第3章 交变电流 章末综合巩固试题 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
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| 名称 | 第3章 交变电流 章末综合巩固试题 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-05-06 10:10:25 | ||
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文档简介
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第3章 交变电流 章末综合巩固试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1．如题图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，用导体做的两个电刷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，下列判断正确的是（ ）
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
2．以下说法正确的是（ ）
A．交变电流的平均值就是它的有效值
B．任何交变电流的有效值都是它峰值的
C．交变电流峰值越大则交变电流越大
D．如果交变电流接在电阻R上时间t内产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为
3．一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图所示位置开始计时，此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
4．一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求。要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电，到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压。已知经低压变电站降压变压器（可视为理想变压器）后供给某小区居民的交流电u=220sin100πt（V），该变压器原、副线圈匝数比为50∶1，则（ ）
A．原线圈上的电压为11000V
B．原线圈中电流的频率是100Hz
C．原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗
D．采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗
5．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．=0.01s时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
6．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．在t=0.1 s时感应电动势最大
B．在t=0.2 s时电动势改变方向
C．通过图像无法求出电动势的最大值
D．在t=0.4 s时，磁通量为0，感应电动势最大
7．如图所示是一台理想变压器，已知原线圈与副线圈的匝数比是4:1，当把原线圈加在20V的直流电源上，那么副线圈两端的电压是（ ）
A．0V B．20V
C．5V D．无法确定
8．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1： n2=2：1，分别接有额定电压为U的相同的两只灯泡A、B且灯泡电阻不随电流变化。若B灯恰能正常发光，则电源输出电压为（ ）
A．3U B．1.5U C．2U D．2.5U
9．图甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．在0.01s末时刻发电机线圈平面与磁场方向垂直
C．若滑动触头P的位置向上移动、R不变时，电流表读数将减小
D．若滑头P的位置不变、R不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍
10．图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1 ∶ n2 = 1 ∶ k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3 ∶ n4 = k ∶ 1，模拟输电导线的电阻r=3Ω，T2的负载是规格为“15V，45W”的灯泡L。当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（ ）
A． B．2 C．3 D．9
二、多选题
11．远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
12．如图所示的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生正弦式交变电流。下列说法正确的是（ ）
A．线圈此时的位置称为“中性面”，处于中性面的线圈磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．与线圈此时的位置垂直的平面称为“中性面”，处于中性面时线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零
C．线圈此时电流为零，线圈每经过此位置，感应电流的方向就改变，因此线圈每转动一周，电流方向都会变化两次
D．线圈此时电流最大，线圈每经过此位置，感应电流都最大，因此线圈每转动一周， 电流出现两次最大值
13．一交变电压的表达式为u＝100sin100πt（V），由该表达式可知（ ）
A．用电压表测该电压时电压表的示数为100V
B．该交变电压的周期为0.02s
C．将该电压加在100Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为50W
D．t=s时，该交变电压的瞬时值为50V
14．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：10，接线柱a、b接在电压为的正弦交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器。下列说法中正确的是（ ）
A． 时，a、b两点间电压的瞬时值为5V
B．时，电压表的读数为100V
C．在1min内电阻R1上产生的热量为6000J
D．当R2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大
15．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。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，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
三、实验题
16．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(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)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 ；（填“多”或“少”）
