2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-2：第五章交变电流单元检测试题word版含答案
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-2：第五章交变电流单元检测试题word版含答案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 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 | 2021-04-20 22:59:41 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修3-2第五章交变电流单元检测试题（新高考题型）
一、单选题
1．如图所示，面积均为S的单匝线圈（A、C、D均绕其对称轴，B绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（ ）
A．B．C． D．
2．图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈的电阻r=1Ω，外接灯泡的电阻为R=9Ω，电压表为理想交流电表。则（ ）
A．在t=0.01s时刻，穿过线圈的磁通量为零
B．电压表的示数为
C．灯泡消耗的电功率为3.24W
D．若其他条件不变，仅将线圈转速提高一倍，则线圈电动势表达式
3．实验室某单匝矩形金属线圈，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动，线圈中磁通量φ随时间t变化的情况如图所示。已知线圈的电阻为10Ω，则下列描述中正确的是（ ）
A．线圈产生的交流电的电动势有效值为31.4V
B．此交流电1分钟内电流的方向改变600次
C．在0.05?0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为0.2C
D．该交流电的频率为50Hz
4．电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是（ ）
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通直流、阻交流的作用
C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用
D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小
5．如图所示，理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u=220sin100πt（V），副线圈所在电路中接有电灯L、电阻R、理想交流电压表和理想交流电流表。已知理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，电灯额定功率为44W，电阻阻值为22Ω，电灯以额定功率正常发光。则（ ）
A．电压表示数为62.2V B．电流表的示数为2A
C．电阻消耗的功率为88W D．通过保险丝的电流为15A
6．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴匀速转动，线圈的电阻不计，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻线圈中的磁通量变化最快，电压表的示数最大，之后电压表的示数减小
B．图示时刻穿过线圈的磁通量最小，电流表的示数为零
C．调节滑动变阻器R，使其滑片下移，则电流表的示数变大
D．调节滑动变阻器R，使其滑片上移，则电压表的示数变小
7．如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100kW，输出电压U1=500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=1：20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4=220V，变压器均为理想变压器，则（ ）
A．输电线上的输送电流为250A
B．输电线上损失的电压为280V
C．输电线上损失的电功率为4kW
D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3：n4=960：11
8．现在部分手机已经可以实现无线充电，其中一种无线充电主要通过在充电器面板和手机背面各安装一个线圈来实现，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若充电器线圈中通恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流
B．若充电器线圈中通正弦交变电流，则手机线圈中将产生交变电流
C．若充电器线圈中电流均匀增加，则手机线圈中电流一定均匀增加
D．若仅改变手机线圈匝数，手机线圈两端电压不会发生改变
9．近几年，各大知名手机品牌纷纷推出无线充电功能。无线充电最大的便利是无需插拔数据线，一放即充。如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为匝，电阻，在它的两端接一阻值的电阻。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满足正弦曲线关系如图乙所示，设磁场竖直向上为正。则（ ）
