2020-2021学年高中物理第二章交变电流章末检测卷教科版选修

交变电流一、单项选择题1.一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时 ( ) A ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 B ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 C ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小解析：当线圈平面平行于磁感线时，磁通量最小，但E m 最大，即ΔΦΔt 最大．答案：C2．把一段确定的导线做成线圈，在确定的磁场中绕垂直于磁场的轴线以固定的转速转动，产生的感应电动势最大的情况是( ) A ．做成方形线圈，线圈平面垂直于转轴 B ．做成方形线圈，转轴通过线圈平面 C ．做成圆形线圈，转轴通过线圈平面 D ．做成圆形线圈，线圈平面垂直于转轴解析：若周长相等，则圆的面积最大，据E m ＝nBSω知，应做成圆形线圈，若线圈平面垂直于转轴，则线圈平面与磁场平行，故磁通量始终为零，故转轴应通过线圈平面，故选C 项． 答案：C3．一交流发电机的感应电动势e ＝E m sin ωt ，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为( ) A ．e ′＝2E m sin 2ωt B ．e ′＝2E m sin 4ωt C ．e ′＝4E m sin 2ωtD ．e ′＝4E m sin 4ωt解析：e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt ，现n ′＝2n ，ω′＝2ω，则E m ′＝4E m ，所以感应电动势的瞬时值表达式将变为e ′＝4E m sin 2ωt . 答案：C4．如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动，可产生交变电流，当线圈转到图示位置时，电流表指针向右偏转，当线圈由图示位置继续转动，下列说法中正确的是( )A ．线圈在转动π2～π的过程中，指针向右偏转B ．线圈在图示位置时，线圈中电流改变方向C ．线圈在转动3π2～2π的过程中，指针向左偏转D ．线圈在图示位置反方向转过3π2～2π的过程中，指针向左偏转解析：线圈在中性面开始改变电流方向，图示位置不是中性面，故B 错；逆时针转π2时线圈转到中性面位置，电流为0，再逆时针转时电流改变方向指针左偏，在π2～3π2的过程中都是指针左偏，A 错；逆时针转3π2时电流表改为指针右偏，在3π2～2π的过程中都是指针右偏，C 错；线圈从图示位置反方向转过3π2～2π的过程中，根据右手定则，可判断指针向左偏，故D 对． 答案：D5．为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴OO 1按图甲所示方向匀速转动(ab 向纸外，cd 向纸内)，并从图甲所示位置开始计时，此时产生的交变电流如图乙所示．第二次他仅将转轴移至ab 边上，第三次他仅将转轴OO 1右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图像，下列说法正确的是( )A ．第二次是a 图B ．第二次是c 图C ．第三次是b 图D ．第三次是d 图解析：第二次他仅将转轴移到ab 边上，产生的交流电的电动势E ＝BSωsin ωt ，产生的交流电与图乙一样，故A 、B 错误；第三次仅将转轴OO 1右侧的磁场去掉，在完整的周期内，一直只有一条边切割磁感线，所以交流电的数值减半，故C 错误，D 正确. 答案：D 二、多项选择题6．如图所示，一面积为S 的单匝矩形线圈处于有界磁场中，其中ab 、cd 正好处于磁场界线上，能使线圈中产生交变电流的是( ) A ．将线圈水平向右匀速拉出磁场 B ．使线圈以OO ′为轴匀速转动 C ．使线圈以ab 为轴匀速转动 D ．磁场以B ＝B 0 sin ωt 规律变化解析：将线圈向右拉出磁场时，线圈中电流方向不变，A 错误；由电磁感应定律可知在选项B 、C 两种情况下可以产生交变电流，当磁场以B ＝B 0sin ωt 规律变化时，由法拉第电磁感应定律可知，在选项D 情况下可产生交变电流，故B 、C 、D 正确． 答案：BCD7．如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝0.5 sin 20t V ，由该表达式可推知的物理量有( ) A ．匀强磁场的磁感应强度 B ．线框的面积C ．穿过线框的磁通量的最大值D ．线框转动的角速度解析：根据单匝线框产生的正弦式交变电流的瞬时值表达式e ＝BSωsin ωt ，可得ω＝20 rad/s ，而磁通量的最大值为Φm ＝BS ，所以可以根据BSω＝0.5 V 求出磁通量的最大值，故A 、B 错误，C 、D 正确． 答案：CD8．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e ＝102sin 4πt V ，以下叙述正确的是( )A ．电动势的最大值是10 2 VB ．线圈的角速度为4π rad/sC ．当t ＝12s 时，e 有最大值D ．当t ＝0时，线圈平面跟中性面重合解析：由电动势的瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 可得本题中感应电动势的最大值E m ＝10 2 V ，选项A 正确．线圈的角速度ω＝4π rad/s，选项B 正确．当t ＝12s 时，e ＝0，感应电动势有最小值，选项C 错误．当t ＝0时，感应电动势等于零，线圈平面跟中性面重合，选项D 正确． 答案：ABD9.如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，沿着OO ′轴观察，线圈沿逆时针方向转动．已知磁感应强度为B ，线圈匝数为n ，边长为l ，电阻为R ，转动角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( ) A ．