資源簡介

章末檢測試卷(第三章)
(滿分：100分)
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28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.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=1∶3，副線圈回路中接入三個均標有“36 V　40 W”的燈泡，且均正常發光，那么，標有“36 V　40 W”的小燈泡A (　　)
A.也正常發光 B.將被燒毀
C.比另外三個燈泡暗 D.無法確定
2.(2022·廣東卷)如圖是簡化的某種旋轉磁極式發電機原理圖。定子是僅匝數n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內勻速轉動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是 (　　)
A.兩線圈產生的電動勢的有效值相等
B.兩線圈產生的交變電流頻率相等
C.兩線圈產生的電動勢同時達到最大值
D.兩電阻消耗的電功率相等
3.(2021·天津卷)如圖所示，閉合開關后，R=5 Ω的電阻兩端的交流電壓為u=50sin 10πt V，電壓表和電流表均為理想交流電表，則 (　　)
A.該交流電周期為0.02 s
B.電壓表的讀數為100 V
C.電流表的讀數為10 A
D.電阻的電功率為1 kW
4.電站向某地輸送5 000 kW的電功率，輸電線上損耗的電功率為100 kW，如果把輸電電壓提高為原來的10倍，同時將輸電線的橫截面積減為原來的一半，而輸送的電功率不變，那么輸電線損耗的電功率為 (　　)
A.0.2 kW B.0.5 kW
C.2.0 kW D.5.0 kW
5.(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為滑動變阻器的觸頭，電表均為理想電表。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
6.(2020·浙江7月選考)如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率P=100 kW，發電機的電壓U1=250 V，經變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線=8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220 V。已知輸電線上損失的功率P線=5 kW，假設兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是 (　　)
A.發電機輸出的電流I1=40 A
B.輸電線上的電流I線=625 A
C.降壓變壓器的匝數比n3∶n4=190∶11
D.用戶得到的電流I4=455 A
7.(2023·甘孜州高二校考)如圖所示為某小型發電站高壓輸電示意圖。發電機輸出功率恒定，變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個互感器(均為理想器材)，兩互感器原、副線圈的匝數比分別為200∶1和1∶20，降壓變壓器原、副線圈的匝數比為200∶1，電壓表的示數為220 V，電流表的示數為5 A，輸電線路總電阻r=20 Ω，則下列說法正確的是 (　　)
A.互感器甲是電流互感器，互感器乙是電壓互感器
B.輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率的4.5%
C.用戶端的電壓U4為200 V
D.用戶使用的用電設備增多，流過電流互感器的電流減小
二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18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)
8.(2024·天津市月考)圖甲是一臺小型發電機的結構示意圖，線圈逆時針轉動，產生的電動勢e隨時間t變化的正弦規律圖像如圖乙所示。發電機線圈的電阻r=2 Ω，外接燈泡的電阻為10 Ω。則 (　　)
A.在t=0.01 s時刻，穿過線圈的磁通量最大
B.理想電壓表的示數為6 V
C.燈泡消耗的電功率為2.5 W
D.線圈產生感應電動勢的瞬時值表達式e=60·sin 50πt (V)
9.(2024·蘇州市第十中學高二月考)無線充電給我們生活帶來了很大的方便，圖甲是手機無線充電器的示意圖，其原理如圖乙所示，當送電線圈接上220 V的正弦交變電流后，會產生一個變化的磁場，從而使手機的受電線圈中產生交變電流，該電流經過其他裝置轉化為直流電給手機充電，該裝置實際上可等效為一個無漏磁的理想變壓器。送電線圈的匝數為N1，受電線圈匝數為N2，N1∶N2=44∶1，若手機電阻為5 Ω，當該裝置給手機充電時，下列說法正確的是 (　　)
A.流過原、副線圈的電流之比為1∶44
