第三章 交变电流（9-12讲单元自测）高二物理人教版

第三章 交变电流 单元自测 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单项选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分.在每个小题绐岀的四个选项中，只有一项是符合题目要求的. 1．关于远距离高压输电，下列说法正确的是（　　） A．高压输电是通过增大输电电流来增大输电功率的 B．为了减小输电线路上的电能损失，应采用高压输电 C．输电线路中的电流只由输送的功率决定，与输电电压无关 D．在输送功率不变的情况下，输电电压越高，输电线路上的电压损失越大 2．如图所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（　　） A．B． C．D． 3．如图所示，其中不表示交变电流的是（　　） A． B． C． D． 4．在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴转动时，则线圈平面（    ） A．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大 D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最小，线圈中的感应电动势最小 5．一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。在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是（　　） A．当磁通量为零时，感应电动势也为零 B．当磁通量减小时，感应电动势也减小 C．当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em D．线框匀速转动的角速度ω等于 6．煤气灶是生活中最常见的灶具，其由2节1.5V的干电池供电，点火时需要转换器将直流电压转换为正弦交流电压（如图甲所示），并把正弦交流电压加在一理想变压器的原线圈上（如图乙所示），当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。已知电压表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合时电压表的示数约为3.5V B．该变压器的原、副线圈的匝数比为 C．该变压器的原、副线圈的匝数比大于 D．干电池消耗的化学能等于点火针与金属板之间释放的电能 7．随着科技的发展，新能源电动汽车无线充电技术应运而生，如图所示，为受电线圈，为送电线圈，可视为理想变压器。已知送电、受电线圈匝数比，端输入电压。下列说法正确的是（　　） A．、端输入的交变电流方向每秒变化100次 B．送电线圈的输入功率大于受电线圈的输出功率 C．受电线圈产生的电动势的有效值为 D．在时，送电线圈的电动势最大 8．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图（a）所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，线圈匝数为10，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图（b）所示，则（　　） A．电压表的示数为220V B．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J C．电路中的电流方向每秒钟改变50次 D．t=0时，感应电流为零，磁通量最小 9．已知图甲电流的有效值为，图乙是周期性变化的交变电流，其中时间内为四分之一正弦函数图像，时间内为均匀变化的电流。图乙电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 10．2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时的图像为（　　） A． B． C． D． 11．西电东送是纵横中国的能源“闪送”工程，这个送电工程横贯数千公里，必须走“高速公路”，这就得靠特高压输电工程。若在输电总功率不变的情况下，仅将原来的500kV高压输电升级为1000kV的特高压输电（不考虑输电线的电容、电感带来的能量损失），下列说法正确的是（　　） A．输电电流的有效值会变为原来的2倍 B．输电线上损失的电压有效值变为原来的 C．输电线上损失的功率变为原来的 D．若输电线损失功率不变，则使用相同材料、粗细的输电线，其传输距离将更远 12．为了检验输电电压高低对电能输送的影响，某同学设计了如图甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源，所有的电阻和灯泡电阻均相等，导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比。已知灯泡消耗的功率为，则灯泡消耗的功率为（　　） A． B． C． D． 二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，部分选对的得2分，有选错的得0分 13．如图所示，小型发电机线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r=2Ω，发电机的旋转磁极以图中虚线为轴以角速度ω做匀速转动，旋转方向如图所示，旋转磁极产生的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度大小为B，从图示位置（线圈平面与磁场垂直）开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R（0~10Ω），变压器原、副线圈匝数比为，所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是（　　） A．将滑动变阻器R的滑片向下滑动，电压表V的示数变大 B．当矩形线圈处于图示位置时，磁通量最大，电流表A示数为零 C．当滑动变阻器阻值R=8Ω时，发电机的输出功率最大 D．矩形线圈产生的感应电动势瞬时值表达式为 14．