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.如圖甲所示是手搖手機充電器，它體型小，攜帶方便，可以在緊急狀態(tài)下給手機臨時充電。若某人搖動手柄給手機充電時，其內(nèi)部線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時，下列說法正確的是（　　　　）
A.線圈中無電流 B.電流方向?qū)l(fā)生改變
C.線圈中的電流最大 D.穿過線圈磁通量的變化率為0
2.（2021·天津卷）如圖所示，閉合開關(guān)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（　　　?。?br/>A.該交流電周期為0.02 s B.電壓表的讀數(shù)為100 V
C.電流表的讀數(shù)為10 A D.電阻的電功率為1 kW
3.如圖甲所示為科技小組制作的風(fēng)力發(fā)電機簡易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動與其固定在一起的永磁體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時，線圈中產(chǎn)生的正弦式交變電流如圖乙所示，則（　　　　）
A.t=0.1 s時穿過線圈的磁通量為零
B.磁體的角速度為20π rad/s
C.風(fēng)速減半時電流i=0.6sin 20πt（A）
D.風(fēng)速減半時線圈中電流的有效值為0.6 A
4.某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=311∶11，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭，電表均為理想交流電表。閉合開關(guān)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（　　　?。?br/>A.電流表的示數(shù)增大 B.電壓表的示數(shù)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
5.（2020·浙江7月選考）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P=100 kW，發(fā)電機的電壓U1=250 V，經(jīng)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(shè)兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是（　　　　）
A.發(fā)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(shù)比n3∶n4=190∶11
D.用戶得到的電流I4=455 A
6.汽車啟動的工作原理如圖所示，首先由轉(zhuǎn)換器將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為正弦式交流電，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓表為理想交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈輸出電壓的瞬時值達到12 000 V時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃發(fā)動機汽缸內(nèi)的霧化汽油，發(fā)動機開始工作。已知開關(guān)S閉合時，電壓表的示數(shù)為12 V，要使發(fā)動機點火成功，變壓器原、副線圈匝數(shù)比的最大值為（　　　　）
A.1 000 B. C.500 D.
7.（2023·惠州市華羅庚中學(xué)高二月考）手機無線充電的工作原理如圖甲所示，它由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈匝數(shù)為30，總電阻為r=2 Ω。在它的c、d兩端接一阻值為R=6 Ω的電阻。若受電線圈內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則（　　　?。?br/>A.t=0時刻，受電線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大
B.受電線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為12 V
C.無線充電1 min，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為405 J
D.0~t1時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為2.5×10-5 C
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.某同學(xué)自制變壓器，原線圈為n1匝，在做副線圈時，將導(dǎo)線ab對折后并在一起，在鐵芯上繞n2圈，從導(dǎo)線對折處引出一個接頭c，連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開關(guān)，線圈電阻不計，電壓表為理想電表，原線圈接u1=Umsin ωt的交流電源。下列說法正確的是（　　　?。?br/>A.S接b時，電壓表示數(shù)為
B.S接c時，電壓表示數(shù)為
C.S接c時，滑動變阻器滑動觸頭P向下移動，變壓器輸入功率變大
D.S接c時，滑動變阻器滑動觸頭P向上移動，變壓器輸入電流變大
9.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(dāng)送電線圈接上220 V的正弦交變電流后，會產(chǎn)生一個變化的磁場，從而使手機的受電線圈中產(chǎn)生交變電流，該電流經(jīng)過其他裝置轉(zhuǎn)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(shù)為N1，受電線圈匝數(shù)為N2，N1∶N2=44∶1，若手機電阻為5 Ω，當(dāng)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·湖南卷）某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)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(zhuǎn)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(yīng)強度大小為B的勻強磁場。 大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（　　　?。?br/>A.線圈轉(zhuǎn)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?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮
