第三章 交变电流 章末综合练（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第三章 交变电流 章末综合练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-18 18:27:41 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修第二册 第三章 章末综合练
一、单选题
1．理想变压器连接电路如图所示，已知原、副线圈匝数比为2：1，原线圈两端接入一电压u = 220sin100πt (V) 的交流电源，各个电表均为理想交流电表，则（ ）
A．通过可变电阻R的交变电流频率为100Hz
B．当滑动变阻器R接入电路的阻值为110Ω时，电流表的示数为0.5A
C．当滑动变阻器R的滑片往上滑时，电压表的示数增大
D．电压表的示数为155V
2．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．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（ ）
A．因为热功率，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗
B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗
C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D．以上说法均不正确
4．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
5．下列所给图像中，能表示交流电的电流随时间变化的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，是一小型理想变压器，初级接在正弦交流电源上，次级接火情报警系统．是热敏元件，其阻值随温度的升高而减小，所有电表均为理想电表．当所在处出现火情温度升高时，下列说法正确的是
A．的示数变大
B．的示数变大
C．的示数变大
D．的示数变大
7．一小水电站，输出的电功率为，输出电压，经理想升压变压器变为电压远距离输送，输电线总电阻为，最后经理想降压变压器降为向用户供电，下列说法正确的是（ ）
A．变压器的匝数
B．输电线上的电流为
C．变压器的匝数
D．输电线上损失的电功率为
8．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁场边界竖直，宽度为2L，abcd是用金属丝做成的边长为L的正方形闭合线框，cd边与磁场边界重合，线框由图示位置起以水平速度v匀速穿过磁场区域，在这个过程中，关于ab两点间的电压Uab随时间变化的图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
9．如图甲所示，在匀强磁场中，一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象如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A．两次t=0时刻线圈的磁通量均为零
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2
C．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V
10．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为1A
C．电压表的读数为 D．副线圈输出交流电的周期为0.02s
11．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同．开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光．下列说法中正确的是
A．闭合开关S后，灯泡L1和L2亮度相同
B．闭合开关S后，灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变
C．闭合开关S后，灯泡L2两端的电压变小
D．闭合开关S后，变压器原线圈的输入功率不变
12．如图，两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨左端接有耐压足够大的电容器C，匀强磁场B垂直导轨平面，有一导体棒垂直导轨和磁场放置，可紧贴导轨自由滑动，导体棒和导轨电阻忽略不计.现导体棒由静止释放，电容器两端电压为U，导体棒加速度为a、通过的电流为i、重力功率为P，则下列图象中能正确反映各量随时间变化规律的是
A． B． C． D．
三、实验题
13．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器铁芯的结构和材料是_____；（填字母代号）
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
（2）为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过_____；（填字母代号）
A．2V B．12V C．50V D．72V
（3）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是_____；（填字母代号）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．类比法
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为_____。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
14．实验“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”
①实验室中有下列器材：
A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不用的是________(填器材序号)，本实验中还需用到的器材有________________．
②该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；上述“探究副线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是________________．
四、解答题
15．如图所示，在水平面上固定有两平行长直导轨，右端接一电阻。导轨内有一方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，磁场区域为曲线方程（、的单位均为）与轴所围的空间，其中。一电阻、长度的金属棒ab垂直搁在导轨上并在水平拉力作用下从处以速度沿轴正方向做匀速直线运动。导轨电阻不计，取。求：
(1)两端电压的最大值；
(2)金属棒通过磁场的过程中，回路中产生的总焦耳热。
16．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压，副线圈两端电压为，输出端连有完全相同的两个灯泡和，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数求：
(1)原线圈等于多少匝？
(2)当开关S断开时，电流表的示数则电流表的示数为多少？