B.受電線圈兩端c、d之間的輸出電壓為4 V
C.充電時流過手機的電流為1 A
D.保持ab端輸入電壓不變，若在充電時玩大型游戲(即增大手機用電功率)，則受電線圈的輸出電流將變小
10.(2023·內江市高二期末)如圖，是某款手搖點火器原理圖。當鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5 000 V時可以產生電火花。已知勻強磁場的磁感應強度B大小為0.2 T，手搖發電機線圈的面積為0.25 m2，共50匝，不計內阻。變壓器為理想變壓器，其原、副線圈匝數比為1∶100。下列說法正確的是 (　　)
A.線圈轉速等于2 r/s時，1 min內點火器可以產生120次電火花
B.線圈轉速等于4 r/s時，點火器可以產生電火花
C.電壓表的示數為5 V時，點火器可以產生電火花
D.只有當電壓表示數超過25 V，點火器才可以產生電火花
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11.(8分)(2023·重慶市巴蜀中學校考)某同學在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗中，
(1)(2分)以下哪些實驗器材是其所必需的　　　　　(選填字母代號)。
A.學生電源
B.多用電表
C.干電池組
D.直流電壓表
E.條形磁鐵
F.滑動電阻器
G.可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈)
(2)(2分)在實驗過程中，下列操作正確的是　　　　　(選填字母代號)。
A.為保證實驗順利進行，電源應選用低壓直流電源
B.為保證多用電表的安全，應使用交流電壓擋測電壓，并先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量
C.實驗結束后應先斷開開關，再拆除多用電表，以免燒壞電表
D.因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導線、接線柱
(3)(2分)變壓器的線圈都繞在鐵芯上，為了保護器件，提高變壓器的效率，途徑之一是　　　　　(選填“增大”或“減小”)鐵芯材料的電阻率；另一途徑就是用互相絕緣的薄硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯，以頂部可拆鐵芯橫梁為例，每片硅鋼片平面應垂直于圖乙中的　　　　　(選填字母代號)。
A.平面abcd B.平面aehd
C.平面efgh D.平面abfe
(4)(2分)如圖甲，當把12 V的交變電壓接在原線圈“0”和“16”兩個接線柱之間，那么接“0”和“4”的副線圈的輸出電壓可能是　　　　　(選填字母代號)。
A.3.5 V B.3 V C.2.7 V
12.(8分)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，線框總電阻為R，t=0時刻線框平面與紙面重合，則：
(1)(4分)矩形線框產生的感應電動勢有效值為　　　　；
(2)(4分)矩形線框轉過π過程中產生的熱量為　　　　。
13.(10分)(2021·江蘇卷)貫徹新發展理念，我國風力發電發展迅猛，2020年我國風力發電量高達4 000億千瓦時。某種風力發電機的原理如圖所示，發電機的線圈固定，磁體在葉片驅動下繞線圈對稱軸轉動，已知磁體間的磁場為勻強磁場，磁感應強度的大小為0.20 T，線圈的匝數為100、面積為0.5 m2，電阻為0.6 Ω，若磁體轉動的角速度為90 rad/s，線圈中產生的感應電流為50 A。求：
(1)(5分)線圈中感應電動勢的有效值E；
(2)(5分)線圈的輸出功率P。
14.(14分)如圖甲，電動車現在成為了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，使其中的線圈轉動，并外接上用電器R(可看作純電阻)，電動機就變成發電機能給R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大小為B= T，方向垂直紙面向里，當線圈以ω=10π rad/s的角速度勻速轉動時。(各電表均視為理想交流電表)
(1)(3分)求線圈感應電動勢的最大值Em和交流電壓表示數U(結果可以保留根式)。
(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)(4分)求線圈轉一圈用電器R產生的熱量。
(4)(4分)經 s通過電阻R的電荷量是多少(結果保留一位有效數字)？
15.(14分)(2023·重慶市田家炳中學高二校考)小型水電站發電機的輸出功率為360 kW，輸出電壓為250 V。先經過升壓變壓器T1進行高壓輸送，輸送線路總電阻為4 Ω。為滿足用戶日常用電需求，在到達用戶端之時利用降壓變壓器T2把電壓降為220 V。允許輸送過程損失的功率控制為4%。整個遠距離輸電線路如圖甲所示，且變壓器T1、T2都可看作理想變壓器，則：