A．受电线圈中产生的电动势最大值为
B．在时，端电势高于端
C．从到时间内，通过电阻的电荷量为
D．在一个周期内，电路中产生的热量
10．如图所示，一个U形金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，通过导线与一阻值的电阻相连，形金属框的面积，、、边的电阻均为，图中电压表为理想电压表。时刻，线框平面与磁场方向平行（如图所示），导线电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．时刻，通过电阻的电流为零
B．形框中产生交变电流电动势的瞬时值表达式为
C．电压表的示数为
D．形框从时刻开始转过90°的过程中，电阻上产生的热量为
二、多选题
11．如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，T为一自耦式变压器。下列说法正确的是（ ）
A．仅光照变强，R的阻值变小
B．仅光照变强，R中的电流变小
C．仅滑片P下滑，L中的电流频率变小
D．仅滑片P下滑，T的输入功率变小
12．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线与轴O′O重合且恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B。若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是（ ）
A．线圈在图示位置的感应电动势最大，为
B．线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为
13．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20 Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路。其中，电容器击穿电压为8 V，各电表均为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（ ）
A．电压表 V的读数为10 V
B．电流表 A的读数约为0.05 A
C．电阻R2上消耗的功率为2.5 W
D．若闭合开关S，电容器不会被击穿
14．如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片向上移动，则（ ）
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2示数不变、V3示数增大
C．电流表A1示数减小
D．电流表A2示数增大
15．如图甲，一个金属圆环与一个理想二极管串联后放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，规定磁场方向垂直于圆环平面向外为正方向，磁感应强度在一个周期内随时间变化的规律如图乙所示。若规定圆环内顺时针方向为感应电流的正方向，则穿过圆环的磁通量、圆环中的感应电流、圆环的热功率随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
16．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为为三只阻值均为的电阻，C为电容器，L为电阻可以忽略的线圈，输入端接入如图乙所示的交变电压，以下说法中正确的是（ ）
A．通过的电流最大值为2A B．通过的电流始为2A
C．电阻的电功率小于20W D．副线圈输出电压的瞬时值表达式为
三、解答题
17．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图所示的风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线总电阻为10Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%。
（1）画出此输电线路的示意图；
（2）求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）求用户得到的电功率。
18．如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm ，ad边长l2=25cm ，放在磁感应强度B=0.4T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OO＇轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：
（1）求感应电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
19．为应对“新型冠状病毒”冬季可能爆发的流行态势，某医疗组织准备筹建“方舱”医院。为做好疫情防控供电准备，供电部门为医院设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求：
(1)线圈转动角速度大小；
(2)降压变压器原、副线圈匝数之比。
20．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线总电阻，升压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，副线圈与纯电阻组成闭合电路，用电器电阻。若、均为理想变压器，的副线圈两端电压表达式为。求：
(1)用户端的用电电流和输电电流；
