資源簡介

章末檢測試卷(第3章)
(滿分：100分)
一、單項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1.從發電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為5 Ω，分別用1 100 V和11 kV兩種電壓輸電。兩種情況下輸電線上由電阻造成的功率損失之比為(　　)
A.1∶100 B.100∶1
C.1∶10 D.10∶1
2.(2023·西安市高新一中高二階段練習)如圖為正弦電流和方波電流隨時間的變化關系圖像，關于甲、乙、丙、丁四幅圖，下列說法正確的是(　　)
A.圖甲中電流的最大值為2 A，有效值為 A，周期為5 s
B.圖乙中電流的最大值為5 A，有效值為2.5 A，周期為4 s
C.圖丙中電流的最大值為2 A，有效值為1 A，周期為4 s
D.圖丁中電流的最大值為4 A，有效值為3.5 A，周期為2 s
3.(2023·北京市通州區期末)某理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=311∶11，原線圈輸入電壓的變化規律如圖甲所示，電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的滑片，電表均為理想交流電表。閉合開關S后，將滑動變阻器的滑片P從最上端往下滑的過程中，下列說法正確的是(　　)
A.電流表的示數增大
B.電壓表的示數為11 V
C.副線圈輸出電壓的頻率為100 Hz
D.變壓器的輸入功率減小
4.(2024·山西省卓越聯盟高二期中改編)如圖所示為遠距離輸電示意圖，發電機的輸出電壓U1、輸電線的電阻及理想變壓器的匝數均不變，當用戶開啟的用電器越來越多時，下列表述正確的是(　　)
A.升壓變壓器副線圈電壓U2減小
B.降壓變壓器原線圈電壓U3增大
C.輸電線消耗的功率增大
D.發電機的輸出功率不變
二、多項選擇題：本題共4小題，每小題6分，共24分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
5.(2024·蚌埠市鐵路中學高二期中)圖甲是小型交流發電機的示意圖，線圈繞水平軸OO'勻速轉動，為交流電流表。從圖示位置開始計時，交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。則(　　)
A.電流的頻率是100 Hz
B.電流表的示數為10 A
C.電路中的電流方向每秒鐘改變100次
D.0.02 s時穿過線圈平面的磁通量最大
6.如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉動。已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R，t=0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是(　　)
A.矩形線框產生的感應電動勢有效值為Bl1l2ω
B.矩形線框轉過π時的電流為零
C.矩形線框轉動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為
D.矩形線框轉過π過程中產生的熱量為
7.(2023·湖南卷)某同學自制了一個手搖交流發電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場。 大輪以角速度ω勻速轉動，帶動小輪及線圈繞轉軸轉動，轉軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設發電時燈泡能發光且工作在額定電壓以內，下列說法正確的是(　　)
A.線圈轉動的角速度為4ω
B.燈泡兩端電壓有效值為3nBL2ω
C.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為
D.若僅將小輪半徑變為原來的兩倍，則燈泡變得更亮
8.(2024·張家界市月考)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數比為1∶3，a、b端接入電壓有效值恒定的正弦交流電，原線圈接入阻值為R0恒定不變的燈泡L，副線圈接入可變電阻R、理想交流電壓表V，則下列說法正確的是(　　)
A.原、副線圈中的電流比為3∶1
B.ab端電壓與可變電阻兩端電壓比為1∶3
C.若可變電阻接入電路的阻值變大，電壓表V示數變大
D.當可變電阻接入電路的阻值為3R0時，可變電阻消耗的功率最大
三、非選擇題：本題共7小題，共60分。
9.(4分)利用垃圾發電可減少垃圾堆放、消除細菌和減少傳染病傳播、減少大氣污染。中國第一座垃圾電站，日處理垃圾300噸，發電功率500 kW。當采用10 kV電壓輸電時，安裝在輸電線路起點的電能表和終點的電能表一晝夜讀數相差2 400 kW·h，則輸電線上的總電阻為　　　　 Ω，若要使輸電線上損失的功率變為輸送功率的1.25%，則輸電電壓應提高到　　　 V。
10.(4分)圖甲為某品牌的共享單車，單車的內部有一個小型發電機，通過騎行者的騎行踩踏，不斷地給單車里的蓄電池充電，蓄電池再給智能鎖供電。單車內小型發電機發電原理可簡化為圖乙所示，矩形線圈abcd的面積為S=0.001 m2，共有N=100匝，線圈總電阻r=1 Ω，線圈處于磁感應強度大小為B= T的勻強磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO'轉動，線圈在轉動時保持與外電路電阻R=9 Ω連接，不計電流表內阻。在外力作用下線圈以ω=10π rad/s的角速度勻速轉動，從圖示位置開始計時，電動勢的瞬時值表達式為　　　　 V；理想交流電流表的示數為　　　　 A；線圈從圖示位置轉過90°的過程中通過電阻R的電荷量q為　　　 C；線圈轉動一圈外力所做的功為　　　 J。
