資源簡介

第三章　學業質量標準檢測
本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分：100分，時間：75分鐘。
第Ⅰ卷(選擇題　共40分)
一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)
1．一個單匝矩形線框的面積為S，在磁感應強度為B的勻強磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，繞與磁場垂直的軸勻速轉動，轉速為n轉/秒，則( 　 )
A．線框交變電動勢的最大值為nπBS
B．線框交變電動勢的有效值為nπBS
C．從開始轉動經過周期，線框中的平均感應電動勢為2nBS
D．感應電動勢瞬時值為e＝nπBSsin 2nπt
答案：B
解析：線框交變電動勢的最大值為Em＝BSω＝2nπBS，產生的感應電動勢瞬時值為e＝2nπBSsin 2nπt，故A、D錯誤；該線框交變電動勢的有效值為E＝＝nπBS，故B正確；線框中的平均感應電動勢為E＝＝4nBS，故C錯誤。
2．(2024·浙江高二開學考試)如圖甲和圖乙為兩個發電機設備與外接電路，兩者僅電刷樣式不同，其他部件均完全相同，線圈以相同的角速度在勻強磁場中旋轉，從圖示位置(該位置線圈平面與中性面垂直)開始計時，在一個周期T的時間內，下列說法錯誤的是( 　 )
A．兩圖中，R兩端的電壓有效值、流過R的電流有效值大小相等
B．在0～時間內，兩者流過R的電荷量相等
C．在～時間內，兩者流過R的電流方向相同
D．在0～T時間內，兩者電阻R上產生的焦耳熱相等
答案：C
解析：根據題意可知，圖甲產生的是正弦交流電，圖乙中，由于電刷的原因，線圈中電流方向不變，大小隨時間正弦變化；由于兩圖中部件均完全相同，線圈以相同的角速度在勻強磁場中旋轉，則感應電動勢的最大值相同，R兩端的電壓有效值、流過R的電流有效值大小相等，在0～時間內，兩者流過R的電荷量相等，在0～T時間內，兩者電阻R上產生的焦耳熱相等，故A、B、D正確；由圖示位置開始轉動，兩圖電流方向相同，在t＝時，圖甲線圈中電流方向改變，圖乙線圈中電流方向不變，故C錯誤。
3．一個匝數為100匝、電阻為0.5 Ω的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按如圖所示規律變化。則線圈中產生的交變電流的有效值為( 　 )
A．5 A B．2 A
C．6 A D．5 A
答案：B
解析：由題圖可知，0～1 s內線圈中產生的感應電動勢大小E1＝n＝100× V＝1 V,1～1.2 s內線圈中產生的感應電動勢大小E2＝n＝100× V＝5 V，由電流的熱效應有Δt1＋Δt2＝I2RT，T＝Δt1＋Δt2，聯立并代入數據解得I＝2 A，故A、C、D錯誤，B正確。
4．(2024·山東濟南一模)如圖所示ab端接入電壓恒定的正弦交流電，其中電表均為理想電表，變壓器為理想變壓器，導線電阻不計。將滑動變阻器R3的滑片P向下滑動過程中( 　 )
A．R2兩端電壓不變 B．電流表示數減小
C．電壓表示數增大 D．R4消耗的電功率增大
答案：D
解析：將滑動變阻器R3的滑片P向下滑動過程中，可知滑動變阻器接入電路的阻值減小，則副線圈總電阻減小，把變壓器和副線圈全部負載看成一個等效電阻，則等效電阻減小，根據歐姆定律可得I1＝，可知原線圈電流I1增大，則R1兩端電壓增大，原線圈輸入電壓U1減小，根據＝，＝，可知副線圈輸出電壓U2減小，副線圈電流I2增大，R2兩端電壓減小，電流表示數增大，故A、B錯誤；由于通過R2的電流減小，則通過R4的電流增大，R4消耗的電功率增大；由于R4兩端電壓增大，則R3兩端電壓減小，即電壓表示數減小，故C錯誤，D正確。