如图（a）所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2= 66：5，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2、滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（b）所示，下列说法正确的是 A．由图（b）可知交流发电机转子的角速度为100 rad/s B．灯泡L 两端电压的有效值为V C．交流电压表V 的读数为V D．当滑动变阻器的触头P向上滑动时，电流表A2示数减小，A1示数减小 15．某发电站远距离输电示意图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。已知发电站发出电压有效值一定的交流电，降压变压器输出电压，用户获得的功率为，输电线的总电阻为，升压、降压变压器原副线圈的匝数比分别为、，则下列判断正确的是（　　） A．降压变压器的原线圈两端电压 B．发电站输出的功率为 C．若并联用户增加，则输电线上损失的电功率减小 D．若并联用户增加，为了使用户获得的电压不变，可以增大升压变压器副线圈匝数 三、实验题：本题共2小题，共计12分. 16．有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以再绕线圈。 (1)某同学用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，由此可推断 （选填“A”或“B”）线圈的匝数较多。 (2)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验的步骤填空： ①用绝缘导线在线圈B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UA和 （选填“绕制”或“B”）线圈的输出电压U； ④则A线圈的匝数为 。（用已知量和测量量的符号表示） 17．利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 (1)该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法 （填“A”或“B”）； A． B． (2)实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（　　） A．abcd B．abfe C．abgh D．aehd (3)下列说法正确的是 ； A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 (4)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是______。 A．变压器的铁芯没有闭合 B．电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V” 四、解答题：本题共3小题，共计40分． 18．如图甲所示，矩形线圈匝数N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.8T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω=100πrad/s，试求： (1)穿过线圈的磁通量最大值Φm，线圈转到什么位置时取得此值； (2)线圈产生的感应电动势最大值Em，线圈转到什么位置时取得此值； (3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图像。（a→b方向为感应电流正方向） 19．“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为220V、额定功率为22W的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%，输电导线的等效电阻为R=22Ω。 (1)风力发电机的转速。 (2)降压变压器原、副线圈匝数比。 (3)升压变压器原、副线圈匝数比。 20．如图所示，两根不计电阻的光滑倾斜平行导轨与水平面的夹角，底端及顶端分别接有和的电阻。在两根导轨所在的平面内建立坐标系。在轴方向0到6m范围内满足方程的曲线与轴所围空间区域内存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于导轨平面向上。金属棒的质量为，电阻不计，在平行于轴正方向的外力作用下以的速度沿斜面向上匀速运动。取，。求： (1)当金属棒通过位置时的感应电动势； (2)外力的最大值； (3)金属棒通过磁场的过程中外力所做的功； (4)金属棒通过磁场的过程中通过的电量。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 交变电流 单元自测 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单项选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分.在每个小题绐岀的四个选项中，只有一项是符合题目要求的. 1．关于远距离高压输电，下列说法正确的是（　　） A．高压输电是通过增大输电电流来增大输电功率的 B．为了减小输电线路上的电能损失，应采用高压输电 C．输电线路中的电流只由输送的功率决定，与输电电压无关 D．在输送功率不变的情况下，输电电压越高，输电线路上的电压损失越大 【答案】B 【详解】A．若增大输电电流，则输电线上损耗的功率增大，可知，高压输电不能够通过增大输电电流来增大输电功率，故A错误； B．输送功率一定时，根据 可知，当输送电压增大时，输送电流减小，输电线上损耗的功率减小，即为了减小输电线路上的电能损失，应采用高压输电，故B正确； C．结合上述可知，输电线路中的电流由输送的功率与输电电压共同决定，故C错误； D．结合上述可知，在输送功率不变的情况下，输电电压越高，输送电流越小，此时输电线路上的电压损失越小，故D错误。 故选B。 2．如图所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（　　） A．B． C．D． 【答案】C 【详解】根据变压器原副线圈电压比等于匝数比 可知副线圈匝数应远大于原线圈匝数，因为是直流电源，为了使副线圈产生感应电动势，需要把开关接在原线圈。 故选C。 3．如图所示，其中不表示交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】ABD中电流i的方向发生了周期性变化，是交变电流；C中电流方向不变，是直流电。 