第3章 交流电 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

该高中物理课件聚焦交流电、变压器及电能输送核心知识，通过知识体系建构梳理物理观念，以综合考法融会强化科学思维，用价值好题精练培树科学态度与责任，形成连贯的学习支架。 其亮点在于以典例解析（如交变电流“四值”问题）和对点训练深化科学思维，结合风力发电等实际情境落实科学态度与责任。教师可借助系统复习框架提升教学效率，学生能通过分层训练巩固知识，培养解决实际问题的能力。

章末小结与质量评价 选择性必修第二册 一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维　 01 02 CONTENTS 目录 三、价值好题精练——培树科学态度和责任　 03 阶段质量检测 04 一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [典例]　如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20 cm，ad边长l2=25 cm，放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO'轴以n=3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1 Ω，外电路电阻R=9 Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，求： 考法一　交变电流的“四值”问题 (1)感应电动势的瞬时值表达式； [答案]　e=314cos 100πt(V)　 [解析]　n=3 000 r/min=50 r/s 线圈转动的角速度ω=2πn=100π rad/s 感应电动势的最大值Em=NBSω≈314 V 因从垂直于中性面位置开始计时 所以感应电动势的瞬时值表达式为 e=Emcos ωt=314cos 100πt(V)。 (2)线圈转一圈R上产生的热量； [答案]　88.7 J [解析]　感应电动势的有效值E= 电路中电流的有效值I=，T==0.02 s 线圈转一圈R上产生的热量Q=I2RT≈88.7 J。 (3)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。 [答案]　0.1 C [解析]　线圈由题图所示位置转过90° 的过程中，有 ΔΦ=BSsin 90° 通过R的电荷量q=Δt=Δt==0.1 C。 利用正弦式交变电流的“四值”解题时的注意事项 正弦式交变电流的“四值”指的是：交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。在分析求解有关“四值”问题时，要特别注意把握如下几点。 1.在判断是否超过电容器的击穿电压等物理量时用峰值。 2.在研究某一时刻通有交流电的导体受到的安培力时应采用瞬时值。瞬时值可由瞬时值表达式计算得出。 融会贯通 3.求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算。正弦式交变电流的有效值与峰值间存在I=的关系，其他交变电流只能根据交流电有效值的定义，依据电流的热效应来计算。 4.求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，即q=t。平均值的计算要用法拉第电磁感应定律=n和闭合电路欧姆定律=来计算，并且不同时间段内的平均值可能会不同。 1.已知某电源输出的交变电压的表达式为u=110 sin 120πt(V)，下列说法正确的是(　 ) A.用电压表测该电源的电压，其示数为110 V B.将该电压加在110 Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为110 W C.交流电的频率为60 Hz，电流方向每秒改变60次 D.用电压表测该电源的电压，当t=0.1 s时，电压表示数为0 对点训练 √ 解析：由于正弦式交变电压的最大值为Em=110 V，所以有效值为U=110 V，电压表任何时刻都显示的是有效值，其示数为110 V，A、D错误；将该电压加在110 Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为P==110 W，B正确；由ω=2πf=120π，得f=60 Hz，线圈在匀强磁场中每转一圈，电流方向改变两次，故电流方向每秒改变120次，C错误。 2.如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝， 线圈电阻为r=1 Ω，外接电阻R=9 Ω，匀强磁场的磁感应 强度B= T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求： (从线圈转动经过中性面时开始计时) (1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式； 答案：e=50sin 10πt(V)　 解析：n=300 r/min=5 r/s，ω=2πn，e=Emsin ωt=NBS·2πnsin 2πnt=50sin 10πt(V)。 (2)线圈转过 s时感应电动势的瞬时值； 答案：25 V 解析：当t= s时，e=50sinV=25 V。 (3)电路中电压表和电流表的示数； 答案： V　 A　 解析：电动势的有效值E== V=25 V 电流表示数I== A= A 电压表示数U=IR=×9 V= V。 (4)经 s通过电阻R的电荷量。 