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第三章《交变电流》单元练习
一．选择题（共12小题）
1．如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如L＝1mH，C＝200pF），此电路的重要作用是（ ）
A．阻直流通交流，输出交流
B．阻交流通直流，输出直流
C．阻低频通高频，输出高频交流
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流
2．下列判断正确的是（ ）
A．通常说的照明电路的电压是220V，指的是平均值
B．交流电气设备上所标的额定电流和额定电压的数值，指的是有效值
C．通常说的动力供电线路电压为380V，指的是最大值
D．一般交流电流表和交流电压表测量的数值是瞬时值
3．一个线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为（V）。关于这个交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．交变电流的频率为100Hz
B．电动势的有效值为220V
C．电动势的峰值为220V
D．t＝0时，线圈平面与中性面垂直
4．如图所示的四个图中，哪一种仪器代表电压互感器结构。（ ）
A． B．
C． D．
5．变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则（ ）
A．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少
B．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多
C．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少
D．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多
6．如图所示为家庭用电电路的简化电路图，理想变压器原线圈接交流电源，副线圈并联连接若干用电器，不计导线的电阻。当接入更多的用电器并正常工作时，电流表的示数将（ ）
A．减小 B．增大 C．不变 D．无法确定
7．一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是（ ）
A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大
B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大
C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大
D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小
8．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知（ ）
A．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin0.02t
B．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin100πt
C．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零
D．t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
10．2022年10月，南阳一荆门一长沙特高压交流线路工程全线竣工。在输送功率一定时，分别用1000千伏和500千伏对同一段线路输电。下列说法正确的是（ ）
A．高压输电线输送电流之比为2：1
B．高压输电线路电阻损耗功率之比1：4
C．输电线路上电压损失之比为1：4
D．用户得到的功率之比为1：2
11．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A．（） B．（）
C．4（）2（）2r D．4（）2（）2r
12．互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则（ ）
A．该电流表可用来测量直流电
B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器
D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
二．多选题（共3小题）
（多选）13．如图所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO′轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，可行的方法是（ ）
A．只将线圈的转速减半
B．只将线圈的匝数减半
C．只将匀强磁场的磁感应强度减半
D．只将线圈的边长减半
（多选）14．在匀强磁场中，一闭合矩形金属线圈，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，则（ ）
A．t＝0时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的感应电动势为零
B．t＝1s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的电流改变方向
C．t＝1.5s时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈中的感应电动势为零
D．t＝2s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的磁通量的变化率最大
（多选）15．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（ ）
A．输电线上损失的功率增大
B．电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大
C．电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小
D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小
三．实验题（共2小题）
16．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是 。
A．控制变量法
B．等效替代法
C．演绎法
D．理想实验法
（2）用学生电源给原线圈供电，用多用表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是 。
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间（接入匝数为800匝），用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱（接入匝数为400匝）之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 。
A．1.5V
B．3.5V
C．5.5V
D．7.0V
（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，原因可能为 。
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．原线圈输入电压发生变化
D．变压器铁芯漏磁
（5）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当 时，R获得的功率最大。
17．实验室有一个可拆变压器，如图甲、乙所示，小明对它进行了实验探究：
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母）
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）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如表，由数据可知N1一定是 线圈的匝数（填“原”或“副”）；
N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
（3）某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上如图丙所示。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是 。
A．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将增加
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
D．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
四．计算题（共3小题）
18．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2kV高压输电，最后用户得到“220V，9.5kW”的电能，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比。
