第三章交变电流 单元综合练（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 第三章交变电流 单元综合练（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 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 | 2022-04-08 04:10:57 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 第三章 交变电流 单元综合练
一、单选题
1．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
2．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示。已知矩形线圈的匝数，以角速度绕轴匀速转动，则（ ）
A．时线圈中磁通量的变化率为零
B．时线圈平面与中性面重合
C．穿过线圈的最大磁通量为
D．内交变电流方向改变50次
3．如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（ ）
A．图示位置磁通量为零
B．图示位置，电流表的示数为零
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化
D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好
4．下列说法正确的是（ ）
A．电感对交流电有阻碍作用，电容对交流电没有阻碍作用
B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
C．线圈中磁通量变化率越大，线圈中产生的感应电动势越大
D．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律
5．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（ ）
A．此交流发电机产生感应电动势的最大值为
B． 时刻，线圈处在中性面的位置
C．1min内电阻R上产生的焦耳热为60J
D．线圈从图示位置转过过程中的电荷量为0.1C
6．N匝圆形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的有效值和平均值之比为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户的用电器是串联的，R增大
B．A1的示数变小
C．V3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变
D．V1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值
8．图是一正弦式交变电流的电压图象。由图可知，此交变电流的电压和频率为（ ）
A．有效值为311V B．有效值为220V
C．频率为200Hz D．频率为100Hz
9．小型交流发电机的矩形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变化的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6V、6W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n=5r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为（ ）
A．i=sin5t（A） B．i=sin10πt（A）
C．i=sin5t（A） D．i=sin10πt（A）
10．如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交流电频率为100Hz
B．电压表的示数为2V
C．R1消耗的功率为3W
D．变压器输入功率为8.75W
11．华为手机充电器中装有变压器。用正弦交流电路给手机充电时，原线圈两端电压为220V，副线圈两端电压为5V，副线圈电流为2A，若将变压器视为理想变压器，则（ ）
A．原副线圈的匝数比为4.4：1 B．原线圈的电流约为0.05A
C．副线圈两端电压的最大值为5V D．原副线圈的功率之比为44：1
12．手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在充电过程中（ ）
A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C．送电线圈和受电线圈无法通过互感现象实现能量传递
D．手机和基座无须导线连接，这样传递能量没有损失
13．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（ ）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
14．某种型号手机充电器中的变压器可认为是理想变压器，它的原、副线圈匝数比为50:1，若在原线圈上加有交流电压，则在副线圈上可获得电压（ ）
A． B． C． D．
15．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10：1和1：10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
二、填空题
16．如果把一个可拆变压器看成理想变压器，两个线圈分别为A、B，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验步骤（写出要测的物理量，并用字母表示）：____________，A线圈的匝数为nA＝____________。（用所测物理量符号表示）
17．交变电流：大小和方向随时间做_________变化的电流叫作交变电流，简称_________。
18．交变电流的峰值和有效值
（1）峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值。电容器所能承受的电压要___________交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
（2）有效值：让交变电流与恒定电流分别通过___________的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的___________相等，则此恒定电流的电流与电压叫作交变电流的有效值。
（3）正弦式交变电流最大值与有效值之间的关系
=___________ Em， =___________ Um， =___________ Im
19．一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t 的关系如图所示，则磁感应强度B=_______，在t = 时刻，线圈平面与磁感线的夹角等于_____。
三、解答题
20．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=，当线圈以300r/min的转速匀速转动时，求：
（1）转动中感应电动势的最大值和有效值；
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量。
21．如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为T，当线圈以50r/s的转速匀速旋转时，求
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电量为多少？