三、非選擇題（本題共5小題，共54分。）
11.（8分）（2023·廣東廣雅中學(xué)高二月考）在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，
（1）（4分）下列器材需要的有　　　　。
A.干電池組 B.滑動變阻器
C.直流電壓表 D.多用電表
E.學(xué)生電源
（2）（2分）在實驗中，某同學(xué)保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將　　　?。ㄟx填“增大”“減小”或“不變”）。
（3）（2分）如圖，當(dāng)左側(cè)線圈“0”“16”間接入9 V電壓時，右側(cè)線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是　　　　。
A.3.1 V B.2.5 V
C.2.0 V D.1.8 V
12.（10分）（2021·江蘇卷改編）貫徹新發(fā)展理念，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，2020年我國風(fēng)力發(fā)電量高達4 000億千瓦時。某種風(fēng)力發(fā)電機的原理如圖所示，發(fā)電機的線圈固定，磁體在葉片驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)動，已知磁體間的磁場為勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為0.20 T，線圈的匝數(shù)為100、面積為0.5 m2，電阻為0.6 Ω，若磁體轉(zhuǎn)動的角速度為90 rad/s，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為50 A。則：
（1）（5分）線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E=　　　　　　　　　　　　　。
（2）（5分）線圈的輸出功率P=　　　　　　　　　　　　　　　　　。
13.（10分）如圖甲所示，固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一個小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場。已知線圈的匝數(shù)n=100，總電阻r=1.0 Ω，所圍成的矩形的面積S=0.040 m2，小燈泡的電阻R=9.0 Ω，磁感應(yīng)強度隨時間按圖乙所示的規(guī)律變化（圖甲中B的方向為正方向），線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=nBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值，T為磁場變化的周期，不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：
（1）（2分）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；
（2）（2分）小燈泡消耗的電功率；
（3）（6分）在0~時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的平均值以及通過小燈泡的電荷量。
14.（12分）（2023·廣東廣雅中學(xué)高二月考）如圖所示，用一小型交流發(fā)電機向遠處用戶供電，已知發(fā)電機線圈abcd匝數(shù)N=100，面積S=0.03 m2，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω=100π rad/s，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B= T。輸電時先用升壓變壓器將電壓升高，到達用戶區(qū)再用降壓變壓器將電壓降下來后供用戶使用，輸電導(dǎo)線的總電阻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(shù)比為n3∶n4=10∶1。若用戶區(qū)標(biāo)有“220 V，8.8 kW”的電動機恰能正常工作，發(fā)電機線圈電阻r不可忽略。求：
（1）（4分）輸電線路上損耗的電功率ΔP；
（2）（8分）若升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=1∶8，交流發(fā)電機線圈電阻r上的熱功率與輸電線上損耗的電功率之比。
15.（14分）某單位應(yīng)急供電系統(tǒng)配有一小型發(fā)電機，該發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈面積為S=0.2 m2、電阻為r=5.0 Ω，線圈所處的空間存在方向垂直線圈轉(zhuǎn)軸、磁感應(yīng)強度大小為B= T的勻強磁場，發(fā)電機正常供電時線圈的轉(zhuǎn)速為n= r/min。如圖所示是配電原理示意圖，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為5∶2，R1=5.0 Ω，R2=5.2 Ω，電壓表、電流表均為理想交流電表，系統(tǒng)正常運作時電流表的示數(shù)為10 A，電壓表的示數(shù)為700 V。求：
（1）（6分）發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈的匝數(shù)；
（2）（4分）燈泡的工作電壓；
（3）（4分）變壓器輸出的總功率。
答案精析
1.C　［當(dāng)線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生正弦式交流電，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖乙所示位置時，線圈中電流最大，方向不變，A、B錯誤，C正確；題圖乙所示位置為中性面的垂面，穿過線圈的磁通量為零，但穿過線圈磁通量的變化率最大，D錯誤。］
2.C?。墼摻涣麟姷闹芷?br/>T== s=0.2 s，
電壓表的讀數(shù)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(shù)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。］