故选C。 4．在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴转动时，则线圈平面（    ） A．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B．转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大 D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最小，线圈中的感应电动势最小 【答案】C 【详解】AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，线框平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，故AB错误； CD．当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，线圈中磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，此时线圈中的感应电动势最大，故C正确，D错误。 故选C。 5．一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。在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是（　　） A．当磁通量为零时，感应电动势也为零 B．当磁通量减小时，感应电动势也减小 C．当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em D．线框匀速转动的角速度ω等于 【答案】D 【详解】A．当磁通量为零时，磁通量变化率最大，感应电动势达到最大值Em，故A错误； B．磁通量减小时，感应电动势可能增大或减小（例如：磁通量从Φm减到0时，电动势从0增大到Em；磁通量从0减到-Φm时，电动势从Em减到0），故B错误； C．当时，由 可得 对应转过的角度为或 此时或，故C错误； D．最大电动势 解得，故D正确。 故选D。 6．煤气灶是生活中最常见的灶具，其由2节1.5V的干电池供电，点火时需要转换器将直流电压转换为正弦交流电压（如图甲所示），并把正弦交流电压加在一理想变压器的原线圈上（如图乙所示），当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。已知电压表为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合时电压表的示数约为3.5V B．该变压器的原、副线圈的匝数比为 C．该变压器的原、副线圈的匝数比大于 D．干电池消耗的化学能等于点火针与金属板之间释放的电能 【答案】A 【详解】A．开关闭合时电压表的示数为变压器原线圈的有效值，为，选项A正确； BC．该变压器的原、副线圈的匝数比为，选项BC错误； D．干电池消耗的化学能等于干电池内阻上以及转换器消耗的电能、点火针与金属板之间释放的电能之和，选项D错误。 故选A。 7．随着科技的发展，新能源电动汽车无线充电技术应运而生，如图所示，为受电线圈，为送电线圈，可视为理想变压器。已知送电、受电线圈匝数比，端输入电压。下列说法正确的是（　　） A．、端输入的交变电流方向每秒变化100次 B．送电线圈的输入功率大于受电线圈的输出功率 C．受电线圈产生的电动势的有效值为 D．在时，送电线圈的电动势最大 【答案】A 【详解】A．由题可知，该交流电的频率 由于交流电的方向在一个周期内改变2次，、端输入的交变电流在1s内呈现50个周期性的变化，因此该交流电的电流方向每秒变化100次，故A正确； B．理想变压器的输入功率等于输出功率，因此送电线圈的输入功率等于受电线圈的输出功率，故B错误； C．送电线圈电压的有效值为 根据电压之比与线圈匝数之比的关系 解得，故C错误； D．时，代入 解得，故D错误。 故选A。 8．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图（a）所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，线圈匝数为10，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图（b）所示，则（　　） A．电压表的示数为220V B．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J C．电路中的电流方向每秒钟改变50次 D．t=0时，感应电流为零，磁通量最小 【答案】B 【详解】A．电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由图像知电动势的最大值 有效值 灯泡两端电压，故A错误； B．电流的有效值 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，故B正确； C．由图像知T=2×10−2s，一个周期内电流方向改变两次，可知1s内电流方向改变100次，故C错误； D．由图像知t=0时，感应电流为零，线圈处于与中性面平行的平面，磁通量最大，故D错误。 故选B。 9．已知图甲电流的有效值为，图乙是周期性变化的交变电流，其中时间内为四分之一正弦函数图像，时间内为均匀变化的电流。图乙电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据有效值的定义有 解得 故选C。 10．2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图，若该电站通过理想变压器调节输出电压时，输入电压保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头间和间的线圈匝数，开关S接3时输出电压的瞬时值，则S接2时的图像为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据理想变压器电压比与匝数比关系可知， 由于输入电压不变，可知 即 解得； 可知此时输出的交流电的周期为。 故选D。 11．西电东送是纵横中国的能源“闪送”工程，这个送电工程横贯数千公里，必须走“高速公路”，这就得靠特高压输电工程。