22．如图为远距离输电过程的示意图。已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为5Ω，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制为2kW（即用户得到的功率为88kW），求：
（1）降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流。
（2）输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压。
23．如图甲，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，、、、为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙。
（1）求输入电压的有效值和频率；
（2）写出输入瞬时电压u的正弦表达式；
（3）求电流表和电压表的示数；
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
2．B
【详解】
A．时感应电动势最大，线圈的磁通量变化率也最大，A错误；
B．时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈平面与中性面重合，B正确；
C．感应电动势的最大值为，由
可得：
C错误；
D．在每个周期时间内，交变电流方向改变两次，则在时间内方向可改变100次，D错误；
故选B。
3．D
【详解】
A．图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；
B．图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数不为零，故B错误；
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化，故C错误；
D．铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．电感对交流电有阻碍作用，电容对交流电也有阻碍作用，故A错误；
B．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电动势，如果磁通量没有变化，则没有感应电流，故B错误；
C．根据 ，线圈中磁通量变化率越大，线圈中产生的感应电动势越大，故C正确；
D．涡流是一种特殊的电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．因为
此交流发电机产生感应电动势的最大值为
故A错误；
B．由图可知 时刻，线圈的磁通量最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；
C．因为电流最大值为
所以1min内电阻R上产生的焦耳热为
故C错误；
D．线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
线圈从中性面转动180°过程中，感应电动势的平均值为：
感应电动势的最大值
Em=NBSω
感应电动势的有效值
感应电动势的有效值和平均值之比
故选C。
7．C
【详解】
A．用户的用电器是并联的，当用户的用电器增加时，R减小，故A错误；
B．根据变压器的电压之比等于匝数之比，由于原线圈电压不变、匝数比不变，则电压表V2的示数不变；当用户的用电器增加时，总电阻减小、总电流增大，所以A2的示数变大，根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比，所以电流表A1的示数也增大，故B错误；
C．对于副线圈所在的电路，根据闭合电路的欧姆定律可得
U2＝I2R0+U3
解得
U3＝U2﹣I2R0
由于U2和R0为定值，则
故C正确；
D．根据B选项可知，V1与V2示数的比值等于A2与A1示数的比值，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
AB．根据图象可知该交流电的电压最大值是311V，故有效值为
A错误，B正确；
CD．由图可知，周期为0.02s，所以频率为
CD错误。
故选B。
9．D
【详解】
因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的有效值为
则电流的最大值为
因为转速 ，且
所以
故电路中电流的瞬时值表达式为
故选D。
10．D
【详解】
A．由变压器的工作原理知，副线圈中交流电的频率跟原线圈中交流电的频率相同，为
A错误；
B．由图可知，原线圈两端的电压的有效值为U1=220V，根据电压与匝数的关系有
U1：U2＝n1：n2＝44：1
解得
U2＝5V
则电阻R1和R2两端电压的波形分别如图1、图2所示
设电压的有效值分别为E1和E2，根据有效值的定义有
解得
E1＝V
E2＝V
则电压表的示数为
E2＝V≈3.8V
B错误；
C．R1消耗的功率为
P1＝
代入数据得
P1＝1.5W
C错误；
D．R2消耗的功率为
P2＝
代入数据得
P2＝7.25W
则副线圈消耗的功率为8.75W，根据变压器的功率关系知，变压器的输入功率也为8.75W，D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．变压器原副线圈电压与匝数成正比，可得
A错误；
BD．理想变压器不改变功率，即原副线圈功率相等，可得
解得原线圈的电流为
B正确，D错误；
C．原副线圈均为正弦交流电，故副线圈两端电压的最大值为
C错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．由于送电线圈中通入正弦式交变电流，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A正确；
B．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电，产生的磁场也是周期性变化的，B错误；
C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C错误；
D．无线充电器的优点之一是不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上，但充电过程中仍有电能量损失，D错误。
故选A。
13．C
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
14．A
【详解】
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数关系得
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
15．D
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
U2＝2200V，I2＝100A
所以线路输送的电功率为
P＝U2I2＝2200×100W＝220kW
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
U3＝U2﹣I2r
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
ΔU＝I2r
所以ΔU 增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
16． 见解析 nA＝n
【详解】
[1]①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈．
②把低压交流电源接B线圈，用多用电表交流电压挡测得绕制的线圈的输出电压U.
③用A线圈换下绕制的线圈，用多用电表交流电压挡测得A线圈的输出电压UA.