3.B?。踭=0.1 s時感應(yīng)電流為零，感應(yīng)電動勢也為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知磁通量的變化率為零，此時穿過線圈的磁通量最大，故A錯誤；由題圖可知交變電流的周期T=0.1 s，則角速度ω==20π rad/s，故B正確；風(fēng)速減半，轉(zhuǎn)速減半，角速度ω=2πn'=10π rad/s，感應(yīng)電流最大值減半，電流的表達式應(yīng)為i=0.6sin 10πt（A），故C錯誤；根據(jù)正弦式交變電流的有效值與峰值的關(guān)系可知，風(fēng)速減半時線圈中電流的最大值為0.6 A，有效值為 A，故D錯誤。］
4.A?。郛?dāng)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(shù)不變，則副線圈兩端電壓有效值不變，根據(jù)歐姆定律可知副線圈電流增大，根據(jù)=，可知原線圈電流增大，電流表示數(shù)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(jù)=可得U2≈7.8 V，故B錯誤；變壓器不改變周期，則副線圈輸出電壓的周期為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(jù)P=U1I1，可知變壓器的輸入功率增大，故D錯誤。］
5.C?。郯l(fā)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≈432 A，故==，故C正確，D錯誤。］
6.D　［變壓器副線圈輸出電壓的有效值為U2== V=6 000 V，根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系=，變壓器原、副線圈匝數(shù)比的最大值為===，故選D。］
7.C　［t=0時刻，受電線圈內(nèi)磁通量Φ最大，則為0，則此時的感應(yīng)電動勢最小等于0，則感應(yīng)電流為0，故A錯誤；由題圖乙可知T=π×10-3 s，在受電線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω=NΦm=30×2.0×10-4×V=12 V，受電線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為E== V=6 V，故B錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，受電線圈中的感應(yīng)電流為I== A= A，無線充電1 min，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt=（）2×6×60 J=405 J，故C正確；0~t1時間內(nèi)，受電線圈中的磁通量變化為ΔΦ=2×10-4Wb，則0~t1時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為q=·Δt=·Δt=·Δt== C=7.5×10-4 C，故D錯誤。］
8.BD?。跾接b時，副線圈屬于雙線繞法，不論原線圈中交變電流如何變化，副線圈中都不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以電壓表示數(shù)為零，選項A錯誤；S接c時，根據(jù)理想變壓器的電壓比關(guān)系=，且U1=，解得U2=，選項B正確；S接c時，滑動觸頭P向下移動，滑動變阻器連入電路的有效阻值增大，P入=P出=減小，選項C錯誤；滑動觸頭P向上移動，滑動變阻器連入電路的有效值減小，副線圈中的電流I2=增大，因U2I2=U1I1，所以變壓器輸入電流I1變大，選項D正確。］
9.AC　［流過原、副線圈的電流之比等于原、副線圈的匝數(shù)反比，則流過原、副線圈的電流之比為==，故A正確；根據(jù)=，代入數(shù)據(jù)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.AC?。鄞筝喓托≥喭ㄟ^皮帶傳動，線速度大小相等，小輪和線圈同軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，根據(jù)v=ωr，可知小輪轉(zhuǎn)動的角速度為4ω，則線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ω，A正確；線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Emax=nBS·4ω，又S=L2，可得Emax=4nBL2ω，則線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值E==2nBL2ω，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(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Emax'=8nBL2ω，此時線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值E'==4nBL2ω，根據(jù)電阻定律可知線圈電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，即為2R，燈泡兩端電壓有效值U'==，C正確；若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮鶕?jù)v=ωr可知小輪和線圈的角速度變小，根據(jù)E有效=，可知線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值變小，則燈泡變暗，D錯誤。］
11.（1）DE　（2）減小　（3）CD
解析?。?）因為變壓器兩端要接入交流電源，才能起到變壓的作用，所以不能用干電池，要用由交流輸出的學(xué)生電源，故A錯誤，E正確；本實驗不需要滑動變阻器，故B錯誤；測量交流電壓不能用直流電壓表，要用多用電表，故C錯誤，D正確。
（2）因為原、副線圈的電壓之比滿足=
即U2=，所以保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)時，副線圈兩端的電壓將減小。
（3）因為當(dāng)左側(cè)線圈“0”“16”間接入9 V電壓時，左側(cè)線圈匝數(shù)為16n，右側(cè)線圈接“0”“4”接線柱時，右側(cè)線圈匝數(shù)為4n，所以當(dāng)變壓器為理想變壓器時滿足==4，則U2=2.25 V，因為實際情況時，變壓器有漏磁，且線圈有焦耳熱產(chǎn)生，故右側(cè)輸出電壓應(yīng)該小于2.25 V，故C、D正確。
12.（1）6.4×102 V?。?）3.1×104 W
解析?。?）電動勢的最大值
Em=NBSω
有效值E=，解得E=
代入數(shù)據(jù)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。
13.（1）8.0 V　（2）2.88 W?。?）5.1 V
0.51 A　4.0×10-3 C
解析?。?）由題圖乙可知線圈中交變電流的周期T=3.14×10-2 s
所以Em=nBmS=8.0 V。
（2）感應(yīng)電流的最大值