(1)(9分)升壓變壓器的原、線圈的匝數之比和降壓變壓器的輸入電壓；
(2)(5分)用戶區的小明同學正在家中使用額定電壓為10 V的調光臺燈，該燈是利用可控硅光調節器來實現調節燈光強弱的。如圖是經過調節器調節后加在電燈上的電壓如圖乙所示(圖乙中曲線為正弦曲線的一部分)。當臺燈正常工作時，試求Um。
答案精析
1.A　［理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于匝數之比，由副線圈回路中三個均標有“36 V　40 W”的燈泡均能正常發光，可知副線圈兩端電壓U2=36×3 V=108 V，所以原線圈兩端電壓U1=U2=36 V，燈泡A與原線圈并聯，兩端電壓也為36 V，能正常發光，故選A。］
2.B　［根據E=n，可知兩線圈中磁通量的變化率相等，但是匝數不同，則產生的感應電動勢最大值不相等，有效值也不相等，根據P=可知，兩電阻消耗的電功率也不相等，選項A、D錯誤；因兩線圈放在同一個旋轉磁鐵的旁邊，則兩線圈產生的交變電流的頻率相等，選項B正確；
當磁鐵的磁極到達線圈軸線時，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，由題圖可知兩線圈產生的感應電動勢不可能同時達到最大值，選項C錯誤。］
3.C　［該交流電的周期T== s=0.2 s，
電壓表的讀數為交流電的有效值，即U= V=50 V，選項A、B錯誤；
電流表的讀數為I== A=10 A，選項C正確；
電阻的電功率為P=IU=10×50 W=500 W，選項D錯誤。］
4.C　［輸電電壓提高為原來的10倍，根據P=UI知，輸電電流減小為原來的，輸電線的橫截面積減為原來的一半，根據電阻定律R=ρ知，則輸電線的電阻增大為原來的2倍，根據P損=I2R知，輸電線上損耗的電功率減小為原來的，則輸電線上損耗的功率為2.0 kW，故C正確，A、B、D錯誤。］
5.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，則變壓器的輸入功率增大，故A正確，D錯誤；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；由題圖知，周期為2×10-2 s，則頻率f==50 Hz，故C錯誤。］
6.C　［發電機輸出電流I1== A=400 A，故A錯誤；輸電線上損失的功率P線=R線=5 kW，所以I線==25 A，故B錯誤；用戶得到的功率P4=P-P線=（100-5） kW=95 kW，則I4== A= A，故==，故C正確，D錯誤。］
7.B　［互感器甲并聯在零、火線上，所以是電壓互感器，互感器乙串聯在電路中，是電流互感器，故A錯誤；
電流表的示數為5 A，互感器乙原、副線圈的匝數比1∶20，則線路上電流I=100 A，線路上損耗的功率P損=I2r=200 kW，電壓表的示數為220 V，原、副匝數比為200∶1，所以輸送電壓U=44 000 V，功率P=UI=4 400 kW，則輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率的×100%=4.5%，故B正確；
U3=44 000 V-100×20 V=42 000 V
由降壓變壓器原、副線圈的匝數比為200∶1可得，用戶端的電壓U4==210 V，選項C錯誤；
用戶使用的用電設備增多，用戶回路電流變大，則流過電流互感器的電流變大，故D錯誤。］
8.AC　［在t=0.01 s時刻，電動勢為0，則線圈位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，A正確；由題圖乙可知，電動勢的最大值為Em=6 V，周期為0.02 s，則電動勢的瞬時值表達式為e=Emsin （t）=6sin 100πt （V），D錯誤；理想電壓表的示數為有效值，并且測量外電路電壓，故U=R=R=5 V，B錯誤；燈泡消耗的電功率P== W=2.5 W，C正確。］
9.AC　［流過原、副線圈的電流之比等于原、副線圈的匝數反比，則流過原、副線圈的電流之比為==，故A正確；根據=，代入數據解得受電線圈兩端c、d之間的輸出電壓為U2=5 V，故B錯誤；充電時流過手機的電流為I2== A=1 A，故C正確；保持ab端輸入電壓不變，則受電線圈的輸出電壓不變，若在充電時玩大型游戲（即增大手機用電功率），則受電線圈的輸出電流將變大，故D錯誤。］
10.BD　［線圈在勻強磁場中轉動產生交流電，設轉速為n，則發電機的最大電動勢為Em=NBSω=NBS·2πn，發電機的最大電動勢等于變壓器的輸入線圈電壓的最大值，U1m=Em，根據變壓器兩端的匝數比等于電壓比，有==，鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5 000 V時可以產生電火花，令U2m=5 000 V，聯立各方程解得U1m=50 V，n= r/s≈3.18 r/s，故線圈轉速等于2 r/s時，點火器不可以產生電火花；線圈轉速等于4 r/s時，副線圈的電壓最大值超過了5 000 V，能產生電火花，故A錯誤，B正確；電壓表的示數為交流電有效值，剛點火時UV==25 V，電壓表的示數為5 V時，點火器不可以產生電火花；只有當電壓表示數超過25 V，點火器才可以產生電火花，故C錯誤，D正確。］
