电机两端接一个特殊的灯泡，灯泡两端电压超过2 V时灯泡开始发光，但两端电压超过6 V时灯泡就会烧断。已知皮带不打滑，发电机线圈电阻可忽略不计。某同学摇动手柄点亮灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．题目当中的“2 V”和“6 V”是指灯泡两端的最大电压
B．当大轮匀速转动时发电机输出方波交变电流
C．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最小角速度为rad/s
D．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最大角速度为rad/s
2．理想变压器的原线圈接家庭用交流电，副线圈接一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）和一额定电压为的灯泡。灯泡正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈和副线圈的匝数比为
B．原线圈和副线圈的匝数比为
C．副线圈两端电压的最大值为
D．副线圈两端电压的最大值为
3．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值为220V的正弦式交流电源，原、副线圈的匝数比为，，理想电流表的示数为1.0A，则下列判断正确的是（ ）
A．电阻的阻值为
B．电阻和两端电压相同
C．电源的输出功率为220W
D．电阻消耗的电功率是电阻消耗电功率的2倍
4．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2 =2：1，原线圈通过定值电阻R1连接u=的交变电源，定值电阻R1= R2 = 10Ω，电压表为理想电表，则（ ）
A．副线圈电流频率为25Hz B．原线圈电流的最大值为0.4A
C．电压表示数为5V D．电阻 R1的功率为1.6W
5．如图甲是小型交流发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，一个100匝的矩形线圈（内阻不计）绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，某位置开始计时产生的交变电动势图像如图乙所示，已知磁感应强度B=0.1T，则（ ）
A．t=0时刻，线圈平面与磁感线平行
B．线圈的面积S为
C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，也可使击穿电压为220V的电容器正常工作
D．以此作为电源，每通过1C的电量，消耗的电能为220J
6．如图所示为一交流电的电流i随时间t变化的图像，该交流电的电流的有效值为（ ）
A．4 B． C．7A D．5A
7．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示的交流电路中，灯、和均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，增大频率，各灯的亮、暗变化情况为（ ）
A．灯、均变亮，灯变暗
B．灯不变，、均变亮
C．灯不变，灯变暗，灯变亮
D．灯不变，灯变亮，灯变暗
9．某小组探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系：可拆变压器如图所示，铁芯B可以安装在铁芯A上形成闭合铁芯。将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，匝数分别选择n1=800匝，n2=100匝，原线圈与16V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2=1V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是（ ）
A．原线圈匝数n1少于800匝
B．副线圈匝数n2多于100匝
C．副线圈阻值较大
D．铁芯B没有安装在铁芯A上
10．如图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连,变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1000匝,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比,某一风速时,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示,则（ ）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．电压表V1的示数是100 V
C．断开开关K,电压表V2的示数是0
D．风速加倍时,变压器原线圈的瞬时值表达式为
11．如图所示，为理想变压器，原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载。图中的电表均可视为理想电表。当滑动变阻器的滑片向上滑动时，示数发生变化的电表是（ ）
A．、 B．、
C．、、 D．、、、
12．如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则（ ）
A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．两次情况下穿过线圈的最大磁通量相同，都为Wb
D．曲线b表示的交变电动势最大值为10V
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）
13．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么（ ）
A．线圈消耗的电功率为4 W
B．线圈中感应电流的有效值为2 A
C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint
14．一理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=11：5原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的图象如图，副线圈仅接入一个10Ω的电阻，则（ ）