5．(2024·河北一模)如圖所示，面積為S、匝數為N的矩形線框在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉動，通過滑環向理想變壓器供電，燈泡L1、L2、L3均正常發光。已知L1、L2、L3的額定功率均為P，額定電流均為I，線框及導線電阻不計，不考慮電流變化對小燈泡電阻的影響，則下列說法正確的是( 　 )
A．理想變壓器原、副線圈的匝數比為1∶2
B．線框在圖示位置時，穿過線框的磁通量變化率最小
C．若把副線圈上的小燈泡L2去掉，則燈泡L3將變亮
D．線框轉動的角速度為
答案：D
解析：由于三個燈泡功率相同，額定電流相同，且均正常發光，根據原副線圈中電路的串并聯特點可知2I1＝I2，而原副線圈匝數比等于電流的反比，可得＝＝，故A錯誤；圖示位置，線圈中的磁通量為零，但此位置線圈中磁通量的變化率最大，故B錯誤；若把副線圈上的小燈泡L2去掉，則副線圈回路中的總電阻增大，電流減小，燈泡L3將變暗，故C錯誤；線圈轉動產生的感應電動勢的最大值為Em＝NBSω，根據P1＝P2可知，原線圈的功率為2P，線框轉動提供的總功率為3P，則線圈轉動時輸出電壓的有效值U＝，而根據最大值與有效值之間的關系U＝，聯立可得ω＝，故D正確。
6．(2023·山東省濰坊高二下學期檢測)如圖所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發電機輸出電壓隨時間變化的圖像，則( 　 )
A．用戶用電器上交流電的頻率是100 Hz
B．發電機輸出交流電的電壓有效值是500 V
C．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數比決定
D．當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小
答案：D
解析：由u－t圖像知，發電機的頻率f＝50 Hz，選項 A錯誤；交流電壓有效值為U＝ V＝250 V，選項B錯誤；輸電線的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，選項C錯誤；當用戶用電器的總電阻增大時，其電流將減小，輸電線損失功率也減小，選項D正確。
7．如圖，M為半圓形導線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導線框，圓心為ON；兩導線框在同一豎直面(紙面)內；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里?，F使線框M、N在t＝0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉動，則( 　 )
A．兩導線框中均會產生正弦交流電
B．兩導線框中感應電流的周期都等于T
C．在t＝時，兩導線框中產生的感應電動勢相等
D．兩導線框的電阻相等時，兩導線框中感應電流的有效值也相等
答案：BC
解析：導線框的半徑勻速旋轉切割磁感線時產生大小不變的感應電流，故A錯誤；兩導線框產生的感應電流的周期與線框轉動周期相同，故B正確；在t＝時，兩導線框切割磁感線的導線長度相同，且切割速度大小相等，故產生的感應電動勢相等，均為E＝BR2ω，故C正確；兩導線框中感應電流隨時間變化的圖像如下圖所示，故兩導線框中感應電流的有效值不相等，故D錯誤。故選BC。
8．(2024·江西高二階段練習)如圖所示，一臺交流發電機E通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處的用戶供電，輸電線的總電阻為R；T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列判斷正確的是( 　 )
A．U2－U3＝ B．U2－U3＝
C．U2－U3＝ D．U2－U3＝
答案：BC
解析：根據題意輸電線上損失的電壓為ΔU＝U2－U3＝IR，輸電線的電流為I＝＝，聯立解得U2－U3＝＝，故B、C正確。