11.(5分)(2023·莆田市第一中學高二期末)在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數的關系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。
實驗次數 n1 n2 U1/V U2/V
1 800 200 10.0 2.47
2 300 100 10.0 3.10
3 120 60 10.0 4.96
上表數據表示變壓器線圈兩端的電壓和匝數。
(1)(1分)為實現探究目的，保持原線圈的輸入電壓一定，通過改變原、副線圈匝數，測量副線圈上的電壓。這個探究過程采用的科學探究方法是　　　。
A.歸納總結法 B.控制變量法
C.理想實驗法 D.等效替代法
(2)(2分)用學生電源給原線圈供電，用多用電表測量副線圈兩端電壓，下列操作正確的是　　　　。
A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋
B.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋
C.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋
D.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋
(3)(2分)通過實驗得到3組實驗數據如上表所示，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通過實驗數據分析，你的結論是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
12.(7分)某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器“探究變壓器電壓與線圈匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。
(1)(2分)如圖丙所示，從學生電源輸出的電壓，經變壓器降壓后，使小燈泡正常發光。其對應的電路圖為　　　　。
(2)(2分)一位同學實驗時，觀察兩個線圈的導線發現粗細不同。他選擇的原線圈為800匝，副線圈為400匝，原線圈接學生電源的正交流輸出端，所接電源為“8 V”擋位，測副線圈的電壓為4.2 V。則下列敘述中符合實際情況的一項是　　　　。
A.原線圈導線比副線圈導線粗
B.學生電源實際輸出電壓大于標注的“8 V”
C.原線圈實際匝數與標注“800”不符，應大于800匝
D.副線圈實際匝數與標注“400”不符，應小于400匝
E.變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上，導致鐵芯沒有閉合
(3)(3分)變壓器鐵芯是利用由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼。這樣設計的原因是　　　　。
A.增大渦流，提高變壓器的效率
B.減小渦流，提高變壓器的效率
C.增大鐵芯中的電阻，以產生更多的熱量
13.(12分)(2024·十堰市鄖陽區第二中學高二月考)如圖所示，理想變壓器原線圈匝數n1=800，副線圈匝數n2=200，燈泡A標有“5 V　2 W”的字樣，電動機D的線圈電阻為1 Ω。將交變電壓u=100sin 100πt (V)加到理想變壓器原線圈兩端，燈泡恰能正常發光，求：
(1)(6分)副線圈兩端電壓；
(2)(6分)電動機D消耗的電功率。
14.(12分)如圖甲，電動車現在成為許多人常用的代步工具，其中的主要零件有車架、電動機、控制器、蓄電池和充電器。把電動車的電動機拆下來，使其中的線圈在勻強磁場中轉動，并外接上用電器(可看作純電阻)，電動機就變成發電機能給供電，其原理如圖乙所示。線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝。線圈電阻為1 Ω，外接電阻R=9 Ω，勻強磁場的磁感應強度為B= T，當線圈以ω=10π rad/s的角速度勻速轉動時。求：(各電表均視為理想交流電表)
(1)(3分)感應電動勢的最大值Em和交流電壓表示數U；(結果中可以保留根式)
(2)(3分)從圖示位置開始計時，寫出電路中電流i的瞬時值表達式；
(3)(3分)線圈轉一圈電阻R產生的熱量；
(4)(3分)經 s通過電阻R的電荷量是多少？
15.(16分)(2024·聊城市高二月考)如圖所示，用一小型交流發電機向遠處用戶供電，已知發電機線圈abcd匝數N=100，面積S=0.03 m2，線圈勻速轉動的角速度ω=100π rad/s，勻強磁場的磁感應強度大小為B= T。輸電時先用升壓變壓器將電壓升高，到達用戶區再用降壓變壓器將電壓降下來后供用戶使用，輸電導線的總電阻為R=10 Ω，變壓器都是理想變壓器，降壓變壓器原、副線圈的匝數比為n3∶n4=10∶1。若用戶區標有“220 V　8.8 kW”的電動機M恰能正常工作，發電機線圈電阻r不可忽略。
(1)(2分)求交流發電機產生感應電動勢的最大值Em；
(2)(6分)求輸電線路上損耗的電功率ΔP；
(3)(8分)若升壓變壓器原、副線圈匝數比為n1∶n2=1∶8，求升壓變壓器原線圈兩端的電壓U1。
答案精析
1.B　［輸電線上由電阻造成的功率損失為ΔP=I2R=()2R，可得=()2=100，B正確。］
2.C　［題圖甲中電流的最大值為2 A，周期為4 s，有效值為I甲== A，故A錯誤；題圖乙中電流的最大值為5 A，周期為2 s，有效值為I乙== A，故B錯誤；題圖丙中電流的最大值為2 A，周期為4 s，有效值滿足RT=()2R·，解得I丙=1 A，故C正確；題圖丁中電流的最大值為4 A，周期為2 s，有效值滿足RT=R·+R·，解得I丁= A，故D錯誤。］