A．流过电阻的电流是10A B．与电阻并联的电压表的示数是
C．经过1min电阻发出的热量是6×103J D．变压器的输入功率是1×103W
15．某同学分别按图甲和图乙电路探究远距离输电的能量损耗。将长导线卷成相同的两卷、来模拟输电线路，忽略导线卷的自感作用。其中为理想升压变压器，匝数比为，为理想降压变压器，匝数比为，两次实验中电源的电压恒定，除长导线卷、以外，其余导线的电阻可以忽略，两次实验中使用同一灯泡且恰好都能正常工作。下列判断正确的是（ ）
A．
B．与可能相等
C．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
D．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
16．如图所示为远距离高压输电示意图，图中升压变压器的原、副线圈匝数为n1、n2，原线圈接发电站的电压为U1，电功率为P，升压变压器副线圈两端的电压为U2，输电导线的总电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流大小I= B．输电线上损失的电压U损=
C．输电线上损失的功率P损= D．用户得到的功率P用=P-
三、填空题（每空2分，共12分）
17．一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线上总电阻为0.5Ω。如果先用200V电压输送，输电线上损失的电功率为____________。后改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为____________。
18．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。当时，线圈平面与磁感线___________，当时，e为___________V。
19．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。
四、解答题
20．（11分）在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度v=0.4πsin（πt）m/s，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（俯视图乙中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数N=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.2T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=1Ω。计算时取π2=10。
（1）求线圈中产生感应电动势的最大值Em；
（2）求灯泡工作时消耗的电功率P。
21．（12分）一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abed共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以如图所示的角速度匀速转动ω，外电路电阻为R。从图示位置开始，求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势的瞬时值；
（3）线圈转过120°的过程中通过R的电荷量；
（4）线圈转动一周，外力所做的功。
22．（13分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。
求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．灯泡两端的电压指的是电压有效值，故A错误；
B．由于线圈在匀强磁场中匀速转动，所以产生的电流一定是正弦式交变电流，故B错误；
CD．灯泡两端电压最大值为
电压有效值为
由皮带上各个位置线速度大小相等有
解得该同学摇手柄的角速度
所以当V时
当V时
故C正确，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
CD.原线圈接家庭用交流电，副线圈两端电压因二极管的作用由一半时间电压为0，则有
解得
故C正确，D错误；
AB.副线圈两端电压的有效值
解得
则原副线圈匝数之比为
AB错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．设电流表的读数为I，通过原线圈的电流为，由变压比公式可得
由电流关系可得
将两式联立并代入数据求解可得
A错误；
B．由以上分析可得流过电阻的电流大小为
电阻两端的电压为
电阻两端的电压为
B错误；
C．电源的输出功率为
C正确；
D．电阻消耗的电功率为
电阻消耗的电功率为
故
D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．变压器不改变交流电的频率，所以副线圈电流频率
故A错误；
BC．由
可知，输入电压的有效值为20V，则有
(其中U1、U2为原副线圈上的电压值，I1、I2为原副线圈上的电流值)，根据公式
且
联立可得
即电压表示数为8V，电流表的示数为0.4A，则原线圈电流的最大值为，故 BC 错误；
D． R1的功率为
故D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
A．t=0时刻，由图乙可知，瞬时电动势为零，线圈平面与磁感线垂直，故A错误；
B．根据线圈产生的最大电动势
结合图乙计算得
故B正确；
C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，电动势的最大值为，超过了电容器的击穿电压，不可使击穿电压为220V的电容器正常工作，故C错误；
D．不同时刻开始通电，通过1C的电量所用时间不同，故消耗的电能不同，故D错误；
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有
解得
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
矩形线框产生的交流电电压最大值为
有效值是
变压器原副线圈电压关系
得到