Im==0.80 A
有效值I==A
小燈泡消耗的電功率P=I2R=2.88 W。
（3）在0~時間內(nèi)
感應(yīng)電動勢的平均值=nS
通過燈泡的平均電流=
通過小燈泡的電荷量
Q=Δt=≈4.0×10-3 C。
14.（1）160 W?。?）4
解析?。?）設(shè)降壓變壓器原、副線圈的電流分別為I3、I4，電動機恰能正常工作，有I4=，=
所以輸電線路上損耗的電功率
ΔP=R
計算可得I4=40 A，I3=4 A，
ΔP=160 W
（2）電動勢的最大值
Em=NBSω=300 V
=，U2=U3+I3R，=
可得U3=2 200 V，U2=2 240 V，U1=280 V
升壓變壓器的原線圈輸入功率
P1=ΔP+P用，P1=U1I1
發(fā)電機線圈電阻上消耗的熱功率
P內(nèi)=I1E-P1，E=
得P1=8 960 W，I1=32 A，P內(nèi)=640 W
所以=4。
15.（1）100?。?）220 V?。?）2 720 W
解析?。?）電流表的示數(shù)為10 A，根據(jù)=，得原線圈的電流I1=4 A
電壓表的示數(shù)U=E-I1r
解得E=720 V
線圈在磁場中產(chǎn)生電動勢的有效值為E=
又有ω=2πn，n= r/min= r/s
解得N=100
（2）原線圈的電壓為
U1=U-I1R1=680 V
根據(jù)=，得副線圈上的電壓U2=272 V
燈泡的工作電壓為U'=U2-I2R2=220 V
（3）變壓器輸出的總功率為P=I2U2=2 720 W。(共50張PPT)
章末檢測試卷(第三章)
一、單項選擇題
1.如圖甲所示是手搖手機充電器，它體型小，攜帶方便，可以在緊急狀態(tài)下給手機臨時充電。若某人搖動手柄給手機充電時，其內(nèi)部線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時，下列說法正確的是
A.線圈中無電流
B.電流方向?qū)l(fā)生改變
C.線圈中的電流最大
D.穿過線圈磁通量的變化率為0
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
當(dāng)線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)
生正弦式交流電，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到題圖乙所示位
置時，線圈中電流最大，方向不變，A、B錯
誤，C正確；
題圖乙所示位置為中性面的垂面，穿過線圈的磁通量為零，但穿過線圈磁通量的變化率最大，D錯誤。
13
14
15
2.(2021·天津卷)如圖所示，閉合開關(guān)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(shù)為100 V
C.電流表的讀數(shù)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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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該交流電的周期T== s=0.2 s，
電壓表的讀數(shù)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(shù)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。
3.如圖甲所示為科技小組制作的風(fēng)力發(fā)電機簡易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動與其固定在一起的永磁體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比。某一風(fēng)速時，線圈中產(chǎn)生的正弦式交變電流如圖乙所示，則
A.t=0.1 s時穿過線圈的磁通量為零
B.磁體的角速度為20π rad/s
C.風(fēng)速減半時電流i=0.6sin 20πt(A)
D.風(fēng)速減半時線圈中電流的有效值為0.6 A
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√
t=0.1 s時感應(yīng)電流為零，感應(yīng)電動勢也
為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知磁
通量的變化率為零，此時穿過線圈的磁
通量最大，故A錯誤；
由題圖可知交變電流的周期T=0.1 s，則角速度ω==20π rad/s，故B正確；
風(fēng)速減半，轉(zhuǎn)速減半，角速度ω=2πn'=10π rad/s，感應(yīng)電流最大值減半，電流的表達式應(yīng)為i=0.6sin 10πt(A)，故C錯誤；
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根據(jù)正弦式交變電流的有效值與峰值的關(guān)系可知，風(fēng)速減半時線圈中電流
的最大值為0.6 A，有效值為 A，故
D錯誤。
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4.某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=311∶11，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭，電表均為理想交流電表。閉合開關(guān)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(shù)增大
B.電壓表的示數(shù)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
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當(dāng)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(shù)不變，
則副線圈兩端電壓有效值不變，根據(jù)歐姆定律可知副線圈電流增大，
根據(jù)=，可知原線圈電流增大，電流表示數(shù)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(jù)=可得U2≈7.8 V，故B錯誤；
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變壓器不改變周期，則副線圈輸出
電壓的周期為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(jù)P=U1I1，可知變壓器的輸入功率增大，故D錯誤。
5.(2020·浙江7月選考)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P=