19．图为一个小型交流发电机的原理示意图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'转动．线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R的连接．在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动，（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）从图示位置开始计时，求：
（1）请写出线圈产生的电动势的瞬时值表达式；
（2）求线圈匀速转动过程中交流电压表的示数；
（3）不计摩擦，经过时间t，求外界驱动线圈做的功．
20．磁悬浮铁路是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起。使整个列车悬浮在导轨上，利用电磁力进行导向，利用直流电机将电能直接转换成推动列车前进的动能。它清除了轮轨之间的接触，无摩擦阻力，线路垂直负荷小，时速高，无污染，安全，可靠，舒适．其应用具有广泛前景。采用直流电机模式获得驱动力的列车可简化为如下情境：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d。轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示，磁感应强度随到MN边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为B0。磁场以速度v1、列车以速度v2沿相同的方向匀速行驶，且v1＞v2，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求：
（1）线框在运动过程中所受安培力的最大值；
（2）如图丙所示，t＝0时刻线框左右两边恰好和磁场Ⅰ两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
（3）从t＝0时刻起列车匀速行驶s距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
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第三章《交变电流》单元练习
一．选择题（共12小题）
1．如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如L＝1mH，C＝200pF），此电路的重要作用是（ ）
A．阻直流通交流，输出交流
B．阻交流通直流，输出直流
C．阻低频通高频，输出高频交流
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流
【解答】解：电感器对直流无阻碍，对交流电有阻碍作用，根据XL＝2πLf知，自感系数很小，频率越低，感抗越小，所以阻碍作用为：通低频，阻高频．电容器对交流无阻碍，对直流电有阻碍作用，根据Xc．知电容C越小，频率越低，容抗越大，所以阻碍作用为：通高频，阻低频．因此电路的主要作用是阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电，故D正确，ABC错误。
故选：D。
2．下列判断正确的是（ ）
A．通常说的照明电路的电压是220V，指的是平均值
B．交流电气设备上所标的额定电流和额定电压的数值，指的是有效值
C．通常说的动力供电线路电压为380V，指的是最大值
D．一般交流电流表和交流电压表测量的数值是瞬时值
【解答】解：A、通常我们所说的220V是指交流电的有效值；故A错误；
B、交流电气设备上所标的额定电流和额定电压的数值，指的是有效值；故B正确；
C、通常说的动力供电线路电压为380V，也是指有效值；故C错误；
D、交流电表所测量的值都是有效值；故D错误；
故选：B。
3．一个线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为（V）。关于这个交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．交变电流的频率为100Hz
B．电动势的有效值为220V
C．电动势的峰值为220V
D．t＝0时，线圈平面与中性面垂直
【解答】解：A.线圈的转速为100πrad/s，故其频率为f50Hz，故A错误；
BC.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e＝220sin100πt，电动势的峰值为Em＝220V＝311V，电动势的有效值U220V，故B正确，C错误；
D.当t＝0时e＝0，此时线圈处在中性面上，故D错误。
故选：B。
4．如图所示的四个图中，哪一种仪器代表电压互感器结构。（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，电压互感器是把高电压通过变压器变为低电压后再测量，则输入端线圈匝数大于输出端线圈匝数；
电压互感器测量电压，应将电压互感器并联到电路中，故B正确，ACD错误。
故选：B。
5．变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则（ ）
A．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少
B．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多
C．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少
D．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多
【解答】解：小区附近居民用电的变压器是降压变压器，可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多，由于功率相同，而原线圈中电压大，所以原线圈的电流比副线圈的电流要小，副线圈的电流大的，导线要用粗的，原线圈的电流小，导线要用细的。故A正确，BCD错误。
故选：A。
6．如图所示为家庭用电电路的简化电路图，理想变压器原线圈接交流电源，副线圈并联连接若干用电器，不计导线的电阻。当接入更多的用电器并正常工作时，电流表的示数将（ ）
A．减小 B．增大 C．不变 D．无法确定
【解答】解：理想变压器输入功率等于输出功率P入＝P出，副线圈接入更多的用电器正常工作，变压器的输出功率增大，变压器输入电压U1不变，输入电流I1增大，电流表示数增大，故B正确，ACD错误。
故选：B。
7．一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是（ ）
A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大
B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大
C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大
D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小
【解答】解：A、线圈经过甲图位置时，线圈处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势最小为零，则电流最小，故A错误；
B、线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的感应电动势最大，则电流最大，故B正确；
C、线圈经过丙图位置时，线圈处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，故C错误；
D、线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大，故D错误；
故选：B。
8．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：设电流的有效值为I，根据有效值定义可得
解得，故ACD错误，B正确
故选：B。
9．如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知（ ）
A．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin0.02t
B．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin100πt
C．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零
D．t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
【解答】解：A、由图象知周期T＝0.02s，所以频率f＝50Hz，由图象知电动势最大值为200V，角速度为100π，所以感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin100πt，A错误，B正确；
