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 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-13 17:46:59 | ||
图片预览
文档简介
交变电流 单元测试
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39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．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（ ）
A．线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次
B．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变
C．线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
D．线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
2．近年来，手机无线充电技术越来越普及。图甲是某款手机的无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当a、b间接上220V的正弦交变电压后，受电线圈中产生交变电流以给手机充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。设送电线圈端输入电压为，受电线圈cd端输出电压为，若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加
B．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5:1
C．充电时，电压大小为42.5V
D．电阻R阻值为18.75Ω
3．如图所示为一小型电风扇的电路简图，理想变压器的原、副线圈匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一电阻为r的灯泡L和风扇电动机D，电动机线圈电阻也为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I。则（ ）
A．副线圈中的电流为2I
B．副线圈两端的电压为nU
C．电动机D的输出功率为
D．灯泡L的功率为
4．为做好疫情防控供电准备，防控指挥中心为医院设计的备用供电系统输电模型的电路简图如图甲所示，匝数匝，电阻的矩形线圈绕垂直于磁场的竖直轴逆时针匀速转动，线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，。变压器的副线圈接入到医院为医疗设备供电，变压器为理想变压器，假设额定电压，额定功率的小灯泡恰能正常工作。下列说法正确的有（ ）
A．当时，线圈的电动势为零
B．电压表的示数一定为21V
C．0.005～0.015s通过线圈回路的电荷量一定为
D．变压器原副线圈的匝数比可能为1：20
5．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．、、、
6．某交流发电机产生的电动势波形如图所示，已知该发电机线圈匝数n=100匝，线圈面积为S=0.1m2，线圈内阻为r=1Ω，用一理想交流电压表接在发电机的两个输出端。由此可知（ ）
A．线圈在匀强磁场中转动的角速度为50πrad/s
B．线圈所在处的磁感应强度大小是B=1T
C．交流电压表的读数为220V
D．0~0.005s时间内交流电动势的平均值为=200V
7．如图所示，一初始位置处于竖直平面内的矩形线框，在其右侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若矩形线框的面积为S，匝数为N，电阻为r，绕垂直磁场的水平轴以角速度匀速运动。线框通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．理想电压表的示数为
B．理想电流表的示数为
C．若将此发电机角速度增加至，其输出功率变为
D．若将此发电机角速度增加至，其输出效率将变大
8．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器次级线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．变压器初级线圈电压降低
B．变压器输入功率变小
C．小灯泡变亮
D．变压器输出功率变大
9．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
10．随着我国远距离高压输电网络的迅猛发展，我国正在研究比还要高的多的电压进行输电，采用高压输电的优点是（ ）
A．可加快输电的速度
B．使我们的家庭生活用电获得高压
C．可以根据需要调节交变电流的频率
D．有利于减少输电线上的能量损失
11．如图所示，交流发电机的矩形线圈面积S=0.08 m2，线圈匝数N=50，线圈的电阻r=1 Ω，线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO’以角速度=200 rad/s匀速转动，通过原、副线圈匝数比为n1：n2=1：3的理想变压器接可变的负载电阻R，图中电表均为理想交流电表，当负载取某一阻值时，交流电流表的示数为I=A。下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的示数为V