线圈中感应电流的方向为abcdaB ．穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零C ．线圈中的感应电流为nBl 2ωRD ．线圈从图示位置起转动T 6时，电动势的瞬时值为12nBl 2ω解析：根据右手定则判断知，ad 边切割产生的感应电流方向由a →d ，bc 边切割磁感线产生的感应电流方向由c →b ，所以A 项错误．在图示位置Φ＝B ·S ⊥＝0，E m ＝nl 2Bω，由E ＝n ΔΦΔt 得ΔΦΔt ＝E n ＝Bl 2ω，i ＝e R ＝nBl 2ωR ，所以C 项正确，B 项错误．t ＝T 6，ω＝2πT，由e ＝nBl 2ωcos ωt ＝nBl 2ωcos ⎝⎛⎭⎪⎫2πT ×T 6＝12nBl 2ω，D 项正确．答案：CD10．一个匝数N ＝100匝的平面线圈所包围的面积S ＝0.02 m 2，在磁感应强度B ＝0.5 T 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动时，在线圈中产生交流电，若自线圈通过中性面时开始计时，那么选项中能够反映线圈中感应电动势随时间变化的图像是( )解析：线圈产生的电动势的最大值为E m ＝NBSω＝100π V，所以电动势瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝100πsin 100πt V ，电流的正方向可以选顺时针为正，也可以选逆时针为正，故电动势随时间变化的图像为B 或D.故A 、C 错误，B 、D 正确． 答案：BD三、非选择题11.如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U 形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．已知自行车车轮半径r ＝35 cm ，摩擦小轮半径r 0＝1.00 cm ，线圈有N ＝800匝，线圈横截面积S ＝20 cm 2，总电阻R 1＝40 Ω.旋转磁极的磁感应强度B ＝0.010 T ，车头灯电阻R 2＝10 Ω.当车轮转动的角速度ω＝8 rad/s 时，求： (1)发电机磁极转动的角速度大小； (2)车头灯中电流的最大值．解析：(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有ω0r 0＝ωr ，ω0＝ωr r 0＝8×0.350.01rad/s ＝280 rad/s.(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为E m ＝NBSω0＝800×0.010×20×10－4×280 V＝4.48 V ，所以通过灯泡电流的最大值为I m ＝E m R 1＋R 2＝4.4840＋10A ＝89.6 mA.答案：(1)280 rad/s (2)89.6 mA12.如图所示，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时．(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从图示位置开始在160s 时的电动势的瞬时值． 解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为e ＝E m sin ωt . (1)e ＝E m sin ωt ，E m ＝NBSω(与线圈形状无关)，ω＝20π rad/s，故e ＝100sin 20πt V.(2)当t ＝160s 时，e ＝100sin ⎝⎛⎭⎪⎫20π×160V ＝50 3 V ＝86.6 V.答案：(1)e ＝100sin 20πt V (2)86.6 V。

【最新】高二下学期期末人教版物理专题复习卷：交变电流 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示电路中a 、b 端接有电压有效值为U 的交流电，变压器为理想变压器，各电阻的阻值相等，电流表为理想交流电表．开关S 断开时，电流表读数为I ，开关S 闭合时，电流表读数为53I ，则各电阻的阻值R 和变压器原、副线圈匝数的比值k 分别为（ ）A ．3U R I =，k=3B ．5U R I =,k=2C ．23U R I =， 32k =D ．U R I =, 12k = 2．如图甲所示为理想调压变压器，原线圈A 、B 端的输入电压如图乙所示，则当此变压器工作时，以下说法正确的是A ．若滑动触头P 处于某一确定位置，当变阻器R 的滑动触头下滑时，电流表示数将变小B ．若滑动触头P 处于某一确定位置，当变阻器R 的滑动触头上滑时，电压表示数增大C ．若滑动触头P 和变阻器R 的滑动触头同时上移，则电流表示数一定变大D ．若变阻器最大阻值为100Ω，且变阻器R 的滑动触头置于最上端，则在滑动触头P 滑动的过程中，电流表的电流变化范围为0～2.2 A3．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比1:100，降压变压器原副线圈匝数比为100:1，远距离输电线的总电阻为100Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750kW ，下列说法中正确的有A．客户端交流电的频率为100HzB．客户端电压为250VC．输电线中的电流为30AD．输电线路损耗功率为180kW4．正弦交变电流经过匝数比为n1∶n2＝10∶1的理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，R＝10 Ω.图乙是R两端电压U随时间变化的图象，U m＝10 V，则下列说法中正确的是()A．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R cos 100πt(A)B．电流表A的读数为0.1 AAC．电流表A的读数为20D．电压表V的读数为10 V5．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：(V)=u tπ的交流电源，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。