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母）
A． B． C． D．
(4)为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过 ；（填字母）
A．2V B．12V C．50V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字母）
A．1.5V B．6.0V C．9.0V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 。（填字母）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
四、解答题
17．图甲为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈匝数为300匝、内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻恒为9 Ω，求：
(1)发电机1s内输出的电能；
(2)在1×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量。
18．如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电功率为100，输出电压为250V。升压变压器原、副线圈的匝数比是1：8，两变压器之间输电导线的总电阻为4Ω，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器。求：
(1)升压变压器的输出端电压；
(2)降压变压器原、副线圈的匝数比。
19．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为N＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
(1)交流电压表的示数为多少？
(2)无线充电1分钟，电阻R上接受电能多少？
(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量。
20．如图，直角坐标系xOy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里。现将半径为l、圆心角为的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R。
(1)求导线框中感应电流最大值；
(2)求线框匀速转动一周产生的热量；
(3)该交变电流的有效值。
参考答案
1．C
AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，则感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，选项AB错误；
CD．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零最小，此时磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，线圈中的感应电流最大，选项C正确，D错误。
故选C。
2．D
A．交流电的有效值与平均值是两个不同的概念，故A错误；
B．正弦式交流电的有效值是它最大值的倍，其它不满足此关系，故B错误；
C．交变电流峰值越大，交变电流不一定越大，根据电流热效应可知，还与时间有关，故C错误；
D．根据电流热效应可知
得
故D正确。
故选D。
3．D
在辐向磁场中，线圈转动的圆周所在位置磁感线分布的密集程度相同，则圆周上的磁感应强度大小相等，根据
可知匀速转动过程中，感应电动势的大小一定，根据左手定则可知，线圈每次经过与图示位置垂直的平面时，感应电流方向发生改变，则感应电动势的方向发生改变，即感应电动势大小一定，方向发生周期性变化，可知第四个图像正确。
故选D。
4．D
A．副线圈电压的有效值为
U2==220V
根据理想变压器电压和匝数的关系可知，原线圈上电压
U1=11000V
A错误；
B．变压器不会改变交流电的频率，故原线圈中电流的频率
f==50Hz
B错误；
C．原、副线圈的电流之比等于匝数的反比，故副线圈的电流大于原线圈的电流，为了降低线圈的铜损，副线圈的导线粗，C错误；
D．在输送电功率一定的情况下
P损=R=R
高压输电有利于减少输电线路中的损耗，D正确。
故选D。
5．B
A．由图2可知=0.005s时，线框产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知线框的磁通量的变化率最大，不为零，故A错误；
B．由图2可知=0.01s时，线框产生的电动势最小，为零，线框的磁通量最大，故线框平面与中性面重合，故B正确；
C．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为
故C错误；
D．根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为
故D错误。
故选B。
6．D
A．由图可知在t＝0.1 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故A错误；
BD．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，此时电动势方向不会改变，故B错误，D正确；
C．根据图象可知电动势的最大值
故C错误；
故选D。
7．A
变压器是根据电磁感应原理制成的，不能改变直流电压，则当把原线圈加在20V的直流电源上，那么副线圈两端的电压是0。
故选A。
8．D
设灯泡电阻为R，B灯恰能正常发光，则次级电压为U，则初级电压为
初级电流
则电源输出电压为
故选D。
9．D
A．电压表显示的是有效值
U＝＝10V
A选项错误；
B．在0.01s末时刻交变电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，B选项错误；
C．理想变压器
＝
＝
滑动触头P的位置向上移动，变压器原线圈匝数变小，输出电压变大，输出电流变大，则原线圈电流变大，C选项错误；
D．发电机线圈的转速增大一倍，交变电动势
Um＝NBSω
变为2倍，输入电压和输出电压均变为2倍，输出功率
P＝
增大为原来的4倍，理想变压器输入功率等于输出功率，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍，D选项正确．
故选D。
10．C
根据电压与匝数成正比，有得
U2＝16k
灯泡的额定电流为
降压变压器副线圈电流I4＝3A，根据得
U3＝kU4＝15k
根据电流与匝数成反比，得得
电压关系：
U2＝U3+I3r
即
代入数据解得：
k=3
故选C。
11．CD
设输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，输电线上损失的电压为，则输电电流为
输电线上损失的电压
输电线上损失的电功率
所以输电线上损失的电压与输电电压成反比，与输电功率成正比，输电线上损失的功率与输电功率的平方成正比，与输电电压的平方成反比，与损失的电压的平方成正比，所以AB错误，CD正确。
故选CD。
12．BD
A． 线圈此时的位置平面与磁场平行，磁通量最小为零，故A错误；
B． 与线圈此时的位置垂直的平面称为“中性面”，处于中性面时线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故B正确；
CD．线圈此时磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，因此线圈每转动一周， 电流出现两次最大值，故D正确，C错误。
故选BD。
13．AB
B．由表达式u=100sin100t（V）可知该交变电压的最大值为100V，角速度=100rad/s，所以
故B正确；
A．电压表的示数为交变电压的有效值，应为
故A正确；
C．将该电压加在100Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率
故C错误；
D．当t=s时，该交变电压的瞬时值为
故D错误。
故选AB。
14．BCD
A．把代入电压表达式得a、b两点间电压的瞬时值为
A错误；
B．交流为正弦交流电，电压有效值为
由 可得变压器次级电压为
电压表读数为有效值，则电压读数为100 V不变，B正确；
C．1 min内电阻R1上产生的热量为
C正确；
D．变压器次级电压由变压器匝数比决定，与负载无关，电压表示数不变，当R2的温度升高时，电阻减小，副线圈电流变大，则电流表示数变大，D正确。
故选BCD。
15．AB
A．图示位置线圈与中性面垂直，感应电动势最大，所以线框中磁通量的变化率最大，故A正确；
B．线框绕中心轴OO'匀速运动时，产生的电压为，故输入变压器的电压的有效值为
灯泡能正常发光，所以变压器的输出电压为20V，根据变压器电压规律有
故B正确；
C．电路中熔断器熔断电流为，此时根据能量守恒定律有
解得
所以副线圈两端并联“20V、8W”的灯泡最多不能超过14只，故C错误；
D．若线框转速减半，根据公式，产生的电压也减半，线框转动的角速度为
则产生的电动势为
故D错误。
故选AB。
16． D 少 BD B C A
(1)[1]观察变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选D；
(2)[2]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，因根据I1n1=I2n2可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；
(3)[3]实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表，故选BD；
(4)[4]为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过12V，故选B；
(5)[5]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，可知原副线圈的匝数比为2:1，则若由副线圈电压为3.0V，那么原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器有漏磁等现象，则原线圈所接电源电压大于6V，可能为9.0V，故AB 错误，C正确。
故选C。
(6)[6]实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。
17．(1) ； (2)
(1)由图乙可知，，则有效值为
由闭合电路欧姆定律得，发电机的输出电压
发电机1s内输出的电能
带入数据解得：
(2)1×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量最大。由图乙可知，交流电的周期，又
带入数据解得：
18．(1) ；(2)
(1)根据
可得升压变压器的输出端电压
(2)输电线的电流
输电线损失的电压
降压变压器的输入电压
根据
降压变压器原、副线圈的匝数比
19．(1) V；(2) 1080 J；(3) 2×10－3 C
（1）由图可知，，故线圈中电动势的有效值为
故交流电压表的示数为
（2）R上的电能为
（3）通过R的电荷量为
20．(1)；(2)；(3)
(1)线框从图甲位置开始转过的过程中，产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得，回路电流为
解得
同理可求得线框进出第3象限的过程中，回路电流为
故感应电流最大值为
(2)线框转一周产生的热量
又
解得
(3)该交变电流的有效值，根据
解得
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第3章 交变电流 章末综合巩固试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1．如题图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，用导体做的两个电刷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，下列判断正确的是（ ）
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小
2．以下说法正确的是（ ）
A．交变电流的平均值就是它的有效值
B．任何交变电流的有效值都是它峰值的
C．交变电流峰值越大则交变电流越大
D．如果交变电流接在电阻R上时间t内产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为
3．一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图所示位置开始计时，此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
4．一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求。要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电，到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压。已知经低压变电站降压变压器（可视为理想变压器）后供给某小区居民的交流电u=220sin100πt（V），该变压器原、副线圈匝数比为50∶1，则（ ）
A．原线圈上的电压为11000V
B．原线圈中电流的频率是100Hz
C．原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗
D．采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗
5．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则
A．=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B．=0.01s时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
6．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．在t=0.1 s时感应电动势最大
B．在t=0.2 s时电动势改变方向
C．通过图像无法求出电动势的最大值
D．在t=0.4 s时，磁通量为0，感应电动势最大
7．如图所示是一台理想变压器，已知原线圈与副线圈的匝数比是4:1，当把原线圈加在20V的直流电源上，那么副线圈两端的电压是（ ）
A．0V B．20V
C．5V D．无法确定
8．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1： n2=2：1，分别接有额定电压为U的相同的两只灯泡A、B且灯泡电阻不随电流变化。若B灯恰能正常发光，则电源输出电压为（ ）
A．3U B．1.5U C．2U D．2.5U
9．图甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．在0.01s末时刻发电机线圈平面与磁场方向垂直
