2018_2019学年高中物理第五章交变电流章末质量评估新人教版选修3_2
文档属性
| 名称 | 2018_2019学年高中物理第五章交变电流章末质量评估新人教版选修3_2 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 594.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-09-27 17:42:34 | ||
图片预览
文档简介
第五章 交变电流
章末质量评估(二)
(时间：90分钟 分值：100分)
一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．下列关于交变电流的说法正确的是( )
A．交流电气设备上所标的电压和电流值都是峰值
B．用交流电流表和电压表测定的数值都是瞬时值
C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值
D．跟交变电流有相同的热效应的恒定电流的数值是交变电流的平均值
解析：对于交变电流的数值，在没有特别说明的情况下是指有效值，交流电流表和电压表测定的数值都是交变电流的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压和电流值也都是有效值，只有选项C正确．
答案：C
2．如图所示是一交变电流的it图象，则该交流电电流的有效值为( )
A．4 A B. A
C. A D．2 A
解析：设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R.
则I2RT＝·R·＋42·R·T
解得I＝ A．故选B.
答案：B
3．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，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )
图甲 图乙
A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零
B．t＝0.01 s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311 V
D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz
解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势的频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对．
答案：B
4．超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )
A．1 kW B．1.6×103 kW
C．1.6 kW D．10 kW
解析：节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I＝＝ A＝50 A．P线＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，故节约的电功率为1 kW，A项正确．
答案：A
5．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则( )
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈的匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin A
解析：通过负载的电流有效值为0.025 A，变压器输入功率约为P＝UI＝110×0.025 W＝3.9 W，选项A正确．变压器输出电压的最大值是110 V，选项B错误．由变压公式，变压器原、副线圈的匝数比是2∶1，选项C错误．负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)，选项D错误．
答案：A
6.如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝220sin 100πt V，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是( )
A．电流表示数增大 B．电压表示数减小
C．灯泡变暗 D．灯泡变亮
解析：由u＝220sin 100πt V可得电源原来的频率为f＝ Hz＝50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故选项B错误；在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错．灯泡R的电阻是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项C正确，D错．
答案：C
7．如图甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10 V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间的电压也为4 V．现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是( )
图甲 图乙
A．10 V，10 V B．10 V，4 V
C．4 V，10 V D．10 V，0
解析：题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流电压时，A、B间将得到10 V交流电压．题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比．但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流通过，M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V．如果M、N或P、Q换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为交流电在纯电阻电路中欧姆定律仍然适用．
答案：B
8．如图所示，有一台交流发电机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，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小
C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大
解析：P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，所以P3及P1、P2均变大，A对，B错；U2＝U1，U1一定，所以U2不变，C、D错．
答案：A
9．在如图所示的电路中，理想变压器的变压比为2∶1，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么( )
A．L1和L2都能正常工作
B．L1和L2都不能正常工作
C．L1和L2只有一个能正常工作
D．条件不足，无法判断
解析：由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡L3、L4.每个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副线圈中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍．根据原、副线圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于副线圈中电流的，即恰好等于灯泡L1、L2的额定电流，从而可以得出L1和L2都能正常工作．
答案：A
10．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2，则( )
A．用户端的电压为
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为Ir
D．输电线路上损失的电功率为I1U
解析：根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－Ir＝I1U1，选项C错误，输电线路上损失的功率P′＝Ir＝I1(U－U1)，选项D错误．
答案：A
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分)
11．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝10sin 4πt(V)，则( )
A．该交变电动势的频率为2 Hz
B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t＝0.25 s时，e达到最大值
D．在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次
解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度和周期、频率的关系ω＝＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.
答案：AB
12.如图所示．矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( )
A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零
B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大
C．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍
解析：线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时．磁通量最小，感应电动势最大，A、B项错，C项对；电流的有效值I＝，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．
答案：CD
13．为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压U0＝11 000sin 100πt(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器( )
A．原、副线圈匝数比为50∶1
B．副线圈中电流的频率是50 Hz
C．原线圈的导线比副线圈的要粗
D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
解析：原电压的有效值为U1＝11 000 V．由＝得，＝，选项A正确；变压器不改变交流电的频率，故选项B正确；由＝得，副线圈的电流大，要想导线发热少，导线要粗一些(使电阻较小)，故选项C错误；居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流，选项D错误．
答案：AB
14．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3、R4均为定值电阻，开关S是闭合的．○V1 和○V2 为理想电压表，读数分别为U1和U2；○A1 、○A2 和○A3 为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是( )
A．U2变小、I3变小
B．U2不变、I3变大
C．I1变小、I2变小
D．I1变大、I2变大
解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变，当S断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，＝知I1也将减小，C正确；因为R1两端的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．正确选项为B、C.