100 kW，發(fā)電機的電壓U1=250 V，經(jīng)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(shè)兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是
A.發(fā)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(shù)比n3∶n4=190∶11
D.用戶得到的電流I4=455 A
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發(fā)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
≈432 A，故==，故C正確，D錯誤。
6.汽車啟動的工作原理如圖所示，首先由轉(zhuǎn)換器將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為正弦式交流電，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓表為理想交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈輸出電壓的瞬時值達到12 000 V時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃發(fā)動機汽缸內(nèi)的霧化汽油，發(fā)動機開始工作。已知開關(guān)S閉合時，電壓表的示數(shù)為12 V，要使發(fā)動機點火成功，變壓器原、副線圈匝數(shù)比的最大值為
A.1 000 B.
C.500 D.
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變壓器副線圈輸出電壓的有效值為U2==
V=6 000 V，根據(jù)理想變壓器原、
副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系=
===，故選D。
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7.(2023·惠州市華羅庚中學(xué)高二月考)手機無線充電的工作原理如圖甲所示，它由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈匝數(shù)為30，總電阻為r=2 Ω。在它的c、d兩端接一阻值為R=6 Ω的電阻。若受電線圈內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則
A.t=0時刻，受電線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大
B.受電線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為12 V
C.無線充電1 min，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為405 J
D.0~t1時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為2.5×10-5 C
√
t=0時刻，受電線圈內(nèi)磁通量Φ最大，則為0，
則此時的感應(yīng)電動勢最小等于0，則感應(yīng)電流為
0，故A錯誤；
由題圖乙可知T=π×10-3 s，在受電線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值
為Em=NBSω=NΦm=30×2.0×10-4×V=12 V，受電線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為E== V=6 V，故B錯誤；
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根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，受電線圈中的感
應(yīng)電流為I== A= A，無線充電1 min，
電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt=()2×6×
60 J=405 J，故C正確；
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0~t1時間內(nèi)，受電線圈中的磁通量變化為ΔΦ=2×10-4Wb，則0~t1時間
內(nèi)，通過電阻R的電荷量為q=·Δt=·Δt=·Δt== C=
7.5×10-4 C，故D錯誤。
二、多項選擇題
8.某同學(xué)自制變壓器，原線圈為n1匝，在做副線圈時，將導(dǎo)線ab對折后并在一起，在鐵芯上繞n2圈，從導(dǎo)線對折處引出一個接頭c，連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開關(guān)，線圈電阻不計，電壓表為理想電表，原線圈接u1=Umsin ωt的交流電源。下列說法正確的是
A.S接b時，電壓表示數(shù)為
B.S接c時，電壓表示數(shù)為
C.S接c時，滑動變阻器滑動觸頭P向下移動，變壓器輸入功率變大
D.S接c時，滑動變阻器滑動觸頭P向上移動，變壓器輸入電流變大
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S接b時，副線圈屬于雙線繞法，不論原線圈中
交變電流如何變化，副線圈中都不會產(chǎn)生感應(yīng)
電動勢，所以電壓表示數(shù)為零，選項A錯誤；
S接c時，根據(jù)理想變壓器的電壓比關(guān)系=，且U1=，解得U2=
，選項B正確；
S接c時，滑動觸頭P向下移動，滑動變阻器連入電路的有效阻值增大，
P入=P出=減小，選項C錯誤；
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滑動觸頭P向上移動，滑動變阻器連入電路的
有效值減小，副線圈中的電流I2=增大，因
U2I2=U1I1，所以變壓器輸入電流I1變大，選項D正確。
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9.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(dāng)送電線圈接上220 V的正弦交變電流后，會產(chǎn)生一個變化的磁場，從而使手機的受電線圈中產(chǎn)生交變電流，該電流經(jīng)過其他裝置轉(zhuǎn)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(shù)為N1，受電線圈匝數(shù)為N2，N1∶N2=44∶1，若手機電阻為5 Ω，當(dāng)該裝置給手機充電時，下列說法正確的是