(2)输电线上损耗的电压和损耗的功率；
(3)发电机的输出电压和输出功率。
参考答案
1．A
【详解】
由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；
故选A。
2．C
【详解】
A．在t=0.01s的时刻，电动势为0，此时线圈恰好通过中性面，穿过线圈磁通量最大，故A正确；
B．电动势的最大值为
电动势的有效值为
由闭合电路的欧姆定律可得
电压表示数为
故B错误；
C．灯泡消耗的功率
故C正确；
D．周期为0.02s，则瞬时电动势的表达式为
转速提高一倍后，最大值变成
故角速度变为原来的2倍，线圈电动势表达式应为
(V)
故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
BD．磁通量的变化周期为0.2s，故此交流电的周期为0.2s，频率为5Hz，一周期内电流方向改变2次，则此交流电1分钟内电流的方向改变600次，故B正确，D错误；
A．此交流电动势的最大值为
Em=BSω=1×=10πV
电动势有效值为
故A错误；
C．在0.05?0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为
C错误。
故选B。
4．B
【详解】
电容器“通交流、隔直流”，但对交流电有阻碍作用，电容越大，频率越高，容抗越小，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
5．C
【详解】
A．原线圈电压的有效值为220V，根据变压比可知
解得U2=44V，故电压表示数为44V，故A错误；
B．根据欧姆定律可知，通过电阻R的电流为
通过灯泡的电流为
则电流表示数
I2=IR+IL=3A
故B错误；
C．根据功率公式可知，电阻消耗的功率为
故C正确；
D．根据变流比可知
解得原线圈输入电流I1=0.6A，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
AB．电压表、电流表均为理想交流电表，测的是交变电压，电流的有效值，不会随时间而改变，AB错误；
C．当只将R的滑片下移时，负载总电阻减小，根据
副线圈的电流大，根据变压器电流关系可得
由于、不变，则可知原线圈中电流变大，即电流表示数变大，C正确；
D．无论滑动变阻器R的滑片如何移动，都不会改变原线圈和副线圈的电压大小，故电压表的示数不变，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．根据知
U2=20U1=10000V
所以输电线上的电流为
故A错误；
B．输电线上损耗的电压为
△U=I线?R线=10×40=400V
故B错误；
C．输电线上损耗的功率为
△P＝I2线R线=100×40=4kW
故C正确；
D．因为
U3=U2-△U=9600V
所以
故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．若充电器线圈中通恒定电流，则手机线圈中的磁通量将不会发生变化，不会产生感应电动势，也就没有电流。A错误；
B．若充电器线圈中通正弦交变电流，根据变压器的知识，则手机线圈中将产生交变电流，B正确；
C．若充电器线圈中电流均匀增加，根据变压器的原理，手机线圈中的磁通量将均匀变化，则手机线圈中电流恒定，C错误；
D．若仅改变手机线圈匝数，根据变压器的原理，手机线圈两端电压会发生改变，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
AB．由图乙知时，受电线圈中产生的电动势为最大值，根据法拉第电磁感应定律可得
代入数据求得电动势最大值为：，由楞次定律可以得到此时端电势高于端，故A错误，B正确；
C．从到时间内，线圈中感应电动势的平均值
通过电阻的电流平均值
通过电阻的电荷量
联立得
由图乙得
代入数据求得：，故C错误；
D．通过电阻电流的有效值为
代入数据求得
在一个周期内，电路中产生的热量
故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．时刻，线框平面与磁场方向平行，但bc边正在垂直切割磁感线，回路产生最大的电动势，则回路流过电阻的电流最大，故A错误；
B．线框从中性面的垂面开始，最大电动势为
则电路中的瞬时电动势为
故B错误；
C．余弦式交流电的电动势有效值为
则电压表的示数为电路的路端电压，且为有效值
故C错误；
D．形框从时刻开始转过90°的过程为四分之一个周期，电流的有效值与一个周期的相同，则热量为
故D正确；
故选D。
11．AD
【详解】
AB．光敏电阻两端电压恒定，光越强，电流越大，根据欧姆定律，电阻越小，所以A正确；B错误；
C．仅滑片P下滑，变压器不改变频率，所以L中的电流频率不变，所以C错误；
D．仅滑片P下滑，输出电压减小，根据P＝可知，T的输入功率变小，所以D正确；
故选AD。
12．BC
【详解】
A．图示位置线圈中没有任何一边切割磁感线，感应电动势为零，故A错误。
B．当线圈与磁场平行时感应电动势最大，最大值为
瞬时值表达式为
故B正确。
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈磁通量的变化量大小为
流过电阻R的电荷量为
q=
故C正确。
D．感应电动势的有效值为，感应电流有效值为，R产生的热量为Q=I2RT，联立得
故D错误。
故选BC。
13．CD
【详解】