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
输入的交流的频率变大，对电阻R没影响，L1灯亮度不变；由
可知，频率变大，则电感的阻碍作用变大，所以L2灯的亮度变暗；由
可知，频率变大，则电容器的阻碍作用减小，所以L3灯更亮一些，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
AB．由变压器电压与匝数关系知
即
因为输出电压测量值明显小于理论值，则可能是偏小或偏大，故AB错误；
C．副线圈阻值不影响输出电压，故C错误；
D．若铁芯B没有安装在铁芯A上，则可能导致漏磁，使得输出电压偏小，故D正确。
故选D。
10．D
【解析】
【详解】
A．通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为,周期,永磁体转动的角速度
则电压的瞬时值表达式为
,
故A错误;
B．电压表V1测量的是变压器原线圈两端电压的有效值
故B错误;
C．电压表V2测量的是理想变压器副线圈的输出电压,与有无负载无关,根据
得电压表V2的示数
故C错误;
D．风速加倍时,角速度ω加倍,根据
可知产生的感应电动势加倍,变压器原线圈两端电压加倍,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
【详解】
理想变压器原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，因电表测量交流电的有效值，可知V1读数不变，根据变压器匝数比等于电压比可知，次级电压不变，即V2示数不变；当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变压器次级电阻减小，则次级电流变大，即A2读数变大，则变压器初级电流也变大，即A1示数变大。
故选B。
12．D
【解析】
【详解】
A．从图中看出，t=0时刻a、b曲线上产生的感应电动势均为0，因此线圈平面与中性面重合，故A错误；
B．从图中看出a、b曲线的周期分别为Ta=0.04s，Tb=0.06s，曲线a、b对应的线圈转速之比
故B错误；
CD．线圈转动时产生的感应电动势最大值
Em=BSω
最大磁通量为
又
na∶nb=3∶2
因此
ωa∶ωb=3∶2
可推出
Ema∶Emb=3∶2
结合图像，计算出曲线b表示的交变电动势最大值为10V，故C错误，D正确。
故选D。
13．ACD
【解析】
【详解】
B．从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=Imcosθ，则电流的最大值为
则电流的有效值
故B错误；
A．线圈消耗的电功率为
故A正确；
C．感应电动势的最大值为
Em=Imr=2×2=4V
任意时刻线圈中的感应电动势为
故C正确；
D．根据公式
可得
所以
故D正确。
故选ACD。
14．AD
【解析】
【详解】
AB．由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，与电阻并联的电压表的示数是100V，流过电阻的电流
所以A正确，B错误；
C．由
所以经过60s电阻发出的热量是，C错误；
D.副线圈的输出功率
输入功率等于输出功率，D正确。
故选AD。
15．AC
【解析】
【详解】
CD．两次实验中电源的电压恒定为，使用同一灯泡且恰好都能正常工作，设流过灯泡的电流为，则图甲实验时电源消耗的功率为
根据图乙可知
，，
可得
则图乙实验时电源消耗的功率为
则甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
故D错误C正确；
AB．两次实验中电源的电压恒定为，使用同一灯泡且恰好都能正常工作，设流过灯泡的电流为，设导线的总电阻为,则灯泡两端的电压为
根据图乙可知
，,
又有
则
联立整理得
由于
则
故
即
故B错误A正确。
故选AC。
16．AC
【解析】
【详解】
A．对于理想变压器有
联立解得
A正确；
B．输电线上损失的电压为
B错误；
C．输电线上损失的功率
C正确；
D．用户得到的功率
D错误。
故选AC。
17． 5000W 50W
【解析】
【分析】
【详解】
用200V电压输送，输电线上损失的电功率为
改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为
18． 垂直 0
【解析】
【详解】
由图像知时，，线圈位于中性面位置，线圈平面和磁感线垂直；
当时，，
19． 22000V 100A
【解析】
【分析】
【详解】
由变压器原理
可得
由变压器原副线圈的电流关系，已知n3：n4=1∶10
所以
20．（1）64V；（2）120W
【解析】
【详解】
（1）线圈中产生感应电动势的瞬时值为
线圈中产生感应电动势的最大值为
（2）感应电动势的有效值为
灯泡工作时消耗的电功率为
21．（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】
（1）感应电动势的最大值为
（2）线圈从图示位置开始转动，产生的电动势的瞬时值表达式为
其中为线圈从图示位置开始转过的角度，所以当线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势为
（3）线圈从图示位置转过120 的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为
设用时间为，根据法拉第电磁感应定律
由闭合电路欧姆定律可知该过程中电流的平均值为
由电流的定义知，流过R横截面的电量为
联立各式得
（4）由题意可知，该电路中电动势的有效值为
线圈转动一周，外力所做的功等于产生的电能
22．（1）160W；（2）4∶1
【解析】
【详解】
（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
所以输电线路上损耗的电功率
计算可得
，，
（2）电动势的最大值
可得
，，，
升压变压器的原线圈输入功率
电机线圈内阻上消耗的热功率
得
，，
所以