9．如圖甲為電能輸送示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示。輸電線的總電阻為100 Ω。降壓變壓器原、副線圈匝數比為100∶1，其副線圈接一火警報警系統，其中R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，當溫度升高時，R2阻值變小。電壓表V可顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)。未發生火情時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW。下列說法中正確的是( 　 )
A．未發生火情時，降壓變壓器副線圈輸出的電壓為311 V
B．未發生火情時，輸電線上損耗的功率為90 kW
C．當R2所在處發生火情時，R1兩端電壓變大
D．當R2所在處發生火情時，電壓表V的示數變大
答案：BC
解析：未發生火情時，由乙圖可知，升壓變壓器的輸入電壓有效值為U1＝250 V，由變壓器電壓與匝數關系可得＝，解得升壓變壓器的輸出電壓為U2＝25 000 V，又P＝U2I2，解得輸電線上的電流為I2＝30 A，輸電線上的電壓損失和功率損失分別為ΔU＝I2R＝3 000 V，ΔP＝IR＝90 kW，降壓變壓器輸入電壓為U3＝U2－ΔU＝22 000 V，又＝，代入數據解得，降壓變壓器的輸出電壓為U4＝220 V，故A錯誤，B正確；當R2所在處發生火情時，由于溫度升高，R2阻值減小，R1、R2所在回路電流增大，由歐姆定律可知，R1兩端電壓增大，輸入端電壓U1不變＝，因此U2也不變，而U3＝U2－ΔU＝U2－IR，可知線路損耗電壓變大，因此U3變小，則由＝，可知U4變小，R1兩端電壓變大，因此R2兩端電壓減小，故電壓表V的示數變小，故C正確，D錯誤。
10．如圖甲所示為某品牌漏電保護器，其內部結構及原理如圖乙所示，虛線框內為漏電檢測裝置，可視為理想變壓器，其中原線圈由入戶的火線、零線在鐵芯上雙線并行繞制而成，副線圈與控制器相連。當電路發生漏電時，零線中的電流小于火線，從而使副線圈中產生感應電流，通過控制器使線路上的脫扣開關斷開，起到自動保護的作用。若入戶端接入u＝311sin 100πt(V)的交變電流，則( 　 )
A．入戶端接入的交變電流方向每秒變化100次
B．當用電器發生短路時，該漏電保護器會切斷電路
C．沒有發生漏電時，通過副線圈的磁通量始終為0
D．沒有發生漏電時，通過副線圈的磁通量隨原線圈中電流的增加而增加
答案：AC
解析：根據公式可知T＝＝ s，對于正弦交流電來說，一個周期電流方向變兩次，所以入戶端接入的交變電流方向每秒變化100次，故A正確；當無漏電時，火線和零線中的電流等大反向，在副線圈中的磁通量始終為零，副線圈中不產生感應電流，故D錯誤，C正確；當用電器發生短路時，火線和零線中的電流等大反向，該漏電保護器不會切斷電路，故B錯誤。
第Ⅱ卷(非選擇題　共60分)
二、填空題(本題共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上)
11．(6分)(2024·河南高二階段練習)曉宇學完變壓器的工作原理后，利用如圖甲所示的可拆卸變壓器探究變壓器原、副線圈的電壓與匝數的關系。請回答下列問題：
　　
(1)變壓器的工作原理是( 　 )
A．電流的磁效應
B．通電導線間的相互作用
C．電磁感應現象
(2)探究時，變壓器原線圈的接線柱應接在學生電源的_________(填“直流”或“交流”)接線柱上。
(3)曉宇同學組裝好變壓器，原線圈接“0”“16”，副線圈接“0”“4”，將交流電壓表的旋鈕置于交流擋10 V處，并將交流電壓表接在原線圈兩端，示數如圖丙所示，則副線圈輸出電壓的理論值為_________；而考慮到實際，副線圈輸出電壓的實際值可能為_________。