(3)当开关S闭合时，电流表的示数等于多少？
17．如图所示，N=100匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm ，ad边长l2=25cm ，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO＇ 轴以n=6000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：
(1)t=0时感应电流的方向；
(2)感应电动势的瞬时值表达式；
(3)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
18．某发电站向远处输电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路。
（1）结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系（发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计）．
（2）若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
由电压公式知角速度ω=100π，由ω=2πf得，变压器不改变交流电的频率，所以通过可变电阻R的交流电的频率为50Hz，故A错误；原线圈两端的电压，根据电压与匝数成正比，有，所以电压表的示数为110V，故D错误；当滑动变阻器的阻值为110Ω时，副线圈电流; 根据电流与匝数成反比，有，即电流表示数为0.5A，故B正确；因为原线圈电压及匝数比不变，可知副线圈两端的电压不变，电压表的示数不变，故C错误；故选B.．
点睛：掌握变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，输入功率等于输出功率．除了要掌握变压器的特点外，还要根据闭合电路的欧姆定律分析负载变化所引起的电流变化．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
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】
【详解】
A B．输电导线上的热损耗若用或P＝IU公式，则 U必须为输电线上等效电阻两端的电压，并不是输电电压。选项A、B均错误；
CD．输电导线上的热损耗若用P＝I2R，I为输电电流、R为输电线电阻，所以减小输电线电阻或减小输送电流的方法可以减小输电导线上的热损耗。选项C正确，选项D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
当线圈处于图中所示位置时，线框平面与磁场方向垂直，磁通量为最大；该位置线圈左右两条边的速度平行于磁场，有效切割速度为零，根据E=Blv知此刻电动势为零，再根据法拉第电磁感应定律，知此刻磁通量的变化率为零，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，而A只有大小的变化，A错误；
B．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，而B只有大小的变化，B错误；
C．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，而C只有大小的变化，C错误；
D．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，D正确；
故选D。
6．A
【解析】
【详解】
、、都不变，由得不变，随温度升高阻值减小，通过副线圈电流增大，由得原线圈中的电流增大；由于增大，加在两端的电压增大，故加在两端的电压减小，通过的电流减小，故A正确，BCD错误；
故选A．
7．D
【解析】
【详解】
A．升压变压器的输出电压等于，而输入电压为，由电压之比等于匝数之比，则有变压器的匝数比为
故A错误；
B．输出的电功率为，而升压变压器变为电压远距离输送，所以根据
可知输电线上的电流为
故B错误；
C．降压变压器的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为
根据
则有变压器的匝数比
故C错误；
D．输电线上损失的电功率为
故D正确。
故选D。
【点睛】
掌握住理想变压器的电压与匝数之间的关系，理解导线上损失的电压与导线两端输送的电压区别，掌握理想变压器的输入与输出功率不变的关系即可解决本题。
8．B
【解析】
【详解】
线框进入磁场过程中，设cd边切割磁感线时产生的感应电动势大小为E，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，所以a点电势大于b点电势，则
线框全部进入磁场后的一段时间内，线框中感应电流为零，则
线框离开磁场过程中，ab边切割磁感线时产生的感应电动势大小也为E，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，而此时ab边相当于电源，且a点电势大于b点电势，所以
由题意可知线框进入磁场、全部在磁场中以及离开磁场所经历的时间相等，综上所述可知B正确。
故选B。
9．BC
【解析】
【详解】
A．当时，两条曲线所代表的值都为0，即此时金属线框不切割磁感线，线框的运动方向与磁感线的方向一致，则此时线圈磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，a的周期为；b的周期为，则由
可知转速与周期成反比，周期之比为，则转速比为，故B正确；
C．曲线a的交变电流的周期为，则频率
故C正确；
D．根据
结合前面分析可知两交流电的角速度之比为3：2，又因为
由图可知曲线a的最大值为15V，所以根据
可知曲线b的最大值为10V，则有效值为
故D错误。
故选BC。
10．BD
【解析】
【详解】
A．由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为，故有效值为，由
解得副线圈电压的有效值为
故输出功率
再由输入功率等于输出功率知
故A错误；
B．根据欧姆定律知
由，可得
故电流表读数为1A，故B正确；
C．电压表的读数为有效值，即，故C错误；
D．由交流电压的表达式可知，又，解得
副线圈输出交流电的周期为0.02s，故D正确。
故选BD。
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
ACD．当S接通后，副线圈回路电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，原线圈电压减小，匝数比不变故副线圈电压减小，所以灯泡L2两端的电压变小；根据电流与匝数成反比，设原线圈电流为I，则通过副线圈电流为2I，L2、L3规格相同，所以通过L2和L3的电流为I，所以灯泡L1和L2的电流相同，灯泡灯泡L1和L2亮度相同，故AC正确，D错误；
B．因为输入电流变大，灯泡L1的电压增大，灯泡L1变亮，灯泡L2两端的电压减小，所以灯泡L2亮度变暗，故B错误；
故选AC.
12．CD
【解析】
【详解】
导体棒下滑时的加速度满足：mgsinθ-F安=ma，其中F安=BIL，I=， Q=C U， U=BL v，；联立可得I=CBLa；则可知，a不变，选项C正确；由I=CBLa可知，电路中的电流I不变，选项B错误；导体棒做匀加速运动，可知U=BLv= Blat，选项A错误；根据P=mgvsinθ= mgasinθt可知，选项D正确；故选CD.