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．如图所示为一台手摇发电机，它的大轮半径是小轮半径的十倍，小轮和线圈同轴转动，线圈的匝数为100匝，线圈的面积为50 cm2，磁铁产生的匀强磁场的磁感应强度为0.1 T。现在该发电机两端接一个特殊的灯泡，灯泡两端电压超过2 V时灯泡开始发光，但两端电压超过6 V时灯泡就会烧断。已知皮带不打滑，发电机线圈电阻可忽略不计。某同学摇动手柄点亮灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．题目当中的“2 V”和“6 V”是指灯泡两端的最大电压
B．当大轮匀速转动时发电机输出方波交变电流
C．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最小角速度为rad/s
D．若要灯泡能够安全发光，该同学摇手柄的最大角速度为rad/s
2．理想变压器的原线圈接家庭用交流电，副线圈接一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）和一额定电压为的灯泡。灯泡正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈和副线圈的匝数比为
B．原线圈和副线圈的匝数比为
C．副线圈两端电压的最大值为
D．副线圈两端电压的最大值为
3．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值为220V的正弦式交流电源，原、副线圈的匝数比为，，理想电流表的示数为1.0A，则下列判断正确的是（ ）
A．电阻的阻值为
B．电阻和两端电压相同
C．电源的输出功率为220W
D．电阻消耗的电功率是电阻消耗电功率的2倍
4．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2 =2：1，原线圈通过定值电阻R1连接u=的交变电源，定值电阻R1= R2 = 10Ω，电压表为理想电表，则（ ）
A．副线圈电流频率为25Hz B．原线圈电流的最大值为0.4A
C．电压表示数为5V D．电阻 R1的功率为1.6W
5．如图甲是小型交流发电机，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，一个100匝的矩形线圈（内阻不计）绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，某位置开始计时产生的交变电动势图像如图乙所示，已知磁感应强度B=0.1T，则（ ）
A．t=0时刻，线圈平面与磁感线平行
B．线圈的面积S为
C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，也可使击穿电压为220V的电容器正常工作
D．以此作为电源，每通过1C的电量，消耗的电能为220J
6．如图所示为一交流电的电流i随时间t变化的图像，该交流电的电流的有效值为（ ）
A．4 B． C．7A D．5A
7．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示的交流电路中，灯、和均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，增大频率，各灯的亮、暗变化情况为（ ）
A．灯、均变亮，灯变暗
B．灯不变，、均变亮
C．灯不变，灯变暗，灯变亮
D．灯不变，灯变亮，灯变暗
9．某小组探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系：可拆变压器如图所示，铁芯B可以安装在铁芯A上形成闭合铁芯。将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，匝数分别选择n1=800匝，n2=100匝，原线圈与16V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2=1V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是（ ）
A．原线圈匝数n1少于800匝
B．副线圈匝数n2多于100匝
C．副线圈阻值较大
D．铁芯B没有安装在铁芯A上
10．如图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连,变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1000匝,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比,某一风速时,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示,则（ ）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．电压表V1的示数是100 V
C．断开开关K,电压表V2的示数是0
D．风速加倍时,变压器原线圈的瞬时值表达式为
11．如图所示，为理想变压器，原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载。图中的电表均可视为理想电表。当滑动变阻器的滑片向上滑动时，示数发生变化的电表是（ ）
A．、 B．、
C．、、 D．、、、
12．如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则（ ）
A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．两次情况下穿过线圈的最大磁通量相同，都为Wb
D．曲线b表示的交变电动势最大值为10V
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）
13．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么（ ）
A．线圈消耗的电功率为4 W
B．线圈中感应电流的有效值为2 A
C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost
D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint
14．一理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=11：5原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的图象如图，副线圈仅接入一个10Ω的电阻，则（ ）
A．流过电阻的电流是10A B．与电阻并联的电压表的示数是
C．经过1min电阻发出的热量是6×103J D．变压器的输入功率是1×103W
15．某同学分别按图甲和图乙电路探究远距离输电的能量损耗。将长导线卷成相同的两卷、来模拟输电线路，忽略导线卷的自感作用。其中为理想升压变压器，匝数比为，为理想降压变压器，匝数比为，两次实验中电源的电压恒定，除长导线卷、以外，其余导线的电阻可以忽略，两次实验中使用同一灯泡且恰好都能正常工作。下列判断正确的是（ ）
A．
B．与可能相等
C．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
D．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
16．如图所示为远距离高压输电示意图，图中升压变压器的原、副线圈匝数为n1、n2，原线圈接发电站的电压为U1，电功率为P，升压变压器副线圈两端的电压为U2，输电导线的总电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流大小I= B．输电线上损失的电压U损=
C．输电线上损失的功率P损= D．用户得到的功率P用=P-
三、填空题（每空2分，共12分）
17．一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线上总电阻为0.5Ω。如果先用200V电压输送，输电线上损失的电功率为____________。后改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为____________。
18．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示。当时，线圈平面与磁感线___________，当时，e为___________V。
19．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。
四、解答题
20．（11分）在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度v=0.4πsin（πt）m/s，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（俯视图乙中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数N=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.2T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=1Ω。计算时取π2=10。
（1）求线圈中产生感应电动势的最大值Em；
（2）求灯泡工作时消耗的电功率P。
21．（12分）一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abed共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以如图所示的角速度匀速转动ω，外电路电阻为R。从图示位置开始，求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势的瞬时值；
（3）线圈转过120°的过程中通过R的电荷量；
（4）线圈转动一周，外力所做的功。
22．（13分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。
求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．灯泡两端的电压指的是电压有效值，故A错误；
B．由于线圈在匀强磁场中匀速转动，所以产生的电流一定是正弦式交变电流，故B错误；
CD．灯泡两端电压最大值为
电压有效值为
由皮带上各个位置线速度大小相等有
解得该同学摇手柄的角速度
所以当V时
当V时
故C正确，D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
CD.原线圈接家庭用交流电，副线圈两端电压因二极管的作用由一半时间电压为0，则有
解得
故C正确，D错误；
AB.副线圈两端电压的有效值
解得
则原副线圈匝数之比为
AB错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．设电流表的读数为I，通过原线圈的电流为，由变压比公式可得
由电流关系可得
将两式联立并代入数据求解可得
A错误；
B．由以上分析可得流过电阻的电流大小为
电阻两端的电压为
电阻两端的电压为
B错误；
C．电源的输出功率为
C正确；
D．电阻消耗的电功率为
电阻消耗的电功率为
故
D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．变压器不改变交流电的频率，所以副线圈电流频率
故A错误；
BC．由
可知，输入电压的有效值为20V，则有
(其中U1、U2为原副线圈上的电压值，I1、I2为原副线圈上的电流值)，根据公式
且
联立可得
即电压表示数为8V，电流表的示数为0.4A，则原线圈电流的最大值为，故 BC 错误；
D． R1的功率为
故D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
A．t=0时刻，由图乙可知，瞬时电动势为零，线圈平面与磁感线垂直，故A错误；
B．根据线圈产生的最大电动势
结合图乙计算得
故B正确；
C．它可使“220V，60W”的灯泡正常发光，电动势的最大值为，超过了电容器的击穿电压，不可使击穿电压为220V的电容器正常工作，故C错误；
D．不同时刻开始通电，通过1C的电量所用时间不同，故消耗的电能不同，故D错误；
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有
解得
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