若在输电总功率不变的情况下，仅将原来的500kV高压输电升级为1000kV的特高压输电（不考虑输电线的电容、电感带来的能量损失），下列说法正确的是（　　） A．输电电流的有效值会变为原来的2倍 B．输电线上损失的电压有效值变为原来的 C．输电线上损失的功率变为原来的 D．若输电线损失功率不变，则使用相同材料、粗细的输电线，其传输距离将更远 【答案】D 【详解】ABC. 根据 输电总功率不变，输电电压有效值变为原来的2倍，可知输电电流的有效值会变为原来的，根据 可知输电线上损失的电压有效值变为原来的，根据 可知输电线上损失的功率变为原来的，选项ABC错误； D. 根据 若输电线损失功率不变，输电电流变小，则使用相同材料、粗细的输电线，其传输距离将更远，选项D正确。 故选D。 12．为了检验输电电压高低对电能输送的影响，某同学设计了如图甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源，所有的电阻和灯泡电阻均相等，导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比。已知灯泡消耗的功率为，则灯泡消耗的功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】令低压交流电源的有效值为，图甲中灯泡消耗的功率 图乙中升压变压器的输出电压 将降压变压器与灯泡等效为一个电阻，则等效电阻为 等效电阻消耗功率等于灯泡消耗的功率，则有 结合上述解得 故选D。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，部分选对的得2分，有选错的得0分 13．如图所示，小型发电机线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r=2Ω，发电机的旋转磁极以图中虚线为轴以角速度ω做匀速转动，旋转方向如图所示，旋转磁极产生的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度大小为B，从图示位置（线圈平面与磁场垂直）开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻和滑动变阻器R（0~10Ω），变压器原、副线圈匝数比为，所有电表均为理想交流电表。下列判断正确的是（　　） A．将滑动变阻器R的滑片向下滑动，电压表V的示数变大 B．当矩形线圈处于图示位置时，磁通量最大，电流表A示数为零 C．当滑动变阻器阻值R=8Ω时，发电机的输出功率最大 D．矩形线圈产生的感应电动势瞬时值表达式为 【答案】ACD 【详解】A．将滑动变阻器R的滑片向下滑动，变阻器接入电路的电阻增大，副线圈的总电阻在原线圈电路中的等效电阻也增大，根据闭合电路欧姆定律可知，原线圈中的电流减小，设矩形线圈产生的电动势的有效值为，则变压器的输入电压为 则电压表V的示数变大，A正确； B．当线圈处于图示位置（中性面），磁通量最大，感应电动势为0，但电流表测的是有效值，不为0，B错误； C．将变压器和副线圈电阻等效为原线圈的负载 当时，发电机输出功率最大。 代入数据可得 C正确； D．从图示位置（中性面 ）开始计时，感应电动势瞬时值表达式为 D正确。 故选ACD。 14．如图（a）所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2= 66：5，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2、滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（b）所示，下列说法正确的是 A．由图（b）可知交流发电机转子的角速度为100 rad/s B．灯泡L 两端电压的有效值为V C．交流电压表V 的读数为V D．当滑动变阻器的触头P向上滑动时，电流表A2示数减小，A1示数减小 【答案】CD 【详解】A．由图像（b）可知，所以交流发电机转子的角速度为，故A错误； BC．由图（b）可知，原线圈输入电压有效值为 根据 可得副线圈两端电压即交流电压表的有效值 设灯泡L两端电压的有效值为U，灯泡的阻值为r，交变电流的周期为T，且二极管具有单向导电性，所以根据交变电流有效值的定义有 解得，故B错，C正确； D．当滑动变阻器的触头P向上滑动时，滑动变阻器阻值变大，而不变，则由欧姆定律 可知，变小，所以变小，即电流表A2示数变小，因为理想变压器输入功率与输出功率相等，即 、不变，变小，所以也变小，即电流表A1示数也变小，故D正确。 故选CD。 15．某发电站远距离输电示意图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。已知发电站发出电压有效值一定的交流电，降压变压器输出电压，用户获得的功率为，输电线的总电阻为，升压、降压变压器原副线圈的匝数比分别为、，则下列判断正确的是（　　） A．降压变压器的原线圈两端电压 B．发电站输出的功率为 C．若并联用户增加，则输电线上损失的电功率减小 D．若并联用户增加，为了使用户获得的电压不变，可以增大升压变压器副线圈匝数 【答案】BD 【详解】A．根据 可得降压变压器的原线圈两端电压，故A错误； B．降压变压器副线圈的电流 又 解得 所以输电线上损失的功率为 发电站输出的功率为，故B正确； C．若并联用户增加，输出功率增大，则降压变压器的输入功率增大，发电机的输出功率也增大，即增大，又发电站输出电压一定，根据 可知增大，又 可知增大，输电线电阻消耗的功率 可见输电线电阻消耗的功率增大，故C错误； D．并联用户增加，根据上述分析可知流过输电线的电流变大，根据可知输电线上损失的电压变大，为了使用户获得的电压不变，要使得降压变压器的输入电压不变，根据可知需要变大，根据可知可以增大升压变压器副线圈匝数，故D正确。 故选BD。 三、实验题：本题共2小题，共计12分. 16．有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以再绕线圈。 (1)某同学用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，由此可推断 （选填“A”或“B”）线圈的匝数较多。 (2)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验的步骤填空： ①用绝缘导线在线圈B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UA和 （选填“绕制”或“B”）线圈的输出电压U； ④则A线圈的匝数为 。