答案： C 解析： s内线圈转过的角度θ=ωt=10π×= 该过程ΔΦ=BS-BS·cos θ=BS 所以由===得 q=Δt== C= C。 [典例]　如图所示的理想变压器，原、副线圈上接有完全相同的五个灯泡，A、B两点间输入有效值恒为UAB的正弦交流电压。当开关S断开时，L1、L2、L3和L4四个灯泡的亮度相同。假定原、副线圈匝数分别为n1、n2，灯泡的阻值恒定，副线圈两端电压用UCD表示，当开关S闭合时，五个灯泡均不损坏，下列说法正确的是 ( 　) A.n1∶n2=1∶3 B.当开关S断开时，UAB∶UCD=3∶1 C.当开关S闭合时，UAB∶UCD=13∶3 D.当开关S闭合时，灯泡L1的亮度比S断开时暗 考法二　变压器原线圈有负载的电路分析 √ [解析]　当开关S断开，A、B两点间输入有效值为UAB的正弦交流电压时，接通的4个灯泡亮度相同，设灯泡的电流为I，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为3I，所以匝数比===，故A错误；当开关S断开时，设副线圈的电压为U，则原线圈的电压为U1=U=3U，原线圈灯泡的电压为U，则UAB=4U，则UAB∶UCD=4∶1，故B错误； 当开关S闭合时，设副线圈的电压为U4，则==，原线圈的电压为U3=3U4，设此时通过副线圈每个灯泡的电流为I0，则副线圈的电流为4I0，则==，则原线圈的电流为I'=I0，原线圈灯泡两端的电压为U'=I0×R=U4，则UAB∶UCD=∶1=13∶3，故C正确；当开关S闭合时，副线圈的总电阻变小，则副线圈的电流变大，原线圈中的电流也变大，所以灯泡L1将变亮，故D错误。 分析理想变压器原线圈接有负载的问题时，要明确原线圈所在的电路结构，从而确定各物理量之间的关系。 (1)负载与原线圈串联，如图甲所示。 负载会分担一部分电压，原线圈两端的电 压U1=U-UR，流过负载的电流等于原线圈中的 电流，有==。 融会贯通 (2)负载与原线圈并联，如图乙所示。 负载会分流，原线圈两端的电压U1=U，流过原线圈的电流I1=I-IR，有==。 对点训练 √ 1.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶4，a、b两端接到交流电源上，R1、R2为阻值相同的定值电阻，下列说法正确的是 (　 ) A.副线圈两端电压是电源电压的 B.流过R1的电流是流过R2电流的4倍 C.R1上的电功率是R2上电功率的 D.R1上的电功率是R2上电功率的16倍 解析：原线圈两端电压等于电源电压，根据原、副线圈电压之比等于匝数之比，可得==，A错误；流过R1的电流I1=，流过R2的电流I2===4I1，可得=，B错误；根据电功率P=I2R，可得R1上的电功率是R2上电功率的，C正确，D错误。 2.(2025·湖南高考)如图所示，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交流电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是 (　 ) A.S与a相连，灯泡的电功率最大 B.S与a相连，灯泡两端的电压为 C.S与b相连，流过灯泡的电流为 D.S与c相连，灯泡的电功率为 √ 解析：设变压器原、副线圈的电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，变压器原线圈的等效电阻R等=，灯泡L的阻值R=，由理想变压器原、副线圈的电压关系=，电流关系=，联立解得R等=k2R。S与a相连，根据等效电源思想，灯泡的电功率最大时应该满足R等=3R，因为k值不确定，灯泡的电功率不一定最大，故A错误； S与a相连，变压器原线圈电压Ua1=·k2R，灯泡两端的电压为Ua2==，B正确；S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流Ib1=，流过灯泡的电流Ib2=kIb1=，C错误；S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流Ic1=，灯泡的电功率为PL=R等=，D错误。 [典例]　如图所示是交流发电机 模型示意图，n=100匝的矩形闭合导 线框ABCD处于磁感应强度大小为 B= T的水平匀强磁场中，线框 面积S=0.48 m2。线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=100π rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“12 V　30 Ω”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计。 考法三　远距离输电线路的分析与计算 (1)将图示时刻记为t=0，指出此刻线框中的电流方向，并写出该正弦式交流电动势的瞬时值表达式； [答案]　电流方向为DCBADe=480sin(V)　 [解析]　利用右手定则判断得到，电流方向为DCBAD 因t=0时刻线圈平面与中性面垂直 该正弦式交流电动势的瞬时值表达式为 e=nBSωsin(ωt+φ0) 其中φ0=，代入相关数据得 e=480sin (V)。 (2)求降压变压器的原、副线圈匝数比； [答案]　100∶1　 [解析]　发电机的电动势有效值U1=480 V，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5 由=，得升压变压器副线圈的电压U2=1 200 V 由于灯泡正常发光，则通过降压变压器电压降为U4=12 V，有= 线路电阻不计，则U2=U3，得=。 (3)求灯泡正常发光时，电流表的读数。 [答案]　0.01 A [解析]　灯泡正常发光时，P灯=4.8 W 理想变压器输出功率等于输入功率，故对升压变压器P入=P出=P灯=4.8 W P入=U1I1，解得电流表的读数I1=0.01 A。 1.抓住两个关系 (1)理想升压变压器连接回路1和回路2，两回路中重要的关系式有：=，I1n1=I2n2，P1=P2。 (2)理想降压变压器连接回路2和回路3，两回路中重要的关系式有：=，I3n3=I4n4，P3=P4。 融会贯通 2.掌握两种损耗 (1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，UR=U2-U3=IRR。 (2)功率损耗：输电线上电阻发热导致的功率损耗，PR=P2-P3=R。输电线上的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式：PR=R或PR=。 3.远距离输电的关键词转化 1.远距离输电中，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。由于用户区用电量的增多，发电厂的输出功率增大为原来的2倍，下列说法正确的是 (　 ) A.输电导线损失的功率大于原来的4倍 B.输电导线损失的功率小于原来的4倍 C.用户得到的功率小于原来的2倍 D.用户得到的功率大于原来的2倍 对点训练 √ 解析：由于发电厂的输出功率增大为原来的2倍，则升压变压器的输出功率增大为原来的2倍，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可知输电导线上的电流I线增大为原来的2倍，根据P损=r可知：输电导线损失的功率等于原来的4倍，故用户得到的功率小于原来的2倍，C正确，A、B、D错误。 2.(2024·湖南高考)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是 (　 ) A.风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8P D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P √ 解析：如图为等效电路图，设降压变压器的原、副线圈匝数比为k∶1，则输电线上的电流I2=，转子在磁场中转动时产生的电动势为e=NBSωsin ωt。 当转子角速度增加一倍时，升压变压器原、副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为I2'=2I2，故R0上消耗的电功率P1=I2'2R0=4R0=4P，故A正确；升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故R0上消耗的电功率P2=P1=4P，故C错误；若R0阻值增加一倍，输电线路上的电流I2″=，R0上消耗的电功率P3=I2″2·2R0≠4P，故B错误；若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为I2‴==，R0上消耗的电功率P4=I2‴2R0≠6P，故D错误。 3.一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R=1 kΩ，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V，60 W)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态。求： (1)变压器T1和T2的匝数比分别是多少? 答案：1∶50　9 000∶11　 解析：输电线路上消耗的功率为ΔP=10%P=400 kW=R 可知输电线路上电流为I2== A=20 A， 根据原线圈P=U1I1，可知 I1== A=103 A 根据电流与匝数成反比知升压变压器的匝数比为 n1∶n2=I2∶I1=20∶103=1∶50 降压变压器的输入电流：I3=I2=20 A 降压变压器的输出电流：I4== A 降压变压器的匝数比 n3∶n4=I4∶I3=∶20=9 000∶11。 (2)有多少个灯泡(220 V，60 W)正常发光? 答案：6×104个 解析：用户得到的功率为 P用=P-ΔP=4 000×103 W-400×103 W=3.6×106 W 设能接入N个灯泡，则P用=60N， 代入数据得N=6×104。 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 1.(多选)如图所示，理想自耦变压器是在铁芯 上只绕一个线圈，闭合开关S，可以改变原线圈的 匝数。a、b两个接线柱将线圈三等分，开关接a时， 电压表的读数为Ua，电流表的读数为Ia，电阻R消 耗的电功率为Pa；开关接b时，电压表的读数为Ub，电流表的读数为Ib，电阻R消耗的电功率为Pb，则 (　 ) A.= B.= C.= D.= √ √ 解析：设输入电压为U，线圈的总匝数为n，由于a、b两个接线柱将线圈等分为三份，所以开关接a时，原线圈的匝数为n，开关接b时，原线圈匝数为n，根据变压器的电压比等于匝数比可得Ua=U，Ub=3U，则=，A正确，B错误；根据欧姆定律可得Ia==，Ib==，则有=，又由Pa=UaIa，Pb=UbIb，可得==，C正确，D错误。 2.某兴趣小组利用如图所示装置给灯泡 供电。图中两磁极位置相对于水平轴线 OO'对称，导线框ABCD绕轴线OO'以角 速度ω匀速转动，并通过升压变压器给灯泡供电。下列说法正确的是 (　 ) A.