A．0 V B．1.8 V
C．1.5 V D．28.8 V
(4)由以上分析可知，該變壓器為降壓變壓器，如果該變壓器可視為理想變壓器，則變壓器的原線圈應用_________(“較粗”或“較細”)的導線。
答案：(1)C　(2)交流　(3)B　C　(4)較細
解析：(1)變壓器的工作原理是電磁感應現象，故C正確。
(2)本實驗需要用到的是交流電源，可用學生電源交流輸出擋，所以應接在學生電源的交流接線柱上。
(3)由于交流電壓擋量程為10 V，則電壓表的讀數為7.2 V，又由題意可知，原副線圈的匝數比為＝，由變壓器的工作原理＝，可得副線圈輸出電壓的理論值為U2＝1.8 V，故B正確；考慮到實際，變壓器在正常工作時應有能量損失，則有>，解得副線圈輸出電壓的實際值為U2<1.8 V，故C正確。
(4)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因為是降壓變壓器，所以副線圈的電壓小于原線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據電阻定律可知副線圈應用較粗的銅導線繞制，故應將較細的線圈作為原線圈。
12．(8分)(2024·上海黃浦高二期末)在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數的關系”實驗中，可拆變壓器結構如圖所示：
Ua/V 1.80 2.80 3.80
Ub/V 4.00 6.01 8.02
(1)變壓器的鐵芯，它的結構和材料是_________；(填字母)
A．整塊硅鋼鐵芯 B．整塊不銹鋼鐵芯
C．絕緣的硅鋼片疊成 D．絕緣的銅片疊成
(2)如上中圖所示，電源輸出端與變壓器原線圈的連接方式正確的是_________(選填“甲”或“乙”)；使用多用電表測量電壓時，應將選擇開關置于_________擋。
(3)用匝數na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，實驗測量數據如上表所示，根據測量數據可判斷原線圈匝數為_________(填“400”或“800”)，實驗數據中電壓比與匝數比不嚴格相等，主要原因是_______________。
答案：(1)C　(2)乙　交流電壓　(3)800　電變壓器不是理想變壓器
解析：(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構是絕緣的硅鋼片疊成，故C正確。
(2)電源輸出端應是交流電，故選擇乙的連接方式；使用多用電表測量電壓時，應將選擇開關置于“交流電壓”擋。
(3)觀察發現，Ua總是略小于Ub的一半，考慮變壓器不是理想變壓器，有漏磁現象，故Ub是原線圈電壓，根據變壓比可知，原線圈匝數為800匝。
三、論述、計算題(本題共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)
13．(10分) (2024·北京通州高三期末)如圖所示，交流發電機的矩形金屬線圈MNKL的邊長MN＝KL＝a，ML＝NK＝b，匝數為n，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場的OO′(ML和NK邊中點連線)軸以角速度ω勻速轉動，線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環E、F(集流環)焊接在一起，并通過電刷與阻值為R的外電路定值電阻連接，電路中其他電阻以及線圈的自感系數均可忽略不計，當線圈平面與磁場方向平行時，從該時刻開始計時。
(1)寫出感應電動勢e隨時間t變化的表達式；
(2)經過周期，求：
a．通過電阻R的電荷量q；
b．線圈轉動過程中電阻R上產生的熱量Q。
答案：(1)e＝nBωabcos ωt　(2)a.
b.