3.A　［當滑動變阻器的滑片P向下滑動過程中，副線圈的總電阻變小；由于原線圈兩端電壓有效值不變，匝數不變，則副線圈兩端電壓有效值不變，根據歐姆定律可知副線圈電流增大，根據=，可知原線圈電流增大，電流表示數增大，故A正確；由題圖甲可知原線圈兩端電壓有效值為U1== V≈220 V，根據=可得U2≈7.8 V，故B錯誤；周期為2×10-2 s，則頻率f==50 Hz，故C錯誤；由于變壓器輸入電壓有效值不變，原線圈電流增大，根據P=U1I1，可知變壓器的輸入功率增大，故D錯誤。］
4.C　［發電機的輸出電壓U1不變，升壓變壓器匝數比不變，則副線圈電壓U2不變，A錯誤；當用電器增多時，功率增大，降壓變壓器的輸出電流增大，則降壓變壓器原線圈電流增大，輸電線上的電流增大，可知輸電線上的功率損失增大、輸電線上的電壓損失增大，導致降壓變壓器的輸入電壓U3減小，B錯誤，C正確；用戶開啟的用電器增多，功率增大，發電機輸出功率隨之增大，D錯誤。］
5.BC　［由題圖乙可知，周期為T=0.02 s，所以頻率為f==50 Hz，故A錯誤；電流表的示數為有效值I==10 A，故B正確；線圈轉一周，電流方向改變2次，故1 s內電流方向改變的次數為n=2×=100次，故C正確；0.02 s時線圈中的感應電流達到最大，感應電動勢最大，則穿過線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故D錯誤。］
6.ABD　［線框轉動過程產生正弦式交變電流，感應電動勢的最大值為Em=Bl1l2ω，所以有效值為E=，故A正確；線框轉過π時，線框平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零，電流為零，故B正確；線框轉動一周磁通量的變化量為零，故通過線框任意橫截面的電荷量為零，故C錯誤；根據焦耳定律可得線框轉過π過程中產生的熱量為Q=I2Rt=·=，故D正確。］
7.AC　［大輪和小輪通過皮帶傳動，線速度大小相等，小輪和線圈同軸轉動，角速度相等，根據v=ωr，可知小輪轉動的角速度為4ω，則線圈轉動的角速度為4ω，A正確；線圈產生感應電動勢的最大值Emax=nBS·4ω，又S=L2，可得Emax=4nBL2ω，則線圈產生感應電動勢的有效值E==2nBL2ω，根據串聯電路分壓原理可知燈泡兩端電壓有效值為U==nBL2ω，B錯誤；若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則線圈的匝數變為原來的2倍，線圈產生感應電動勢的最大值Emax'=8nBL2ω，此時線圈產生感應電動勢的有效值E'==4nBL2ω，根據電阻定律可知線圈電阻變為原來的2倍，即為2R，根據串聯電路分壓原理可得燈泡兩端電壓有效值U'==，C正確；若僅將小輪半徑變為原來的兩倍，根據v=ωr可知小輪和線圈的角速度變小，根據E有效=，可知線圈產生的感應電動勢有效值變小，則燈泡變暗，D錯誤。］
8.AC　［設ab端的輸入電壓為U，則原線圈的輸入電壓為U1=U-UL，由理想變壓器的電壓關系有===，而U2等于可變電阻的電壓，所以ab端電壓U與可變電阻兩端電壓U2之比不為1∶3，B錯誤；根據理想變壓器的電流關系有==，所以原、副線圈中的電流比為3∶1，A正確；若可變電阻接入電路的阻值變大，假設副線圈的輸出電壓不變，則副線圈中的電流I2減小，由變壓器原、副線圈的電流關系可知，原線圈中的電流I1也會減小，根據U1=U-UL=U-I1R0可知，原線圈輸入電壓U1變大，根據變壓器的電壓關系可知，副線圈的輸出電壓U2變大，則電壓表示數變大，C正確；可變電阻消耗功率為P=UI1-R0，當I1=時，可變電阻消耗功率最大，則有U1=U-I1R0=U，根據理想變壓器的電壓關系==，此時可變電阻的電壓為U2=3U1=，根據理想變壓器電流關系==，此時可變電阻的電流為I2=I1=，則可變電阻的阻值為R==9R0，所以當可變電阻接入電路的電阻為9R0時，可變電阻消耗的功率最大，D錯誤。］
9.40 　40 000
10.e=2cos 10πt　0.2　　0.08
解析　線圈產生的最大感應電動勢為Em=NBSω=100××0.001×10π V=2 V，線圈從垂直于中性面位置開始轉動，電動勢的瞬時值表達式為e=Emcos ωt=2cos 10πt V。
交流電流表的示數為I==0.2 A。
線圈從題圖所示位置轉過90°的過程中通過電阻R的電荷量
q=N=N= C。
電路的熱功率為P=I2(R+r)=0.4 W，交流電的周期T==0.2 s，由能量的轉化關系可知線圈轉動一圈外力所做的功為W=Q=PT=0.08 J。
11.(1)B　(2)D　(3)在誤差允許范圍內，變壓器原、副線圈的電壓比等于原、副線圈的匝數比
解析　(1)為實現探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變原、副線圈匝數，測量副線圈上的電壓。這個探究過程采用的科學探究方法是控制變量法，故選B。
(2)變壓器的工作原理是電磁感應，用學生電源給原線圈供電應接交變電壓，用多用電表測量副線圈兩端電壓，應使用交流電壓擋，故選D。
(3)由實驗數據可知：第1次有==4，=≈4，第2次有==3，=≈3，第3次有==2，=≈5，由以上計算可知，在誤差允許的范圍內，變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數比，即=。
12.(1)B　(2)B　(3)B
解析　(1)變壓器不能改變直流電的電壓，A錯誤；而C、D圖不是變壓器，C、D錯誤，B正確。
(2)副線圈匝數少，則電流大，則副線圈導線比原線圈導線粗，A錯誤；學生電源實際輸出電壓大于標注的“8 V”，所以副線圈電壓為4.2 V，B正確；根據=知，若原線圈實際匝數與標注“800”不符，應小于800匝，C錯誤；根據=，若副線圈實際匝數與標注“400”不符，應大于400匝，D錯誤；若變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上，導致鐵芯沒有閉合，則會導致變壓器“漏磁”現象嚴重，則副線圈電壓會小于4 V，E錯誤。
