人教2019版高三物理选择性必修二第三章交变电流单元测试卷（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教2019版高三物理选择性必修二第三章交变电流单元测试卷（Word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-30 21:04:12 | ||
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文档简介
人教2019版高三物理选择性必修二第三章交变电流单元测试卷
第三章 交变电流 单元测试卷
注意事项：1．本试卷满分100分，建议时长70分钟；
2．如无特殊说明，本试卷中g取10m/s2 。
第一部分（选择题40分）
一、单项选择题（共8道小题，每小题3分，共24分，每道小题只有一个选项符合题目要求）。
1．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L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。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（ ）
A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零
B．线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零
C．线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反
D．线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r
2．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A1示数减小 B．电流表A2示数增大
C．原线圈输入功率先增大后减小 D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大
3．某电路两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，该电压的有效值为（ ）
A．6V B．8V C．10V D．10V
4．如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为（ ）
A．NBL2ω B．NBL2ω C．NBL2ω D．NBL2ω
5．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．电压表V的示数为nBSω
B．通过灯泡的电荷量为
C．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为
D．电灯中产生的焦耳热为
6．一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在t＝0.4 s时电流改变方向 B．该交变电流的周期为0.5 s
C．该交变电流的表达式为i＝2cos5πt A D．该交变电流的有效值为A
7．如图所示，当A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，开关S闭合后，电阻值恒定的六个相同灯泡发光亮度相同（即通过灯泡的电流相等）。已知变压器为理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，UAB保持不变，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合或断开，六个灯泡都不损坏，则下列说法正确的是（ ）
A．n1∶n2＝1∶4
B．若开关S闭合，UAB∶UCD＝8∶1
C．若开关S断开，UAB∶ UCD＝8∶3
D．开关S断开后，灯泡L1的亮度比S闭合时暗
8．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1 : n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
二、多项选择题（本题共4道小题，每道小题4分，共16分。每道小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，选错不得分）。
9．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中t1或t3时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中t2或t4时刻
C．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
D．t2、t4时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
10．如图所示，电阻不计的矩形导线框abcd处于匀强磁场中。线框绕中心轴OO'匀速转动时，产生的电动势e＝200cos (100πt)V。线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20V、8W”的灯泡，且灯泡能正常发光，电路中熔断器熔断电流为A，熔断器与输电导线的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．t＝0时刻线框中磁通量变化率为最大
B．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1
C．若副线圈两端并联多只“20V、8W”的灯泡，则最多不能超过10只
D．若线框转速减半，产生的电动势e＝100cos (100πt)V
11．输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（ ）
A．r＝10Ω B．r＝5Ω C．P＝45W D．P＝22.5W
12．如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为64V
B．灯泡L两端电压的有效值为 22.6V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100πrad/s
第二部分（非选题60分）
三、非选择题（本题共6道小题，共60分）。
13．（6分）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________；
A．干电池 B．低压交流电源 C．直流电压表 D．多用电表
（2）下列说法正确的是___________；
A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用
C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。
14．（10分）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数。
（1）本实验中，实验室有下列器材：
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需要的有______（填器材料序号），本实验中还需用到的器材有______。
（2）对于实验过程，下列说法正确的有______
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为______。
A．18.0V B．10.0V C．5.0V D．2.5V
（4）组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原副线圈的匝数比为8：1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是______
A．0V B．96.0V C．1.5V D．0.65V
（5）李辉同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”、“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”、“1”接线柱，如图所示。在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是______
A．0V B．5.8V C．2.0V D．1.5V
（6）用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是______（填na或nb）
15．（10分）如图所示，N＝50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＝3000r/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）线圈转一圈外力做的功；
（2）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