宁南中学2020—2021学年度下期诊断考试物理试题出题人高二物理备课组（考试时间60 分钟，满分100第I卷（选择题，共48分）一、本题共8个小题，每题6分，共48分。

在每个小题给出的四个选项中，第1-5题只有一项符合题目要求，第6-8题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对不全的得3分，有选错的得0分1.一线圈在匀强磁场中匀速转动,在如图所示位置时( )A.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小2.电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是（）A.电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频B.电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频C.电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频D.电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频3.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是() A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．洛伦兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间4.如图所示为远距离输电线路的示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 5.如图所示为一电流随时间变化的i -t 图像，该电流的有效值为( )A.I 0B. 20IC.220I D.02I6.如图所示，光滑平行金属导轨PP ′和QQ ′都处于同一水平面内，P 和Q 之间连接一电阻R ， 整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现垂直于导轨放置一根导体棒MN ， 用一水平向右的力F 拉动导体棒MN ， 以下关于导体棒MN 中感应电流方向和它所受安培力方向的说法正确的是( ) A. 感应电流方向是N →M B. 感应电流方向是M →N C. 安培力水平向右 D. 安培力水平向左6.下列说法正确的是（ ）A.大量的氢原子从n =4的能级向低能级跃迁时可以辐射三种不同频率的光B.光电效应中，从金属中逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关C.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定只剩下一个氡原子核D.U 23892衰变成Pb 20682要经过8次α衰变和6次β衰变8.如图所示是一正弦交变交流的电流图像，关于该图像下列说法正确的是（ ）A.该正弦交变交流的瞬时值表达式)A (100sin 25t i π=B.该正弦交变交流的瞬时值表达式)A (100sin 10t i π=C.该正弦交变交流的频率为50 Hz,电流的有效值为A 25D.该正弦交变交流的频率为50 Hz,电流的有效值为A 10第Ⅱ卷(非选择题，共 54分)9.(6分) 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图甲所示的装置． （1）下列说法中不正确的是________． A.本实验应先平衡摩擦力B.在探究加速度与质量的关系时，应改变小车所受拉力的大小C.在探究加速度与质量的关系时，作出ma 1-图象更容易直观地判断出二者间的关系D.无论m 取什么值，平衡摩擦后，细线对小车的拉就是小车的合力（2）在探究加速度与力的关系时，若小车的质量kg 5.0=M ，改变钩码质量m 的值进行多次实验，以下m 的取值哪个比较合适________．A. m 1=0.4 kgB.m 2=0.01 kgC.m 3=4 kgD.m 4=0.5 kg （3）实验中打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s ．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，根据图中给出的数据求出该小车的加速度a = m/s 2．（结果保留位两位有效数字）10．(9 分)在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，已知待测金属丝的电阻约为 5 Ω． （1）若采用伏安法测该金属丝的电阻，实验室提供以下器材供选择：A ．电池组(3V ，内阻约 1 Ω)B ．电流表(0～3A ，内阻约 0.0125 Ω)C ．电流表(0～0.6A ，内阻约 0.125 Ω)D ．电压表(0～3V ，内阻约 4 k Ω)E ．电压表(0～15V ，内阻约 15 k Ω)F ．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流 1 A)G ．滑动变阻器(0～2000 Ω，允许最大电流 0.3 A)H ．开关、导线若干 ①实验时应选择的电流表为 ，电压表为，滑动变阻器为(填器材前的字母代号)；②在连成测量电路时，应采用电流表接法(选填“内”或“外”)，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏(选填“大”或“小”)；（2）L 表示金属丝的长度，d 表示直径，测得金属丝的电阻为 R ，用这些符号表示金属丝电阻率 ρ＝ ．11. (10分) 如图所示为一理想变压器，它的原线圈接在交流电源上，副线圈接有一个标有“12 V 48 W ”字样的灯泡，已知变压器原、副线圈的匝数比为10:1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表、电流表的读数分别为多少？