11.（1）ABG　（2）B　（3）減小　D　（4）C
解析　（1）實驗中，必須要有學生電源提供交流電，A需要，C不需要；學生電源本身可以調節電壓，無需滑動變阻器F；需要用多用電表測量交流電壓，B需要，D不需要；本實驗不需要用條形磁鐵，需用可拆變壓器來進行實驗，G需要，E不需要。綜上所述，需要的實驗器材為ABG。
（2）為了保證實驗安全、有效地進行，應選用低壓交流電源，故A錯誤；為了保護電表，測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當的擋位進行測量，故B正確；實驗結束后應先拆除多用電表，再斷開開關，防止斷開開關時線圈自感產生大的自感電動勢燒壞電表，故C錯誤；通電時不可用手直接接觸裸露的導線、接線柱，以免造成磁通量損失，故D錯誤。
（3）變壓器的線圈都繞在鐵芯上，為了保護器件，提高變壓器的效率，由P=I2R知途徑之一是減小鐵芯材料的電阻率；另一途徑就是用互相絕緣的薄硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯，以頂部可拆鐵芯橫梁為例，每片硅鋼片平面應垂直于題圖乙中的平面abfe，使相鄰硅鋼片絕緣，故選D。
（4）根據變壓器原理可知，理想變壓器原、副線圈匝數之比等于電壓之比，即===，故理想狀態下U2=3 V，但考慮到實驗過程中的系統誤差，變壓器不是理想變壓器，故U2<3 V，右側線圈接線柱間輸出電壓可能是2.7 V。故選C。
12.（1）Bl1l2ω　（3）
解析　（1）線框轉動過程產生正弦式交變電流，最大值為Em=Bl1l2ω，所以有效值為E=；
（2）根據焦耳定律可得線框轉過π過程中產生的熱量為Q=I2Rt=·=。
13.（1）6.4×102 V　（2）3.1×104 W
解析　（1）電動勢的最大值Em=NBSω
有效值E=，解得E=
代入數據得E≈6.4×102 V
（2）輸出電壓U=E-Ir，
輸出功率P=IU
解得P=I（E-Ir）=50×（6.4×102-50×0.6） W≈3.1×104 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，
線圈轉一圈用電器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）1∶24　5 760 V　（2）20 V
解析　（1）發電機的輸出功率為360 kW，輸出電壓為250 V，則升壓變壓器原線圈的電流
I1===1 440 A
輸送過程損失的功率為4%，則P損=4%P1=r線
解得I損=60 A
所以I2=I3=I損=60 A
升壓變壓器的原、副線圈的匝數之比
===
又==
解得U2=6 000 V
所以，降壓變壓器的輸入電壓為
U3=U2-I損r線=6 000 V-60×4 V=5 760 V
（2）調光臺燈的額定電壓為10 V，即有效值為10 V，所以·=·T
解得Um=20 V。(共50張PPT)
章末檢測試卷(第三章)
一、單項選擇題
1.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=1∶3，副線圈回路中接入三個均標有“36 V　40 W”的燈泡，且均正常發光，那么，標有“36 V　40 W”的小燈泡A
A.也正常發光 B.將被燒毀
C.比另外三個燈泡暗 D.無法確定
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
理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于匝數之
比，由副線圈回路中三個均標有“36 V　40 W”
的燈泡均能正常發光，可知副線圈兩端電壓U2=
36×3 V=108 V，所以原線圈兩端電壓U1=U2=36 V，燈泡A與原線圈
并聯，兩端電壓也為36 V，能正常發光，故選A。
13
14
15
2.(2022·廣東卷)如圖是簡化的某種旋轉磁極式發電機原理圖。定子是僅匝數n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內勻速轉動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是
A.兩線圈產生的電動勢的有效值相等
B.兩線圈產生的交變電流頻率相等
C.兩線圈產生的電動勢同時達到最大值
D.兩電阻消耗的電功率相等
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
13
14
15
根據E=n，可知兩線圈中磁通量的變化率相等，但是
匝數不同，則產生的感應電動勢最大值不相等，有效值
也不相等，根據P=可知，兩電阻消耗的電功率也不相
等，選項A、D錯誤；
因兩線圈放在同一個旋轉磁鐵的旁邊，則兩線圈產生的交變電流的頻率相等，選項B正確；
