第三章 学业质量标准检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分：100分，时间：75分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，绕与磁场垂直的轴匀速转动，转速为n转/秒，则( )
A．线框交变电动势的最大值为nπBS
B．线框交变电动势的有效值为nπBS
C．从开始转动经过周期，线框中的平均感应电动势为2nBS
D．感应电动势瞬时值为e＝nπBSsin 2nπt
答案：B
解析：线框交变电动势的最大值为Em＝BSω＝2nπBS，产生的感应电动势瞬时值为e＝2nπBSsin 2nπt，故A、D错误；该线框交变电动势的有效值为E＝＝nπBS，故B正确；线框中的平均感应电动势为E＝＝4nBS，故C错误。
2．(2024·浙江高二开学考试)如图甲和图乙为两个发电机设备与外接电路，两者仅电刷样式不同，其他部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，从图示位置(该位置线圈平面与中性面垂直)开始计时，在一个周期T的时间内，下列说法错误的是( )
A．两图中，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等
B．在0～时间内，两者流过R的电荷量相等
C．在～时间内，两者流过R的电流方向相同
D．在0～T时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等
答案：C
解析：根据题意可知，图甲产生的是正弦交流电，图乙中，由于电刷的原因，线圈中电流方向不变，大小随时间正弦变化；由于两图中部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，则感应电动势的最大值相同，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等，在0～时间内，两者流过R的电荷量相等，在0～T时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等，故A、B、D正确；由图示位置开始转动，两图电流方向相同，在t＝时，图甲线圈中电流方向改变，图乙线圈中电流方向不变，故C错误。
3．一个匝数为100匝、电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按如图所示规律变化。则线圈中产生的交变电流的有效值为( )
A．5 A B．2 A
C．6 A D．5 A
答案：B
解析：由题图可知，0～1 s内线圈中产生的感应电动势大小E1＝n＝100× V＝1 V,1～1.2 s内线圈中产生的感应电动势大小E2＝n＝100× V＝5 V，由电流的热效应有Δt1＋Δt2＝I2RT，T＝Δt1＋Δt2，联立并代入数据解得I＝2 A，故A、C、D错误，B正确。
4．(2024·山东济南一模)如图所示ab端接入电压恒定的正弦交流电，其中电表均为理想电表，变压器为理想变压器，导线电阻不计。将滑动变阻器R3的滑片P向下滑动过程中( )
A．R2两端电压不变 B．电流表示数减小
C．电压表示数增大 D．R4消耗的电功率增大
答案：D
解析：将滑动变阻器R3的滑片P向下滑动过程中，可知滑动变阻器接入电路的阻值减小，则副线圈总电阻减小，把变压器和副线圈全部负载看成一个等效电阻，则等效电阻减小，根据欧姆定律可得I1＝，可知原线圈电流I1增大，则R1两端电压增大，原线圈输入电压U1减小，根据＝，＝，可知副线圈输出电压U2减小，副线圈电流I2增大，R2两端电压减小，电流表示数增大，故A、B错误；由于通过R2的电流减小，则通过R4的电流增大，R4消耗的电功率增大；由于R4两端电压增大，则R3两端电压减小，即电压表示数减小，故C错误，D正确。
5．(2024·河北一模)如图所示，面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2、L3均正常发光。已知L1、L2、L3的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不计，不考虑电流变化对小灯泡电阻的影响，则下列说法正确的是( )
A．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2
B．线框在图示位置时，穿过线框的磁通量变化率最小
C．若把副线圈上的小灯泡L2去掉，则灯泡L3将变亮
D．线框转动的角速度为
答案：D
解析：由于三个灯泡功率相同，额定电流相同，且均正常发光，根据原副线圈中电路的串并联特点可知2I1＝I2，而原副线圈匝数比等于电流的反比，可得＝＝，故A错误；图示位置，线圈中的磁通量为零，但此位置线圈中磁通量的变化率最大，故B错误；若把副线圈上的小灯泡L2去掉，则副线圈回路中的总电阻增大，电流减小，灯泡L3将变暗，故C错误；线圈转动产生的感应电动势的最大值为Em＝NBSω，根据P1＝P2可知，原线圈的功率为2P，线框转动提供的总功率为3P，则线圈转动时输出电压的有效值U＝，而根据最大值与有效值之间的关系U＝，联立可得ω＝，故D正确。
6．(2023·山东省潍坊高二下学期检测)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )
A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
答案：D
解析：由u－t图像知，发电机的频率f＝50 Hz，选项 A错误；交流电压有效值为U＝ V＝250 V，选项B错误；输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，其电流将减小，输电线损失功率也减小，选项D正确。
7．如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则( )
A．两导线框中均会产生正弦交流电
B．两导线框中感应电流的周期都等于T
C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等
D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等
答案：BC
解析：导线框的半径匀速旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流，故A错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同，故B正确；在t＝时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为E＝BR2ω，故C正确；两导线框中感应电流随时间变化的图像如下图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，故D错误。故选BC。
8．(2024·江西高二阶段练习)如图所示，一台交流发电机E通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处的用户供电，输电线的总电阻为R；T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列判断正确的是( )