(3)這樣設計的原因是減小渦流，提高變壓器的效率，故B正確。
13.(1)25 V　(2)8 W
解析　(1)交變電壓u=100sin 100πt (V)，
最大值為Um=100 V
故有效值為U1== V=100 V
根據理想變壓器電壓關系=
有U2== V=25 V
(2)由于燈泡正常發光，故電流為
I== A=0.4 A
電動機兩端電壓為
UD=U2-UL=25 V-5 V=20 V
電動機消耗的電功率為
PD=UDI=20×0.4 W=8 W。
14.(1)50 V　 V
(2)i=5sin 10πt(A)
(3)22.5 J　(4)0.08 C
解析　(1)感應電動勢的最大值Em=NBSω=50 V，電動勢的有效值E有效==25 V，電壓表測量的是路端電壓，所以電壓表的示數
U== V
(2)電流最大值Im==5 A，則電路中電流瞬時值表達式為
i=Imsin ωt=5sin 10πt(A)
(3)電流有效值I有效=，轉一圈所需時間T==0.2 s，線圈轉一圈電阻R產生的熱量Q=RT=22.5 J。
(4) s內線圈轉過的角度
θ=ωt=10π×=
該過程中，ΔΦ=BS-BScos θ=BS
由=，=， =N
得q= N= N= C= C≈0.08 C。
15.(1)300 V　(2)160 W　(3)280 V
解析　(1)根據正弦式交變電流的產生規律可知，感應電動勢的最大值為Em=NBSω
代入數據解得Em=300 V
(2)設降壓變壓器原、副線圈中的電流分別為I3、I4，電動機恰能正常工作，有I4==40 A
根據=
可得I3==4 A
所以輸電線路上損耗的電功率為
ΔP=R=160 W
(3)根據=
得U3===2 200 V
升壓變壓器副線圈兩端的電壓為
U2=U3+I3R=2 240 V
又=
可得U1==280 V。(共55張PPT)
章末檢測試卷(第3章)
一、單項選擇題
1.從發電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為5 Ω，分別用1 100 V和11 kV兩種電壓輸電。兩種情況下輸電線上由電阻造成的功率損失之比為
A.1∶100 B.100∶1
C.1∶10 D.10∶1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
13
14
15
輸電線上由電阻造成的功率損失為ΔP=I2R=()2R，可得=()2=100，B正確。
2.(2023·西安市高新一中高二階段練習)如圖為正弦電流和方波電流隨時間的變化關系圖像，關于甲、乙、丙、丁四幅圖，下列說法正確的是
A.圖甲中電流的最大值為2 A，有效值
　為 A，周期為5 s
B.圖乙中電流的最大值為5 A，有效值
　為2.5 A，周期為4 s
C.圖丙中電流的最大值為2 A，有效值
　為1 A，周期為4 s
D.圖丁中電流的最大值為4 A，有效值為3.5 A，周期為2 s
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
題圖甲中電流的最大值為2 A，周期為4 s，有效值為I甲== A，故A錯誤；
題圖乙中電流的最大值為5 A，周期為2 s，有效值為I乙== A，故B錯誤；
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
題圖丙中電流的最大值為2 A，周期為4 s，有效值滿足RT=()2R·，解得I丙=1 A，故C正確；
題圖丁中電流的最大值為4 A，周期為2 s，有效值滿足RT=　R·+R·，解得I丁= A，故D錯誤。
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3.(2023·北京市通州區期末)某理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2　=311∶11，原線圈輸入電壓的變化規律如圖甲所示，電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的滑片，電表均為理想交流電表。閉合開關S后，將滑動變阻器的滑片P從最上端往下滑的過程中，下列說法正確的是
A.電流表的示數增大
B.電壓表的示數為11 V
C.副線圈輸出電壓的頻率為100 Hz
D.變壓器的輸入功率減小
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
當滑動變阻器的滑片P向下滑動過程中，副線圈的總電阻變小；由于原線圈兩端電壓有效值不變，
14
匝數不變，則副線圈兩端電壓有效值不變，根據歐姆定律可知副線圈電流增大，根據=，可知原線圈電流增大，電流表示數增大，故A正確；
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
由題圖甲可知原線圈兩端電壓有效值為U1== V≈220 V，根據=可得U2≈7.8 V，故B錯誤；
14
周期為2×10-2 s，則頻率f==50 Hz，故C錯誤；
由于變壓器輸入電壓有效值不變，原線圈電流增大，根據P=U1I1，可知變壓器的輸入功率增大，故D錯誤。
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4.(2024·山西省卓越聯盟高二期中改編)如圖所示為遠距離輸電示意圖，發電機的輸出電壓U1、輸電線的電阻及理想變壓器的匝數均不變，當用戶開啟的用電器越來越多時，下列表述正確的是
A.升壓變壓器副線圈電壓U2減小
B.降壓變壓器原線圈電壓U3增大
C.輸電線消耗的功率增大
D.發電機的輸出功率不變
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