當磁鐵的磁極到達線圈軸線時，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，由題圖可知兩線圈產生的感應電動勢不可能同時達到最大值，選項C錯誤。
3.(2021·天津卷)如圖所示，閉合開關后，R=5 Ω的電阻兩端的交流電壓為u=50sin 10πt V，電壓表和電流表均為理想交流電表，則
A.該交流電周期為0.02 s
B.電壓表的讀數為100 V
C.電流表的讀數為10 A
D.電阻的電功率為1 kW
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
該交流電的周期T== s=0.2 s，
電壓表的讀數為交流電的有效值，
即U= V=50 V，選項A、B錯誤；
電流表的讀數為I== A=10 A，選項C正確；
電阻的電功率為P=IU=10×50 W=500 W，選項D錯誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4.電站向某地輸送5 000 kW的電功率，輸電線上損耗的電功率為100 kW，如果把輸電電壓提高為原來的10倍，同時將輸電線的橫截面積減為原來的一半，而輸送的電功率不變，那么輸電線損耗的電功率為
A.0.2 kW B.0.5 kW
C.2.0 kW D.5.0 kW
√
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
13
14
15
輸電電壓提高為原來的10倍，根據P=UI知，輸電電流減小為原來的，輸電線的橫截面積減為原來的一半，根據電阻定律R=ρ知，則輸電線的電阻增大為原來的2倍，根據P損=I2R知，輸電線上損耗的電功率減小為原來的，則輸電線上損耗的功率為2.0 kW，故C正確，A、B、D錯誤。
5.(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為滑動變阻器的觸頭，電表均為理想電表。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
14
15
√
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，則變壓器
的輸入功率增大，故A正確，D錯誤；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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；
由題圖知，周期為2×10-2 s，則頻率f==50 Hz，故C錯誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
6.(2020·浙江7月選考)如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率P=
100 kW，發電機的電壓U1=250 V，經變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線=8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220 V。已知輸電線上損失的功率P線=5 kW，假設兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是
A.發電機輸出的電流I1=40 A
B.輸電線上的電流I線=625 A
C.降壓變壓器的匝數比n3∶n4=190∶11
D.用戶得到的電流I4=455 A
√
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
13
14
15
發電機輸出電流I1== A=400 A，
故A錯誤；
輸電線上損失的功率P線=R線=5 kW，
所以I線==25 A，故B錯誤；
用戶得到的功率P4=P-P線=(100-5) kW=95 kW，則I4== A= A，故==，故C正確，D錯誤。
7.(2023·甘孜州高二校考)如圖所示為某小型發電站高壓輸電示意圖。發電機輸出功率恒定，變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個互感器(均為理想器材)，兩互感器原、副線圈的匝數比分別為200∶1和1∶20，降壓變壓器原、副線圈的匝數比為200∶1，電壓表的示數為220 V，電流表的示數為5 A，輸電線路總電阻r=20 Ω，則下列說法正確的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A.互感器甲是電流互感器，互感器乙是電壓互感器
B.輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率的4.5%
C.用戶端的電壓U4為200 V
D.用戶使用的用電設備增多，流過電流互感器的電流減小
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