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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
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流過原、副線圈的電流之比等于原、副線圈的匝數(shù)反比，則流過原、
副線圈的電流之比為==，故A正確；
根據(jù)=，代入數(shù)據(jù)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；
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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·湖南卷)某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)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(zhuǎn)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(yīng)強度大小為B的勻強磁場。 大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是
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A.線圈轉(zhuǎn)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?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t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(zhuǎn)動，角速度相等，根據(jù)v=ωr，可知小輪轉(zhuǎn)
動的角速度為4ω，則線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ω，A正確；
線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Emax=nBS·4ω，又S=L2，可得Emax=
4nBL2ω，則線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值E==2nBL2ω，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(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，
線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Emax'=8nBL2ω，此時線
圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值E'==4nBL2ω，根據(jù)電阻定律可知線圈電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，即為2R，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?yōu)樵瓉淼膬杀?，根?jù)v=ωr可知小輪
和線圈的角速度變小，根據(jù)E有效=，可知線圈產(chǎn)生
的感應(yīng)電動勢有效值變小，則燈泡變暗，D錯誤。
三、非選擇題
11.(2023·廣東廣雅中學(xué)高二月考)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，
(1)下列器材需要的有　　　。
A.干電池組
B.滑動變阻器
C.直流電壓表
D.多用電表
E.學(xué)生電源
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DE
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因為變壓器兩端要接入交流電源，才能起到變壓的作用，所以不能用干電池，要用由交流輸出的學(xué)生電源，故A錯誤，E正確；
本實驗不需要滑動變阻器，故B錯誤；
測量交流電壓不能用直流電壓表，要用多用電表，故C錯誤，D正確。
(2)在實驗中，某同學(xué)保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將　　　(選填“增大”“減小”或“不變”)。
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減小
因為原、副線圈的電壓之比滿足=
即U2=，所以保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原
線圈的匝數(shù)時，副線圈兩端的電壓將減小。
(3)如圖，當(dāng)左側(cè)線圈“0”“16”間接入9 V電壓時，右側(cè)線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是　　　。
A.3.1 V B.2.5 V
C.2.0 V D.1.8 V
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CD
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因為當(dāng)左側(cè)線圈“0”“16”間接入9 V電壓時，左側(cè)線
圈匝數(shù)為16n，右側(cè)線圈接“0”“4”接線柱時，右側(cè)
線圈匝數(shù)為4n，所以當(dāng)變壓器為理想變壓器時滿足=
=4，則U2=2.25 V，因為實際情況時，變壓器有漏磁，且線圈有焦
耳熱產(chǎn)生，故右側(cè)輸出電壓應(yīng)該小于2.25 V，故C、D正確。
12.(2021·江蘇卷改編)貫徹新發(fā)展理念，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，2020年我國風(fēng)力發(fā)電量高達4 000億千瓦時。某種風(fēng)力發(fā)電機的原理如圖所示，發(fā)電機的線圈固定，磁體在葉片驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)動，已知磁體間的磁場為勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為0.20 T，線圈的匝數(shù)為100、面積為0.5 m2，電阻為0.6 Ω，若磁體轉(zhuǎn)動的角速度
為90 rad/s，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為50 A。則：
(1)線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E=　　　　　
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6.4×102 V