發電機的輸出電壓U1不變，升壓變壓器匝數比不變，則副線圈電壓U2不變，A錯誤；
當用電器增多時，功率增大，降
壓變壓器的輸出電流增大，則降壓變壓器原線圈電流增大，輸電線上的電流增大，可知輸電線上的功率損失增大、輸電線上的電壓損失增大，導致降壓變壓器的輸入電壓U3減小，B錯誤，C正確；
用戶開啟的用電器增多，功率增大，發電機輸出功率隨之增大，D錯誤。
15
二、多項選擇題
5.(2024·蚌埠市鐵路中學高二期中)圖甲是小型交流發電機的示意圖，線圈繞水平軸OO'勻速轉動，　為交流電流表。從圖示位置開始計時，交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。則
A.電流的頻率是100 Hz
B.電流表的示數為10 A
C.電路中的電流方向每秒鐘改
　變100次
D.0.02 s時穿過線圈平面的磁通量最大
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由題圖乙可知，周期為T=　0.02 s，所以頻率為f==　　50 Hz，故A錯誤；
電流表的示數為有效值I==10 A，
故B正確；
線圈轉一周，電流方向改變2次，故1 s內電流方向改變的次數為n=2×=100次，故C正確；
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0.02 s時線圈中的感應電流達到最大，感應電動勢最大，則穿過線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故D錯誤。
15
6.如圖所示，處在垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場中的矩形線框MNPQ，以恒定的角速度ω繞對角線NQ轉動。已知MN長為l1，NP長為l2，線框電阻為R，t=0時刻線框平面與紙面重合，下列說法正確的是
A.矩形線框產生的感應電動勢有效值為Bl1l2ω
B.矩形線框轉過π時的電流為零
C.矩形線框轉動一周，通過線框任意橫截面的電荷量為
D.矩形線框轉過π過程中產生的熱量為
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線框轉動過程產生正弦式交變電流，感應電動勢的最大值為Em=Bl1l2ω，所以有效值為E=，故A正確；
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線框轉過π時，線框平面與磁場垂直，磁通量最大，感應電動勢為零，電流為零，故B正確；
線框轉動一周磁通量的變化量為零，故通過線框任意橫截面的電荷量為零，故C錯誤；
根據焦耳定律可得線框轉過π過程中產生的熱量為Q=I2Rt=·=，
故D正確。
15
7.(2023·湖南卷)某同學自制了一個手搖交流發電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場。 大輪以角速度ω勻速轉動，帶動小輪及線圈繞轉軸轉動，轉軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設發電時燈泡能發光且工作在額定電壓以內，下列說法正確的是
A.線圈轉動的角速度為4ω
B.燈泡兩端電壓有效值為3nBL2ω
C.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的
　多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為
D.若僅將小輪半徑變為原來的兩倍，則燈泡變得更亮
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大輪和小輪通過皮帶傳動，線速度大小相等，小輪和線圈同軸轉動，角速度相等，根據v=ωr，可知小輪轉動的角速度為4ω，則線圈轉動的角速度為4ω，A正確；
13
14
線圈產生感應電動勢的最大值Emax=nBS·4ω，又S=L2，可得Emax=4nBL2ω，則線圈產生感應電動勢的有效值E==2nBL2ω，根據串聯電路分壓原理可知燈泡兩端電壓有效值為U==nBL2ω，B錯誤；
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若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈，則線圈的匝數變為原來的2倍，線圈產生感應電動勢的最大值Emax'=8nBL2ω，此時線圈產生感應電動勢的有效值E'==
13
14
4nBL2ω，根據電阻定律可知線圈電阻變為原來的2倍，即為2R，根據串聯電路分壓原理可得燈泡兩端電壓有效值U'==，C正確；
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若僅將小輪半徑變為原來的兩倍，根據v=ωr可知小輪和線圈的角速度變小，根據E有效=，可知線圈產生的感應電動勢有效值變小，則燈泡變暗，D錯誤。
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8.(2024·張家界市月考)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數比為1∶3，a、b端接入電壓有效值恒定的正弦交流電，原線圈接入阻值為R0恒定不變的燈泡L，副線圈接入可變電阻R、理想交流電壓表V，則下列說法正確的是
A.原、副線圈中的電流比為3∶1
B.ab端電壓與可變電阻兩端電壓比為1∶3
C.若可變電阻接入電路的阻值變大，電壓表V示數變大
D.當可變電阻接入電路的阻值為3R0時，可變電阻消耗的功率最大
√
√