A．U2－U3＝ B．U2－U3＝
C．U2－U3＝ D．U2－U3＝
答案：BC
解析：根据题意输电线上损失的电压为ΔU＝U2－U3＝IR，输电线的电流为I＝＝，联立解得U2－U3＝＝，故B、C正确。
9．如图甲为电能输送示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示。输电线的总电阻为100 Ω。降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1，其副线圈接一火警报警系统，其中R1为定值电阻，R2为热敏电阻，当温度升高时，R2阻值变小。电压表V可显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未发生火情时，升压变压器的输入功率为750 kW。下列说法中正确的是( )
A．未发生火情时，降压变压器副线圈输出的电压为311 V
B．未发生火情时，输电线上损耗的功率为90 kW
C．当R2所在处发生火情时，R1两端电压变大
D．当R2所在处发生火情时，电压表V的示数变大
答案：BC
解析：未发生火情时，由乙图可知，升压变压器的输入电压有效值为U1＝250 V，由变压器电压与匝数关系可得＝，解得升压变压器的输出电压为U2＝25 000 V，又P＝U2I2，解得输电线上的电流为I2＝30 A，输电线上的电压损失和功率损失分别为ΔU＝I2R＝3 000 V，ΔP＝IR＝90 kW，降压变压器输入电压为U3＝U2－ΔU＝22 000 V，又＝，代入数据解得，降压变压器的输出电压为U4＝220 V，故A错误，B正确；当R2所在处发生火情时，由于温度升高，R2阻值减小，R1、R2所在回路电流增大，由欧姆定律可知，R1两端电压增大，输入端电压U1不变＝，因此U2也不变，而U3＝U2－ΔU＝U2－IR，可知线路损耗电压变大，因此U3变小，则由＝，可知U4变小，R1两端电压变大，因此R2两端电压减小，故电压表V的示数变小，故C正确，D错误。
10．如图甲所示为某品牌漏电保护器，其内部结构及原理如图乙所示，虚线框内为漏电检测装置，可视为理想变压器，其中原线圈由入户的火线、零线在铁芯上双线并行绕制而成，副线圈与控制器相连。当电路发生漏电时，零线中的电流小于火线，从而使副线圈中产生感应电流，通过控制器使线路上的脱扣开关断开，起到自动保护的作用。若入户端接入u＝311sin 100πt(V)的交变电流，则( )
A．入户端接入的交变电流方向每秒变化100次
B．当用电器发生短路时，该漏电保护器会切断电路
C．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量始终为0
D．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加
答案：AC
解析：根据公式可知T＝＝ s，对于正弦交流电来说，一个周期电流方向变两次，所以入户端接入的交变电流方向每秒变化100次，故A正确；当无漏电时，火线和零线中的电流等大反向，在副线圈中的磁通量始终为零，副线圈中不产生感应电流，故D错误，C正确；当用电器发生短路时，火线和零线中的电流等大反向，该漏电保护器不会切断电路，故B错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(本题共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)
11．(6分)(2024·河南高二阶段练习)晓宇学完变压器的工作原理后，利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题：
(1)变压器的工作原理是( )
A．电流的磁效应
B．通电导线间的相互作用
C．电磁感应现象
(2)探究时，变压器原线圈的接线柱应接在学生电源的_________(填“直流”或“交流”)接线柱上。
(3)晓宇同学组装好变压器，原线圈接“0”“16”，副线圈接“0”“4”，将交流电压表的旋钮置于交流挡10 V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图丙所示，则副线圈输出电压的理论值为_________；而考虑到实际，副线圈输出电压的实际值可能为_________。
A．0 V B．1.8 V
C．1.5 V D．28.8 V
(4)由以上分析可知，该变压器为降压变压器，如果该变压器可视为理想变压器，则变压器的原线圈应用_________(“较粗”或“较细”)的导线。
答案：(1)C (2)交流 (3)B C (4)较细
解析：(1)变压器的工作原理是电磁感应现象，故C正确。
(2)本实验需要用到的是交流电源，可用学生电源交流输出挡，所以应接在学生电源的交流接线柱上。
(3)由于交流电压挡量程为10 V，则电压表的读数为7.2 V，又由题意可知，原副线圈的匝数比为＝，由变压器的工作原理＝，可得副线圈输出电压的理论值为U2＝1.8 V，故B正确；考虑到实际，变压器在正常工作时应有能量损失，则有>，解得副线圈输出电压的实际值为U2<1.8 V，故C正确。
(4)理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。
12．(8分)(2024·上海黄浦高二期末)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图所示：
Ua/V 1.80 2.80 3.80
Ub/V 4.00 6.01 8.02
(1)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．绝缘的硅钢片叠成 D．绝缘的铜片叠成
(2)如上中图所示，电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是_________(选填“甲”或“乙”)；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于_________挡。
(3)用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如上表所示，根据测量数据可判断原线圈匝数为_________(填“400”或“800”)，实验数据中电压比与匝数比不严格相等，主要原因是_______________。
答案：(1)C (2)乙 交流电压 (3)800 电变压器不是理想变压器
解析：(1)观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故C正确。
(2)电源输出端应是交流电，故选择乙的连接方式；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于“交流电压”挡。
(3)观察发现，Ua总是略小于Ub的一半，考虑变压器不是理想变压器，有漏磁现象，故Ub是原线圈电压，根据变压比可知，原线圈匝数为800匝。