答案：BC
三、填空题(本题共2小题，共14分)
15．(6分)钳形电流表的外形和结构如图甲所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则这种电流表能测________(选填“交流”或“直流”)电流，图乙的读数为________A.
图甲 图乙
解析：钳形电流表是根据变压器变流原理设计的，这种电流表能测交流电流，不能测直流电流．图甲电缆线绕1 匝，电流表的读数为I2＝1.2 A，则I1×1＝I2×n；用同一电缆线绕了3 匝，流过电缆线的电流I1不变，则I1×3＝I2′×n，I2′＝3.6 A.
答案：交流 3.6
16．(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．
图甲 图乙
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．
(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源．请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：_________
______________________________________________________.
(3)A线圈的匝数为nA＝________(用所测物理量符号表示)．
解析： (1)由题图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．
(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；
②把低压交流电源接B线圈，测得B线圈的输出电压为U；
③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.
答案：(1)A (2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得B线圈的输出电压U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压UA (3)n
四、计算题(本题共3小题，共32分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
17．(10分)如图甲所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求：
图甲 图乙
(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？线圈转到什么位置时取得此值？
(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？线圈转到什么位置时取得此值？
(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象．
解析：(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值．
Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb.
(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值
Em＝NBSω＝480π V.
(3)表达式e＝Emcos ωt＝480πcos (100πt) V.
图象如图所示．
18．(10分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，则：
(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
解析：(1)导线电阻R线＝ρ得R线＝14.4 Ω，
升压变压器原线圈中电流I1满足P＝U1I1，得I1＝200 A，
升压变压器副线圈中电流I2＝I线，又IR线＝4%P，得I2＝ A，由＝，得＝.
(2)降压变压器的输入电压U3满足
P－4%P＝U3I线，得U3＝5 760 V，
因为输出电压U4＝220 V，由＝，得＝.
19．(12分)如图甲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OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100，电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：
(1)交流发电机产生的电动势最大值；
(2)电路中电压表的示数；
(3)R上的热功率．
解析：(1)交流发电机产生电动势的最大值：
Em＝nBSω，
而Φm＝BS，ω＝，所以Em＝.
由Φ－t图线可知：Φm＝2.0×10－2 Wb，
T＝6.28×10－2s，所以Em＝200 V.
(2)电动势的有效值E＝＝100 V，
U＝E＝×100 V＝90 V＝127.3 V.
(3)R上的功率为：PR＝＝W＝180 W.
章末质量评估(二)
(时间：90分钟 分值：100分)
一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．下列关于交变电流的说法正确的是( )
A．交流电气设备上所标的电压和电流值都是峰值
B．用交流电流表和电压表测定的数值都是瞬时值
C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值
D．跟交变电流有相同的热效应的恒定电流的数值是交变电流的平均值
解析：对于交变电流的数值，在没有特别说明的情况下是指有效值，交流电流表和电压表测定的数值都是交变电流的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压和电流值也都是有效值，只有选项C正确．
答案：C
2．如图所示是一交变电流的it图象，则该交流电电流的有效值为( )
A．4 A B. A
C. A D．2 A
解析：设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R.
则I2RT＝·R·＋42·R·T
解得I＝ A．故选B.
答案：B
3．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，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )
图甲 图乙
A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零
B．t＝0.01 s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311 V
D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz
解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势的频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对．
答案：B
4．超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )
A．1 kW B．1.6×103 kW
C．1.6 kW D．10 kW
解析：节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I＝＝ A＝50 A．P线＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，故节约的电功率为1 kW，A项正确．
答案：A
5．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则( )
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈的匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin A
解析：通过负载的电流有效值为0.025 A，变压器输入功率约为P＝UI＝110×0.025 W＝3.9 W，选项A正确．变压器输出电压的最大值是110 V，选项B错误．由变压公式，变压器原、副线圈的匝数比是2∶1，选项C错误．负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)，选项D错误．
答案：A
6.如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝220sin 100πt V，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是( )
A．电流表示数增大 B．电压表示数减小
C．灯泡变暗 D．灯泡变亮
解析：由u＝220sin 100πt V可得电源原来的频率为f＝ Hz＝50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故选项B错误；在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错．灯泡R的电阻是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项C正确，D错．
答案：C
7．如图甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10 V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间的电压也为4 V．现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是( )
图甲 图乙
A．10 V，10 V B．10 V，4 V
C．4 V，10 V D．10 V，0
解析：题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流电压时，A、B间将得到10 V交流电压．题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比．但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流通过，M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V．如果M、N或P、Q换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为交流电在纯电阻电路中欧姆定律仍然适用．
答案：B
8．如图所示，有一台交流发电机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，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小
C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大
解析：P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，所以P3及P1、P2均变大，A对，B错；U2＝U1，U1一定，所以U2不变，C、D错．
答案：A
9．在如图所示的电路中，理想变压器的变压比为2∶1，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么( )
A．L1和L2都能正常工作
B．L1和L2都不能正常工作
C．L1和L2只有一个能正常工作
D．条件不足，无法判断
解析：由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡L3、L4.每个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副线圈中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍．根据原、副线圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于副线圈中电流的，即恰好等于灯泡L1、L2的额定电流，从而可以得出L1和L2都能正常工作．
答案：A
10．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2，则( )
A．用户端的电压为
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为Ir
D．输电线路上损失的电功率为I1U
解析：根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－Ir＝I1U1，选项C错误，输电线路上损失的功率P′＝Ir＝I1(U－U1)，选项D错误．
答案：A
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分)
11．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝10sin 4πt(V)，则( )
A．该交变电动势的频率为2 Hz
B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t＝0.25 s时，e达到最大值
D．在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次
解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度和周期、频率的关系ω＝＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.