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設ab端的輸入電壓為U，則原線圈的輸入電壓為U1=U-UL，由理想變壓器的電壓關系有= ==，而U2等于可變電阻的電壓，所以ab端電壓U與可變電阻兩端電壓U2之比不為1∶3，B錯誤；
根據理想變壓器的電流關系有==，所以原、副線圈中的電流比為3∶1，A正確；
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若可變電阻接入電路的阻值變大，假設副線圈的輸出電壓不變，則副線圈中的電流I2減小，由變壓器原、副線圈的電流關系可知，原線圈中的電流I1也會減小，根據U1=U-UL=U-I1R0可知，原線圈輸
入電壓U1變大，根據變壓器的電壓關系可知，副線圈的輸出電壓U2變大，則電壓表示數變大，C正確；
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可變電阻消耗功率為P=UI1-R0，當I1=時，可變電阻消耗功率最大，則有U1=U-I1R0=U，根據
理想變壓器的電壓關系==，此時可變電阻的電壓為U2=3U1===，此時可變電阻的電流為I2=I1=，則可變電阻的阻值為R==9R0，所以當可變電阻接入電路的電阻為9R0時，可變電阻消耗的功率最大，D錯誤。
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三、非選擇題
9.利用垃圾發電可減少垃圾堆放、消除細菌和減少傳染病傳播、減少大氣污染。中國第一座垃圾電站，日處理垃圾300噸，發電功率500 kW。當采用10 kV電壓輸電時，安裝在輸電線路起點的電能表和終點的電能表一晝夜讀數相差2 400 kW·h，則輸電線上的總電阻為　 Ω，若要使輸電線上損失的功率變為輸送功率的1.25%，則輸電電壓應提高到________V。
15
40
40 000
乙所示，矩形線圈abcd的面積為S=0.001 m2，共有N=100匝，線圈總電阻r=1 Ω，線圈處于磁感應強度大小為B= T的勻強磁場中，可繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO'轉動，線圈在轉動時保持與外電路電阻R=9 Ω連接，不計電流表內阻。在外力作用下線圈以ω=10π rad/s的角速度勻速轉動，從圖示位置開始計時，電動勢的瞬時值表達式為　　 　　 V；理想交流電流表的示數為　　 A；線圈從圖示位置轉過
90°的過程中通過電阻R的電荷量q為　 　 C；線圈轉動一圈外力所做的功為_____J。
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10.圖甲為某品牌的共享單車，單車的內部有一個小型發電機，通過騎行者的騎行踩踏，不斷地給單車里的蓄電池充電，蓄電池再給智能鎖供電。單車內小型發電機發電原理可簡化為圖
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e=2cos 10πt
0.2
0.08
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線圈產生的最大感應電動勢為Em=NBSω=100××0.001×10π V=2 V，線圈從垂直于中性面位置開始轉動，電動勢的瞬時值表達式為e=Emcos ωt =2cos 10πt V。
交流電流表的示數為I==0.2 A。
線圈從題圖所示位置轉過90°的過程中
通過電阻R的電荷量q=N=N= C。
電路的熱功率為P=I2(R+r)=0.4 W，交流電的周期T==0.2 s，由能量的轉化關系可知線圈轉動一圈外力所做的功為W=Q=PT=0.08 J。
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11.(2023·莆田市第一中學高二期末)在“探究變壓器線
圈兩端的電壓和匝數的關系”實驗中，可拆變壓器如
圖所示。
15
實驗次數 n1 n2 U1/V U2/V
1 800 200 10.0 2.47
2 300 100 10.0 3.10
3 120 60 10.0 4.96
上表數據表示變壓器線圈兩端的電壓和匝數。
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實驗次數 n1 n2 U1/V U2/V
1 800 200 10.0 2.47
2 300 100 10.0 3.10
3 120 60 10.0 4.96
(1)為實現探究目的，保持原線圈的輸入電壓一定，通過改變原、副線圈匝數，測量副線圈上的電壓。這個探究過程采用的科學探究方法是__。
A.歸納總結法 B.控制變量法
C.理想實驗法 D.等效替代法
B
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為實現探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變原、副線圈匝數，測量副線圈上的電壓。這個探究過程采用的科學探究方法是控制變量法，故選B。
15
實驗次數 n1 n2 U1/V U2/V
1 800 200 10.0 2.47
2 300 100 10.0 3.10
3 120 60 10.0 4.96
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D
(2)用學生電源給原線圈供電，用多用電表測量副線圈兩端電壓，下列操作正確的是　　。
A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋
B.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋
C.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋
D.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋
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變壓器的工作原理是電磁感應，用學生電源給原線圈供電應接交變電壓，用多用電表測量副線圈兩端電壓，應使用交流電壓擋，故選D。
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(3)通過實驗得到3組實驗數據如上表所示，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通過實驗數據分析，你的結論是__________________________________________________________
_______。
實驗次數 n1 n2 U1/V U2/V
1 800 200 10.0 2.47
2 300 100 10.0 3.10
3 120 60 10.0 4.96
在誤差允許范圍內，變壓器原、副線圈的電壓比等于原、副線圈的匝數比
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由實驗數據可知：第1次有==4，=≈4，第2次有==3，=≈3，第3次有==2，=≈5，由以上計算可知，在誤差允許的范圍內，變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數比，即=。
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實驗次數 n1 n2 U1/V U2/V
1 800 200 10.0 2.47
2 300 100 10.0 3.10
3 120 60 10.0 4.96
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12.某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器“探究變壓器電壓與線圈匝數的關系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。
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(1)如圖丙所示，從學生電源輸出的電壓，
經變壓器降壓后，使小燈泡正常發光。其
對應的電路圖為　　。
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B
變壓器不能改變直流電的電壓，A錯誤；
而C、D圖不是變壓器，C、D錯誤，B正確。
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(2)一位同學實驗時，觀察兩個線圈的導線發現粗細不同。他選擇的原線圈為800匝，副線圈為400匝，原線圈接學生電源的正交流輸出端，所接電源為“8 V”擋位，測副線圈的電壓為4.2 V。則下列敘述中符合實際情況的一項是　　。
A.原線圈導線比副線圈導線粗
B.學生電源實際輸出電壓大于標
　注的“8 V”
C.原線圈實際匝數與標注“800”不符，應大于800匝
D.副線圈實際匝數與標注“400”不符，應小于400匝
E.變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上，導致鐵芯沒有閉合
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B
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副線圈匝數少，則電流大，則副線圈導線比原線圈導線粗，A錯誤；
學生電源實際輸出電壓大于標注的“8 V”，所以副線圈電壓為4.2 V，B正確；
根據=知，若原線圈實際匝數與標注“800”不符，應小于800匝，C錯誤；
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根據=，若副線圈實際匝數與標注“400”不符，應大于400匝，D錯誤；
若變壓器的鐵芯B沒有安裝在鐵芯
A上，導致鐵芯沒有閉合，則會導致變壓器“漏磁”現象嚴重，則副線圈電壓會小于4 V，E錯誤。
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(3)變壓器鐵芯是利用由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼。這樣設計的原因是　　。
A.增大渦流，提高變壓器的效率
B.減小渦流，提高變壓器的效率
C.增大鐵芯中的電阻，以產生更
　多的熱量
15
B
這樣設計的原因是減小渦流，提高變壓器的效率，故B正確。
13.(2024·十堰市鄖陽區第二中學高二月考)如圖所示，理想變壓器原線圈匝數n1=800，副線圈匝數n2=200，燈泡A標有“5 V　2 W”的字樣，電動機D的線圈電
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阻為1 Ω。將交變電壓u=100sin 100πt (V)加到理想變壓器原線圈兩端，燈泡恰能正常發光，求：
(1)副線圈兩端電壓；
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答案　25 V
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交變電壓u=100sin 100πt (V)，
最大值為Um=100 V
故有效值為U1== V=100 V
根據理想變壓器電壓關系=
有U2== V=25 V
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(2)電動機D消耗的電功率。