13
14
15
互感器甲并聯在零、火線上，所以是
電壓互感器，互感器乙串聯在電路中，
是電流互感器，故A錯誤；
電流表的示數為5 A，互感器乙原、副
線圈的匝數比1∶20，則線路上電流I=100 A，線路上損耗的功率P損=I2r=200 kW，電壓表的示數為220 V，原、副匝數比為200∶1，所以輸送電壓U=44 000 V，功率P=UI=4 400 kW，則輸電線路上損耗的功
率約占輸電總功率的×100%=4.5%，故B正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
U3=44 000 V-100×20 V=42 000 V
由降壓變壓器原、副線圈的匝數比為
200∶1可得，用戶端的電壓U4==
210 V，選項C錯誤；
用戶使用的用電設備增多，用戶回路電流變大，則流過電流互感器的電流變大，故D錯誤。
二、多項選擇題
8.(2024·天津市月考)圖甲是一臺小型發電機的結構示意圖，線圈逆時針轉動，產生的電動勢e隨時間t變化的正弦規律圖像如圖乙所示。發電機線圈的電阻r=2 Ω，外接燈泡的電阻為10 Ω。則
A.在t=0.01 s時刻，穿過線圈的磁通量最大
B.理想電壓表的示數為6 V
C.燈泡消耗的電功率為2.5 W
D.線圈產生感應電動勢的瞬時值表達式e=
60·sin 50πt (V)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
√
在t=0.01 s時刻，電動勢為0，則線圈位于
中性面，穿過線圈的磁通量最大，A正確；
由題圖乙可知，電動勢的最大值為Em=6 V，
周期為0.02 s，則電動勢的瞬時值表達式為e=Emsin (t)=6sin 100πt (V)，D錯誤；
理想電壓表的示數為有效值，并且測量外電路電壓，故U=R=R=5 V，
B錯誤；
燈泡消耗的電功率P== W=2.5 W，C正確。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
9.(2024·蘇州市第十中學高二月考)無
線充電給我們生活帶來了很大的方便，
圖甲是手機無線充電器的示意圖，其
原理如圖乙所示，當送電線圈接上220 V的正弦交變電流后，會產生一個變化的磁場，從而使手機的受電線圈中產生交變電流，該電流經過其他裝置轉化為直流電給手機充電，該裝置實際上可等效為一個無漏磁的理想變壓器。送電線圈的匝數為N1，受電線圈匝數為N2，N1∶N2=44∶1，若手機電阻為5 Ω，當該裝置給手機充電時，下列說法正確的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A.流過原、副線圈的電流之比為1∶44
B.受電線圈兩端c、d之間的輸出電壓為4 V
C.充電時流過手機的電流為1 A
D.保持ab端輸入電壓不變，若在充電時玩大型游戲(即增大手機用電功
率)，則受電線圈的輸出電流將變小
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
13
14
15
流過原、副線圈的電流之比等于原、副
線圈的匝數反比，則流過原、副線圈的
電流之比為==，故A正確；
根據=，代入數據解得受電線圈兩端c、d之間的輸出電壓為U2=5 V，
故B錯誤；
充電時流過手機的電流為I2== A=1 A，故C正確；
保持ab端輸入電壓不變，則受電線圈的輸出電壓不變，若在充電時玩大型游戲(即增大手機用電功率)，則受電線圈的輸出電流將變大，故D錯誤。
10.(2023·內江市高二期末)如圖，是某款手搖點火器原理圖。當鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5 000 V時可以產生電火花。已知勻強磁場的磁感應強度B大小為0.2 T，手搖發電機線圈的面積為0.25 m2，共50匝，不計內阻。變壓器為理想變壓器，其原、副線圈匝數比為1∶100。下列說法正確的是
A.線圈轉速等于2 r/s時，1 min內點火器可以產生
120次電火花
B.線圈轉速等于4 r/s時，點火器可以產生電火花
C.電壓表的示數為5 V時，點火器可以產生電火花
D.只有當電壓表示數超過25 V，點火器才可以產生電火花
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
13
14
15
線圈在勻強磁場中轉動產生交流電，設轉速為n，
則發電機的最大電動勢為Em=NBSω=NBS·2πn，發
電機的最大電動勢等于變壓器的輸入線圈電壓的最
大值，U1m=Em，根據變壓器兩端的匝數比等于電壓
比，有==，鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5 000 V時可以產生電火花，令U2m=5 000 V，聯立各方程解得U1m=50 V，n= r/s≈3.18 r/s，故線圈
轉速等于2 r/s時，點火器不可以產生電火花；線圈轉速等于4 r/s時，副線圈的電壓最大值超過了5 000 V，能產生電火花，故A錯誤，B正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