12.(12分)如图所示，矩形线圈abcd 的匝数为N =100匝，线圈ab 的边长为L 1=20 cm ，bc 的边长为L 2=25 cm ，在磁感应强度为B =0.4 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO´轴匀速转动，转动的角速度rad/s 100=ω，若线圈自身电阻为r =1 Ω，负载电阻R =9 Ω．试求： （1）感应电动势的最大值E m ；（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）1分钟时间内电阻R 上产生的焦耳热Q 的大小；4813. 【选修 3-4】（15 分）（1）（5分） 关于水平放置的弹簧振子的简谐运动，下列说法正确的是（ ）（选对 1 个给 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分 0 分） A.位移的方向总是由振子所在处指向平衡位置 B.加速度的方向总是由振子所在处指向平衡位置 C.经过半个周期振子经过的路程一定为振幅的2倍D.若两时刻相差半个周期，弹簧在这两个时刻的形变量一定相等E.经过半个周期，弹簧振子完成一次全振动（2）（10分）频率为0.5 Hz 的摆称为秒摆.在2m/s 81.9=g 的地点，用小钢球做的秒摆的少？（g ≈2π）宁南中学2020—2021 学年度下期诊断考试物理试题答案第Ⅱ卷(非选择题，共 54分)9. (1).B (2).B （3）1.3 【解析】解：（1）A ．本实验应先平衡摩擦力，这样才会认为钩码的拉力等于合外力，选项A 正确；B ．在探究加速度与质量的关系时，应保持小车所受拉力的大小不变，选项B 错误；C ．在探究加速度与质量的关系时，作出a −1m 图象，出现的线性关系更容易直观地判断出二者间的关系，选项C 正确；D ．平衡了摩擦力后，细线对小车的拉力就是小车的合力，选项D 正确．E ．故选B ．（2）当钩码的质量远小于小车质量时，可认为钩码的重力就是小车的牵引力，则选择质量是0.01kg 的钩码比较合适．故选B ． （3）根据逐差法可求解加速度：a =x CE −x AC (2T)2=(10.6−2.7−2.7)×10−24×0.12m/s 2=1.3m/s 210. （1）① C D F② 外小(2) LRd 42πρ=11. 解：灯泡正常发光说明副线圈输出电压、功率：V 122=U , W 482=p ① 12. 在理想变压器中：n1n 2=U1U 2② 2分13. 所以原线圈输入电压即电压表读数：2211U n n U =得V 1201=U ③ 3分14. 由变压器功率关系可知，变压器输入功率： W 4821==p p ④ 2分 15. 所以电流表读数：A 4.0111==U p I ⑤ 3分12.解：(1)线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流，感应电动势的最大值：ωNBS E m = 解得 V 200=m E 。

第二章交变电流章末检测卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分)1．下列选项中哪个不是．．交流电的有效值 ( )A．交流电压表的读数B．保险丝的熔断电流C．电容器的击穿电压D．电动机铭牌上的额定电压答案 C解析交流电压表测量的是交流电的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流，电动机铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压，指最大电压，故选C.2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时 ( )A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流答案 C解析总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些．3．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin (100πt) V，现有如下的说法，其中正确的是 ( )A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0B．该交流发电机线圈的转速为50 r/sC．若加在标有“220 V,100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变答案 B解析因为交变电流的瞬时表达式为e＝E m sin ωt，其中E m＝NBSω表示最大值，ω＝2πf.当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等．最大值为有效值的2倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确．当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A错误．4．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ( )图1A ．电流表的示数为32220 AB ．电源输出功率为1200 WC ．电流表的示数为3220 AD ．原线圈两端电压为11 V 答案 C解析 副线圈电压U 2＝220 V ，电流I 2＝P U 2＝311 A ，则原线圈两端电压U 1＝201×U 2＝4400 V ，电流I 1＝120×I 2＝3220 A ，所以电流表示数为3220A ，选项A 、D 错误，C 正确．电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60 W ，选项B 错误，故选C.5．多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图2所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个12周期中，前面的14被截去，从而改变了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为 ( )图2A ．