B．电阻R消耗的电功率为1400W
C．若增大负载电阻R，则变压器的输入功率增大
D．若负载电阻R=9 Ω，则变压器的输入功率最大
12．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（ ）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
13．如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1,电路中灯泡电阻R=10 Ω,其余电阻均不计,在原线圈两端加上如图乙所示的正弦式交变电压。下列说法中正确的是 （ ）
A．小灯泡两端电压为10 V
B．原线圈中的电流为2 A
C．原线圈输入功率为10 W
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,则原线圈输入功率为200 W
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，12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．）
14．昆明石龙坝水电站是中国第一座水电站，距离昆明30km，最初装机容量为480kW，如图所示为电站向昆明某片区供电的示意图，若忽略发电机内阻，变压器为理想变压器，在装机容量内，用户功率增大，下列说法正确的是（ ）
A．输电电压增大 B．输电效率增大
C．发电厂的输出功率增大 D．输电线路损失功率增大
15．如图甲所示，标有“220 V，40 W”的电灯和标有“20 μF，300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是（ ）
A．t＝ 时刻，V的示数为零
B．电灯恰正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持110V不变
16．如图所示为某种发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，矩形线圈的匝数为n，面积为S，电阻为r。线圈两端有两个彼此绝缘的半圆金属环可随线圈一起转动。P、为一对固定不动的电刷，可分别与两半圆金属环接触，两个电刷间接有阻值为R的电阻，其余电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω逆时针匀速转动。从图所示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈产生的感应电动势也为零
B．通过电阻R上的电流瞬时值表达式为
C．线圈每转动一周，通过电阻R上的电流方向改变两次
D．通过电阻R的电流的有效值为
三、填空题（每空3分，共6分）
17．把标有“，”的灯泡，接在交流电源上，若它的实际功率只有，则交流电源电压的最大值为__________（灯泡的电阻不变）。
18．采用高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为___________
四、解答题
19．（14分）如图所示，边长为、匝数为、电阻不计的正方形线圈，在磁感应强度为的匀强磁场中绕转轴以角速度匀速转动，轴垂直于磁感线。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，定值电阻和额定功率为的灯泡并联后接在变压器的输出端。已知灯泡正常发光，电流表为理想电表、其余电阻可忽略不计。求：
（1）由图示位置开始计时，E、F两点间电动势瞬时值的表达式；
（2）电流表A的示数。
20．（14分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1=1500、n2=500，在原、副线圈的回路中接有阻值均为10Ω的电阻R1、R2.，副线圈接有一理想交流电压表，a、b之间接有正弦交流电源，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示。求：
（1）电阻R2中电流的频率f；
（2）交流电压表的读数U2。
注：以上求得的结果均保留整数。
21．（15分）某发电机输出功率是，输出电压是，如图所示，通过理想变压器升压后向远处的用户供电。已知输电导线的电阻率为，导线横截面积为。输电线上的功率损失为5%，用户得到的电压正好为，降压变压器也是理想变压器，求：
（1）输电线总电阻R；
（2）理想升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）给用户供电的总电流I。（保留3位有效数字）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
感应电动势的方向即感应电流的方向。当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次，线圈转动一周，线圈平面两次经过中性面，感应电流和感应电动势方向都要改变两次。
故选C 。
2．D
【解析】
【分析】
本题考查理想变压器与输电线路。
【详解】
A．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流为恒定电流，所以A错误；
B．根据理想变压器的工作原理，原副线圈的电流与匝数成反比，则流过送电线圈与受电线圈的电流之比为1:5，所以B错误；