解析：(1)感應電動勢的最大值Em＝nBωS＝nBωab，
當線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則感應電動勢e隨時間t變化的表達式e＝Emcos ωt＝nBωabcos ωt。
(2)a.經過周期，
＝n＝n，
＝，q＝Δt，
通過電阻R的電荷量q＝；
b．電動勢有效值E＝＝nBωab，
線圈轉動過程中電阻R上產生的熱量Q＝2R×，
解得Q＝。
14．(10分)如圖甲所示，一個電阻為R的金屬圓環放在磁場中，磁場與圓環所在的平面垂直，穿過圓環的磁通量隨時間變化的圖像如圖乙所示，圖中的最大磁通量Φ0和變化的周期T都是已知量。求：
(1)在一個周期T內金屬環中產生的熱量；
(2)交變電流的有效值；
(3)在一個周期T內通過金屬環某一橫截面的電荷量。
答案：(1)　(2)　(3)0
解析：(1)0～時間內，感應電動勢為E1＝＝＝，
感應電流為I1＝＝，
～時間內，感應電動勢、感應電流大小同0～內的相同，～及～T時間內感應電動勢、感應電流為0，則一個周期內產生的熱量為Q＝2IR·＝。
(2)由有效值的定義有Q＝＝I2RT，
可得交變電流的有效值為I＝。
(3)通過金屬環某一橫截面的電荷量為q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝，
由于一個周期T內穿過金屬環的磁通量變化ΔΦ＝0，所以通過金屬環某一橫截面的電荷量也為0。
15. (12分)(2024·煙臺高二期末)為了減少火電站中煤的燃燒對大氣的污染，要大力發展水電站。現有一水力發電站的發電機組設計為：水以v1＝4 m/s的速度流入水輪機后以v2＝1 m/s的速度流出，已知流出水位比流入水位低10 m，水流量Q＝2 m3/s，水輪機效率為75%，發電機效率為80%。然后利用如圖所示的高壓輸電線路將發電機輸出的電能輸送給用戶，變壓器均為理想變壓器，在輸電線路上接入一個電流互感器，其原副線圈的匝數比為1∶10，電流表的示數I1＝4.3 A，輸電線的總電阻R＝10 Ω，用戶兩端的電壓為220 V。已知水的密度為ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度為g＝10 m/s2。求：
(1)該發電機組的輸出電功率；
(2)升壓變壓器的輸出電壓；
(3)用戶得到的功率及降壓變壓器的原副線圈匝數比。
答案：(1)129 kW　(2)3 000 V　(3)110 510 W
解析：(1)經時間t，參與發電的水損失的機械能，
E＝mgh＋m(v－v)＝Qtρgh＋Qtρ(v－v)＝2.15×105t(J)，
該發電機組的輸出電功率：P＝＝129 kW。
(2)輸電線中的電流為I對電流互感器：＝，
解得I＝43 A，
升壓變壓器的輸出電壓為U＝＝3 000 V。
(3)輸電線的損耗功率P損＝I2R＝18 490 W，
用戶端功率P用＝P－P損＝110 510 W，
降壓變壓器的輸入電壓為U3＝U－U損＝2 570 V，
根據理想變壓器的電壓與線圈匝數關系有＝＝。
16．(14分)(2023·北京北師大實驗中學高二期中)電磁爐(如圖甲所示)是一次重大的炊具革命——發熱主體就是鍋自己，下面來探究其中原理。電磁爐可以看作是一個變壓器：下面的爐盤相當于原線圈，上面的鍋底既是副線圈又是負載，通過電磁感應產生的渦流來加熱食物。電磁爐的工作原理可簡化為圖乙，由于沒有鐵芯，爐盤的能量傳輸會有一定的損耗，但是在設備不變的情況下，鍋底感應的電動勢與原線圈電壓的比值可近似認為不變，稱作耦合系數，設為n。電源電壓的有效值為U，爐盤中配有相匹配的電阻，大小為Rx，鍋體回路中的總電阻相當于負載。
(1)如果通過匹配電阻Rx的電流為I，求鍋體中感應電動勢的有效值；
(2)如果鍋體的總電阻大小為R，求流過匹配電阻Rx的電流；
(3)更換不同鍋體，相當于調節負載電阻，假設耦合系數n保持不變且不計能量傳輸過程中的損失。求鍋體等效電阻R為多大時加熱食物的功率會最大(用n和Rx去表示)。
答案：(1)n(U－IRx)　(2)　(3)n2Rx
解析：(1)流過電阻Rx的電流為I，則原線圈兩端電壓U1＝U－IRx，
根據＝n，
解得鍋體中感應電動勢的有效值U2＝nU1＝n(U－IRx)。
(2)原線圈中電壓U1′＝U－I1Rx，
副線圈中滿足＝I2，
又因為＝n；＝n，
聯立解得I1＝。
(3)流過鍋體的電流I2＝＝，
鍋體產熱的功率
P＝IR＝＝
根據基本不等式，當R＝n2Rx時，加熱食物的功率最大。
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第三章　交變電流