C、t＝0.01 s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量最大，故C错误；
D、t＝0.02 s时，感应电动为零，则穿过线圈的磁通量的变化率也为零，故D错误；
故选：B。
10．2022年10月，南阳一荆门一长沙特高压交流线路工程全线竣工。在输送功率一定时，分别用1000千伏和500千伏对同一段线路输电。下列说法正确的是（ ）
A．高压输电线输送电流之比为2：1
B．高压输电线路电阻损耗功率之比1：4
C．输电线路上电压损失之比为1：4
D．用户得到的功率之比为1：2
【解答】解：A.输送功率一定时，P＝UI，分别用1000千伏和500千伏对同一段线路输电，电压比2：1，故高压输电线输送电流之比为1：2，故A错误；
B.根据热功率公式P′＝I2R，高压输电线输送电流之比为1：2，故高压输电线路电阻损耗功率之比1：4，故B正确；
C.根据输电线路上电压损失U＝IR，高压输电线输送电流之比为1：2，故输电线路上电压损失之比为1：2，故C错误；
D.用户得到的功率为P﹣P′，用户得到的功率之比不是1：2，故D错误；
故选：B。
11．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A．（） B．（）
C．4（）2（）2r D．4（）2（）2r
【解答】解：根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知，加在原线圈上的电压，根据理想变压器电压和匝数的关系可知：，解得：，输电线上的电流I，消耗的电功率P耗＝I2×2r，故ABD错误，C正确。
故选：C。
12．互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则（ ）
A．该电流表可用来测量直流电
B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器
D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
【解答】解：A、直流电不会发生电磁感应现象，所以互感式钳形电流表不能用来测量直流电，故A错误；
B、因原线圈为单匝，电流为I0，设次级线圈匝数n，由可得电流表示数I，则可知次级线圈匝数越少，电流表读数越大，故B正确；
C、该电表原线圈为单匝，副线圈匝数多，所以是升压变压器，故C错误；
D、此电流表采用的是互感原理，使用时不需要串联进电路，故D错误。
故选：B。
二．多选题（共3小题）
（多选）13．如图所示，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO′轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，可行的方法是（ ）
A．只将线圈的转速减半
B．只将线圈的匝数减半
C．只将匀强磁场的磁感应强度减半
D．只将线圈的边长减半
【解答】解：
A、由，Em＝NBSω，ω＝2πn，得，故将转速、以及磁感应强度减半时，峰值均减小为原来的一半，故AC正确；
B、又因为电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B错误；
D、当边长减半时，面积S减为原来的，而电阻减为原来的，故峰值减半，故D正确。
故选：ACD。
（多选）14．在匀强磁场中，一闭合矩形金属线圈，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，则（ ）
A．t＝0时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的感应电动势为零
B．t＝1s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的电流改变方向
C．t＝1.5s时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈中的感应电动势为零
D．t＝2s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的磁通量的变化率最大
【解答】解：ABD．由Φ﹣t图像可知，t＝0、t＝1s、t＝2s时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，此时线圈平面与磁场方向平行，由法拉第电磁感应定律知线圈中的感应电动势最大，感应电流最大，电流方向不发生改变，故AB错误，D正确；
C．由Φ﹣t图像可知，t＝1.5s时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，则线圈平面与磁场方向垂直，由法拉第电磁感应定律知线圈中的感应电动势为零，故C正确。
故选：CD。
（多选）15．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（ ）
A．输电线上损失的功率增大
B．电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大
C．电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小
D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小
【解答】解：A、当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则降压变压器副线圈的电流变大，即电流表A2的示数变大，由于匝数比不变，输电线上的电流I随之变大，A1的示数增大，输电线上损失的功率：ΔP＝I2R线，变大，故A正确；
B、因发电厂的输出电压U1恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压U2不变，即电压表V1的示数不变，故B错误；
C、输电线上的电压损失ΔU＝IR线变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，即电压表V2的示数减小，故C错误；
D、设电厂输出功率为P，输电线上电流为I，用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值11，因为输电线上的电流I增大，则电压损失ΔU增大，U2不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，故D正确。
故选：AD。
三．实验题（共2小题）
16．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是 A 。
A．控制变量法
B．等效替代法
C．演绎法
D．理想实验法
（2）用学生电源给原线圈供电，用多用表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是 D 。
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间（接入匝数为800匝），用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱（接入匝数为400匝）之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 D 。
A．1.5V
B．3.5V
C．5.5V
D．7.0V
（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，原因可能为 ABD 。
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．原线圈输入电压发生变化
D．变压器铁芯漏磁
（5）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当 时，R获得的功率最大。
【解答】解：（1）在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究两者之间的关系，该方法叫做控制变量法。为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原副线圈的匝数，测量副线圈上的电压，这个探究过程采取的科学探究方法为控制变量法，故A正确，BCD错误。
故选：A。
（2）变压器的工作原理是互感，故原线圈需接交流电，输出的也是交流电压，故D正确，ABC错误。
故选：D。
（3）若变压器是理想变压器，则有，由题可知，n1＝800，n2＝400，U2＝3V，解得U1＝6V。考虑到不是理想变压器，有漏磁现象，所以原线圈所接的电源电压应该大于6V，可能为7V，故ABC错误，D正确。
故选：D。
（4）AB、原、副线圈通过电流时会发热，铁芯在交变磁场作用下会发热，都会使变压器的输出功率发生变化，从而导致电压比和匝数比有差别，故AB正确；
C、原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故C错误；
D、变压器铁芯漏磁，从而导致电压比和匝数比有差别，故D正确。
故选：ABD。
（5）把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当作电源内阻，当内外电阻相等时，即
R1＝R0
此时输出功率最大，根据得
将公式代入上式，可得
从而得出时R获得的功率最大。
答：（1）A；（2）D；（3）D；（4）ABD；（5）.