A．开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，由图可知原线圈电压有效值为100 V，根据原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，所以副线圈电压为10 V，则电压表的读数是R2的电压为5 V≈7.07 V，故 A错误；
B．由 A的分析可知，副线圈电流为
所以原线圈电流为
I1=I2=0.025A
故B错误；
C．电阻R1、R2上消耗的功率为
P=I22R=(0.25）2×20=2.5 W
故C正确；
D．当开关闭合时，R1与R3并联后和R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分电阻为R并=10 Ω，所以并联部分的电压为
UC=U2=×10V=V
最大值为，所以电容器不会被击穿，故D正确。
故选CD。
14．BC
【详解】
无论滑动变阻器怎样移动，电压表V1和V2示数都不变；变阻器的滑片向上滑动时接入电路的电阻增大，副线圈的电流强度减小，所以A2示数减小，由于匝数比不变，故原线圈电流强度减小，A1示数减小；电阻R0上分得的电压减小，则滑动变阻器分得的电压增大，即V3示数增大。
故选BC。
15．AC
【详解】
A．由可知，图像与图像类似，所以A正确；
BC．若无二极管，由和可知，图像的斜率表示感应电动势，最大时，e为0，为0时，e最大，则是正弦变化时，e是余弦变化，则i也是余弦变化，由于二极管具有单向导电性，则只能通过半波，所以B错误；C正确；
D．由可知，在和时间内的图像与图像类似，所以D错误；
故选AC。
16．AC
【详解】
A．副线圈两端电压的最大值为20V，根据欧姆定律，通过的电流最大值
A正确；
B．由于加到R2和电容器C两端的电压是正弦式交流电，因此流过R2的电流也是交变电流，B错误；
C．由于R3和电感线圈串联，因此加到R3两端的电压最大值小于20V，有效值小于，因此功率
C正确；
D．变压器可以改变电压，但是不可以改变频率，因此负线圈交流电的频率仍然是50Hz，即圆频率为
D错误；
故选AC。
17．(1)见解析；(2)240:11；(3)96kW。
【详解】
(1)如图所示
(2)输电线损耗功率
P线=100×4% kW=4kW
又P线=I22R线，输电线电流
原线圈中输入电流
则升压变压器匝数比
降压变压器输入电压
降压变压器匝数比
(3)用户端电流
解得：
故用户得到的电功率
18．(1)；(2)
【详解】
解：(1)n=3000r/min的转速匀速转动，所以线圈的角速度ω=100πrad/s，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
19．(1) ； (2)
【详解】
(1)发电机的最大电压为
解得
(2)升压变压器的输出电压为
输送电流为
降压变压器的输入电压为
在输送电路上有
解得
20．(1)20A，5A；(2)50V，250W；(3)186V，4650W
【详解】
(1)根据副线圈两端电压表达式可知，用户得到的有效电压
U3=220V
则
根据电流反比关系
解得
I2=5A
(2)输电上损失的电压
输电线上损耗的功率
(3)根据降压变压器的原副线圈电压关系
代入数据
解得
U2=930V
再根据升压变压器的原副线圈电压关系
代入数据
解得
U1=186V
根据能量守恒
一、单选题
1．如图所示，面积均为S的单匝线圈（A、C、D均绕其对称轴，B绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（ ）
A．B．C． D．
2．图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈的电阻r=1Ω，外接灯泡的电阻为R=9Ω，电压表为理想交流电表。则（ ）
A．在t=0.01s时刻，穿过线圈的磁通量为零
B．电压表的示数为
C．灯泡消耗的电功率为3.24W
D．若其他条件不变，仅将线圈转速提高一倍，则线圈电动势表达式
3．实验室某单匝矩形金属线圈，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动，线圈中磁通量φ随时间t变化的情况如图所示。已知线圈的电阻为10Ω，则下列描述中正确的是（ ）
A．线圈产生的交流电的电动势有效值为31.4V
B．此交流电1分钟内电流的方向改变600次
C．在0.05?0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为0.2C
D．该交流电的频率为50Hz
4．电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是（ ）
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通直流、阻交流的作用
C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用
D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小
5．如图所示，理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u=220sin100πt（V），副线圈所在电路中接有电灯L、电阻R、理想交流电压表和理想交流电流表。已知理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，电灯额定功率为44W，电阻阻值为22Ω，电灯以额定功率正常发光。则（ ）
A．电压表示数为62.2V B．电流表的示数为2A
C．电阻消耗的功率为88W D．通过保险丝的电流为15A