矩形线框产生的交流电电压最大值为
有效值是
变压器原副线圈电压关系
得到
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
输入的交流的频率变大，对电阻R没影响，L1灯亮度不变；由
可知，频率变大，则电感的阻碍作用变大，所以L2灯的亮度变暗；由
可知，频率变大，则电容器的阻碍作用减小，所以L3灯更亮一些，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
AB．由变压器电压与匝数关系知
即
因为输出电压测量值明显小于理论值，则可能是偏小或偏大，故AB错误；
C．副线圈阻值不影响输出电压，故C错误；
D．若铁芯B没有安装在铁芯A上，则可能导致漏磁，使得输出电压偏小，故D正确。
故选D。
10．D
【解析】
【详解】
A．通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为,周期,永磁体转动的角速度
则电压的瞬时值表达式为
,
故A错误;
B．电压表V1测量的是变压器原线圈两端电压的有效值
故B错误;
C．电压表V2测量的是理想变压器副线圈的输出电压,与有无负载无关,根据
得电压表V2的示数
故C错误;
D．风速加倍时,角速度ω加倍,根据
可知产生的感应电动势加倍,变压器原线圈两端电压加倍,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
【详解】
理想变压器原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，因电表测量交流电的有效值，可知V1读数不变，根据变压器匝数比等于电压比可知，次级电压不变，即V2示数不变；当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变压器次级电阻减小，则次级电流变大，即A2读数变大，则变压器初级电流也变大，即A1示数变大。
故选B。
12．D
【解析】
【详解】
A．从图中看出，t=0时刻a、b曲线上产生的感应电动势均为0，因此线圈平面与中性面重合，故A错误；
B．从图中看出a、b曲线的周期分别为Ta=0.04s，Tb=0.06s，曲线a、b对应的线圈转速之比
故B错误；
CD．线圈转动时产生的感应电动势最大值
Em=BSω
最大磁通量为
又
na∶nb=3∶2
因此
ωa∶ωb=3∶2
可推出
Ema∶Emb=3∶2
结合图像，计算出曲线b表示的交变电动势最大值为10V，故C错误，D正确。
故选D。
13．ACD
【解析】
【详解】
B．从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=Imcosθ，则电流的最大值为
则电流的有效值
故B错误；
A．线圈消耗的电功率为
故A正确；
C．感应电动势的最大值为
Em=Imr=2×2=4V
任意时刻线圈中的感应电动势为
故C正确；
D．根据公式
可得
所以
故D正确。
故选ACD。
14．AD
【解析】
【详解】
AB．由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，与电阻并联的电压表的示数是100V，流过电阻的电流
所以A正确，B错误；
C．由
所以经过60s电阻发出的热量是，C错误；
D.副线圈的输出功率
输入功率等于输出功率，D正确。
故选AD。
15．AC
【解析】
【详解】
CD．两次实验中电源的电压恒定为，使用同一灯泡且恰好都能正常工作，设流过灯泡的电流为，则图甲实验时电源消耗的功率为
根据图乙可知
，，
可得
则图乙实验时电源消耗的功率为
则甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
故D错误C正确；
AB．两次实验中电源的电压恒定为，使用同一灯泡且恰好都能正常工作，设流过灯泡的电流为，设导线的总电阻为,则灯泡两端的电压为
根据图乙可知
，,
又有
则
联立整理得
由于
则
故
即
故B错误A正确。
故选AC。
16．AC
【解析】
【详解】
A．对于理想变压器有
联立解得
A正确；
B．输电线上损失的电压为
B错误；
C．输电线上损失的功率
C正确；
D．用户得到的功率
D错误。
故选AC。
17． 5000W 50W
【解析】
【分析】
【详解】
用200V电压输送，输电线上损失的电功率为
改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为
18． 垂直 0
【解析】
【详解】
由图像知时，，线圈位于中性面位置，线圈平面和磁感线垂直；
当时，，
19． 22000V 100A
【解析】
【分析】
【详解】
由变压器原理
可得
由变压器原副线圈的电流关系，已知n3：n4=1∶10
所以
20．（1）64V；（2）120W
【解析】
【详解】
（1）线圈中产生感应电动势的瞬时值为
线圈中产生感应电动势的最大值为
（2）感应电动势的有效值为
灯泡工作时消耗的电功率为
21．（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】
（1）感应电动势的最大值为
（2）线圈从图示位置开始转动，产生的电动势的瞬时值表达式为
其中为线圈从图示位置开始转过的角度，所以当线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势为
（3）线圈从图示位置转过120 的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为
设用时间为，根据法拉第电磁感应定律
由闭合电路欧姆定律可知该过程中电流的平均值为
由电流的定义知，流过R横截面的电量为
联立各式得
（4）由题意可知，该电路中电动势的有效值为
线圈转动一周，外力所做的功等于产生的电能
22．（1）160W；（2）4∶1
【解析】
【详解】
（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
所以输电线路上损耗的电功率
计算可得
，，
（2）电动势的最大值
可得
，，，
升压变压器的原线圈输入功率
电机线圈内阻上消耗的热功率
得
，，
所以
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页