章 末 小 結
知識網絡構建
方法歸納提煉
一、交變電流的“四值”的計算和應用
1．瞬時值
它反映的是不同時刻交流電的大小和方向，瞬時值是時間的函數，正弦交流電瞬時值表達式為：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，應當注意此式表示從中性面開始計時。
2．最大值
線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動所產生的交變電流的電動勢，其最大值Em＝nBSω，在考慮電容器的耐壓值時，應根據交流電壓的最大值。
3．平均值
(1)若從圖示位置開始計時，求線框中感應電動勢的瞬時值表達式；
(2)從圖示位置開始，線框轉過90°的過程中，通過導線橫截面的電荷量是多少？該電荷量與線框轉動的快慢是否有關？
(3)由題目所給已知條件，外電路所接小燈泡能否正常發光？如不能，則小燈泡的實際功率為多大？
思路引導：交變電流的“四值”是易于混淆的問題。要認真掌握“四值”的辨析及應用。
二、變壓器基本規律的應用
解決變壓器問題的幾種思路
1．原理思路
3．功率思路
理想變壓器的輸入、輸出功率關系為P入＝P出，即P1＝P2；當變壓器有多個副線圈時，P1＝P2＋P3＋…。
4．電流思路
2．(多選)(2024·黑龍江七臺河高二期中)2022年12月22日，白鶴灘水電站發電機組全部投產發電，用500 kV特高壓向外遠距離輸電。如圖為該水電站輸電線路原理圖，發電機產生的正弦交流電經升壓器升至特高壓U后向外供電，輸電線總電阻為R1，輸送的總功率為P。用戶端降壓理想變壓器原、副線圈匝數分別為n1、n2，圖中R2為定值電阻，R為可變電阻?，F減小可變電阻R，使電壓表和電流表示數變化的絕對值分別為ΔU、ΔI，電壓表和電流表均為理想電表，則( )
答案：BD
三、遠距離輸電問題
1．理清三個回路
回路1：發電機回路。該回路中，通過線圈1的電流I1等于發電機中的電流I機；線圈1兩端的電壓U1等于發電機的路端電壓U機；線圈1輸入的電功率P1等于發電機輸出的電功率P機。
回路2：輸送電路。
I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3。
回路3：輸出電路。
I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。
3．掌握兩種損耗
(1)電壓損耗：輸電線上的電阻導致的電壓損耗，
UR＝U2－U3＝IRR。
3．遠距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關系式中正確的是( )
答案：D
進考場練真題
一、高考真題探析
(多選)(2024·全國高考真題)如圖，理想變壓器
的副線圈接入電路的匝數可通過滑動觸頭T調節，
副線圈回路接有滑動變阻器R、定值電阻R0和R1、
開關S。S處于閉合狀態，在原線圈電壓U0不變的
情況下，為提高R1的熱功率，可以( )
A．保持T不動，滑動變阻器R的滑片向f端滑動
B．將T向b端移動，滑動變阻器R的滑片位置不變
C．將T向a端移動，滑動變阻器R的滑片向f端滑動
D．將T向b端移動，滑動變阻器R的滑片向e端滑動
答案：AC
解析：保持T不動，根據理想變壓器的性質可知副線圈中電壓不變，當滑動變阻器R的滑片向f端滑動時，R與R1串聯后的總電阻減小，電流增大，根據P＝I2R1可知此時熱功率增大，故A正確；將T向b端移動，副線圈匝數變小，故副線圈兩端電壓變小，滑動變阻器R的滑片位置不變時，通過R1的電流減小，故熱功率減小，故B錯誤；將T向a端移動，副線圈匝數增加，故副線圈兩端電壓變大，滑動變阻器R的滑片向f端滑動，R與R1串聯后的總電阻減小，電流增大，此時熱功率增大，故C正確；將T向b端移動，副線圈匝數減少，故副線圈兩端電壓變小，滑動變阻器R的滑片向e端滑動，R與R1串聯后的總電阻增大，電流減小，此時熱功率減小，故D錯誤。
二、進考場練真題
1．(2024·北京高考真題)如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓u隨時間t變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規格為“6 V　3 W”的燈泡。若燈泡正常發光，下列說法正確的是( )
答案：B
2．(2024·湖北高考真題)在如圖所示電路中接入正弦交流電，燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關S，燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．1∶4