17．实验室有一个可拆变压器，如图甲、乙所示，小明对它进行了实验探究：
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 D ；（填字母）
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）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如表，由数据可知N1一定是 副 线圈的匝数（填“原”或“副”）；
N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.1 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
（3）某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上如图丙所示。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是 CD 。
A．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将增加
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
D．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
【解答】解：（1）为减小涡流的产生而损耗能量，变压器的铁芯采用绝缘的硅钢片叠成。故D正确，ABC错误。
故选：D。
（2）该变压器为非理想变压器，由于存在漏磁，所以副圈测量电压应小于理论变压值，根据表格中数据可知N1为输入端副线圈的匝数。
（3）A．变压的工作原理是电磁感应现象，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，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导电传输电能，故A错误；
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压减小，小灯泡的功率减小，小灯泡的亮度将变暗，故B错误；
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压变大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确；
D．变压器线通电后会产生磁场，从而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用，则与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故D正确。
故选：CD。
故答案为：（1）D；（2）副；（3）CD。
四．计算题（共3小题）
18．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2kV高压输电，最后用户得到“220V，9.5kW”的电能，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比。
【解答】解：（1）升压变压器的原副线圈的匝数比为：；
（2）输电线上的电流为：IA＝5A
输电线电阻：R20Ω
（3）降压变压器原线圈电压：
U3＝U2﹣IR＝2000﹣5×20＝1900V
故降压变压器原副线圈的匝数比为：。
答：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比为1：5；
（2）输电线路导线电阻R为20Ω；
（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比为95：11。
19．图为一个小型交流发电机的原理示意图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO'转动．线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R的连接．在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动，（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）从图示位置开始计时，求：
（1）请写出线圈产生的电动势的瞬时值表达式；
（2）求线圈匀速转动过程中交流电压表的示数；
（3）不计摩擦，经过时间t，求外界驱动线圈做的功．
【解答】解：（1）线圈转动产生的感应电动势的最大值为：Em＝nBSω
线圈从与中性面垂直开始计时，则有：e＝NBSωcosωt
（2）产生的感应电动势的有效值为：E
故电压表的示数为：U
（3）ts内产生的热量为：Q
外界驱动线圈做的功为：W＝Q
答：（1）请写出线圈产生的电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt；
（2）求线圈匀速转动过程中交流电压表的示数为；
（3）不计摩擦，经过时间t，外界驱动线圈做的功为
20．磁悬浮铁路是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起。使整个列车悬浮在导轨上，利用电磁力进行导向，利用直流电机将电能直接转换成推动列车前进的动能。它清除了轮轨之间的接触，无摩擦阻力，线路垂直负荷小，时速高，无污染，安全，可靠，舒适．其应用具有广泛前景。采用直流电机模式获得驱动力的列车可简化为如下情境：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行的一边长为d。轨道区域内存在垂直于金属框平面磁场，如图乙所示，磁感应强度随到MN边界的距离大小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为B0。磁场以速度v1、列车以速度v2沿相同的方向匀速行驶，且v1＞v2，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为R，轨道宽为l，求：
（1）线框在运动过程中所受安培力的最大值；
（2）如图丙所示，t＝0时刻线框左右两边恰好和磁场Ⅰ两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
（3）从t＝0时刻起列车匀速行驶s距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热。
【解答】解：（1）因v1＞v2，金属框相对于磁场向相反的方向运动，当线框切割磁感线的边到达磁感应强度最大位置处时有
Em＝2B0l（v1﹣v2）
电流的最大值为Im
安培力的最大值为Fm＝2BIml
（2）由题意，得：B＝B0sinωt
又T
得
电流的顺时值为i＝Imsinωt
（3）可知，该电流为正弦式交变电流，其有效值为I
列车匀速行驶s距离经历时间为t
故矩形金属线框产生的焦耳热为Q＝I2Rt
联立解得：Q
答：（1）线框在运动过程中所受安培力的最大值为；
（2）如图丙所示，t＝0时刻线框左右两边恰好和磁场Ⅰ两边界重合，线框中感应电流随时间变化的表达式为i；
（3）从t＝0时刻起列车匀速行驶s距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热为。
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