CD．根据理想变压器电压与匝数关系有
整理可得
联立解得
所以C错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
B．因为
解得
B错误；
A． 副线圈中的电流为
解得
A错误；
C．电动机D的输出功率为
解得
C正确；
D．灯泡L的功率为
解得
D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．由图像可知，当t=0.01s时，斜率最大，由法拉第电磁感应定律
知此时电动势为最大值，故A错误；
B．线圈产生的感应电动势的有效值为
线圈有内阻，由
知路端电压有效值（电压表示数）小于21V，故B错误；
D．设变压器原线圈电压、电流分别为、，副线圈的电压、电流分别为、，则
联立解得
，，
或
，，
故D正确；
C．0.005～0.015s通过线圈回路的电荷量
联立解得
或
故C错误。
故选D。
【一题多解】
先将变压器和小灯泡等效成一定值电阻，如下图，则
代入数据可求匝数比，本题有两组解是因为灯泡的功率小于电源的最大输出功率，因此等效电阻有两解。
5．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。
6．D
【解析】
【详解】
A．由交流发电机产生的电动势波形图可知，周期T=0.02s，而
T=
解得线圈在匀强磁场中转动的角速度为
ω=100πrad/s
选项A错误；
B．由交流发电机产生的电动势波形图可知，电动势最大值为Em=314V，而
Em=nBSω
解得
B=0.1T
选项B错误；
C．由于电压表是理想交流电压表，测量值等于交流电压的有效值，为
U=314×V=222V
选项C错误；
D．由法拉第电磁感应定律，交流电压的平均值为
=n
0~0.005s时间内，穿过线圈的磁通量变化量大小为
ΔΦ=BS
所以
=n=200V
选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
AB．电源电动势最大值为
所以理想电压表的示数为
理想电流表的示数为
A错误B正确；
C．发电机角速度增加至，电流增加到原来的2倍，其输出功率
C错误；
D．发电机的输出效率
与角速度无关，故其输出效率不变，D错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．初级线圈电压U1等于理想交流电源电压且不变，故A错误；
B．当滑动变阻器触头P向b端滑动时，由R1、R2组成的电路总电阻减小，副线圈电流增大，由得原线圈电流增大，则变压器输入功率变大，故B错误；
C．由可知，U1不变，匝数之比不变，所以U2不变，由于常规变压器次级线圈电阻不可忽略，所以次级线圈等效为内阻R0的电源，变压器次级线圈输出电压
因为I2增大，所以小灯泡两端的电压降低，小灯泡变暗，故C错误；
D．次级线圈的总电压U2不变，副线圈电流增大，所以根据P＝UI可知，变压器的输出功率变大，故D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
10．D
【解析】
【详解】
试题分析：输送的功率一定，根据，知输电电压越高，输电电流越小，根据，知输电线上损耗的能量就小，故D正确，A、B、C错误．
考点：远距离输电
【名师点睛】解决本题的关键掌握输送功率与输电电压和输电电流的关系，以及知道．
11．D
【解析】
【详解】
A．线圈转动产生正弦式交变电流，电动势最大值
Em=NBSω=160V
电动势的有效值
当负载取某一阻值，交流电流表的示数为I=10A时，交流电压表的示数为
U=E-Ir=70V
选项A错误；
B．电阻R消耗的功率
P=IU=1400W
选项B错误。
CD．根据变压器的匝数比可知，变压器次级电流为，由
得此时负载电阻的阻值
R=63Ω
设调节R的阻值后变压器原线圈电流为I1，副线圈电流为I2，变压器输入功率为P，则
由于I1有解，则
△=E2-4rP≥0
即
故
又
解得
R=9Ω
可知负载电阻从63Ω减小到9Ω时，电阻R消耗的功率（即变压器输入功率）一直增大，当负载电阻R=9 Ω，则变压器的输入功率最大，选项C错误、D正确。
故选D。
12．B
【解析】
【详解】
A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，A错误；
BC．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，灯泡L1变暗，B正确，C错误；
D．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也变大，D错误；
故选B。
13．C
【解析】
【详解】
A．由题图乙可知，原线圈输入电压的最大值Um=220V，有效值U=220 V，由
可知副线圈电压的有效值为
U'=10 V
A错误；
B．副线圈中的电流
由
代入数据解得原线圈中的电流
I=A
B错误；
C．原线圈输入功率
P1=UI=220×W=10 W
C正确；
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,副线圈输出电压不变,负载电阻变为20 Ω，电流变为0.5 A，则原线圈中的电流为 A，原线圈输入功率为
P=×220 W=5 W
D错误。
故选C。
14．CD
【解析】
【详解】
A．发电机的输出电压不变，升压变压器的匝数比不变，输电电压就不变。A错误；
B．若输电电流为I，输电电压为U，输电功率为P
P=UI
输电损失的功率为
因为用户功率增大，输电电流增大，所以输电效率减小，B错误；