答案：C
答案：B
4．(2024·湖南高考真題)根據國家能源局統計，截止到2023年9月，我國風電裝機4億千瓦，連續13年居世界第一位，湖南在國內風電設備制造領域居于領先地位。某實驗小組模擬風力發電廠輸電網絡供電的裝置如圖所示。已知發電機轉子以角速度ω勻速轉動，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻可簡化為一個定值電阻R0。當用戶端接一個定值電阻R時，R0上消耗的功率為P。不計其余電阻，下列說法正確的是( )
A．風速增加，若轉子角速度增加一倍，則R0上消耗的功率為4P
B．輸電線路距離增加，若R0阻值增加一倍，則R0消耗的功率為4P
C．若升壓變壓器的副線圈匝數增加一倍，則R0上消耗的功率為8P
D．若在用戶端再并聯一個完全相同的電阻R，則R0上消耗的功率為6P
答案：A
5．(2024·山東高考真題)如圖甲所示，在－d≤x≤d，－d≤y≤d的區域中存在垂直Oxy平面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場(用陰影表示磁場的區域)，邊長為2d的正方形線圈與磁場邊界重合。線圈以y軸為轉軸勻速轉動時，線圈中產生的交變電動勢如圖乙所示。若僅磁場的區域發生了變化，線圈中產生的電動勢變為圖丙所示實線部分，則變化后磁場的區域可能為( )
A B
C D
答案：C
6．(2024·廣東高考真題)將阻值為50 Ω的電阻接在正弦式交流電源上。電阻兩端電壓隨時間的變化規律如圖所示。下列說法正確的是( )
答案：D
7．(2024·浙江高考真題)如圖為某燃氣灶點火裝置的原理圖。直流電經轉換器輸出u＝5sin 100πt(V)的交流電，經原、副線圈匝數分別為n1和n2的變壓器升壓至峰值大于10 kV，就會在打火針和金屬板間引發電火花，實現點火。下列正確的是( )
答案：B
8．(2023·浙江卷)我國1 100 kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設備再將直流變換成交流。下列說法正確的是( )
A．送電端先升壓再整流
B．用戶端先降壓再變交流
C．1 100 kV是指交流電的最大值
D．輸電功率由送電端電壓決定
答案：A
解析：升壓和降壓都需要在交流的時候才能進行，故送電端應該先升壓再整流，用戶端應該先變交流再降壓，故A正確，B錯誤；1 100 kV指的是交流電的有效值，故C錯誤；輸電的功率是由用戶端負載的總功率來決定的，故D錯誤。
9．(2023·山東高考)某節能儲能輸電網絡如圖所示，發電機的輸出電壓U1＝250 V，輸出功率500 kW。降壓變壓器的匝數比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5 Ω。其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220 V，功率88 kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是( )
A．發電機的輸出電流為368 A
B．輸電線上損失的功率為4.8 kW
C．輸送給儲能站的功率為408 kW
D．升壓變壓器的匝數比n1∶n2＝1∶44
答案：C
10．(多選)(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( )
答案：AC
11．(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
答案：B
12．(2022·山東卷) 如圖所示的變壓器，輸入電壓為220 V，可輸出12 V、18 V、30 V電壓，匝數為n1的原線圈中電壓隨時間變化為u＝Umcos(100πt)。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，
電壓表的示數為0.1 V。將阻值為12 Ω的電阻R接在
BC兩端時，功率為12 W。下列說法正確的是( )
A．n1為1 100匝，Um為220 V
B．BC間線圈匝數為120匝，流過R的電流為1.4 A
C．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18 V，頻率為100 Hz
D．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5 A，周期為0.02 s
答案：D

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