6．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴匀速转动，线圈的电阻不计，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻线圈中的磁通量变化最快，电压表的示数最大，之后电压表的示数减小
B．图示时刻穿过线圈的磁通量最小，电流表的示数为零
C．调节滑动变阻器R，使其滑片下移，则电流表的示数变大
D．调节滑动变阻器R，使其滑片上移，则电压表的示数变小
7．如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100kW，输出电压U1=500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=1：20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4=220V，变压器均为理想变压器，则（ ）
A．输电线上的输送电流为250A
B．输电线上损失的电压为280V
C．输电线上损失的电功率为4kW
D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3：n4=960：11
8．现在部分手机已经可以实现无线充电，其中一种无线充电主要通过在充电器面板和手机背面各安装一个线圈来实现，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若充电器线圈中通恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流
B．若充电器线圈中通正弦交变电流，则手机线圈中将产生交变电流
C．若充电器线圈中电流均匀增加，则手机线圈中电流一定均匀增加
D．若仅改变手机线圈匝数，手机线圈两端电压不会发生改变
9．近几年，各大知名手机品牌纷纷推出无线充电功能。无线充电最大的便利是无需插拔数据线，一放即充。如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为匝，电阻，在它的两端接一阻值的电阻。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满足正弦曲线关系如图乙所示，设磁场竖直向上为正。则（ ）
A．受电线圈中产生的电动势最大值为
B．在时，端电势高于端
C．从到时间内，通过电阻的电荷量为
D．在一个周期内，电路中产生的热量
10．如图所示，一个U形金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，通过导线与一阻值的电阻相连，形金属框的面积，、、边的电阻均为，图中电压表为理想电压表。时刻，线框平面与磁场方向平行（如图所示），导线电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．时刻，通过电阻的电流为零
B．形框中产生交变电流电动势的瞬时值表达式为
C．电压表的示数为
D．形框从时刻开始转过90°的过程中，电阻上产生的热量为
二、多选题
11．如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，T为一自耦式变压器。下列说法正确的是（ ）
A．仅光照变强，R的阻值变小
B．仅光照变强，R中的电流变小
C．仅滑片P下滑，L中的电流频率变小
D．仅滑片P下滑，T的输入功率变小
12．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线与轴O′O重合且恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B。若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是（ ）
A．线圈在图示位置的感应电动势最大，为
B．线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为
13．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20 Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路。其中，电容器击穿电压为8 V，各电表均为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（ ）
A．电压表 V的读数为10 V
B．电流表 A的读数约为0.05 A
C．电阻R2上消耗的功率为2.5 W
D．若闭合开关S，电容器不会被击穿
14．如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片向上移动，则（ ）
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2示数不变、V3示数增大
C．电流表A1示数减小
D．电流表A2示数增大
15．如图甲，一个金属圆环与一个理想二极管串联后放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，规定磁场方向垂直于圆环平面向外为正方向，磁感应强度在一个周期内随时间变化的规律如图乙所示。若规定圆环内顺时针方向为感应电流的正方向，则穿过圆环的磁通量、圆环中的感应电流、圆环的热功率随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