点睛：该题的难度较大，涉及到的变化的物理量较多，并且是相互之间都有联系的，这就要求学生要有较强的物理分析能力，当然首先要对涉及到的运动过程及相关的物理量的变化要有清晰的分析和认识，同时要会熟练的利用相关公式对问题进行阐述．
13． D B A D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为防止出现涡流，用绝缘的硅钢片叠成，故选D；
（2）[2]为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过12V，故选B；
（3）[3]本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法 ，故选A；
（4）[4]实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。
AB.原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意；
C.变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；
D.原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。
故选D。
14． B C 低压交流电源 增大 减小 控制变量法
【解析】
【详解】
①[1][2]．上述器材在本实验中不用的是条形磁铁和直流电源，即BC；本实验中还需用到的器材有低压交流电源．
②[3][4][5]．该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因电压和匝数成正比，即 则观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小；上述“探究副线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是控制变量法．
15．(1)1.2V；(2)1J
【解析】
【详解】
(1)金属棒切割磁感线的最大长度为
金属棒ab中产生的感应电动势的最大值为，根据闭合电路的欧姆定律有
金属棒ab两端电压的最大值为，解得
(2)金属棒ab在磁场中切割磁感线产生的感应电动势的瞬时值为式中
其中，解得
可知感应电动势的有效值为
，其中
金属棒ab在磁场中运动的时间为
，其中
这段时间内回路中产生的总焦耳热为
解得
16．(1)1100匝；(2)1A；(3)2A
【解析】
【详解】
(1)由电压与变压器匝数的关系可得
(2)当开关S断开时，由输入功率等于输出功率
可知：
(3)设当开关S闭合时，副线圈中的总电流为，则
由可知
17．(1)感应电流的方向是adcb；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，运用右手定则，得出感应电流的方向是adcb，如图所示
(2)n=6000r/min=100r/s的转速匀速转动，所以线圈的角速度
ω=2πn=200πrad/s
感应电动势的最大值为
所以感应电动势的瞬时值表达式为
(3)线圈由如图位置转过90°的过程中
通过R的电量为
18．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）第一个回路：P1＝U1I1
第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3
第三个回路：P4＝U4I4
（2）＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．理想变压器连接电路如图所示，已知原、副线圈匝数比为2：1，原线圈两端接入一电压u = 220sin100πt (V) 的交流电源，各个电表均为理想交流电表，则（ ）
A．通过可变电阻R的交变电流频率为100Hz
B．当滑动变阻器R接入电路的阻值为110Ω时，电流表的示数为0.5A
C．当滑动变阻器R的滑片往上滑时，电压表的示数增大
D．电压表的示数为155V
2．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．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（ ）
A．因为热功率，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗
B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗
C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D．以上说法均不正确
4．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
5．下列所给图像中，能表示交流电的电流随时间变化的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，是一小型理想变压器，初级接在正弦交流电源上，次级接火情报警系统．是热敏元件，其阻值随温度的升高而减小，所有电表均为理想电表．当所在处出现火情温度升高时，下列说法正确的是
A．的示数变大
B．的示数变大
C．的示数变大
D．的示数变大
7．一小水电站，输出的电功率为，输出电压，经理想升压变压器变为电压远距离输送，输电线总电阻为，最后经理想降压变压器降为向用户供电，下列说法正确的是（ ）
A．变压器的匝数
B．输电线上的电流为
C．变压器的匝数
D．输电线上损失的电功率为
8．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁场边界竖直，宽度为2L，abcd是用金属丝做成的边长为L的正方形闭合线框，cd边与磁场边界重合，线框由图示位置起以水平速度v匀速穿过磁场区域，在这个过程中，关于ab两点间的电压Uab随时间变化的图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
9．如图甲所示，在匀强磁场中，一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象如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A．两次t=0时刻线圈的磁通量均为零
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2
C．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V
10．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为1A
C．电压表的读数为 D．副线圈输出交流电的周期为0.02s
11．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同．开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光．下列说法中正确的是
A．闭合开关S后，灯泡L1和L2亮度相同
B．闭合开关S后，灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变