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答案　8 W
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由于燈泡正常發光，故電流為
I== A=0.4 A
電動機兩端電壓為
UD=U2-UL=25 V-5 V=20 V
電動機消耗的電功率為
PD=UDI=20×0.4 W=8 W。
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14.如圖甲，電動車現在成為許多人常用的代步工具，其中的主要零件有車架、電動機、控制器、蓄電池和充電器。把電動車的電動機拆下來，使其中的線圈在勻強磁場中轉動，并外接上用電器(可看作純電阻)，電動機就變成發電
機能給供電，其原理如圖乙所示。線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝。線圈電阻為1 Ω，外接電阻R=9 Ω，勻強磁場的磁感應強度為B= T，當線圈以ω=10π rad/s的角速度勻速轉動時。求：(各電表均視為理想交流電表)
(1)感應電動勢的最大值Em和交流電壓表示數U；(結果中可以保留根式)
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答案　50 V　 V　
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感應電動勢的最大值Em=NBSω=50 V，電動勢的有效值E有效==25 V，電壓表測量的是路端
電壓，所以電壓表的示數
U== V
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(2)從圖示位置開始計時，寫出電路中電流i的瞬時值表達式；
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答案　i=5sin 10πt(A)　
電流最大值Im==5 A，則電路中電流瞬時值表達式為i=Imsin ωt= 5sin 10πt(A)
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(3)線圈轉一圈電阻R產生的熱量；
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答案　22.5 J
電流有效值I有效=，轉一圈所需時間T==0.2 s，線圈轉一圈電阻R產生的熱量Q=RT=22.5 J。
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(4)經 s通過電阻R的電荷量是多少？
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答案　0.08 C
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s內線圈轉過的角度θ=ωt=10π×=
該過程中，ΔΦ=BS-BScos θ=BS
由===N
得q= N= N= C= C≈0.08 C。
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15.(2024·聊城市高二月考)如圖所示，用一小型交流發電機向遠處用戶供電，已知發電機線圈abcd匝數N=100，面積S=0.03 m2，線圈勻速轉動的角速度
ω=100π rad/s，勻強磁場的磁感應強度大小為B= T。輸電時先用升壓變壓器將電壓升高，到達用戶區再用降壓變壓器將電壓降下來后供用戶使用，輸電導線的總電阻為R=10 Ω，變壓器都是理想變壓器，降壓變壓器原、副線圈的匝數比為n3∶n4=10∶1。若用戶區標有“220 V　8.8 kW”的電動機M恰能正常工作，發電機線圈電阻r不可忽略。
(1)求交流發電機產生感應電動勢的最大值Em；
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(1)求交流發電機產生感應電動勢的最大值Em；
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答案　300 V
根據正弦式交變電流的產生規律可知，感應電動勢的最大值為Em= NBSω
代入數據解得Em=300 V
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(2)求輸電線路上損耗的電功率ΔP；
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答案　160 W
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設降壓變壓器原、副線圈中的電流分別為I3、I4，電動機恰能正常工作，有I4==40 A
根據=
可得I3==4 A
所以輸電線路上損耗的電功率為
ΔP=R=160 W
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(3)若升壓變壓器原、副線圈匝數比為n1∶n2=1∶8，求升壓變壓器原線圈兩端的電壓U1。
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答案　280 V
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根據=
得U3===2 200 V
升壓變壓器副線圈兩端的電壓為
U2=U3+I3R=2 240 V
又=
可得U1==280 V。

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