答案：AB
12.如图所示．矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( )
A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零
B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大
C．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍
解析：线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时．磁通量最小，感应电动势最大，A、B项错，C项对；电流的有效值I＝，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．
答案：CD
13．为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压U0＝11 000sin 100πt(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器( )
A．原、副线圈匝数比为50∶1
B．副线圈中电流的频率是50 Hz
C．原线圈的导线比副线圈的要粗
D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
解析：原电压的有效值为U1＝11 000 V．由＝得，＝，选项A正确；变压器不改变交流电的频率，故选项B正确；由＝得，副线圈的电流大，要想导线发热少，导线要粗一些(使电阻较小)，故选项C错误；居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流，选项D错误．
答案：AB
14．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3、R4均为定值电阻，开关S是闭合的．○V1 和○V2 为理想电压表，读数分别为U1和U2；○A1 、○A2 和○A3 为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是( )
A．U2变小、I3变小
B．U2不变、I3变大
C．I1变小、I2变小
D．I1变大、I2变大
解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变，当S断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，＝知I1也将减小，C正确；因为R1两端的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．正确选项为B、C.
答案：BC
三、填空题(本题共2小题，共14分)
15．(6分)钳形电流表的外形和结构如图甲所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则这种电流表能测________(选填“交流”或“直流”)电流，图乙的读数为________A.
图甲 图乙
解析：钳形电流表是根据变压器变流原理设计的，这种电流表能测交流电流，不能测直流电流．图甲电缆线绕1 匝，电流表的读数为I2＝1.2 A，则I1×1＝I2×n；用同一电缆线绕了3 匝，流过电缆线的电流I1不变，则I1×3＝I2′×n，I2′＝3.6 A.
答案：交流 3.6
16．(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．
图甲 图乙
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．
(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源．请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：_________
______________________________________________________.
(3)A线圈的匝数为nA＝________(用所测物理量符号表示)．
解析： (1)由题图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．
(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；
②把低压交流电源接B线圈，测得B线圈的输出电压为U；
③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.
答案：(1)A (2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得B线圈的输出电压U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压UA (3)n
四、计算题(本题共3小题，共32分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
17．(10分)如图甲所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求：
图甲 图乙
(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？线圈转到什么位置时取得此值？
(2)线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？线圈转到什么位置时取得此值？
(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象．
解析：(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值．
Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb.
(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值
Em＝NBSω＝480π V.
(3)表达式e＝Emcos ωt＝480πcos (100πt) V.
图象如图所示．
18．(10分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，则：
(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
解析：(1)导线电阻R线＝ρ得R线＝14.4 Ω，
升压变压器原线圈中电流I1满足P＝U1I1，得I1＝200 A，
升压变压器副线圈中电流I2＝I线，又IR线＝4%P，得I2＝ A，由＝，得＝.
(2)降压变压器的输入电压U3满足
P－4%P＝U3I线，得U3＝5 760 V，
因为输出电压U4＝220 V，由＝，得＝.
19．(12分)如图甲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OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100，电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：
(1)交流发电机产生的电动势最大值；
(2)电路中电压表的示数；
(3)R上的热功率．
解析：(1)交流发电机产生电动势的最大值：
Em＝nBSω，
而Φm＝BS，ω＝，所以Em＝.
由Φ－t图线可知：Φm＝2.0×10－2 Wb，
T＝6.28×10－2s，所以Em＝200 V.
(2)电动势的有效值E＝＝100 V，
U＝E＝×100 V＝90 V＝127.3 V.
(3)R上的功率为：PR＝＝W＝180 W.