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電動勢的最大值Em=NBSω
有效值E=，解得E=
代入數(shù)據(jù)得E≈6.4×102 V
(2)線圈的輸出功率P=　　　　　　。
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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。
13.如圖甲所示，固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置，線圈的兩端接一個小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場。已知線圈的匝數(shù)n=100，總電阻r=1.0 Ω，所圍成的矩形的面積S=0.040 m2，小燈泡的電阻R=9.0 Ω，磁感應(yīng)強度隨時間按圖乙所示的規(guī)律變化(圖甲中B的方向為正方向)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=
nBmScos t，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值，T為磁場變化的周期，不
計燈絲電阻隨溫度的變化，求：
(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；
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答案　8.0 V　
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由題圖乙可知線圈中交變電流的周期T=3.14×10-2 s
所以Em=nBmS=8.0 V。
(2)小燈泡消耗的電功率；
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答案　2.88 W　
感應(yīng)電流的最大值Im==0.80 A
有效值I==A
小燈泡消耗的電功率P=I2R=2.88 W。
(3)在0~時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的平均值以及通過小燈泡的電荷量。
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答案　5.1 V　0.51 A　4.0×10-3 C
在0~時間內(nèi)
感應(yīng)電動勢的平均值=nS
通過燈泡的平均電流=
通過小燈泡的電荷量Q=Δt=≈4.0×10-3 C。
14.(2023·廣東廣雅中學(xué)高二月考)如圖所示，用一小型交流發(fā)電機向遠處用戶供電，已知發(fā)電機線圈abcd匝數(shù)N=100，面積S=0.03 m2，線圈勻速
轉(zhuǎn)動的角速度ω=100π rad/s，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B= T。輸電時
先用升壓變壓器將電壓升高，到達用戶區(qū)再用降壓變壓器將電壓降下來后供用戶使用，輸電導(dǎo)線的總電阻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(shù)比為n3∶n4=10∶1。若用戶區(qū)標(biāo)有“220 V，8.8 kW”的電動機恰能正常工作，發(fā)電機線
圈電阻r不可忽略。求：
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(1)輸電線路上損耗的電功率ΔP；
答案　160 W
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設(shè)降壓變壓器原、副線圈的電流分別為I3、I4，電動機恰能正常工作，
有I4==
所以輸電線路上損耗的電功率ΔP=R
計算可得I4=40 A，I3=4 A，ΔP=160 W
(2)若升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=1∶8，交流發(fā)電機線圈電阻r上的熱功率與輸電線上損耗的電功率之比。
答案　4
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電動勢的最大值Em=NBSω=300 V
=，U2=U3+I3R，=
可得U3=2 200 V，U2=2 240 V，U1=280 V
升壓變壓器的原線圈輸入功率P1=ΔP+P用
P1=U1I1
發(fā)電機線圈電阻上消耗的熱功率P內(nèi)=I1E-P1，E=
得P1=8 960 W，I1=32 A，P內(nèi)=640 W
所以=4。
15.某單位應(yīng)急供電系統(tǒng)配有一小型發(fā)電機，該
發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈面積為S=0.2 m2、電阻為r
=5.0 Ω，線圈所處的空間存在方向垂直線圈轉(zhuǎn)軸、磁感應(yīng)強度大小為B=
T的勻強磁場，發(fā)電機正常供電時線圈的轉(zhuǎn)速為n= r/min。如圖所
示是配電原理示意圖，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為5∶2，R1=
5.0 Ω，R2=5.2 Ω，電壓表、電流表均為理想交流電表，系統(tǒng)正常運作時電流表的示數(shù)為10 A，電壓表的示數(shù)為700 V。求：
(1)發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈的匝數(shù)；
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答案　100　
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電流表的示數(shù)為10 A，根據(jù)=，得原線圈的電流I1=4 A
電壓表的示數(shù)U=E-I1r
解得E=720 V
線圈在磁場中產(chǎn)生電動勢的有效值為E=
又有ω=2πn，n= r/min= r/s
解得N=100
(2)燈泡的工作電壓；
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答案　220 V　
原線圈的電壓為U1=U-I1R1=680 V
根據(jù)=，得副線圈上的電壓U2=272 V
燈泡的工作電壓為U'=U2-I2R2=220 V
(3)變壓器輸出的總功率。
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答案　2 720 W
變壓器輸出的總功率為P=I2U2=2 720 W。

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