[2]根据电磁感应原理可知
可得
nA＝n
17． 周期性 交流
略
18． 高于 相同 热量 0.707 0.707 0.707
【详解】
(1)[1]电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿；
(2)[2][3]让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的电流与电压叫作交变电流的有效值。
(3)[4][5][6] 正弦式交变电流最大值与有效值之间的关系为
=0.707 Em
=0.707Um
=0.707 Im
19． 30°
【详解】
[1]由图象知周期为T，所以
根据
解得
[2]图象可知，线圈平行于磁场开始转动，当在时，线圈转过的角度为；则磁感强度方向与线圈平面夹角为。
20．(1) ，；(2) 0.16C
【详解】
(1)转动中感应电动势的最大值
有效值
(2)从图示位置转过90°的过程中
代入数据可得
q=0.16C
21．（1）；（2）50A；200V（3）C
【详解】
（1）线圈转动的角速度
感应电动势的最大值
从中性面开始计时瞬时值表达式为
（2）电动势的有效值为
电流表示数
电压表示数
（3）根据
从计时开始，线圈转过的过程中
22．（1）400A， 20A；（2）100V， 4500V
【详解】
（1）由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同，根据功率的相关公式可知压变压器输出电流为
解得
根据输电导线线消耗的功率为P的相关公式可知：
解得
（2）由欧姆定律可知输电导线消耗的电压为
解得
根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压U2，即
解得
23．（1），；（2）；（3），
【详解】
（1）由图可知输入电压的峰值和周期分别为
则输入电压的有效值和频率分别为
（2）输入瞬时电压u的正弦表达式
（3）灯泡的电阻为
电流表和电压表的示数为有效值，设原线圈的电流有效值为，原线圈的电压有效值为，电流表的示数为，副线圈的电压有效值为，原副线圈的匝数比为
根据变压器的原理可知
其中
带入数据解得
电流表的示数为，电压表的示数为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化．设线圈总电阻为，则（ ）
A．时，线圈平面垂直于磁感线 B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为
2．在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示。已知矩形线圈的匝数，以角速度绕轴匀速转动，则（ ）
A．时线圈中磁通量的变化率为零
B．时线圈平面与中性面重合
C．穿过线圈的最大磁通量为
D．内交变电流方向改变50次
3．如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（ ）
A．图示位置磁通量为零
B．图示位置，电流表的示数为零
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化
D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好
4．下列说法正确的是（ ）
A．电感对交流电有阻碍作用，电容对交流电没有阻碍作用
B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
C．线圈中磁通量变化率越大，线圈中产生的感应电动势越大
D．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律
5．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（ ）
A．此交流发电机产生感应电动势的最大值为
B． 时刻，线圈处在中性面的位置
C．1min内电阻R上产生的焦耳热为60J
D．线圈从图示位置转过过程中的电荷量为0.1C
6．N匝圆形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的有效值和平均值之比为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户的用电器是串联的，R增大
B．A1的示数变小
C．V3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变
D．V1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值
8．图是一正弦式交变电流的电压图象。由图可知，此交变电流的电压和频率为（ ）
A．有效值为311V B．有效值为220V
C．频率为200Hz D．频率为100Hz
9．小型交流发电机的矩形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变化的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6V、6W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n=5r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为（ ）
A．i=sin5t（A） B．i=sin10πt（A）
C．i=sin5t（A） D．i=sin10πt（A）
10．如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交流电频率为100Hz
B．电压表的示数为2V
C．R1消耗的功率为3W
D．变压器输入功率为8.75W
11．华为手机充电器中装有变压器。用正弦交流电路给手机充电时，原线圈两端电压为220V，副线圈两端电压为5V，副线圈电流为2A，若将变压器视为理想变压器，则（ ）
A．原副线圈的匝数比为4.4：1 B．原线圈的电流约为0.05A
C．副线圈两端电压的最大值为5V D．原副线圈的功率之比为44：1
12．手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在充电过程中（ ）
A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C．送电线圈和受电线圈无法通过互感现象实现能量传递
D．手机和基座无须导线连接，这样传递能量没有损失