图示位置穿过导线框的磁通量为0 B.图示位置导线框产生的感应电动势为0 C.导线框ABCD中电流的有效值小于灯泡中电流的有效值 D.若灯泡偏暗，可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度 √ 解析：由题图可知，此时导线框和磁场垂直，穿过导线框的磁通量最大，感应电动势为0，A错误，B正确；通过升压变压器给小灯泡供电，则n1<n2，由电流与匝数的关系=知，I1>I2，即导线框ABCD中电流有效值大于灯泡中电流的有效值，C错误；若灯泡偏暗说明输出电压较小，要使输出电压变大，应减少原线圈匝数，D错误。 3.(多选)某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成如图所示电路。S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1=Umsin ωt的交流电源。变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是 (　 ) A.S接b时，电压表示数为 B.S接c时，电压表示数为 C.S接c时，滑片P向下移动，变压器输入功率变大 D.S接c时，滑片P向上移动，变压器输入电流变大 √ √ 解析：S接b时，副线圈属于双线绕法，不论原线圈中交变电流如何变化，副线圈中都不会产生感应电动势，所以电压表示数为0，A错误；S接c时，根据理想变压器的电压比关系U1∶n1=U2∶n2，且U1=，解得U2=，B正确；S接c时，滑片P向下移动，连入电路的电阻值增大，P入=P出=减小，C错误；滑片P向上移动，连入电路的电阻值减小，副线圈中的电流I2=增大，因U2I2=U1I1，所以变压器输入电流I1变大，D正确。 4.风力发电近几年来得到了快速发展。如图 所示风车阵中发电机的输出功率为100 kW，输出 电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线 的电阻为10 Ω。若输电线因发热而损失的功率为 输送功率的4%，试求： (1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比； 答案：1∶20　240∶11　 解析：输电线损失的功率P损=P×4%=100 kW×4%=4 kW，输电线上的电流I2== A=20 A，升压变压器输出电压U2== V=5×103 V，升压变压器原、副线圈匝数比===，电压损失U损=I2R线=20× 10 V=200 V，降压变压器原线圈两端电压U3=U2-U损=4 800 V，降压变压器原、副线圈匝数比==。 (2)用户得到的电功率。 答案：96 kW 解析：用户得到的电功率即降压变压器的输出功率P用=P-P损=P(1-4%)=96 kW。 阶段质量检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题只有一个选项符合题意) 1.如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的固定轴OO'匀速转动(俯视图中沿逆时针的方向)， 某时刻磁感线与线圈平面所成的锐角为30°，从此时开 始计时，通过边AB的电流i随时间t变化的图线是(以A→ B→C→D→A为电流正向)(　 ) 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 √ 解析：根据楞次定律及安培定则可知，线圈在开始转动的一小段时间内磁通量增大，产生负向电流，A、C错误；线圈转动六分之一周期后，处于中性面，磁通量最大，电动势为零，感应电流为零，D正确，B错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 2.变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则 (　 ) A.副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少 B.副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多 C.原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少 D.原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：降压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数多，由于功率相同，而原线圈中电压大，所以原线圈的电流比副线圈的电流要小，副线圈的电流大，导线要用粗的，原线圈的电流小，导线要用细的，A正确，B、C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 3.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电动势的瞬时值表达式为e=10sin(4πt)V，则(　 ) A.该线圈转动的角速度为4 rad/s B.零时刻线圈平面与磁场垂直 C.t=0.25 s时，e达到最大值 D.