C．若滑动触头P的位置向上移动、R不变时，电流表读数将减小
D．若滑头P的位置不变、R不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍
10．图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1 ∶ n2 = 1 ∶ k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3 ∶ n4 = k ∶ 1，模拟输电导线的电阻r=3Ω，T2的负载是规格为“15V，45W”的灯泡L。当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（ ）
A． B．2 C．3 D．9
二、多选题
11．远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
12．如图所示的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生正弦式交变电流。下列说法正确的是（ ）
A．线圈此时的位置称为“中性面”，处于中性面的线圈磁通量最大，磁通量的变化率为零
B．与线圈此时的位置垂直的平面称为“中性面”，处于中性面时线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零
C．线圈此时电流为零，线圈每经过此位置，感应电流的方向就改变，因此线圈每转动一周，电流方向都会变化两次
D．线圈此时电流最大，线圈每经过此位置，感应电流都最大，因此线圈每转动一周， 电流出现两次最大值
13．一交变电压的表达式为u＝100sin100πt（V），由该表达式可知（ ）
A．用电压表测该电压时电压表的示数为100V
B．该交变电压的周期为0.02s
C．将该电压加在100Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为50W
D．t=s时，该交变电压的瞬时值为50V
14．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：10，接线柱a、b接在电压为的正弦交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器。下列说法中正确的是（ ）
A． 时，a、b两点间电压的瞬时值为5V
B．时，电压表的读数为100V
C．在1min内电阻R1上产生的热量为6000J
D．当R2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大
15．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。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，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
三、实验题
16．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(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)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 ；（填“多”或“少”）
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母）
A． B． C． D．
(4)为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过 ；（填字母）
A．2V B．12V C．50V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字母）
A．1.5V B．6.0V C．9.0V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 。（填字母）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
四、解答题
17．图甲为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈匝数为300匝、内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻恒为9 Ω，求：
(1)发电机1s内输出的电能；
(2)在1×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量。
18．如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电功率为100，输出电压为250V。升压变压器原、副线圈的匝数比是1：8，两变压器之间输电导线的总电阻为4Ω，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器。求：
(1)升压变压器的输出端电压；
(2)降压变压器原、副线圈的匝数比。
19．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为N＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
(1)交流电压表的示数为多少？
(2)无线充电1分钟，电阻R上接受电能多少？
(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量。
20．如图，直角坐标系xOy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里。现将半径为l、圆心角为的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R。
(1)求导线框中感应电流最大值；
(2)求线框匀速转动一周产生的热量；
(3)该交变电流的有效值。
参考答案
1．C
AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，则感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，选项AB错误；
CD．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零最小，此时磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，线圈中的感应电流最大，选项C正确，D错误。
故选C。
2．D
A．交流电的有效值与平均值是两个不同的概念，故A错误；
B．正弦式交流电的有效值是它最大值的倍，其它不满足此关系，故B错误；
C．交变电流峰值越大，交变电流不一定越大，根据电流热效应可知，还与时间有关，故C错误；
D．根据电流热效应可知
得
故D正确。
故选D。
3．D
在辐向磁场中，线圈转动的圆周所在位置磁感线分布的密集程度相同，则圆周上的磁感应强度大小相等，根据
可知匀速转动过程中，感应电动势的大小一定，根据左手定则可知，线圈每次经过与图示位置垂直的平面时，感应电流方向发生改变，则感应电动势的方向发生改变，即感应电动势大小一定，方向发生周期性变化，可知第四个图像正确。
故选D。
4．D
A．副线圈电压的有效值为
U2==220V
根据理想变压器电压和匝数的关系可知，原线圈上电压
U1=11000V
A错误；
B．变压器不会改变交流电的频率，故原线圈中电流的频率
f==50Hz