C．闭合开关S后，灯泡L2两端的电压变小
D．闭合开关S后，变压器原线圈的输入功率不变
12．如图，两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，导轨左端接有耐压足够大的电容器C，匀强磁场B垂直导轨平面，有一导体棒垂直导轨和磁场放置，可紧贴导轨自由滑动，导体棒和导轨电阻忽略不计.现导体棒由静止释放，电容器两端电压为U，导体棒加速度为a、通过的电流为i、重力功率为P，则下列图象中能正确反映各量随时间变化规律的是
A． B． C． D．
三、实验题
13．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）变压器铁芯的结构和材料是_____；（填字母代号）
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成
D．绝缘的硅钢片叠成
（2）为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过_____；（填字母代号）
A．2V B．12V C．50V D．72V
（3）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是_____；（填字母代号）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．类比法
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为_____。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热
B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
14．实验“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”
①实验室中有下列器材：
A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不用的是________(填器材序号)，本实验中还需用到的器材有________________．
②该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；上述“探究副线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是________________．
四、解答题
15．如图所示，在水平面上固定有两平行长直导轨，右端接一电阻。导轨内有一方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，磁场区域为曲线方程（、的单位均为）与轴所围的空间，其中。一电阻、长度的金属棒ab垂直搁在导轨上并在水平拉力作用下从处以速度沿轴正方向做匀速直线运动。导轨电阻不计，取。求：
(1)两端电压的最大值；
(2)金属棒通过磁场的过程中，回路中产生的总焦耳热。
16．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压，副线圈两端电压为，输出端连有完全相同的两个灯泡和，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数求：
(1)原线圈等于多少匝？
(2)当开关S断开时，电流表的示数则电流表的示数为多少？
(3)当开关S闭合时，电流表的示数等于多少？
17．如图所示，N=100匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm ，ad边长l2=25cm ，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO＇ 轴以n=6000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：
(1)t=0时感应电流的方向；
(2)感应电动势的瞬时值表达式；
(3)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
18．某发电站向远处输电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路。
（1）结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系（发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计）．
（2）若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
由电压公式知角速度ω=100π，由ω=2πf得，变压器不改变交流电的频率，所以通过可变电阻R的交流电的频率为50Hz，故A错误；原线圈两端的电压，根据电压与匝数成正比，有，所以电压表的示数为110V，故D错误；当滑动变阻器的阻值为110Ω时，副线圈电流; 根据电流与匝数成反比，有，即电流表示数为0.5A，故B正确；因为原线圈电压及匝数比不变，可知副线圈两端的电压不变，电压表的示数不变，故C错误；故选B.．
点睛：掌握变压器的特点：匝数与电压成正比，与电流成反比，输入功率等于输出功率．除了要掌握变压器的特点外，还要根据闭合电路的欧姆定律分析负载变化所引起的电流变化．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
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】
【详解】
A B．输电导线上的热损耗若用或P＝IU公式，则 U必须为输电线上等效电阻两端的电压，并不是输电电压。选项A、B均错误；
CD．输电导线上的热损耗若用P＝I2R，I为输电电流、R为输电线电阻，所以减小输电线电阻或减小输送电流的方法可以减小输电导线上的热损耗。选项C正确，选项D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
当线圈处于图中所示位置时，线框平面与磁场方向垂直，磁通量为最大；该位置线圈左右两条边的速度平行于磁场，有效切割速度为零，根据E=Blv知此刻电动势为零，再根据法拉第电磁感应定律，知此刻磁通量的变化率为零，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，而A只有大小的变化，A错误；
B．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，而B只有大小的变化，B错误；
C．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，而C只有大小的变化，C错误；
D．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化，D正确；
故选D。
6．A
【解析】
【详解】
、、都不变，由得不变，随温度升高阻值减小，通过副线圈电流增大，由得原线圈中的电流增大；由于增大，加在两端的电压增大，故加在两端的电压减小，通过的电流减小，故A正确，BCD错误；
故选A．
7．D
【解析】
【详解】