16．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为为三只阻值均为的电阻，C为电容器，L为电阻可以忽略的线圈，输入端接入如图乙所示的交变电压，以下说法中正确的是（ ）
A．通过的电流最大值为2A B．通过的电流始为2A
C．电阻的电功率小于20W D．副线圈输出电压的瞬时值表达式为
三、解答题
17．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图所示的风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线总电阻为10Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%。
（1）画出此输电线路的示意图；
（2）求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）求用户得到的电功率。
18．如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm ，ad边长l2=25cm ，放在磁感应强度B=0.4T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OO＇轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里，求：
（1）求感应电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。
19．为应对“新型冠状病毒”冬季可能爆发的流行态势，某医疗组织准备筹建“方舱”医院。为做好疫情防控供电准备，供电部门为医院设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求：
(1)线圈转动角速度大小；
(2)降压变压器原、副线圈匝数之比。
20．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线总电阻，升压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，副线圈与纯电阻组成闭合电路，用电器电阻。若、均为理想变压器，的副线圈两端电压表达式为。求：
(1)用户端的用电电流和输电电流；
(2)输电线上损耗的电压和损耗的功率；
(3)发电机的输出电压和输出功率。
参考答案
1．A
【详解】
由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；
故选A。
2．C
【详解】
A．在t=0.01s的时刻，电动势为0，此时线圈恰好通过中性面，穿过线圈磁通量最大，故A正确；
B．电动势的最大值为
电动势的有效值为
由闭合电路的欧姆定律可得
电压表示数为
故B错误；
C．灯泡消耗的功率
故C正确；
D．周期为0.02s，则瞬时电动势的表达式为
转速提高一倍后，最大值变成
故角速度变为原来的2倍，线圈电动势表达式应为
(V)
故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
BD．磁通量的变化周期为0.2s，故此交流电的周期为0.2s，频率为5Hz，一周期内电流方向改变2次，则此交流电1分钟内电流的方向改变600次，故B正确，D错误；
A．此交流电动势的最大值为
Em=BSω=1×=10πV
电动势有效值为
故A错误；
C．在0.05?0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为
C错误。
故选B。
4．B
【详解】
电容器“通交流、隔直流”，但对交流电有阻碍作用，电容越大，频率越高，容抗越小，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
5．C
【详解】
A．原线圈电压的有效值为220V，根据变压比可知
解得U2=44V，故电压表示数为44V，故A错误；
B．根据欧姆定律可知，通过电阻R的电流为
通过灯泡的电流为
则电流表示数
I2=IR+IL=3A
故B错误；
C．根据功率公式可知，电阻消耗的功率为
故C正确；
D．根据变流比可知
解得原线圈输入电流I1=0.6A，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
AB．电压表、电流表均为理想交流电表，测的是交变电压，电流的有效值，不会随时间而改变，AB错误；
C．当只将R的滑片下移时，负载总电阻减小，根据
副线圈的电流大，根据变压器电流关系可得
由于、不变，则可知原线圈中电流变大，即电流表示数变大，C正确；
D．无论滑动变阻器R的滑片如何移动，都不会改变原线圈和副线圈的电压大小，故电压表的示数不变，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．根据知
U2=20U1=10000V
所以输电线上的电流为
故A错误；
B．输电线上损耗的电压为
△U=I线?R线=10×40=400V
故B错误；
C．输电线上损耗的功率为
△P＝I2线R线=100×40=4kW
故C正确；
D．因为
U3=U2-△U=9600V
所以
故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．若充电器线圈中通恒定电流，则手机线圈中的磁通量将不会发生变化，不会产生感应电动势，也就没有电流。A错误；
B．若充电器线圈中通正弦交变电流，根据变压器的知识，则手机线圈中将产生交变电流，B正确；
