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人教版选择性必修二第三章检测试卷A卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生余弦变化规律的交变电流
B．时，线圈位于中性面
C．时，穿过线圈的磁通量变化率最大
D．时，线圈的感应电动势最大
【答案】D
【详解】A．根据题意可知线圈平面与磁场垂直时开始计时，即线圈从中性面开始转动，产生正弦变化规律的交变电流，故A错误；
BCD．已知线圈转动的角速度，可得
当时，可得
知线圈从中性面转到线圈平面与磁场平行的位置；当时，可得
知线圈转到中性面位置，此时穿过线圈的磁通量变化率最小；当时，可得
知线圈转到与磁场平行的位置，此时线圈的感应电动势最大，故BC错误，D正确。
故选D。
2．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量变化率刚好为零
B．时刻通过线圈的磁通量绝对值最小
C．时刻通过线圈的磁通量绝对值最大
D．时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
【答案】A
【详解】A．每当e转换方向时，e=0，根据，则通过线圈的磁通量变化率刚好为零，选项A正确；
B．时刻，e=0，线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量绝对值最大，B错误；
C．时刻,感应电动势的绝对值最大，则线圈平面与磁场方向平行，通过线圈的磁通量为0，通过线圈的磁通量绝对值最小，C错误；
D．时刻，e=0，根据，通过线圈的磁通量变化率的绝对值为0，D错误；
故选A。
3．某种交变电流的电流随时间变化的图线如图所示，上下两部分的图像均为正弦函数的一部分，其最大值如图中所示，则此交变电流的有效值为（ ）
A．2A B． C．3A D．
【答案】A
【详解】根据交变电流有效值的定义，可得
解得
故选A。
4．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻不计，外接灯泡的电阻为，理想电压表与灯泡并联。则下列判断正确的是（ ）
A．时，线圈位置与中性面重合
B．时，电压表读数为
C．灯泡的电功率为36 W
D．e随t变化的规律为
【答案】A
【详解】A．时，感应电动势为零，线圈位置与中性面重合，故A正确；
B．电压表读数为有效值，由图乙知线圈电动势为，其有效值为
电路中的电流为
电压表示数为
故B错误；
C．灯泡的电功率为
故C错误；
D．e随t变化的规律为
其中
带入数据，得
故D错误；
故选择：A。
5．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势最大值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
【答案】C
【详解】A．由图像可知时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，故A错误；
B．线框的感应电动势最大值为
故B错误；
C．线框的感应电动势有效值为
线框转一周外力所做的功等于产生的电能，即
故C正确；
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
故D错误。
故选C。
6．如图所示，交流电源输出电压恒为U，通过电阻连接匝数比为1比2的理想变压器，给变阻器R供电，下列选项正确的是（ ）
A．当滑动变阻器触头上滑，变压器输出电压一定增大
B．当滑动变阻器触头下滑，变压器输出电流一定增大
C．当变阻器电阻R等于时，变压器输出功率最大
D．当变阻器电阻R等于时，变压器输出功率最大
【答案】D
【详解】A．等效为电动势为U，内阻为的电源向外电路供电，当滑动变阻器触头上滑，电阻R减小，电流增大变压器输出电压减小，A错误；
B．当滑动变阻器触头下滑，电阻R增大，变压器输出电流减小，B错误；
CD．外电阻等于内阻具有最大输出功率，变压器和变阻器电阻R组成的等效电阻为
当
时有最大输出功率，D正确；
故选D。
7．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电表均为理想电表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，在原线圈a、b两端接入正弦式交流电，则下列判断正确的是（ ）
A．将开关S由1合向2，电流表的示数变小、电压表的示数变大
B．将开关S由1合向2，电流表的示数变大、电压表的示数变小
C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变小、电压表的示数变大
D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数变小
【答案】C
【详解】AB．将开关S由1合向2，由电压关系
可知原线圈匝数增大，副线圈两端电压减小，电压表示数变小，由
可知副线圈电路消耗的功率变小，原线圈输入功率减小，则电流表示数减小，故AB错误；
CD．将滑动变阻器的滑片P向下移，副线圈电路中的总电阻增大，副线圈两端电压不变，电流减小，R1两端电压减小，R2两端电压增大、电压表示数变大，根据电流关系可知，原线圈中电流减小，电流表示数减小，故C正确，D错误。
故选C。
8．如图所示为从发电站到用户之间的高压输电线路图。将两个相同的电压互感器甲和乙分别接入远距离输电线路的前后端，电流互感器接入远距离输电线路。电压互感器的原副线圈匝数比为，电流互感器的原副线圈匝数比为，且。高压输电线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为、，电流互感器的示数为。则该远距离输电线路上的电阻为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】远距离输电线路前端电压满足
远距离输电线路后端电压满足
远距离输电线路中的电流满足
则
故选A。
9．如图，线框在匀强磁场匀速转动过程中产生正弦交流电，经理想变压器变压后给两盏相同的灯L1、L2供电。变压器原、副线圈的匝数之比为k，当线框转速为n时，理想电压表示数为U，灯泡正常发光。已知灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡的额定电流为
B．副线圈输出的功率为
C．线框经过中性面时，穿过线框的磁通量最大
D．线框经过中性面时，线框产生的感应电动势的瞬时值最大
【答案】AC
【详解】A．设灯泡的额定电压为U1、额定电流为I1，灯泡正常发光时，由变压比知
解得
，
故A正确；
副线圈消耗的功率为
故B错误；
CD．线框经过中性面时，穿过线框的磁通量最大，感应电动势的瞬时值为零，故C正确，D错误。
故选AC。
10．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，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。当间接上的正弦式交变电源后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，此时手机两端的电压为，充电电流为。若把两线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为
B．间输入的交变电流方向每秒变化50次
C．在时，穿过受电线圈的磁通量的变化率最小
D．快速充电时，线圈两端的输出电压为
【答案】AC
【详解】A．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，故A正确；
B．由题意得
交变电流的频率
由于正弦式交流电每个周期内电流方向改变两次，所以每秒变化100次，故B错误；
C．在
时，电压
由法拉第电磁感应定律
可知，穿过受电线圈的磁通量的变化率最小，故C正确；
D．根据理想变压器电压和电流与匝数关系有