13．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（ ）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
14．某种型号手机充电器中的变压器可认为是理想变压器，它的原、副线圈匝数比为50:1，若在原线圈上加有交流电压，则在副线圈上可获得电压（ ）
A． B． C． D．
15．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10：1和1：10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
二、填空题
16．如果把一个可拆变压器看成理想变压器，两个线圈分别为A、B，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验步骤（写出要测的物理量，并用字母表示）：____________，A线圈的匝数为nA＝____________。（用所测物理量符号表示）
17．交变电流：大小和方向随时间做_________变化的电流叫作交变电流，简称_________。
18．交变电流的峰值和有效值
（1）峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值。电容器所能承受的电压要___________交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
（2）有效值：让交变电流与恒定电流分别通过___________的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的___________相等，则此恒定电流的电流与电压叫作交变电流的有效值。
（3）正弦式交变电流最大值与有效值之间的关系
=___________ Em， =___________ Um， =___________ Im
19．一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t 的关系如图所示，则磁感应强度B=_______，在t = 时刻，线圈平面与磁感线的夹角等于_____。
三、解答题
20．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=，当线圈以300r/min的转速匀速转动时，求：
（1）转动中感应电动势的最大值和有效值；
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量。
21．如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为T，当线圈以50r/s的转速匀速旋转时，求
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电量为多少？
22．如图为远距离输电过程的示意图。已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为5Ω，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制为2kW（即用户得到的功率为88kW），求：
（1）降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流。
（2）输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压。
23．如图甲，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，、、、为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙。
（1）求输入电压的有效值和频率；
（2）写出输入瞬时电压u的正弦表达式；
（3）求电流表和电压表的示数；
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．由图像可得在t=1.5s时，通过线圈的磁量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，C错误；
D．感应电动势的最大值为
有效值为
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为
D正确。
故选AD。
2．B
【详解】
A．时感应电动势最大，线圈的磁通量变化率也最大，A错误；
B．时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈平面与中性面重合，B正确；
C．感应电动势的最大值为，由
可得：
C错误；
D．在每个周期时间内，交变电流方向改变两次，则在时间内方向可改变100次，D错误；
故选B。
3．D
【详解】
A．图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；
B．图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数不为零，故B错误；
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化，故C错误；
D．铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．电感对交流电有阻碍作用，电容对交流电也有阻碍作用，故A错误；
B．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电动势，如果磁通量没有变化，则没有感应电流，故B错误；
C．根据 ，线圈中磁通量变化率越大，线圈中产生的感应电动势越大，故C正确；
D．涡流是一种特殊的电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．因为
此交流发电机产生感应电动势的最大值为
故A错误；
B．由图可知 时刻，线圈的磁通量最大，则线圈处在中性面的位置，故B正确；
C．因为电流最大值为
所以1min内电阻R上产生的焦耳热为
故C错误；
D．线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
线圈从中性面转动180°过程中，感应电动势的平均值为：
感应电动势的最大值
Em=NBSω
感应电动势的有效值
感应电动势的有效值和平均值之比
故选C。
7．C
【详解】
A．用户的用电器是并联的，当用户的用电器增加时，R减小，故A错误；
B．根据变压器的电压之比等于匝数之比，由于原线圈电压不变、匝数比不变，则电压表V2的示数不变；当用户的用电器增加时，总电阻减小、总电流增大，所以A2的示数变大，根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比，所以电流表A1的示数也增大，故B错误；
C．对于副线圈所在的电路，根据闭合电路的欧姆定律可得
U2＝I2R0+U3
解得
U3＝U2﹣I2R0
由于U2和R0为定值，则
故C正确；
D．根据B选项可知，V1与V2示数的比值等于A2与A1示数的比值，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
AB．根据图象可知该交流电的电压最大值是311V，故有效值为
A错误，B正确；
CD．由图可知，周期为0.02s，所以频率为
CD错误。
故选B。
9．D
【详解】
因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的有效值为
则电流的最大值为
因为转速 ，且
所以
故电路中电流的瞬时值表达式为
故选D。
10．D
【详解】
A．由变压器的工作原理知，副线圈中交流电的频率跟原线圈中交流电的频率相同，为
A错误；
B．由图可知，原线圈两端的电压的有效值为U1=220V，根据电压与匝数的关系有
U1：U2＝n1：n2＝44：1
解得
U2＝5V
则电阻R1和R2两端电压的波形分别如图1、图2所示
设电压的有效值分别为E1和E2，根据有效值的定义有
解得
E1＝V
E2＝V
则电压表的示数为
E2＝V≈3.8V
B错误；
C．R1消耗的功率为
P1＝
代入数据得
P1＝1.5W
C错误；
D．R2消耗的功率为
P2＝
代入数据得
P2＝7.25W
则副线圈消耗的功率为8.75W，根据变压器的功率关系知，变压器的输入功率也为8.75W，D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．变压器原副线圈电压与匝数成正比，可得
A错误；
BD．理想变压器不改变功率，即原副线圈功率相等，可得
解得原线圈的电流为
B正确，D错误；
C．原副线圈均为正弦交流电，故副线圈两端电压的最大值为
C错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．由于送电线圈中通入正弦式交变电流，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A正确；
B．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电，产生的磁场也是周期性变化的，B错误；
C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C错误；
D．无线充电器的优点之一是不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上，但充电过程中仍有电能量损失，D错误。
故选A。
13．C
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
14．A
【详解】
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数关系得
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
15．D
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
U2＝2200V，I2＝100A
所以线路输送的电功率为
P＝U2I2＝2200×100W＝220kW
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
U3＝U2﹣I2r
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
ΔU＝I2r
所以ΔU 增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
16． 见解析 nA＝n
【详解】
[1]①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈．
②把低压交流电源接B线圈，用多用电表交流电压挡测得绕制的线圈的输出电压U.
③用A线圈换下绕制的线圈，用多用电表交流电压挡测得A线圈的输出电压UA.
[2]根据电磁感应原理可知
可得
nA＝n
17． 周期性 交流
略
18． 高于 相同 热量 0.707 0.707 0.707
【详解】
(1)[1]电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿；
(2)[2][3]让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的电流与电压叫作交变电流的有效值。
(3)[4][5][6] 正弦式交变电流最大值与有效值之间的关系为
=0.707 Em
=0.707Um
=0.707 Im
19． 30°
【详解】
[1]由图象知周期为T，所以
根据
解得
[2]图象可知，线圈平行于磁场开始转动，当在时，线圈转过的角度为；则磁感强度方向与线圈平面夹角为。
20．(1) ，；(2) 0.16C
【详解】
(1)转动中感应电动势的最大值
有效值
(2)从图示位置转过90°的过程中
代入数据可得
q=0.16C
21．（1）；（2）50A；200V（3）C
【详解】
（1）线圈转动的角速度
感应电动势的最大值
从中性面开始计时瞬时值表达式为
（2）电动势的有效值为
电流表示数
电压表示数
（3）根据
从计时开始，线圈转过的过程中
22．（1）400A， 20A；（2）100V， 4500V
【详解】
（1）由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同，根据功率的相关公式可知压变压器输出电流为
解得
根据输电导线线消耗的功率为P的相关公式可知：
解得
（2）由欧姆定律可知输电导线消耗的电压为
解得
根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压U2，即
解得
23．（1），；（2）；（3），
【详解】
（1）由图可知输入电压的峰值和周期分别为
则输入电压的有效值和频率分别为
（2）输入瞬时电压u的正弦表达式
（3）灯泡的电阻为
电流表和电压表的示数为有效值，设原线圈的电流有效值为，原线圈的电压有效值为，电流表的示数为，副线圈的电压有效值为，原副线圈的匝数比为
根据变压器的原理可知
其中
带入数据解得
电流表的示数为，电压表的示数为
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