（用已知量和测量量的符号表示） 【答案】(1)A (2) 绕制 【详解】（1）根据欧姆表的读数规律可知，线圈A的电阻大于线圈B的电阻，线圈A、B内部导线电阻率、横截面积相同，根据 表明线圈A的总长度比线圈B的长，则可推断A线圈的匝数较多。 （2）③[1]根据电压匝数关系有 因为要测量A线圈的匝数，则应选取匝数已知的绕制线圈测量，所以要用多用电表的“交流电压挡”测量绕制线圈的输出电压U； ④[2]根据理想变压器电压比等于匝数比有 解得 17．利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 (1)该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法 （填“A”或“B”）； A． B． (2)实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（　　） A．abcd B．abfe C．abgh D．aehd (3)下列说法正确的是 ； A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 (4)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是______。 A．变压器的铁芯没有闭合 B．电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V” 【答案】(1)B (2)D (3)B (4)D 【详解】（1）根据变压器原理可知，该实验中变压器原线圈应接入低压交流电源。 故选B。 （2）根据变压器正视图 硅钢片的作用是形成闭合磁路，所以为了减小涡流产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。 故选D。 （3）A．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故A错误； B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确； C．由于实际变压器存在漏磁，所以变压器原、副线圈中的磁通量不相同，故C错误； D．变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压不为零，故D错误。 故选B。 （4）A．根据理想变压器原副线圈电压与匝数关系，可知若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压小于12V，故A错误； B．若是电压的测量出了问题，应该是小于12V，不应该大于12V，故B错误； C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由可知，副线圈的电压小于12V，故C错误； D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，由可知，副线圈的电压可能为13V，故D正确。 故选D。 四、解答题：本题共3小题，共计40分． 18．如图甲所示，矩形线圈匝数N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.8T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω=100πrad/s，试求： (1)穿过线圈的磁通量最大值Φm，线圈转到什么位置时取得此值； (2)线圈产生的感应电动势最大值Em，线圈转到什么位置时取得此值； (3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图乙中作出图像。（a→b方向为感应电流正方向） 【答案】(1)，线圈平面与磁场方向垂直（即中性面位置） (2)，线圈平面与磁感线平行 (3)， 【详解】（1）当线圈平面与磁场方向垂直（即中性面位置）时，磁通量取得最大值，其最大值为 （2）线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值，其最大值为 （3）线圈从图示位置（与磁场平行，感应电动势最大的位置）开始转动，感应电动势的瞬时值表达式为 图像如下 19．“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为220V、额定功率为22W的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%，输电导线的等效电阻为R=22Ω。 (1)风力发电机的转速。 (2)降压变压器原、副线圈匝数比。 (3)升压变压器原、副线圈匝数比。 【答案】(1)50r/s (2)50∶1 (3)1∶52 【详解】（1）由图可得，发电机产生的交流电周期 风力发电机的转速 （2）用户获得的功率 降压变压器副线圈电流 输电线上损失的功率 输电线上的电流 降压变压器原副线圈匝数比 （3）降压变压器原线圈两端电压 输电线上损失的电压 升压变压器副线圈两端电压 升压变压器原副线圈匝数比 20．如图所示，两根不计电阻的光滑倾斜平行导轨与水平面的夹角，底端及顶端分别接有和的电阻。在两根导轨所在的平面内建立坐标系。在轴方向0到6m范围内满足方程的曲线与轴所围空间区域内存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于导轨平面向上。金属棒的质量为，电阻不计，在平行于轴正方向的外力作用下以的速度沿斜面向上匀速运动。取，。求： (1)当金属棒通过位置时的感应电动势； (2)外力的最大值； (3)金属棒通过磁场的过程中外力所做的功； (4)金属棒通过磁场的过程中通过的电量。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）由曲线方程可知x=3m处棒的有效长度为L=1m 金属棒做切割磁感线运动，产生感应电动势为E，则 （2）由可知x=3m处的F最大， 此时的电流 由力的平衡可知 解得 （3）金属棒通过磁场过程中，其中 通过磁场的时间 焦耳热 安培力做功 对金属棒通过磁场过程用动能定理有 解得 （4）金属棒通过磁场过程中，等效地看成一个线圈在匀强磁场中转动，最大值 其中, 可得 电荷量 通过的电量 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $