2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第三章 交变电流（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第三章 交变电流（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-10-10 21:23:25 | ||
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文档简介
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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第三章 交变电流
一、单选题
1．某同学用如图所示的可拆变压器进行探究实验，图中数字表示线圈的匝数，当变压器左侧的输入电压为4V时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得2V的输出电压，则此时左侧接线柱选取的是( )
A.“0”和“2” B.“0”和“8” C.“2”和“8” D.“8”和“14”
2．某款防身电棍的内部电路如图所示。直流电经转换器变为正弦式交变电流，此正弦式交变电流电压瞬时值的表达式为，再经升压变压器升压后在输出端得到3000V交流高压，升压变压器可视为理想变压器，则此升压变压器原、副线圈匝数比为( )
A. B. C. D.
3．如图甲所示，理想变压器的原线圈与定值电阻串联后接在的交流电源上，副线圈接理想电压表、理想电流表和滑动变阻器R。改变滑动变阻器的阻值，得到多组理想电表的示数，并绘制出图像，如图乙所示，则的阻值为( )
A. B. C. D.
4．如图所示，在平面直角坐标系中，第Ⅱ象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第Ⅳ象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。半径为L、电阻为R、圆心角为的扇形合金属线框，绕O点以角速度ω顺时针匀速转动。则线框转动一周的过程中，电流的有效值为( )
A. B. C. D.
5．“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电机，其原理如图甲所示，利用海浪带动浪板上下摆动，从而带动线框单向匀速转动，线框a、b端分别与铜滑环连接，再通过电刷将交流电输出，输出交流电加在图乙中的c、d两端，已知发电机的线框共有N匝，总电阻为，线框中磁通量随时间变化规律为，图乙中变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1:2，R为滑动变阻器，其最大阻值为，定值电阻的阻值也为，下列说法正确的是( )
A.发电机电动势的有效值为
B.当滑动变阻器电阻时，变压器原线圈中电流等于
C.当滑动变阻器的滑片P向上移时，变压器副线圈两端的电压变大
D.当滑动变阻器的滑片P从最上端移到最下端过程中，变压器的输出功率变小
6．如图所示，理想变压器原线圈与电阻箱串联后接在输出电压有效值恒定的交流电源两端，电压表为理想交流电表，则( )
A.若滑片P不动，增大，电压表示数增大
B.若滑片P不动，增大，原线圈中电流增大
C.若不变，向上移动P，电压表读数将变小
D.若不变，向上移动P，电源输出功率将变小
7．如题图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头P与M、N点间的线圈匝数分别为和，且。若单刀双掷开关从a切换到b，则( )
A.电流表示数变小
B.电流表示数变大
C.电压表示数变小
D.电压表示数变大
8．如图所示，甲、乙、丙、丁为四种微型发电机的原理示意图，当发电机中的矩形线圈在磁场中绕中心轴匀速转动时，关于电阻R两端电压随时间变化的图像，下列说法正确的是( )
A.甲图中电阻R两端的电压变化如图（a）所示
B.乙图中电阻R两端的电压变化图（b）所示
C.丙图中电阻R两端的电压变化如图（c）所示
D.丁图中电阻R两端的电压变化如图（d）所示
9．如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源.定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为9R，滑片初始位置在最右端.理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I.下列说法正确的是( )
A.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
10．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为.已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A.发电机输出的电流 B.输电线上的电流
C.降压变压器的匝数比 D.用户得到的电流
11．用一台理想变压器对电动汽车充电.该变压器原、副线圈的匝数比为1:2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压.关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A.20 A，50 Hz B.，50 Hz C.20 A，100 Hz D.，100 Hz
12．如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足( )
A. B. C. D.
二、多选题
13．如图所示，利用一内阻不计的交流发电机向某电路供电，图中变压器为理想变压器，三个灯泡完全相同，发电机线圈的匝数为N，面积为S，处于图示位置时通过线圈的磁通量为，发电机内部的磁场视为匀强磁场，线圈以角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动时，三个灯泡亮度相同，已知三个灯泡工作时电阻恒定，则( )
A.发电机产生的电动势的有效值为
B.理想变压器原、副线圈的匝数比2:1
C.原线圈两端的电压有效值为
D.若灯泡的灯丝突然断裂，在和不烧毁时，则亮度变亮，亮度变暗
14．在探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系时，某同学分别在可拆变压器的铁芯上绕制了两个线圈，制作了一个如图所示的降压变压器，线圈a连接到学生电源的交流输出端，线圈b与小灯泡相连接，两线圈的电阻均可忽略不计。闭合电源开关，发现小灯泡很亮，为了降低小灯泡的亮度，下列措施可行的是( )
A.适当减少线圈b的匝数 B.将交流输出电压适当减小
C.将线圈a、b增加相同匝数 D.将线圈a改接在直流输出端
15．在如图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.滑片P向下移动时，电流表示数减小
B.滑片P向上移动时，通过电阻的电流增大
C.当时，电流表的示数为
D.当时，电源的输出功率为
16．如图甲所示，某理想变压器原、副线圈的匝数比为11:3，电流表为理想电表原线圈所接电源的电压按图乙所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为60 W.则( )
A.副线圈两端输出电压的有效值为60 V
B.原线圈中电流表的示数约为1 A
C.原线圈两端电压的瞬时值表达式为
D.变压器的输入功率、输出功率之比为1:1
三、填空题
17．交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Ф随时间t变化的规律如上图所示。已知线圈匝数为20匝，则该线圈感应电动势最大值为__________V，感应电动势瞬时值表达式为E=__________V。
18．如图所示为一交变电流随时间变化的关系图，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线，则该交流电的有效值为_______A。
四、实验题
19．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用可拆式变压器如图所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)下列说法正确的是___。
A.实验中，必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路
B.变压器正常工作时，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
C.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压而成是为了减小涡流
(2)用原线圈匝的变压器实验，测得的实验数据如表所示：
次数 1 2 3 4
/V 4.90 6.00 7.50 10.06
/V 2.40 2.92 3.70 4.97
根据实验数据可知，该次实验时副线圈的匝数为___（填“200”或“800”或“1600”）。
(3)多次实验后发现原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比，可能的原因是___。（写出两条即可）
五、计算题
20．图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数匝，电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。（取）求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)从图示位置转过过程中，电阻R上产生的焦耳热。
21．如图所示为某一小型水电站发电供电流程的简化图。已知发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为400V。通过高压输电线路向25km外的居民区供电，已知单条输电线上每1km的电阻2Ω。到达居民区前再经过降压变压器后为居民区供电。已知居民区生活用电电压为220V，为控制输电线上损失的功率不高于10kW。若居民区消耗的功率为190kW时，求：
(1)输电线路中的电流为多少？
(2)降压变压器的输入电压是多少？
(3)升压变压器的匝数比是多少？
参考答案
1．答案：B
解析:根据理想变压器则，可得，故选左侧接线柱选取的是＂0＂和＂8＂。故选B。
2．答案：C
解析：根据题意可知，原线圈输入电压为则升压变压器原、副线圈匝数比为故选C.
3．答案：A
解析：设变压器原线题两端的电压为，流过原线圈的电流为，原、副线圈的匝数分别为，由题意可知根据闭合电路欧姆定律可得根据乙图的图像可知，当I为0时，U等于440V，代入上式得当I为22A时，U等于0，代入上式得故选A。
4．答案：D
解析：线框从图中位置开始计时转过的过程中，产生的感应电动势为
同理可求得线框出第4象限的过程中，产生的感应电动势大小也为
时间均为
线框进出第2象限时，产生的感应电动势大小为
时间也均为
根据交变电流的有效值的定义
解得
故选D。
5．答案：B
解析：A.发电机的最大电动势
电动势的有效值为，故A错误；
B.设原线圈电流为I，副线圈电流为，原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
对副线圈回路有，
联立解得，故B正确；
C.根据等效电源法可知
当滑动变阻器的滑片向上移时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，因此原线圈中的电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，即变压器原线圈两端的电压变小，副线圈两端的电压变小，故C错误；
D.根据等效电源法可得
电源的等效外电阻为，滑动变阻器的最大阻值为，因此变压器输出功率变大，故D错误。
6．答案：C
解析：AB.滑片P不动，若增大，原线圈两端电压减小，根据理想变压器原副线圈电压比等于线圈匝数比可知电压表示数减小，则流过副线圈的电流减小，根据理想变压器原副线圈电流比等于线圈匝数反比可知原线圈中电流减小，AB错误；
CD.变压器原副线圈及负载部分的等效电阻为
若向上移动P，则接入电路电阻减小，减小，原线圈回路中电流增大，电源输出功率变大，电阻两端的电压变大，变压器输入电压变小，则输出电压变小，即电压表读数将变小，C正确，D错误。
故选C。
7．答案：A
解析:CD.单刀双掷开关从a切换到b，变压器原线圈的电压不变，故电压表的示数不变，故CD错误；
AB.由题知，变压器原线圈的电压和匝数不变，单刀双掷开关从a切换到b，，则副线圈的匝数减少，根据原副线圈的电压之比等于匝数比，可知变压器副线圈的电压变小，则副线圈的电流变小，由可知原线圈的电流减小，即电流表的示数减小，故A正确，B错误。
故选A。
8．答案：C
解析：甲图中矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，会产生正弦式交变电流，但甲图所采用的电刷方式使输出的电流方向保持不变，所以甲图中电阻R两端的电压应对应图（b）的电压变化形式，A错误；乙图中矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，也会产生正弦式交变电流，可乙图的电刷使输出的电流方向呈周期性变化，所以乙图应对应图（a）的电压变化形式，B错误；丙图中矩形线圈在辐向磁场中匀速转动，会产生大小不变的电动势，但丙图所采用的电刷方式使输出的电流方向呈周期性变化，所以丙图中电阻R两端的电压应对应图（c）的电压变化形式，C正确；丁图中矩形线圈在辐向磁场中匀速转动，会产生大小不变的电动势，而丁图的电刷则使输出的电流方向保持不变，对应的电压变化形式应是大小与方向均恒定的直流电，而不是图（d）所示的锯齿形电压，D错误.
9．答案：B
解析：由题意可知，初始时原、副线圈的匝数比为2:1，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为，则变压器原线圈的电压有效值为，设输入交流电的电压有效值为，则，可得，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断减小，I不断变大，根据，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压和电流都变大，则功率变大，根据原、副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；设原、副线圈的匝数比为n:1，同理可得，则，整理可得，保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对由欧姆定律可知，可知U不断变小，根据原、副线圈的功率相等可知消耗的功率，整理可得，可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大后减小，故C、D错误.
10．答案：C
解析：根据电功率公式可得发电机输出电流，A错误；输电线上损失功率5 kW，由可得，故B错误；降压变压器原副线圈得到的功率为，根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得，C正确；用户得到的功率为95 kW，用户得到的电流，D错误.
11．答案：A
解析：由题意可知，原线圈两端的电压有效值，根据理想变压器的变压规律可得，副线圈两端的电压有效值，输出功率为8.8 kW，则通过副线圈电流的有效值；变压器不改变交变电流的频率，，则副线圈中电流的频率，A正确.
12．答案：D
解析：任取一段微小时间，在时间内两交变电流可视为恒定电流，则对于接入电路的纯电阻，在任一时刻均有，又虚线所示电压为正弦式交流电压，，所以，故D正确.
13．答案：BC
解析:A.发电机产生的电动势峰值，有效值，故A错误。
B.三个灯泡亮度相同，则流过的电流相同，设为I，则流过原线圈的电流为I，流过副线圈n2的电流为2I，有，故B正确。
C.原、副线圈电压之比
在原线圈回路，有，其中
解得原线圈两端的电压有效值，故C正确。
D.可将原线圈等效为一个电阻
在原线圈回路，有
副线圈回路总电阻为、两个灯泡并联的总电阻，当灯丝断裂，则总电阻增大，进而得减小，亮度变暗，又由可知增加，进而得增加，亮度变亮，故D错误。
故选BC。
14．答案：AB
解析：为了降低小灯泡的亮度，即减小变压器的副线圈的电压，设线圈a的匝数为，电压为，线圈b的匝数为，电压为，因为变压器的规律是
可得
A.减少线圈b的匝数可行，选项A正确；
B.将交流输出电压U减小，小灯泡会变暗，选项B正确；
C.将线圈a、b增加相同匝数，小灯泡会更亮，选项C错误；
D.直流电不能在副线圈产生电流，选项D错误。
故选AB。
15．答案：AD
解析：A.滑片P向下移动时，接入电路的阻值减小，故与并联的总电阻减小，根据等效电阻法
可知减小，故原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，电流表示数减小，故A正确；
B.滑片P向上移动时，接入电路的阻值增大，故与并联的总电阻增大，根据等效电阻法
可知增大，原线圈中的电流减小，副线圈中的电流减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，电流表示数增大，故电阻的电流减小，故B错误；
CD.当时，
故原线圈两端电压副线圈两端电压电流表的示数为原线圈中的电流为，故C错误，D正确。故选AD。
16．答案：AD
解析：变压器原线圈两端的电压有效值为，理想变压器的原、副线圈两端电压与匝数成正比，有，则，A正确；副线圈中的电流，理想变压器的原、副线圈电流与匝数成反比，有，解得原线圈中的电流，B错误；由题图乙可知，交流电的周期为，则，原线圈两端电压的瞬时值表达式为，C错误；变压器的输入功率，所以变压器的输入功率、输出功率之比为，D正确.
17．答案：4π或12.56;
解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势最大值为
磁通量最大值为
联立可得
由图像可知，则角速度
得
由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的特点知，当磁通量随时间正弦规律变化时，感应电动势随时间余弦规律变化，感应电动势瞬时值表达式为
18．答案：
解析：设该交流电电流的有效值为I，则当其通过定值电阻R时，根据电流的热效应可得
代入数据解得
19．答案：(1)C
(2)200
(3)铁芯发热，线圈存在漏磁现象
解析:（1）A.实验中，不需要在副线圈上接上用电器以形成闭合回路，副线圈也能产生感应电动势，故A错误；
B.变压器正常工作时，铁芯导磁，利用互感现象把电能由原线圈输送到副线圈，故B错误；
C.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压而成是为了减小涡流，故C正确；
故选C。
（2）由于铁芯发热、漏磁、铜损铁损等原因，副线圈交流电压表的读数应小于理想电压表的读数，而忽略误差后总是的一半，所以可判断出原线圈匝数为200匝。
（3）由于铁芯在交变磁场的作用下会发热，交变电流产生的磁场不可能完全限制在铁芯内，存在着漏磁现象，理想变压器是一个理想模型，实际用的变压器会有铜损和铁损等原因，所以原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比。
20．答案：(1)
(2)
解析:（1）由图线可知
角速度为
则交流发电机产生的电动势的最大值为
（2）电动势的有效值为
则电流有效值为
则从图示位置转过90°过程中，电阻R上产生的焦耳热
21．答案：(1)10A
(2)
(3)
解析：（1）设输电线路的电流为,输电线总电阻
输电线损失功率
解得
（2）设升压变压器的输出电压为，输出功率为，则
又因为，
降压变压器的输入电压
联立方程解得
（3）升压变压器的原、副线圈的匝数比
解得
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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第三章 交变电流
一、单选题
1．某同学用如图所示的可拆变压器进行探究实验，图中数字表示线圈的匝数，当变压器左侧的输入电压为4V时，若右侧接线柱选取“0”和“4”，右侧获得2V的输出电压，则此时左侧接线柱选取的是( )
A.“0”和“2” B.“0”和“8” C.“2”和“8” D.“8”和“14”
2．某款防身电棍的内部电路如图所示。直流电经转换器变为正弦式交变电流，此正弦式交变电流电压瞬时值的表达式为，再经升压变压器升压后在输出端得到3000V交流高压，升压变压器可视为理想变压器，则此升压变压器原、副线圈匝数比为( )
A. B. C. D.
3．如图甲所示，理想变压器的原线圈与定值电阻串联后接在的交流电源上，副线圈接理想电压表、理想电流表和滑动变阻器R。改变滑动变阻器的阻值，得到多组理想电表的示数，并绘制出图像，如图乙所示，则的阻值为( )
A. B. C. D.
4．如图所示，在平面直角坐标系中，第Ⅱ象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第Ⅳ象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。半径为L、电阻为R、圆心角为的扇形合金属线框，绕O点以角速度ω顺时针匀速转动。则线框转动一周的过程中，电流的有效值为( )
A. B. C. D.
5．“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电机，其原理如图甲所示，利用海浪带动浪板上下摆动，从而带动线框单向匀速转动，线框a、b端分别与铜滑环连接，再通过电刷将交流电输出，输出交流电加在图乙中的c、d两端，已知发电机的线框共有N匝，总电阻为，线框中磁通量随时间变化规律为，图乙中变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1:2，R为滑动变阻器，其最大阻值为，定值电阻的阻值也为，下列说法正确的是( )
A.发电机电动势的有效值为
B.当滑动变阻器电阻时，变压器原线圈中电流等于
C.当滑动变阻器的滑片P向上移时，变压器副线圈两端的电压变大
D.当滑动变阻器的滑片P从最上端移到最下端过程中，变压器的输出功率变小
6．如图所示，理想变压器原线圈与电阻箱串联后接在输出电压有效值恒定的交流电源两端，电压表为理想交流电表，则( )
A.若滑片P不动，增大，电压表示数增大
B.若滑片P不动，增大，原线圈中电流增大
C.若不变，向上移动P，电压表读数将变小
D.若不变，向上移动P，电源输出功率将变小
7．如题图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头P与M、N点间的线圈匝数分别为和，且。若单刀双掷开关从a切换到b，则( )
A.电流表示数变小
B.电流表示数变大
C.电压表示数变小
D.电压表示数变大
8．如图所示，甲、乙、丙、丁为四种微型发电机的原理示意图，当发电机中的矩形线圈在磁场中绕中心轴匀速转动时，关于电阻R两端电压随时间变化的图像，下列说法正确的是( )
A.甲图中电阻R两端的电压变化如图（a）所示
B.乙图中电阻R两端的电压变化图（b）所示
C.丙图中电阻R两端的电压变化如图（c）所示
D.丁图中电阻R两端的电压变化如图（d）所示
9．如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源.定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为9R，滑片初始位置在最右端.理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I.下列说法正确的是( )
A.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
10．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为.已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A.发电机输出的电流 B.输电线上的电流
C.降压变压器的匝数比 D.用户得到的电流
11．用一台理想变压器对电动汽车充电.该变压器原、副线圈的匝数比为1:2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压.关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A.20 A，50 Hz B.，50 Hz C.20 A，100 Hz D.，100 Hz
12．如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足( )
A. B. C. D.
二、多选题
13．如图所示，利用一内阻不计的交流发电机向某电路供电，图中变压器为理想变压器，三个灯泡完全相同，发电机线圈的匝数为N，面积为S，处于图示位置时通过线圈的磁通量为，发电机内部的磁场视为匀强磁场，线圈以角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动时，三个灯泡亮度相同，已知三个灯泡工作时电阻恒定，则( )
A.发电机产生的电动势的有效值为
B.理想变压器原、副线圈的匝数比2:1
C.原线圈两端的电压有效值为
D.若灯泡的灯丝突然断裂，在和不烧毁时，则亮度变亮，亮度变暗
14．在探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系时，某同学分别在可拆变压器的铁芯上绕制了两个线圈，制作了一个如图所示的降压变压器，线圈a连接到学生电源的交流输出端，线圈b与小灯泡相连接，两线圈的电阻均可忽略不计。闭合电源开关，发现小灯泡很亮，为了降低小灯泡的亮度，下列措施可行的是( )
A.适当减少线圈b的匝数 B.将交流输出电压适当减小
C.将线圈a、b增加相同匝数 D.将线圈a改接在直流输出端
15．在如图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.滑片P向下移动时，电流表示数减小
B.滑片P向上移动时，通过电阻的电流增大
C.当时，电流表的示数为
D.当时，电源的输出功率为
16．如图甲所示，某理想变压器原、副线圈的匝数比为11:3，电流表为理想电表原线圈所接电源的电压按图乙所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为60 W.则( )
A.副线圈两端输出电压的有效值为60 V
B.原线圈中电流表的示数约为1 A
C.原线圈两端电压的瞬时值表达式为
D.变压器的输入功率、输出功率之比为1:1
三、填空题
17．交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Ф随时间t变化的规律如上图所示。已知线圈匝数为20匝，则该线圈感应电动势最大值为__________V，感应电动势瞬时值表达式为E=__________V。
18．如图所示为一交变电流随时间变化的关系图，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线，则该交流电的有效值为_______A。
四、实验题
19．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用可拆式变压器如图所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)下列说法正确的是___。
A.实验中，必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路
B.变压器正常工作时，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
C.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压而成是为了减小涡流
(2)用原线圈匝的变压器实验，测得的实验数据如表所示：
次数 1 2 3 4
/V 4.90 6.00 7.50 10.06
/V 2.40 2.92 3.70 4.97
根据实验数据可知，该次实验时副线圈的匝数为___（填“200”或“800”或“1600”）。
(3)多次实验后发现原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比，可能的原因是___。（写出两条即可）
五、计算题
20．图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数匝，电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。（取）求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)从图示位置转过过程中，电阻R上产生的焦耳热。
21．如图所示为某一小型水电站发电供电流程的简化图。已知发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为400V。通过高压输电线路向25km外的居民区供电，已知单条输电线上每1km的电阻2Ω。到达居民区前再经过降压变压器后为居民区供电。已知居民区生活用电电压为220V，为控制输电线上损失的功率不高于10kW。若居民区消耗的功率为190kW时，求：
(1)输电线路中的电流为多少？
(2)降压变压器的输入电压是多少？
(3)升压变压器的匝数比是多少？
参考答案
1．答案：B
解析:根据理想变压器则，可得，故选左侧接线柱选取的是＂0＂和＂8＂。故选B。
2．答案：C
解析：根据题意可知，原线圈输入电压为则升压变压器原、副线圈匝数比为故选C.