三、论述、计算题(本题共4小题，共46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．(10分) (2024·北京通州高三期末)如图所示，交流发电机的矩形金属线圈MNKL的边长MN＝KL＝a，ML＝NK＝b，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′(ML和NK边中点连线)轴以角速度ω匀速转动，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的外电路定值电阻连接，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，当线圈平面与磁场方向平行时，从该时刻开始计时。
(1)写出感应电动势e随时间t变化的表达式；
(2)经过周期，求：
a．通过电阻R的电荷量q；
b．线圈转动过程中电阻R上产生的热量Q。
答案：(1)e＝nBωabcos ωt (2)a.
b.
解析：(1)感应电动势的最大值Em＝nBωS＝nBωab，
当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则感应电动势e随时间t变化的表达式e＝Emcos ωt＝nBωabcos ωt。
(2)a.经过周期，
＝n＝n，
＝，q＝Δt，
通过电阻R的电荷量q＝；
b．电动势有效值E＝＝nBωab，
线圈转动过程中电阻R上产生的热量Q＝2R×，
解得Q＝。
14．(10分)如图甲所示，一个电阻为R的金属圆环放在磁场中，磁场与圆环所在的平面垂直，穿过圆环的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，图中的最大磁通量Φ0和变化的周期T都是已知量。求：
(1)在一个周期T内金属环中产生的热量；
(2)交变电流的有效值；
(3)在一个周期T内通过金属环某一横截面的电荷量。
答案：(1) (2) (3)0
解析：(1)0～时间内，感应电动势为E1＝＝＝，
感应电流为I1＝＝，
～时间内，感应电动势、感应电流大小同0～内的相同，～及～T时间内感应电动势、感应电流为0，则一个周期内产生的热量为Q＝2IR·＝。
(2)由有效值的定义有Q＝＝I2RT，
可得交变电流的有效值为I＝。
(3)通过金属环某一横截面的电荷量为q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝，
由于一个周期T内穿过金属环的磁通量变化ΔΦ＝0，所以通过金属环某一横截面的电荷量也为0。
15. (12分)(2024·烟台高二期末)为了减少火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站。现有一水力发电站的发电机组设计为：水以v1＝4 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，已知流出水位比流入水位低10 m，水流量Q＝2 m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%。然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数I1＝4.3 A，输电线的总电阻R＝10 Ω，用户两端的电压为220 V。已知水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度为g＝10 m/s2。求：
(1)该发电机组的输出电功率；
(2)升压变压器的输出电压；
(3)用户得到的功率及降压变压器的原副线圈匝数比。
答案：(1)129 kW (2)3 000 V (3)110 510 W
解析：(1)经时间t，参与发电的水损失的机械能，
E＝mgh＋m(v－v)＝Qtρgh＋Qtρ(v－v)＝2.15×105t(J)，
该发电机组的输出电功率：P＝＝129 kW。
(2)输电线中的电流为I对电流互感器：＝，
解得I＝43 A，
升压变压器的输出电压为U＝＝3 000 V。
(3)输电线的损耗功率P损＝I2R＝18 490 W，
用户端功率P用＝P－P损＝110 510 W，
降压变压器的输入电压为U3＝U－U损＝2 570 V，
根据理想变压器的电压与线圈匝数关系有＝＝。
16．(14分)(2023·北京北师大实验中学高二期中)电磁炉(如图甲所示)是一次重大的炊具革命——发热主体就是锅自己，下面来探究其中原理。电磁炉可以看作是一个变压器：下面的炉盘相当于原线圈，上面的锅底既是副线圈又是负载，通过电磁感应产生的涡流来加热食物。电磁炉的工作原理可简化为图乙，由于没有铁芯，炉盘的能量传输会有一定的损耗，但是在设备不变的情况下，锅底感应的电动势与原线圈电压的比值可近似认为不变，称作耦合系数，设为n。电源电压的有效值为U，炉盘中配有相匹配的电阻，大小为Rx，锅体回路中的总电阻相当于负载。
(1)如果通过匹配电阻Rx的电流为I，求锅体中感应电动势的有效值；
(2)如果锅体的总电阻大小为R，求流过匹配电阻Rx的电流；
(3)更换不同锅体，相当于调节负载电阻，假设耦合系数n保持不变且不计能量传输过程中的损失。求锅体等效电阻R为多大时加热食物的功率会最大(用n和Rx去表示)。
答案：(1)n(U－IRx) (2) (3)n2Rx
解析：(1)流过电阻Rx的电流为I，则原线圈两端电压U1＝U－IRx，
根据＝n，
解得锅体中感应电动势的有效值U2＝nU1＝n(U－IRx)。
(2)原线圈中电压U1′＝U－I1Rx，
副线圈中满足＝I2，
又因为＝n；＝n，
联立解得I1＝。
(3)流过锅体的电流I2＝＝，
锅体产热的功率
P＝IR＝＝
根据基本不等式，当R＝n2Rx时，加热食物的功率最大。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共57张PPT)
第三章 交变电流
章 末 小 结
知识网络构建
方法归纳提炼
一、交变电流的“四值”的计算和应用
1．瞬时值
它反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，正弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，应当注意此式表示从中性面开始计时。
2．最大值
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电压的最大值。
3．平均值
(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，通过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？
(3)由题目所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡的实际功率为多大？
思路引导：交变电流的“四值”是易于混淆的问题。要认真掌握“四值”的辨析及应用。
二、变压器基本规律的应用
解决变压器问题的几种思路
1．原理思路
3．功率思路
理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…。