又
整理可得
联立解得
故D错误。
故选AC。
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（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）若变压器原、副线圈匝数分别选择n1=800匝、n2=400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2=3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是
A．原线圈匝数n1少于800匝 B．副线圈匝数n2多于400匝
C．副线圈阻值较大 D．铁芯B没有安装在铁芯A上
（3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简“之美。图为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为n1、n2.若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值U。不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当 时，R获得的功率最大。
【答案】 A D
【详解】（1）[1]该探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故选A。
（2）[2]A．根据
若原线圈匝数n1少于800匝，则副线圈电压应该大于5V，选项A错误；
B．根据
副线圈匝数n2多于400匝，则副线圈电压应该大于5V，选项B错误；
C．副线圈阻值较大，不影响次级电压，选项C错误；
D．铁芯B没有安装在铁芯A上，则变压器会“漏磁”，则副线圈电压小于5V，则选项D正确。
故选D。
（3）[3]根据变压器的原理可知
解得
将U0等效为电源电动势，R0等效为电源内阻，R＇等效为外电阻，则R消耗功率最大时，则R＇=R0，此时
12．某实验小组在学校实验室进行了“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。
（1）下列对实验的分析说法正确的是 。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
C．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D．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
（2）甲、乙两位同学在实验过程中，分别选用了如图A、B两种装置的一种进行实验。其中，甲同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过数据可以判断甲同学所用的实验装置是 （填“A”或“B”）。甲同学通过对实验数据的分析，得出在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于其匝数之比。
实验次数 /匝 /匝
1 800 400 8.00 3.68
2 800 100 8.00 0.90
3 200 100 8.00 3.61
4 1400 100 8.00 0.50
（3）乙同学采用另一种装置进行实验。在实验中，原、副线圈匝数之比，原线圈两端与的交流电源相连。将副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的示数可能是 。
A．44.0V B．62.2V C．19.1V D．220.0V
【答案】 BC/CB A C
【详解】（1）[1]A．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
C．为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，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，不是铁芯导电来传输电能，故D错误。
故选BC。
（2）[2]由表中数据可知
可见变压器工作时有能量损失，可以判断甲同学所用的实验装置是A。
（3）[3]原线圈两端与的交流电源相连，则
根据
可得
由于变压器工作时有能量损失，实际电压将小于44V。
故选C。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．如图所示，匝的矩形线圈边长 边长，放在磁感应强度的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴以的转速匀速转动，线圈电阻，外电路电阻时线圈平面与磁感线平行，边正转出纸外、边转入纸里，求：
（1）感应电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置转过的过程中流过电阻的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）转速
线圈的角速度
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
（2）线圈由如图位置转过90°的过程中
通过R的电量为
14．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取）
（1）求输电线中的电流I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
【答案】（1）；（2），；（3）564盏
【详解】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率
输电线上的电流用I表示，则电功率损失
联立解得
（2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压为
升压变压器原副线圈的匝数比为
输电线上的电压损失为
降压变压器原线圈两端的电压为
降压变压器副线圈两端的电压为
降压变压器原副线圈的匝数比为
（3）设正常发光的电灯的盏数为，则有
解得
盏
15．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为、匝数匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线接有的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线图沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计）。求：
（1）电路中电流的最大值及电压表的示数；
（2）时线圈受到的磁场力F的大小；
（3）正常发电时小灯泡的功率。
【答案】（1），；（2）0；（3）
【详解】（1）由丙图可知，线圈运动速度v随t变化关系式为
线圈产生的感应电动势为
电路中电流的最大值为
电压表测小电珠L两端电压的有效值，示数为
（2），线圈运动的瞬时速度为0，则线圈电流瞬时值为零，受到的磁场力为零。
（3）正常发电时小灯泡的功率为
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人教版选择性必修二第三章检测试卷A卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生余弦变化规律的交变电流
B．时，线圈位于中性面
C．时，穿过线圈的磁通量变化率最大
D．时，线圈的感应电动势最大
2．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量变化率刚好为零
B．时刻通过线圈的磁通量绝对值最小
C．时刻通过线圈的磁通量绝对值最大
D．时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