A．升压变压器的输出电压等于，而输入电压为，由电压之比等于匝数之比，则有变压器的匝数比为
故A错误；
B．输出的电功率为，而升压变压器变为电压远距离输送，所以根据
可知输电线上的电流为
故B错误；
C．降压变压器的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为
根据
则有变压器的匝数比
故C错误；
D．输电线上损失的电功率为
故D正确。
故选D。
【点睛】
掌握住理想变压器的电压与匝数之间的关系，理解导线上损失的电压与导线两端输送的电压区别，掌握理想变压器的输入与输出功率不变的关系即可解决本题。
8．B
【解析】
【详解】
线框进入磁场过程中，设cd边切割磁感线时产生的感应电动势大小为E，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，所以a点电势大于b点电势，则
线框全部进入磁场后的一段时间内，线框中感应电流为零，则
线框离开磁场过程中，ab边切割磁感线时产生的感应电动势大小也为E，根据楞次定律可知感应电流方向为逆时针，而此时ab边相当于电源，且a点电势大于b点电势，所以
由题意可知线框进入磁场、全部在磁场中以及离开磁场所经历的时间相等，综上所述可知B正确。
故选B。
9．BC
【解析】
【详解】
A．当时，两条曲线所代表的值都为0，即此时金属线框不切割磁感线，线框的运动方向与磁感线的方向一致，则此时线圈磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，a的周期为；b的周期为，则由
可知转速与周期成反比，周期之比为，则转速比为，故B正确；
C．曲线a的交变电流的周期为，则频率
故C正确；
D．根据
结合前面分析可知两交流电的角速度之比为3：2，又因为
由图可知曲线a的最大值为15V，所以根据
可知曲线b的最大值为10V，则有效值为
故D错误。
故选BC。
10．BD
【解析】
【详解】
A．由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为，故有效值为，由
解得副线圈电压的有效值为
故输出功率
再由输入功率等于输出功率知
故A错误；
B．根据欧姆定律知
由，可得
故电流表读数为1A，故B正确；
C．电压表的读数为有效值，即，故C错误；
D．由交流电压的表达式可知，又，解得
副线圈输出交流电的周期为0.02s，故D正确。
故选BD。
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
ACD．当S接通后，副线圈回路电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，原线圈电压减小，匝数比不变故副线圈电压减小，所以灯泡L2两端的电压变小；根据电流与匝数成反比，设原线圈电流为I，则通过副线圈电流为2I，L2、L3规格相同，所以通过L2和L3的电流为I，所以灯泡L1和L2的电流相同，灯泡灯泡L1和L2亮度相同，故AC正确，D错误；
B．因为输入电流变大，灯泡L1的电压增大，灯泡L1变亮，灯泡L2两端的电压减小，所以灯泡L2亮度变暗，故B错误；
故选AC.
12．CD
【解析】
【详解】
导体棒下滑时的加速度满足：mgsinθ-F安=ma，其中F安=BIL，I=， Q=C U， U=BL v，；联立可得I=CBLa；则可知，a不变，选项C正确；由I=CBLa可知，电路中的电流I不变，选项B错误；导体棒做匀加速运动，可知U=BLv= Blat，选项A错误；根据P=mgvsinθ= mgasinθt可知，选项D正确；故选CD.
点睛：该题的难度较大，涉及到的变化的物理量较多，并且是相互之间都有联系的，这就要求学生要有较强的物理分析能力，当然首先要对涉及到的运动过程及相关的物理量的变化要有清晰的分析和认识，同时要会熟练的利用相关公式对问题进行阐述．
13． D B A D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为防止出现涡流，用绝缘的硅钢片叠成，故选D；
（2）[2]为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过12V，故选B；
（3）[3]本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法 ，故选A；
（4）[4]实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。
AB.原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意；
C.变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；
D.原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。
故选D。
14． B C 低压交流电源 增大 减小 控制变量法
【解析】
【详解】
①[1][2]．上述器材在本实验中不用的是条形磁铁和直流电源，即BC；本实验中还需用到的器材有低压交流电源．
②[3][4][5]．该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因电压和匝数成正比，即 则观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小；上述“探究副线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是控制变量法．
15．(1)1.2V；(2)1J
【解析】
【详解】
(1)金属棒切割磁感线的最大长度为
金属棒ab中产生的感应电动势的最大值为，根据闭合电路的欧姆定律有
金属棒ab两端电压的最大值为，解得
(2)金属棒ab在磁场中切割磁感线产生的感应电动势的瞬时值为式中
其中，解得
可知感应电动势的有效值为
，其中
金属棒ab在磁场中运动的时间为
，其中
这段时间内回路中产生的总焦耳热为
解得
16．(1)1100匝；(2)1A；(3)2A
【解析】
【详解】
(1)由电压与变压器匝数的关系可得
(2)当开关S断开时，由输入功率等于输出功率
可知：
(3)设当开关S闭合时，副线圈中的总电流为，则
由可知
17．(1)感应电流的方向是adcb；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，运用右手定则，得出感应电流的方向是adcb，如图所示
(2)n=6000r/min=100r/s的转速匀速转动，所以线圈的角速度
ω=2πn=200πrad/s
感应电动势的最大值为
所以感应电动势的瞬时值表达式为
(3)线圈由如图位置转过90°的过程中
通过R的电量为
18．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）第一个回路：P1＝U1I1
第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3
第三个回路：P4＝U4I4
（2）＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.
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