C．若充电器线圈中电流均匀增加，根据变压器的原理，手机线圈中的磁通量将均匀变化，则手机线圈中电流恒定，C错误；
D．若仅改变手机线圈匝数，根据变压器的原理，手机线圈两端电压会发生改变，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
AB．由图乙知时，受电线圈中产生的电动势为最大值，根据法拉第电磁感应定律可得
代入数据求得电动势最大值为：，由楞次定律可以得到此时端电势高于端，故A错误，B正确；
C．从到时间内，线圈中感应电动势的平均值
通过电阻的电流平均值
通过电阻的电荷量
联立得
由图乙得
代入数据求得：，故C错误；
D．通过电阻电流的有效值为
代入数据求得
在一个周期内，电路中产生的热量
故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．时刻，线框平面与磁场方向平行，但bc边正在垂直切割磁感线，回路产生最大的电动势，则回路流过电阻的电流最大，故A错误；
B．线框从中性面的垂面开始，最大电动势为
则电路中的瞬时电动势为
故B错误；
C．余弦式交流电的电动势有效值为
则电压表的示数为电路的路端电压，且为有效值
故C错误；
D．形框从时刻开始转过90°的过程为四分之一个周期，电流的有效值与一个周期的相同，则热量为
故D正确；
故选D。
11．AD
【详解】
AB．光敏电阻两端电压恒定，光越强，电流越大，根据欧姆定律，电阻越小，所以A正确；B错误；
C．仅滑片P下滑，变压器不改变频率，所以L中的电流频率不变，所以C错误；
D．仅滑片P下滑，输出电压减小，根据P＝可知，T的输入功率变小，所以D正确；
故选AD。
12．BC
【详解】
A．图示位置线圈中没有任何一边切割磁感线，感应电动势为零，故A错误。
B．当线圈与磁场平行时感应电动势最大，最大值为
瞬时值表达式为
故B正确。
C．线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈磁通量的变化量大小为
流过电阻R的电荷量为
q=
故C正确。
D．感应电动势的有效值为，感应电流有效值为，R产生的热量为Q=I2RT，联立得
故D错误。
故选BC。
13．CD
【详解】
A．开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，由图可知原线圈电压有效值为100 V，根据原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，所以副线圈电压为10 V，则电压表的读数是R2的电压为5 V≈7.07 V，故 A错误；
B．由 A的分析可知，副线圈电流为
所以原线圈电流为
I1=I2=0.025A
故B错误；
C．电阻R1、R2上消耗的功率为
P=I22R=(0.25）2×20=2.5 W
故C正确；
D．当开关闭合时，R1与R3并联后和R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分电阻为R并=10 Ω，所以并联部分的电压为
UC=U2=×10V=V
最大值为，所以电容器不会被击穿，故D正确。
故选CD。
14．BC
【详解】
无论滑动变阻器怎样移动，电压表V1和V2示数都不变；变阻器的滑片向上滑动时接入电路的电阻增大，副线圈的电流强度减小，所以A2示数减小，由于匝数比不变，故原线圈电流强度减小，A1示数减小；电阻R0上分得的电压减小，则滑动变阻器分得的电压增大，即V3示数增大。
故选BC。
15．AC
【详解】
A．由可知，图像与图像类似，所以A正确；
BC．若无二极管，由和可知，图像的斜率表示感应电动势，最大时，e为0，为0时，e最大，则是正弦变化时，e是余弦变化，则i也是余弦变化，由于二极管具有单向导电性，则只能通过半波，所以B错误；C正确；
D．由可知，在和时间内的图像与图像类似，所以D错误；
故选AC。
16．AC
【详解】
A．副线圈两端电压的最大值为20V，根据欧姆定律，通过的电流最大值
A正确；
B．由于加到R2和电容器C两端的电压是正弦式交流电，因此流过R2的电流也是交变电流，B错误；
C．由于R3和电感线圈串联，因此加到R3两端的电压最大值小于20V，有效值小于，因此功率
C正确；
D．变压器可以改变电压，但是不可以改变频率，因此负线圈交流电的频率仍然是50Hz，即圆频率为
D错误；
故选AC。
17．(1)见解析；(2)240:11；(3)96kW。
【详解】
(1)如图所示
(2)输电线损耗功率
P线=100×4% kW=4kW
又P线=I22R线，输电线电流
原线圈中输入电流
则升压变压器匝数比
降压变压器输入电压
降压变压器匝数比
(3)用户端电流
解得：
故用户得到的电功率
18．(1)；(2)
【详解】
解：(1)n=3000r/min的转速匀速转动，所以线圈的角速度ω=100πrad/s，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
19．(1) ； (2)
【详解】
(1)发电机的最大电压为
解得
(2)升压变压器的输出电压为
输送电流为
降压变压器的输入电压为
在输送电路上有
解得
20．(1)20A，5A；(2)50V，250W；(3)186V，4650W
【详解】
(1)根据副线圈两端电压表达式可知，用户得到的有效电压
U3=220V
则
根据电流反比关系
解得
I2=5A
(2)输电上损失的电压
输电线上损耗的功率
(3)根据降压变压器的原副线圈电压关系
代入数据
解得
U2=930V
再根据升压变压器的原副线圈电压关系
代入数据
解得
U1=186V
根据能量守恒