4．电流思路
2．(多选)(2024·黑龙江七台河高二期中)2022年12月22日，白鹤滩水电站发电机组全部投产发电，用500 kV特高压向外远距离输电。如图为该水电站输电线路原理图，发电机产生的正弦交流电经升压器升至特高压U后向外供电，输电线总电阻为R1，输送的总功率为P。用户端降压理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，图中R2为定值电阻，R为可变电阻。现减小可变电阻R，使电压表和电流表示数变化的绝对值分别为ΔU、ΔI，电压表和电流表均为理想电表，则( )
答案：BD
三、远距离输电问题
1．理清三个回路
回路1：发电机回路。该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机。
回路2：输送电路。
I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3。
回路3：输出电路。
I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。
3．掌握两种损耗
(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，
UR＝U2－U3＝IRR。
3．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )
答案：D
进考场练真题
一、高考真题探析
(多选)(2024·全国高考真题)如图，理想变压器
的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，
副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、
开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的
情况下，为提高R1的热功率，可以( )
A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变
C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
答案：AC
解析：保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，根据P＝I2R1可知此时热功率增大，故A正确；将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过R1的电流减小，故热功率减小，故B错误；将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，故C正确；将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与R1串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，故D错误。
二、进考场练真题
1．(2024·北京高考真题)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6 V 3 W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是( )
答案：B
2．(2024·湖北高考真题)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．1∶4
答案：C
答案：B
4．(2024·湖南高考真题)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是( )
A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P
B．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0消耗的功率为4P
C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8P
D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P
答案：A
5．(2024·山东高考真题)如图甲所示，在－d≤x≤d，－d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为( )
A B
C D
答案：C
6．(2024·广东高考真题)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
答案：D
7．(2024·浙江高考真题)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是( )
答案：B
8．(2023·浙江卷)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A．送电端先升压再整流
B．用户端先降压再变交流
C．1 100 kV是指交流电的最大值
D．输电功率由送电端电压决定
答案：A
解析：升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误；1 100 kV指的是交流电的有效值，故C错误；输电的功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。
9．(2023·山东高考)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A．发电机的输出电流为368 A
B．输电线上损失的功率为4.8 kW
C．输送给储能站的功率为408 kW
D．升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44
答案：C
10．(多选)(2023·湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
答案：AC
11．(2022·广东卷) 如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( )
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
答案：B
12．(2022·山东卷) 如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcos(100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，
电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在
BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是( )
A．n1为1 100匝，Um为220 V
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
答案：D