3．某种交变电流的电流随时间变化的图线如图所示，上下两部分的图像均为正弦函数的一部分，其最大值如图中所示，则此交变电流的有效值为（ ）
A．2A B． C．3A D．
4．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻不计，外接灯泡的电阻为，理想电压表与灯泡并联。则下列判断正确的是（ ）
A．时，线圈位置与中性面重合
B．时，电压表读数为
C．灯泡的电功率为36 W
D．e随t变化的规律为
5．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势最大值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
6．如图所示，交流电源输出电压恒为U，通过电阻连接匝数比为1比2的理想变压器，给变阻器R供电，下列选项正确的是（ ）
A．当滑动变阻器触头上滑，变压器输出电压一定增大
B．当滑动变阻器触头下滑，变压器输出电流一定增大
C．当变阻器电阻R等于时，变压器输出功率最大
D．当变阻器电阻R等于时，变压器输出功率最大
7．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电表均为理想电表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，在原线圈a、b两端接入正弦式交流电，则下列判断正确的是（ ）
A．将开关S由1合向2，电流表的示数变小、电压表的示数变大
B．将开关S由1合向2，电流表的示数变大、电压表的示数变小
C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变小、电压表的示数变大
D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数变小
8．如图所示为从发电站到用户之间的高压输电线路图。将两个相同的电压互感器甲和乙分别接入远距离输电线路的前后端，电流互感器接入远距离输电线路。电压互感器的原副线圈匝数比为，电流互感器的原副线圈匝数比为，且。高压输电线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为、，电流互感器的示数为。则该远距离输电线路上的电阻为（ ）
A． B． C． D．
9．如图，线框在匀强磁场匀速转动过程中产生正弦交流电，经理想变压器变压后给两盏相同的灯L1、L2供电。变压器原、副线圈的匝数之比为k，当线框转速为n时，理想电压表示数为U，灯泡正常发光。已知灯泡正常发光时的电阻为R，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡的额定电流为
B．副线圈输出的功率为
C．线框经过中性面时，穿过线框的磁通量最大
D．线框经过中性面时，线框产生的感应电动势的瞬时值最大
10．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，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。当间接上的正弦式交变电源后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，此时手机两端的电压为，充电电流为。若把两线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为
B．间输入的交变电流方向每秒变化50次
C．在时，穿过受电线圈的磁通量的变化率最小
D．快速充电时，线圈两端的输出电压为
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（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）若变压器原、副线圈匝数分别选择n1=800匝、n2=400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2=3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是
A．原线圈匝数n1少于800匝 B．副线圈匝数n2多于400匝
C．副线圈阻值较大 D．铁芯B没有安装在铁芯A上
（3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简“之美。图为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为n1、n2.若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值U。不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当 时，R获得的功率最大。
12．某实验小组在学校实验室进行了“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。
（1）下列对实验的分析说法正确的是 。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
C．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D．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
（2）甲、乙两位同学在实验过程中，分别选用了如图A、B两种装置的一种进行实验。其中，甲同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过数据可以判断甲同学所用的实验装置是 （填“A”或“B”）。甲同学通过对实验数据的分析，得出在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于其匝数之比。
实验次数 /匝 /匝
1 800 400 8.00 3.68
2 800 100 8.00 0.90
3 200 100 8.00 3.61
4 1400 100 8.00 0.50
（3）乙同学采用另一种装置进行实验。在实验中，原、副线圈匝数之比，原线圈两端与的交流电源相连。将副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的示数可能是 。
A．44.0V B．62.2V C．19.1V D．220.0V
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．如图所示，匝的矩形线圈边长 边长，放在磁感应强度的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴以的转速匀速转动，线圈电阻，外电路电阻时线圈平面与磁感线平行，边正转出纸外、边转入纸里，求：
（1）感应电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置转过的过程中流过电阻的电荷量。
14．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取）
（1）求输电线中的电流I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
15．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为、匝数匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线接有的小电珠L。外力推动线圈框架的P端，使线图沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计）。求：
（1）电路中电流的最大值及电压表的示数；
（2）时线圈受到的磁场力F的大小；
（3）正常发电时小灯泡的功率。
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