B错误；
C．原、副线圈的电流之比等于匝数的反比，故副线圈的电流大于原线圈的电流，为了降低线圈的铜损，副线圈的导线粗，C错误；
D．在输送电功率一定的情况下
P损=R=R
高压输电有利于减少输电线路中的损耗，D正确。
故选D。
5．B
A．由图2可知=0.005s时，线框产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知线框的磁通量的变化率最大，不为零，故A错误；
B．由图2可知=0.01s时，线框产生的电动势最小，为零，线框的磁通量最大，故线框平面与中性面重合，故B正确；
C．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为
故C错误；
D．根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为
故D错误。
故选B。
6．D
A．由图可知在t＝0.1 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故A错误；
BD．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，此时电动势方向不会改变，故B错误，D正确；
C．根据图象可知电动势的最大值
故C错误；
故选D。
7．A
变压器是根据电磁感应原理制成的，不能改变直流电压，则当把原线圈加在20V的直流电源上，那么副线圈两端的电压是0。
故选A。
8．D
设灯泡电阻为R，B灯恰能正常发光，则次级电压为U，则初级电压为
初级电流
则电源输出电压为
故选D。
9．D
A．电压表显示的是有效值
U＝＝10V
A选项错误；
B．在0.01s末时刻交变电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，B选项错误；
C．理想变压器
＝
＝
滑动触头P的位置向上移动，变压器原线圈匝数变小，输出电压变大，输出电流变大，则原线圈电流变大，C选项错误；
D．发电机线圈的转速增大一倍，交变电动势
Um＝NBSω
变为2倍，输入电压和输出电压均变为2倍，输出功率
P＝
增大为原来的4倍，理想变压器输入功率等于输出功率，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍，D选项正确．
故选D。
10．C
根据电压与匝数成正比，有得
U2＝16k
灯泡的额定电流为
降压变压器副线圈电流I4＝3A，根据得
U3＝kU4＝15k
根据电流与匝数成反比，得得
电压关系：
U2＝U3+I3r
即
代入数据解得：
k=3
故选C。
11．CD
设输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，输电线上损失的电压为，则输电电流为
输电线上损失的电压
输电线上损失的电功率
所以输电线上损失的电压与输电电压成反比，与输电功率成正比，输电线上损失的功率与输电功率的平方成正比，与输电电压的平方成反比，与损失的电压的平方成正比，所以AB错误，CD正确。
故选CD。
12．BD
A． 线圈此时的位置平面与磁场平行，磁通量最小为零，故A错误；
B． 与线圈此时的位置垂直的平面称为“中性面”，处于中性面时线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故B正确；
CD．线圈此时磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，因此线圈每转动一周， 电流出现两次最大值，故D正确，C错误。
故选BD。
13．AB
B．由表达式u=100sin100t（V）可知该交变电压的最大值为100V，角速度=100rad/s，所以
故B正确；
A．电压表的示数为交变电压的有效值，应为
故A正确；
C．将该电压加在100Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率
故C错误；
D．当t=s时，该交变电压的瞬时值为
故D错误。
故选AB。
14．BCD
A．把代入电压表达式得a、b两点间电压的瞬时值为
A错误；
B．交流为正弦交流电，电压有效值为
由 可得变压器次级电压为
电压表读数为有效值，则电压读数为100 V不变，B正确；
C．1 min内电阻R1上产生的热量为
C正确；
D．变压器次级电压由变压器匝数比决定，与负载无关，电压表示数不变，当R2的温度升高时，电阻减小，副线圈电流变大，则电流表示数变大，D正确。
故选BCD。
15．AB
A．图示位置线圈与中性面垂直，感应电动势最大，所以线框中磁通量的变化率最大，故A正确；
B．线框绕中心轴OO'匀速运动时，产生的电压为，故输入变压器的电压的有效值为
灯泡能正常发光，所以变压器的输出电压为20V，根据变压器电压规律有
故B正确；
C．电路中熔断器熔断电流为，此时根据能量守恒定律有
解得
所以副线圈两端并联“20V、8W”的灯泡最多不能超过14只，故C错误；
D．若线框转速减半，根据公式，产生的电压也减半，线框转动的角速度为
则产生的电动势为
故D错误。
故选AB。
16． D 少 BD B C A
(1)[1]观察变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选D；
(2)[2]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，因根据I1n1=I2n2可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；
(3)[3]实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表，故选BD；
(4)[4]为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过12V，故选B；
(5)[5]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，可知原副线圈的匝数比为2:1，则若由副线圈电压为3.0V，那么原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器有漏磁等现象，则原线圈所接电源电压大于6V，可能为9.0V，故AB 错误，C正确。
故选C。
(6)[6]实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。
17．(1) ； (2)
(1)由图乙可知，，则有效值为
由闭合电路欧姆定律得，发电机的输出电压
发电机1s内输出的电能
带入数据解得：
(2)1×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量最大。由图乙可知，交流电的周期，又
带入数据解得：
18．(1) ；(2)
(1)根据
可得升压变压器的输出端电压
(2)输电线的电流
输电线损失的电压
降压变压器的输入电压
根据
降压变压器原、副线圈的匝数比
19．(1) V；(2) 1080 J；(3) 2×10－3 C
（1）由图可知，，故线圈中电动势的有效值为
故交流电压表的示数为
（2）R上的电能为
（3）通过R的电荷量为
20．(1)；(2)；(3)
(1)线框从图甲位置开始转过的过程中，产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得，回路电流为
解得
同理可求得线框进出第3象限的过程中，回路电流为
故感应电流最大值为
(2)线框转一周产生的热量
又
解得
(3)该交变电流的有效值，根据
解得
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