16．（10分）小型水利发电站的发电机输出功率为1000 kW，输出电压为500 V，输电线总电阻为5 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220V，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求：
（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器的原、副线圈的匝数之比；
（3）降压变压器的原、副线圈的匝数之比。
17．（10分）如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝0.20 Ω，线圈在磁感强度B＝0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动，角速度ω＝100π rad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R＝4.8Ω的定值电阻连接，计算时π取3。
(1)从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
(2)求此发电机在上述工作状态下的输出功率；
(3)求从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量．
18．（14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，面积S＝0.03 m2，线圈匀速转动的角速度ω＝100π rad/s，匀强磁场的磁感应强度B＝ T。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＝10 Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝10∶1。若用户区标有“220 V，8.8 kW”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。求:
（1）交流发电机产生感应电动势的最大值Em；
（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝1∶8，升压变压器原线圈两端的电压U1。
参考答案
第一部分（选择题）
1 2 3 4 5 6
B A C B D C
7 8 9 10 11 12
D A AD AB BD BD
第二部分（非选择题）
13．（1）BD；（2）BC；（3）大于；
14．（1）BC；低压交流电源（2）AC；（3）B；（4）D；（5）D；（6）nb；
15．解：（1）n＝3000 r/min＝50 rad/s，所以由角速度与转速关系ω＝2πn＝100π rad/s
感应电动势最大值为 Em＝NBSω≈314 V
电动势有效值＝
线圈匀速转动的周期T＝＝0.02s
线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即W外＝I2(R＋r)T＝
代入数据，解得W外＝98.6 J
（2）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量q＝＝＝0.1 C
16．解：（1）输电线上损耗的功率 P损＝1000×103×5% W＝5×104 W
根据功率公式P损＝I2R，解得I＝＝100 A
（2）升压变压器原线圈上的电流I1＝＝2000A
升压变压器原副线圈的匝数之比＝＝＝
（3）输电线上损失的电压U损＝IR＝100×5V＝500V
升压变压器副线圈两端的电压＝，解得U2＝U1＝10000 V
降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－U损＝10000V－500V＝9500V
降压变压器原副线圈的匝数比＝＝＝
17．解：（1）线圈产生感应电动势的最大值Em＝nBω(ab×bc)
解得Em＝150V
感应电动势随时间变化的表达式e＝Emsinωt＝150 sin 300t (V)
（2）线圈中感应电动势的有效值E＝＝75V
电流的有效值I＝＝A＝15A
交流发电机的输出功率即为电阻R的热功率P＝I2R＝2.16×103 W
（3）根据法拉第电磁感应定律有＝＝
根据欧姆定律＝＝
解得q＝Δt＝0.1C
18．解：（1）根据正弦式交变电流的产生规律可知，感应电动势的最大值为Em＝NBSω
代入数据解得Em＝300V
（2）设降压变压器原、副线圈中的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有
I4＝＝40 A
根据理想变压器的变流比公式＝
可得I3＝＝4 A
所以输电线路上损耗的电功率为ΔP＝I32R＝160 W
（3）根据理想变压器的变压比公式＝
得U3＝＝＝2 200 V
升压变压器副线圈两端的电压为U2＝U3+I3R＝2 240 V
又＝
可得U1＝＝280 V
第三章 交变电流 单元测试卷
注意事项：1．本试卷满分100分，建议时长70分钟；
2．如无特殊说明，本试卷中g取10m/s2 。
第一部分（选择题40分）
一、单项选择题（共8道小题，每小题3分，共24分，每道小题只有一个选项符合题目要求）。
1．如图所示，是交流发电机的发电过程，线圈的AB边和CD边分别连在金属滑环K和L上，电刷E和F分别压在滑环K和L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。两磁极之间的磁场视为匀强磁场，A为理想交流电流表，R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。在线圈绕OO'轴逆时针匀速转动的过程中（甲、丙位置线圈平面竖直，乙、丁位置线圈平面水平），下列说法错误的是（ ）
A．线圈转到图甲和图丙位置时，磁通量的变化率为零
B．线圈转到图甲和图丙位置时，交流电流表的示数为零
C．线圈转到图乙和图丁位置时，流经电阻R的电流方向相反
D．线圈转动一周，R和r上产生的焦耳热之比为R：r
2．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A1示数减小 B．电流表A2示数增大
C．原线圈输入功率先增大后减小 D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大
3．某电路两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，该电压的有效值为（ ）
A．6V B．8V C．10V D．10V
4．如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为（ ）
A．NBL2ω B．NBL2ω C．NBL2ω D．NBL2ω
5．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．电压表V的示数为nBSω
B．通过灯泡的电荷量为
C．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为
D．电灯中产生的焦耳热为
6．一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在t＝0.4 s时电流改变方向 B．该交变电流的周期为0.5 s
C．该交变电流的表达式为i＝2cos5πt A D．该交变电流的有效值为A
7．如图所示，当A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，开关S闭合后，电阻值恒定的六个相同灯泡发光亮度相同（即通过灯泡的电流相等）。已知变压器为理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，UAB保持不变，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合或断开，六个灯泡都不损坏，则下列说法正确的是（ ）
A．n1∶n2＝1∶4
B．若开关S闭合，UAB∶UCD＝8∶1
C．若开关S断开，UAB∶ UCD＝8∶3
D．开关S断开后，灯泡L1的亮度比S闭合时暗
8．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1 : n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
二、多项选择题（本题共4道小题，每道小题4分，共16分。每道小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，选错不得分）。
9．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中t1或t3时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中t2或t4时刻
C．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
D．t2、t4时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大