3．答案：A
解析：设变压器原线题两端的电压为，流过原线圈的电流为，原、副线圈的匝数分别为，由题意可知根据闭合电路欧姆定律可得根据乙图的图像可知，当I为0时，U等于440V，代入上式得当I为22A时，U等于0，代入上式得故选A。
4．答案：D
解析：线框从图中位置开始计时转过的过程中，产生的感应电动势为
同理可求得线框出第4象限的过程中，产生的感应电动势大小也为
时间均为
线框进出第2象限时，产生的感应电动势大小为
时间也均为
根据交变电流的有效值的定义
解得
故选D。
5．答案：B
解析：A.发电机的最大电动势
电动势的有效值为，故A错误；
B.设原线圈电流为I，副线圈电流为，原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
对副线圈回路有，
联立解得，故B正确；
C.根据等效电源法可知
当滑动变阻器的滑片向上移时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，因此原线圈中的电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，即变压器原线圈两端的电压变小，副线圈两端的电压变小，故C错误；
D.根据等效电源法可得
电源的等效外电阻为，滑动变阻器的最大阻值为，因此变压器输出功率变大，故D错误。
6．答案：C
解析：AB.滑片P不动，若增大，原线圈两端电压减小，根据理想变压器原副线圈电压比等于线圈匝数比可知电压表示数减小，则流过副线圈的电流减小，根据理想变压器原副线圈电流比等于线圈匝数反比可知原线圈中电流减小，AB错误；
CD.变压器原副线圈及负载部分的等效电阻为
若向上移动P，则接入电路电阻减小，减小，原线圈回路中电流增大，电源输出功率变大，电阻两端的电压变大，变压器输入电压变小，则输出电压变小，即电压表读数将变小，C正确，D错误。
故选C。
7．答案：A
解析:CD.单刀双掷开关从a切换到b，变压器原线圈的电压不变，故电压表的示数不变，故CD错误；
AB.由题知，变压器原线圈的电压和匝数不变，单刀双掷开关从a切换到b，，则副线圈的匝数减少，根据原副线圈的电压之比等于匝数比，可知变压器副线圈的电压变小，则副线圈的电流变小，由可知原线圈的电流减小，即电流表的示数减小，故A正确，B错误。
故选A。
8．答案：C
解析：甲图中矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，会产生正弦式交变电流，但甲图所采用的电刷方式使输出的电流方向保持不变，所以甲图中电阻R两端的电压应对应图（b）的电压变化形式，A错误；乙图中矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，也会产生正弦式交变电流，可乙图的电刷使输出的电流方向呈周期性变化，所以乙图应对应图（a）的电压变化形式，B错误；丙图中矩形线圈在辐向磁场中匀速转动，会产生大小不变的电动势，但丙图所采用的电刷方式使输出的电流方向呈周期性变化，所以丙图中电阻R两端的电压应对应图（c）的电压变化形式，C正确；丁图中矩形线圈在辐向磁场中匀速转动，会产生大小不变的电动势，而丁图的电刷则使输出的电流方向保持不变，对应的电压变化形式应是大小与方向均恒定的直流电，而不是图（d）所示的锯齿形电压，D错误.
9．答案：B
解析：由题意可知，初始时原、副线圈的匝数比为2:1，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为，则变压器原线圈的电压有效值为，设输入交流电的电压有效值为，则，可得，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断减小，I不断变大，根据，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压和电流都变大，则功率变大，根据原、副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；设原、副线圈的匝数比为n:1，同理可得，则，整理可得，保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对由欧姆定律可知，可知U不断变小，根据原、副线圈的功率相等可知消耗的功率，整理可得，可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大后减小，故C、D错误.
10．答案：C
解析：根据电功率公式可得发电机输出电流，A错误；输电线上损失功率5 kW，由可得，故B错误；降压变压器原副线圈得到的功率为，根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得，C正确；用户得到的功率为95 kW，用户得到的电流，D错误.
11．答案：A
解析：由题意可知，原线圈两端的电压有效值，根据理想变压器的变压规律可得，副线圈两端的电压有效值，输出功率为8.8 kW，则通过副线圈电流的有效值；变压器不改变交变电流的频率，，则副线圈中电流的频率，A正确.
12．答案：D
解析：任取一段微小时间，在时间内两交变电流可视为恒定电流，则对于接入电路的纯电阻，在任一时刻均有，又虚线所示电压为正弦式交流电压，，所以，故D正确.