電壓表的示數為交流電有效值，剛點火時UV=
=25 V，電壓表的示數為5 V時，點火器
不可以產生電火花；只有當電壓表示數超過
25 V，點火器才可以產生電火花，故C錯誤，D正確。
三、非選擇題
11.(2023·重慶市巴蜀中學校考)某同學在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗中，
(1)以下哪些實驗器材是其所必需的　　　(選填字母代號)。
A.學生電源 B.多用電表
C.干電池組 D.直流電壓表
E.條形磁鐵 F.滑動電阻器
G.可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
ABG
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
實驗中，必須要有學生電源提供交流電，
A需要，C不需要；
學生電源本身可以調節電壓，無需滑動
變阻器F；
需要用多用電表測量交流電壓，B需要，D不需要；
本實驗不需要用條形磁鐵，需用可拆變壓器來進行實驗，G需要，E不需要。
綜上所述，需要的實驗器材為ABG。
(2)在實驗過程中，下列操作正確的是　　(選填字母代號)。
A.為保證實驗順利進行，電源應選用低壓
直流電源
B.為保證多用電表的安全，應使用交流電
壓擋測電壓，并先用最大量程擋試測，
大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量
C.實驗結束后應先斷開開關，再拆除多用電表，以免燒壞電表
D.因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導線、接線柱
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
為了保證實驗安全、有效地進行，應選
用低壓交流電源，故A錯誤；
為了保護電表，測量副線圈電壓時，先
用最大量程試測，大致確定電壓后再選
用適當的擋位進行測量，故B正確；
實驗結束后應先拆除多用電表，再斷開開關，防止斷開開關時線圈自感產生大的自感電動勢燒壞電表，故C錯誤；
通電時不可用手直接接觸裸露的導線、接線柱，以免造成磁通量損失，故D錯誤。
(3)變壓器的線圈都繞在鐵芯上，為了保護器件，提高變壓器的效率，途徑之一是　　 (選填“增大”或“減小”)鐵芯材料的電阻率；另一途徑就是用互相絕緣的薄硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯，以頂部可拆鐵芯橫梁為例，每片硅鋼片平面應垂直于圖乙中的　　(選填字母代號)。
A.平面abcd
B.平面aehd
C.平面efgh
D.平面abfe
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
減小
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
變壓器的線圈都繞在鐵芯上，為了保護
器件，提高變壓器的效率，由P=I2R知
途徑之一是減小鐵芯材料的電阻率；另
一途徑就是用互相絕緣的薄硅鋼片疊成
的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯，以頂部可拆鐵芯橫梁為例，每片硅鋼片平面應垂直于題圖乙中的平面abfe，使相鄰硅鋼片絕緣，故選D。
(4)如圖甲，當把12 V的交變電壓接在原線圈“0”和“16”兩個接線柱之間，那么接“0”和“4”的副線圈的輸出電壓可能是　　(選填字母代號)。
A.3.5 V
B.3 V
C.2.7 V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根據變壓器原理可知，理想變壓器原、
副線圈匝數之比等于電壓之比，即=
==，故理想狀態下U2=3 V，但考
慮到實驗過程中的系統誤差，變壓器不是理想變壓器，故U2<3 V，右側線圈接線柱間輸出電壓可能是2.7 V。故選C。
12.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，線框總電阻為R，t=0時刻線框平面與紙面
重合，則：
(1)矩形線框產生的感應電動勢有效值為　 　　　；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Bl1l2ω
線框轉動過程產生正弦式交變電流，最大值為Em=Bl1l2ω，所以有效
值為E=；
(2)矩形線框轉過π過程中產生的熱量為　 　　　。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根據焦耳定律可得線框轉過π過程中產生的熱量為
Q=I2Rt=·=。
13.(2021·江蘇卷)貫徹新發展理念，我國風力發電發展
迅猛，2020年我國風力發電量高達4 000億千瓦時。某
種風力發電機的原理如圖所示，發電機的線圈固定，