C．根据
P=UI
输电电流增大，发电厂的输出功率增加，C正确；
D．根据
输电电流增大，输电线损失的功率增大，D正确。
故选CD。
15．BC
【解析】
【详解】
AD．交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，AD错误；
B．电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；
C．电压的峰值V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确。
故选BC。
16．CD
【解析】
【详解】
A．由题图知时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律知线圈产生的感应电动势最大，故A错误；
B．线圈从与中性面垂直的面开始计时，所以电阻R上的电流瞬时值表达式为
故B错误；
C．依题意，线圈转动一周，产生余弦交流电，则通过电阻R上的电流方向改变两次，故C正确；
D．通过电阻R的电流的有效值为
故D正确。
故选CD。
17．36
【解析】
【详解】
因灯泡的电阻不变，由，可得灯泡的电阻
灯泡的实际功率是20W时，交流电的等效电压
交流电源电压的最大值
18．
【解析】
【分析】
【详解】
输电功率
U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率
R为输电线路的电阻，即
当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压U变为原来的2倍即。
19．（1）；（2）1.4A
【解析】
【详解】
（1）E、F两点间电动势电动势的最大值为
由图示位置时E、F两点间电动势达到最大值，由图示位置开始计时，E、F两点间电动势瞬时值的表达式为
（2）变压器原线圈两端的电压为
副线圈两端电压为
通过电阻R的电流为
通过灯泡的电流为
电流表A的示数为
20．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据图乙可知交流电的周期 ，根据
解得
电阻R2中电流的频率
（2）交流的最大值为
有效值为
根据
则
根据
解得
副线圈的电流
则原线圈的电流为
根据关系可得
解得
21．（1）8Ω；（2）1∶16；（3）432A
【解析】
【详解】
（1）根据电阻定律可得
（2）输电线上的功率损失为
由题意可得
解得
I2=25A
发电机输出电流为
理想升压变压器原、副线圈的匝数比为
（3）用户获得的总功率为
给用户供电的总电流为
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13小题，每小题3分，共39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．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（ ）
A．线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次
B．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变
C．线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
D．线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
2．近年来，手机无线充电技术越来越普及。图甲是某款手机的无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当a、b间接上220V的正弦交变电压后，受电线圈中产生交变电流以给手机充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。设送电线圈端输入电压为，受电线圈cd端输出电压为，若把装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加
B．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5:1
C．充电时，电压大小为42.5V
D．电阻R阻值为18.75Ω
3．如图所示为一小型电风扇的电路简图，理想变压器的原、副线圈匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一电阻为r的灯泡L和风扇电动机D，电动机线圈电阻也为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I。则（ ）
A．副线圈中的电流为2I
B．副线圈两端的电压为nU
C．电动机D的输出功率为
D．灯泡L的功率为
4．为做好疫情防控供电准备，防控指挥中心为医院设计的备用供电系统输电模型的电路简图如图甲所示，匝数匝，电阻的矩形线圈绕垂直于磁场的竖直轴逆时针匀速转动，线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，。变压器的副线圈接入到医院为医疗设备供电，变压器为理想变压器，假设额定电压，额定功率的小灯泡恰能正常工作。下列说法正确的有（ ）
A．当时，线圈的电动势为零
B．电压表的示数一定为21V
C．0.005～0.015s通过线圈回路的电荷量一定为
D．变压器原副线圈的匝数比可能为1：20
5．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．、、、
6．某交流发电机产生的电动势波形如图所示，已知该发电机线圈匝数n=100匝，线圈面积为S=0.1m2，线圈内阻为r=1Ω，用一理想交流电压表接在发电机的两个输出端。由此可知（ ）
A．线圈在匀强磁场中转动的角速度为50πrad/s
B．线圈所在处的磁感应强度大小是B=1T
C．交流电压表的读数为220V
D．0~0.005s时间内交流电动势的平均值为=200V
7．如图所示，一初始位置处于竖直平面内的矩形线框，在其右侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若矩形线框的面积为S，匝数为N，电阻为r，绕垂直磁场的水平轴以角速度匀速运动。线框通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，则（ ）
A．理想电压表的示数为
B．理想电流表的示数为
C．若将此发电机角速度增加至，其输出功率变为
D．若将此发电机角速度增加至，其输出效率将变大
8．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器次级线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．变压器初级线圈电压降低
B．变压器输入功率变小
C．小灯泡变亮
D．变压器输出功率变大
9．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦交流电的每一个周期中，前面的被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压。则现在电灯上的电压为（ ）
A．Um B． C． D．
10．随着我国远距离高压输电网络的迅猛发展，我国正在研究比还要高的多的电压进行输电，采用高压输电的优点是（ ）
A．可加快输电的速度
B．使我们的家庭生活用电获得高压
C．可以根据需要调节交变电流的频率
D．有利于减少输电线上的能量损失
11．如图所示，交流发电机的矩形线圈面积S=0.08 m2，线圈匝数N=50，线圈的电阻r=1 Ω，线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO’以角速度=200 rad/s匀速转动，通过原、副线圈匝数比为n1：n2=1：3的理想变压器接可变的负载电阻R，图中电表均为理想交流电表，当负载取某一阻值时，交流电流表的示数为I=A。下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的示数为V
B．电阻R消耗的电功率为1400W
C．若增大负载电阻R，则变压器的输入功率增大
D．若负载电阻R=9 Ω，则变压器的输入功率最大
12．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（ ）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
13．如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1,电路中灯泡电阻R=10 Ω,其余电阻均不计,在原线圈两端加上如图乙所示的正弦式交变电压。下列说法中正确的是 （ ）
A．小灯泡两端电压为10 V
B．原线圈中的电流为2 A
C．原线圈输入功率为10 W
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,则原线圈输入功率为200 W
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，12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．）
14．昆明石龙坝水电站是中国第一座水电站，距离昆明30km，最初装机容量为480kW，如图所示为电站向昆明某片区供电的示意图，若忽略发电机内阻，变压器为理想变压器，在装机容量内，用户功率增大，下列说法正确的是（ ）
A．输电电压增大 B．输电效率增大
C．发电厂的输出功率增大 D．输电线路损失功率增大
15．如图甲所示，标有“220 V，40 W”的电灯和标有“20 μF，300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是（ ）
A．t＝ 时刻，V的示数为零
B．电灯恰正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持110V不变
16．如图所示为某种发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，矩形线圈的匝数为n，面积为S，电阻为r。线圈两端有两个彼此绝缘的半圆金属环可随线圈一起转动。P、为一对固定不动的电刷，可分别与两半圆金属环接触，两个电刷间接有阻值为R的电阻，其余电阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω逆时针匀速转动。从图所示位置（线圈平面与磁场方向平行）开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈产生的感应电动势也为零
B．通过电阻R上的电流瞬时值表达式为
C．线圈每转动一周，通过电阻R上的电流方向改变两次
D．通过电阻R的电流的有效值为
三、填空题（每空3分，共6分）
17．把标有“，”的灯泡，接在交流电源上，若它的实际功率只有，则交流电源电压的最大值为__________（灯泡的电阻不变）。
18．采用高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为___________
四、解答题
19．（14分）如图所示，边长为、匝数为、电阻不计的正方形线圈，在磁感应强度为的匀强磁场中绕转轴以角速度匀速转动，轴垂直于磁感线。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，定值电阻和额定功率为的灯泡并联后接在变压器的输出端。已知灯泡正常发光，电流表为理想电表、其余电阻可忽略不计。求：
（1）由图示位置开始计时，E、F两点间电动势瞬时值的表达式；
（2）电流表A的示数。
20．（14分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1=1500、n2=500，在原、副线圈的回路中接有阻值均为10Ω的电阻R1、R2.，副线圈接有一理想交流电压表，a、b之间接有正弦交流电源，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示。求：
（1）电阻R2中电流的频率f；
（2）交流电压表的读数U2。
注：以上求得的结果均保留整数。
21．（15分）某发电机输出功率是，输出电压是，如图所示，通过理想变压器升压后向远处的用户供电。已知输电导线的电阻率为，导线横截面积为。输电线上的功率损失为5%，用户得到的电压正好为，降压变压器也是理想变压器，求：
（1）输电线总电阻R；
（2）理想升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）给用户供电的总电流I。（保留3位有效数字）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
感应电动势的方向即感应电流的方向。当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次，线圈转动一周，线圈平面两次经过中性面，感应电流和感应电动势方向都要改变两次。
故选C 。
2．D
【解析】
【分析】
本题考查理想变压器与输电线路。
【详解】
A．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流为恒定电流，所以A错误；
B．根据理想变压器的工作原理，原副线圈的电流与匝数成反比，则流过送电线圈与受电线圈的电流之比为1:5，所以B错误；
CD．根据理想变压器电压与匝数关系有
整理可得
联立解得
所以C错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
B．因为
解得
B错误；
A． 副线圈中的电流为
解得
A错误；
C．电动机D的输出功率为
解得
C正确；
D．灯泡L的功率为
解得
D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．由图像可知，当t=0.01s时，斜率最大，由法拉第电磁感应定律
知此时电动势为最大值，故A错误；
B．线圈产生的感应电动势的有效值为
线圈有内阻，由
知路端电压有效值（电压表示数）小于21V，故B错误；
D．设变压器原线圈电压、电流分别为、，副线圈的电压、电流分别为、，则
联立解得
，，
或
，，
故D正确；
C．0.005～0.015s通过线圈回路的电荷量
联立解得
或
故C错误。
故选D。
【一题多解】
先将变压器和小灯泡等效成一定值电阻，如下图，则
代入数据可求匝数比，本题有两组解是因为灯泡的功率小于电源的最大输出功率，因此等效电阻有两解。
5．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。
6．D
【解析】
【详解】
A．由交流发电机产生的电动势波形图可知，周期T=0.02s，而
T=
解得线圈在匀强磁场中转动的角速度为
ω=100πrad/s
选项A错误；
B．由交流发电机产生的电动势波形图可知，电动势最大值为Em=314V，而
Em=nBSω
解得
B=0.1T
选项B错误；
C．由于电压表是理想交流电压表，测量值等于交流电压的有效值，为
U=314×V=222V
选项C错误；
D．由法拉第电磁感应定律，交流电压的平均值为
=n
0~0.005s时间内，穿过线圈的磁通量变化量大小为
ΔΦ=BS
所以
=n=200V
选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
AB．电源电动势最大值为
所以理想电压表的示数为
理想电流表的示数为
A错误B正确；
C．发电机角速度增加至，电流增加到原来的2倍，其输出功率
C错误；
D．发电机的输出效率
与角速度无关，故其输出效率不变，D错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．初级线圈电压U1等于理想交流电源电压且不变，故A错误；
B．当滑动变阻器触头P向b端滑动时，由R1、R2组成的电路总电阻减小，副线圈电流增大，由得原线圈电流增大，则变压器输入功率变大，故B错误；
C．由可知，U1不变，匝数之比不变，所以U2不变，由于常规变压器次级线圈电阻不可忽略，所以次级线圈等效为内阻R0的电源，变压器次级线圈输出电压
因为I2增大，所以小灯泡两端的电压降低，小灯泡变暗，故C错误；
D．次级线圈的总电压U2不变，副线圈电流增大，所以根据P＝UI可知，变压器的输出功率变大，故D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