U m B.U m2C.U m2D.U m4答案 C解析 由有效值的定义知U 2RT ＝U m22R×T 2得U ＝U m2.C 项正确． 二、多项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分．每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)6．如图3所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是 ( )图3A ．升高U 1会减小输电电流I 2B ．升高U 1会增大线路的功率损耗C ．升高U 1会增大线路的电压损耗D ．升高U 1会提高电能的利用率 答案 AD解析 提高输电电压U 1，由于输入功率不变，则I 1将减小，又因为I 2＝n 1n 2I 1，所以I 2将减小，故A 对，线路功率损耗P 损＝I 22R ，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B 、C 错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高．7．如图4甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A 的保险丝L ，原线圈匝数n 1＝600匝，副线圈匝数n 2＝120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ( )图4A ．阻值为14.4 Ω的电阻B ．并联两盏“36 V,40 W”的灯泡C ．工作频率为10 Hz 的电视D ．耐压值为36 V 的电容器 答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz ，故接入工作频率为10 Hz 的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V ，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U 2＝120600×180 V，得U 2＝36 V ，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I 1＝49 A≈0.44 A＜0.5 A ，B 正确；副线圈两端电压的有效值为36 V ，但其最大值大于电容器的耐压值，故D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则2R＝180 V×0.5 A，解得R ＝14.4 Ω，A正确．8．如图5甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )图5A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (100πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若将S 1换接到2，R 消耗的电功率为0.8 W 答案 AD解析 由题图乙可知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT＝100π rad/s ，输入电压u ＝202sin (100πt ) V ，故A 正确；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝Un 2n 1＝20×15V ＝4 V ，由题中将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错；此时P 出＝U 22R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功率减小，C 错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，D 正确．三、填空题(本题共2小题，共16分)9．(6分)一交流电压随时间变化的图像如图6所示，则此交流电的频率是________ Hz ，若将该电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V ；若将该电压加在一阻值为1 k Ω的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于________ A.图6答案 50 200 0.14解析 由题图知T ＝0.02 s ，U m ＝200 V 而f ＝1T所以f ＝50 Hz ，电容器耐压值应不小于200 V ，I ＝U m 2·1R ＝10021000A≈0.14 A.因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14 A.10．(10分)有一个教学用的可拆变压器，如图7甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A 、B ，线圈外部还可以绕线．图7(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，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝数较多(选项“A”或“B”)．(2)如果把它看做理想变压器，现要测量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)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；A线圈的匝数为n A＝________.(用所测物理量符号表示)答案(1)24 A(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；②将A线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压U A和绕制线圈的输出电压UU An(其他方法，只要合理即可)U四、计算题(本题共4小题，共49分)11．