磁體在葉片驅動下繞線圈對稱軸轉動，已知磁體間的
磁場為勻強磁場，磁感應強度的大小為0.20 T，線圈的匝數為100、面積為0.5 m2，電阻為0.6 Ω，若磁體轉動的角速度為90 rad/s，線圈中產生的感應電流為50 A。求：
(1)線圈中感應電動勢的有效值E；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　6.4×102 V　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
電動勢的最大值Em=NBSω
有效值E=，解得E=
代入數據得E≈6.4×102 V
(2)線圈的輸出功率P。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　3.1×104 W
輸出電壓U=E-Ir，輸出功率P=IU
解得P=I(E-Ir)=50×(6.4×102-50×0.6) W≈3.1×104 W。
14.如圖甲，電動車現在成為了許多人常用的
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，使其中的線圈轉動，并外接上用
電器R(可看作純電阻)，電動機就變成發電機能給R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大小為B= T，方向垂直紙面向里，當線圈以ω=
10π rad/s的角速度勻速轉動時。(各電表均視為理想交流電表)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(1)求線圈感應電動勢的最大值Em和交流電壓表示數U(結果可以保留根式)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　50 V　 V　
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)從圖示位置開始計時，寫出電路中電流i的瞬時值表達式。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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)
(3)求線圈轉一圈用電器R產生的熱量。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　22.5 J　
電流有效值I有效=，
轉一圈所需時間T==0.2 s，
線圈轉一圈用電器R產生的熱量Q=RT=22.5 J。
(4)經 s通過電阻R的電荷量是多少(結果保留一位有效數字)？
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　0.08 C
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.(2023·重慶市田家炳中學高二校考)小型水
電站發電機的輸出功率為360 kW，輸出電壓
為250 V。先經過升壓變壓器T1進行高壓輸送，
輸送線路總電阻為4 Ω。為滿足用戶日常用電
需求，在到達用戶端之時利用降壓變壓器T2把
電壓降為220 V。允許輸送過程損失的功率控制為4%。整個遠距離輸電線路如圖甲所示，且變壓器T1、T2都可看作理想變壓器，則：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(1)升壓變壓器的原、線圈的匝數之比和降壓變壓器的輸入電壓；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　1∶24　5 760 V　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
發電機的輸出功率為360 kW，輸出電壓為250 V，
則升壓變壓器原線圈的電流
I1===1 440 A
輸送過程損失的功率為4%，
則P損=4%P1=r線
解得I損=60 A
所以I2=I3=I損=60 A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
升壓變壓器的原、副線圈的匝數之比
===
又==
解得U2=6 000 V
所以，降壓變壓器的輸入電壓為
U3=U2-I損r線=6 000 V-60×4 V=5 760 V
(2)用戶區的小明同學正在家中使用額定電壓為10 V的調光臺燈，該燈是利用可控硅光調節器來實現調節燈光強弱的。如圖是經過調節器調節后加在電燈上的電壓如圖乙所示(圖乙中曲線為正弦曲線的一部分)。當臺燈正常工作時，試求Um。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案　20 V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
調光臺燈的額定電壓為10 V，
即有效值為10 V，
所以·=·T
解得Um=20 V。

展開更多......

收起↑