设交变电流的有效值为U，将交变电流与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：交变电流为
直流电为
由
Q1=Q2
得
ABD错误，C正确。
故选C。
10．D
【解析】
【详解】
试题分析：输送的功率一定，根据，知输电电压越高，输电电流越小，根据，知输电线上损耗的能量就小，故D正确，A、B、C错误．
考点：远距离输电
【名师点睛】解决本题的关键掌握输送功率与输电电压和输电电流的关系，以及知道．
11．D
【解析】
【详解】
A．线圈转动产生正弦式交变电流，电动势最大值
Em=NBSω=160V
电动势的有效值
当负载取某一阻值，交流电流表的示数为I=10A时，交流电压表的示数为
U=E-Ir=70V
选项A错误；
B．电阻R消耗的功率
P=IU=1400W
选项B错误。
CD．根据变压器的匝数比可知，变压器次级电流为，由
得此时负载电阻的阻值
R=63Ω
设调节R的阻值后变压器原线圈电流为I1，副线圈电流为I2，变压器输入功率为P，则
由于I1有解，则
△=E2-4rP≥0
即
故
又
解得
R=9Ω
可知负载电阻从63Ω减小到9Ω时，电阻R消耗的功率（即变压器输入功率）一直增大，当负载电阻R=9 Ω，则变压器的输入功率最大，选项C错误、D正确。
故选D。
12．B
【解析】
【详解】
A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，A错误；
BC．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，灯泡L1变暗，B正确，C错误；
D．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也变大，D错误；
故选B。
13．C
【解析】
【详解】
A．由题图乙可知，原线圈输入电压的最大值Um=220V，有效值U=220 V，由
可知副线圈电压的有效值为
U'=10 V
A错误；
B．副线圈中的电流
由
代入数据解得原线圈中的电流
I=A
B错误；
C．原线圈输入功率
P1=UI=220×W=10 W
C正确；
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,副线圈输出电压不变,负载电阻变为20 Ω，电流变为0.5 A，则原线圈中的电流为 A，原线圈输入功率为
P=×220 W=5 W
D错误。
故选C。
14．CD
【解析】
【详解】
A．发电机的输出电压不变，升压变压器的匝数比不变，输电电压就不变。A错误；
B．若输电电流为I，输电电压为U，输电功率为P
P=UI
输电损失的功率为
因为用户功率增大，输电电流增大，所以输电效率减小，B错误；
C．根据
P=UI
输电电流增大，发电厂的输出功率增加，C正确；
D．根据
输电电流增大，输电线损失的功率增大，D正确。
故选CD。
15．BC
【解析】
【详解】
AD．交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，AD错误；
B．电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；
C．电压的峰值V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确。
故选BC。
16．CD
【解析】
【详解】
A．由题图知时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律知线圈产生的感应电动势最大，故A错误；
B．线圈从与中性面垂直的面开始计时，所以电阻R上的电流瞬时值表达式为
故B错误；
C．依题意，线圈转动一周，产生余弦交流电，则通过电阻R上的电流方向改变两次，故C正确；
D．通过电阻R的电流的有效值为
故D正确。
故选CD。
17．36
【解析】
【详解】
因灯泡的电阻不变，由，可得灯泡的电阻
灯泡的实际功率是20W时，交流电的等效电压
交流电源电压的最大值
18．
【解析】
【分析】
【详解】
输电功率
U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率
R为输电线路的电阻，即
当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压U变为原来的2倍即。
19．（1）；（2）1.4A
【解析】
【详解】
（1）E、F两点间电动势电动势的最大值为
由图示位置时E、F两点间电动势达到最大值，由图示位置开始计时，E、F两点间电动势瞬时值的表达式为
（2）变压器原线圈两端的电压为
副线圈两端电压为
通过电阻R的电流为
通过灯泡的电流为
电流表A的示数为
20．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据图乙可知交流电的周期 ，根据
解得
电阻R2中电流的频率
（2）交流的最大值为
有效值为
根据
则
根据
解得
副线圈的电流
则原线圈的电流为
根据关系可得
解得
21．（1）8Ω；（2）1∶16；（3）432A
【解析】
【详解】
（1）根据电阻定律可得
（2）输电线上的功率损失为
由题意可得
解得
I2=25A
发电机输出电流为
理想升压变压器原、副线圈的匝数比为
（3）用户获得的总功率为
给用户供电的总电流为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页