(11分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图8所示，发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω.已知感应电动势的最大值E m＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．图8答案 1.4 A解析从Φ－t图像可以看出Φm ＝1.0×10－2Wb ，T ＝3.14×10－2 s ，已知E m ＝n ωΦm ，又ω＝2πT，故电路中电流最大值I m ＝E m R ＋r ＝n ·2π·ΦmT R ＋r＝100×2×3.14×1.0×10－23.14×10－2＋ A ＝2 A. 交流电流表读数I ＝I m /2≈1.4 A.12．(12分)如图9所示，匝数为100匝、边长为0.2 m 的正方形线圈，在磁感应强度为2 T 的匀强磁场中，从中性面开始以10π rad/s 的角速度绕OO ′轴匀速转动．若线圈自身电阻为2 Ω，负载电阻R ＝6 Ω，取π2＝10，则开始转动120s 内在R 上产生的热量为多少焦耳？图9答案 150 J解析 电动势最大值为E m ＝nBS ω＝100×2×0.2×0.2×10π V ＝80π V有效值为：E ＝E m /2＝402π V 电流有效值为：I ＝E R ＋r ＝402π6＋2 A ＝52π A 故产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝150 J.13.(13分)如图10所示，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5 T ，匝数为n ＝50匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴OO ′匀速转动，每匝线圈长为L ＝25 cm ，宽为d ＝20 cm.线圈每分钟转动1 500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时．图10(1)写出感应电动势e 的瞬时值表达式；(2)若每匝线圈本身电阻r ＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i 的瞬时值表达式；(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e ′和感应电流i ′的瞬时值表达式如何？(4)画出(1)(2)中的e －t 、i －t 图像． 答案 见解析解析 (1)线圈匝数n ＝50，磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈转动的角速度ω＝2πf ＝2π×1 50060 rad/s ＝50π rad/s ，线圈的面积S ＝Ld ＝0.05 m 2所以E m ＝nBS ω＝50×0.5×0.05×50π V≈196 V 从图示位置计时，有e ＝E m cos ωt ＝196cos (50πt ) V. (2)若r ＝0.02 Ω，则r ′＝50 r ＝0.02×50 Ω＝1 ΩR 总＝R ＋r ′＝13 Ω＋1 Ω＝14 ΩI m ＝E m R 总＝19614A ＝14 A所以i ＝I m cos ωt ＝14cos (50πt ) A(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e ′＝196sin (50π t ) V ，i ′＝14sin (50πt ) A. (4)因为ω＝50π，所以T ＝2πω＝0.04 s ，E m ＝196 V ，I m ＝14 A(1)(2)中的e －t 、i －t 图像分别如图甲、乙所示．甲乙14．(13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1.8×10－8Ω·m，横截面积为10－5m 2的输电线向4×103m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求： (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？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ？若用电器电路中电流为100 A ，求此时用电器两端的电压数值． 答案 (1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于220 V 227 V解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r ＝ρ2lS ＝1.8×10－8×2×4×10310－5Ω＝14.4 Ω由题意知P 损＝P ×4%＝(P U 2)2r 105×0.04＝(105U 2)2×14.4U 2＝6 000 V升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝5006 000＝112.(2)I 2＝P U 2＝1056×103 A ＝503A U 损＝I 2·r ＝503×14.4 V＝240 V而U 3＝U 2－U 损＝6 000 V －240 V ＝5 760 V n 3n 4＝U 3U 4＝5 760220＝28811降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11 (3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I 4′＝100 A 则由I 4′I 3′＝n 3n 4＝28811所以I 3′＝1 100288U 损′＝I 3′·r ＝1 100288×14.4 V＝55 V而U 1、U 2不变U 3′＝U 2－U 损′＝(6 000－55) V ＝5 945 V U 3′U 4′＝n 3n 4， U 4′＝n 4n 3×U 3′＝11288×5 945 V≈227 V.。