10．如图所示，电阻不计的矩形导线框abcd处于匀强磁场中。线框绕中心轴OO'匀速转动时，产生的电动势e＝200cos (100πt)V。线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20V、8W”的灯泡，且灯泡能正常发光，电路中熔断器熔断电流为A，熔断器与输电导线的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．t＝0时刻线框中磁通量变化率为最大
B．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1
C．若副线圈两端并联多只“20V、8W”的灯泡，则最多不能超过10只
D．若线框转速减半，产生的电动势e＝100cos (100πt)V
11．输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10 W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（ ）
A．r＝10Ω B．r＝5Ω C．P＝45W D．P＝22.5W
12．如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表V的读数为64V
B．灯泡L两端电压的有效值为 22.6V
C．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数减小
D．由图乙可知交流发电机转子的角速度为100πrad/s
第二部分（非选题60分）
三、非选择题（本题共6道小题，共60分）。
13．（6分）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________；
A．干电池 B．低压交流电源 C．直流电压表 D．多用电表
（2）下列说法正确的是___________；
A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用
C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。
14．（10分）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数。
（1）本实验中，实验室有下列器材：
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需要的有______（填器材料序号），本实验中还需用到的器材有______。
（2）对于实验过程，下列说法正确的有______
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为______。
A．18.0V B．10.0V C．5.0V D．2.5V
（4）组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原副线圈的匝数比为8：1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是______
A．0V B．96.0V C．1.5V D．0.65V
（5）李辉同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”、“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”、“1”接线柱，如图所示。在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是______
A．0V B．5.8V C．2.0V D．1.5V
（6）用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是______（填na或nb）
15．（10分）如图所示，N＝50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＝3000r/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）线圈转一圈外力做的功；
（2）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
16．（10分）小型水利发电站的发电机输出功率为1000 kW，输出电压为500 V，输电线总电阻为5 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220V，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求：
（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器的原、副线圈的匝数之比；
（3）降压变压器的原、副线圈的匝数之比。
17．（10分）如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝0.20 Ω，线圈在磁感强度B＝0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动，角速度ω＝100π rad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R＝4.8Ω的定值电阻连接，计算时π取3。
(1)从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
(2)求此发电机在上述工作状态下的输出功率；
(3)求从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量．
18．（14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，面积S＝0.03 m2，线圈匀速转动的角速度ω＝100π rad/s，匀强磁场的磁感应强度B＝ T。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＝10 Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝10∶1。若用户区标有“220 V，8.8 kW”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。求:
（1）交流发电机产生感应电动势的最大值Em；
（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝1∶8，升压变压器原线圈两端的电压U1。
参考答案
第一部分（选择题）
1 2 3 4 5 6
B A C B D C
7 8 9 10 11 12
D A AD AB BD BD
第二部分（非选择题）
13．（1）BD；（2）BC；（3）大于；
14．（1）BC；低压交流电源（2）AC；（3）B；（4）D；（5）D；（6）nb；
15．解：（1）n＝3000 r/min＝50 rad/s，所以由角速度与转速关系ω＝2πn＝100π rad/s
感应电动势最大值为 Em＝NBSω≈314 V
电动势有效值＝
线圈匀速转动的周期T＝＝0.02s
线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即W外＝I2(R＋r)T＝
代入数据，解得W外＝98.6 J
（2）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量q＝＝＝0.1 C
16．解：（1）输电线上损耗的功率 P损＝1000×103×5% W＝5×104 W
根据功率公式P损＝I2R，解得I＝＝100 A
（2）升压变压器原线圈上的电流I1＝＝2000A
升压变压器原副线圈的匝数之比＝＝＝
（3）输电线上损失的电压U损＝IR＝100×5V＝500V
升压变压器副线圈两端的电压＝，解得U2＝U1＝10000 V
降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－U损＝10000V－500V＝9500V
降压变压器原副线圈的匝数比＝＝＝
17．解：（1）线圈产生感应电动势的最大值Em＝nBω(ab×bc)
解得Em＝150V
感应电动势随时间变化的表达式e＝Emsinωt＝150 sin 300t (V)
（2）线圈中感应电动势的有效值E＝＝75V
电流的有效值I＝＝A＝15A
交流发电机的输出功率即为电阻R的热功率P＝I2R＝2.16×103 W
（3）根据法拉第电磁感应定律有＝＝
根据欧姆定律＝＝
解得q＝Δt＝0.1C
18．解：（1）根据正弦式交变电流的产生规律可知，感应电动势的最大值为Em＝NBSω
代入数据解得Em＝300V
（2）设降压变压器原、副线圈中的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有
I4＝＝40 A
根据理想变压器的变流比公式＝
可得I3＝＝4 A
所以输电线路上损耗的电功率为ΔP＝I32R＝160 W
（3）根据理想变压器的变压比公式＝
得U3＝＝＝2 200 V
升压变压器副线圈两端的电压为U2＝U3+I3R＝2 240 V
又＝
可得U1＝＝280 V