13．答案：BC
解析:A.发电机产生的电动势峰值，有效值，故A错误。
B.三个灯泡亮度相同，则流过的电流相同，设为I，则流过原线圈的电流为I，流过副线圈n2的电流为2I，有，故B正确。
C.原、副线圈电压之比
在原线圈回路，有，其中
解得原线圈两端的电压有效值，故C正确。
D.可将原线圈等效为一个电阻
在原线圈回路，有
副线圈回路总电阻为、两个灯泡并联的总电阻，当灯丝断裂，则总电阻增大，进而得减小，亮度变暗，又由可知增加，进而得增加，亮度变亮，故D错误。
故选BC。
14．答案：AB
解析：为了降低小灯泡的亮度，即减小变压器的副线圈的电压，设线圈a的匝数为，电压为，线圈b的匝数为，电压为，因为变压器的规律是
可得
A.减少线圈b的匝数可行，选项A正确；
B.将交流输出电压U减小，小灯泡会变暗，选项B正确；
C.将线圈a、b增加相同匝数，小灯泡会更亮，选项C错误；
D.直流电不能在副线圈产生电流，选项D错误。
故选AB。
15．答案：AD
解析：A.滑片P向下移动时，接入电路的阻值减小，故与并联的总电阻减小，根据等效电阻法
可知减小，故原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，电流表示数减小，故A正确；
B.滑片P向上移动时，接入电路的阻值增大，故与并联的总电阻增大，根据等效电阻法
可知增大，原线圈中的电流减小，副线圈中的电流减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，电流表示数增大，故电阻的电流减小，故B错误；
CD.当时，
故原线圈两端电压副线圈两端电压电流表的示数为原线圈中的电流为，故C错误，D正确。故选AD。
16．答案：AD
解析：变压器原线圈两端的电压有效值为，理想变压器的原、副线圈两端电压与匝数成正比，有，则，A正确；副线圈中的电流，理想变压器的原、副线圈电流与匝数成反比，有，解得原线圈中的电流，B错误；由题图乙可知，交流电的周期为，则，原线圈两端电压的瞬时值表达式为，C错误；变压器的输入功率，所以变压器的输入功率、输出功率之比为，D正确.
17．答案：4π或12.56;
解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势最大值为
磁通量最大值为
联立可得
由图像可知，则角速度
得
由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的特点知，当磁通量随时间正弦规律变化时，感应电动势随时间余弦规律变化，感应电动势瞬时值表达式为
18．答案：
解析：设该交流电电流的有效值为I，则当其通过定值电阻R时，根据电流的热效应可得
代入数据解得
19．答案：(1)C
(2)200
(3)铁芯发热，线圈存在漏磁现象
解析:（1）A.实验中，不需要在副线圈上接上用电器以形成闭合回路，副线圈也能产生感应电动势，故A错误；
B.变压器正常工作时，铁芯导磁，利用互感现象把电能由原线圈输送到副线圈，故B错误；
C.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压而成是为了减小涡流，故C正确；
故选C。
（2）由于铁芯发热、漏磁、铜损铁损等原因，副线圈交流电压表的读数应小于理想电压表的读数，而忽略误差后总是的一半，所以可判断出原线圈匝数为200匝。
（3）由于铁芯在交变磁场的作用下会发热，交变电流产生的磁场不可能完全限制在铁芯内，存在着漏磁现象，理想变压器是一个理想模型，实际用的变压器会有铜损和铁损等原因，所以原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比。
20．答案：(1)
(2)
解析:（1）由图线可知
角速度为
则交流发电机产生的电动势的最大值为
（2）电动势的有效值为
则电流有效值为
则从图示位置转过90°过程中，电阻R上产生的焦耳热
21．答案：(1)10A
(2)
(3)
解析：（1）设输电线路的电流为,输电线总电阻
输电线损失功率
解得
（2）设升压变压器的输出电压为，输出功率为，则
又因为，
降压变压器的输入电压
联立方程解得
（3）升压变压器的原、副线圈的匝数比
解得
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