在1 s时间内，线圈中电流方向改变10次 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：从交流电动势的瞬时值表达式为e=10sin(4πt)V，可知线圈转动的角速度ω=4π rad/s，A错误；将t=0代入交变电动势的瞬时值表达式得电动势为0，则此时线圈处于中性面位置，线圈平面与磁场垂直，B正确；将t=0.25 s代入交流电动势的瞬时值表达式e=10sin(4πt)V =10sin π=0，e达到最小值，C错误；交变电流的频率f==2 Hz，则在1 s时间内线圈转过2周，转1周电流方向改变2次，故1 s时间内线圈中电流方向改变4次，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 4.一个单匝矩形金属线框的面积为S，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n，则 (　 ) A.线框产生的感应电动势的最大值为πnBS B.线框产生的感应电动势的有效值为πnBS C.从开始转动经过半个周期，线框中的平均感应电动势为2nBS D.线框产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=2nπBSsin nπt √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：因ω=2πn，则交变电动势的最大值为：Em=BSω=2πnBS，A错误；线框交变电动势的有效值为：E=Em=πnBS，B正确；从开始转动经过半个周期，线框中的平均感应电动势为===4nBS，C错误；感应电动势瞬时值为e=Emsin ωt=2nπBSsin 2nπt(V)，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5.电站向某地输送5 000 kW的电功率，输电线上损耗的电功率为100 kW，如果把输电电压提高为原来的10倍，同时将输电线的横截面积减为原来的一半，而输送的电功率不变，那么输电线损耗的电功率为 (　 ) A.0.2 kW B.0.5 kW C.2.0 kW D.5.0 kW √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：输电电压提高为原来的10倍，根据P=UI知，输送电流减小为原来的，根据电阻定律R=ρ知，输电线的横截面积减为原来的一半，则输电线的电阻增大为原来的2倍，根据P损=I2R知，输电线上损耗的电功率减小为原来的，则输电线上损耗的电功率为2.0 kW，故C正确，A、B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 6.一交流电源，电压u=220sin 100πt(V)，通过理想变压器对电路供电，电路如图所示。已知原、副线圈匝数比为4∶1，照明灯的额定功率为55 W，排气扇电动机线圈的电阻为1 Ω，电流表的示数为3 A，用电器均正常工作，电表均为理想电表，保险丝电阻不计，则(　 ) A.电压表的示数为880 V B.电动机的发热功率为4 W C.电动机的电功率为106 W D.通过保险丝的电流为12 A √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：根据题意知道变压器的输入电压的有效值为U1=220 V，电压表示数为变压器的输出电压，根据=，可以得到U2=55 V，A错误；因为照明灯正常发光，所以通过照明灯的电流为IL==1 A，电流表的示数为变压器的输出电流I2=3 A，根据并联电路电流的特点可知通过电动机的电流为IM=I2-IL=2 A，所以电动机的发热功率为P热=RM=4 W，B正确；电动机的电功率为P=U2IM=110 W，C错误；通过保险丝的电流即为变压器的输入电流I1，根据=可知I1=0.75 A，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 7.如图，理想变压器原线圈输入电压U=Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是 (　 ) A.I1和I2表示电流的瞬间值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：V1、V2、A1、A2显示的全部为有效值，A、B错误；滑动变阻器滑片P向下滑动时，接入电路的电阻变小，原副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律I=可知，副线圈电路中的电流变大，副线圈输出功率变大，由P入=P出，得原线圈的输入功率变大，由P=IU可知，原线圈电路中的电流变大，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.如图所示，MN和PQ为两光滑的电阻 不计的水平金属导轨，N、Q接理想变 压器，理想变压器的输出端接电阻元 件R、电容器元件C，导轨上垂直放置一金属棒ab。今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中正确的是(IR、IC均为有效值)(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 A.若ab棒匀速运动，则IR≠0，IC=0 B.若ab棒匀速运动，则IR=0，IC=0 C.若ab棒在某一中心位置两侧往复运动，则IR≠0，IC≠0 D.若ab棒匀加速运动，则IR≠0，IC=0 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：ab棒匀速切割磁感线时产生恒定电动势，原线圈两端电压不变，故副线圈中电流为0，A错误，B正确；若ab棒在某一中心位置两侧往复运动，原线圈两端有变化的电压，副线圈两端产生变化的电压，电容器进行充、放电，C正确；当ab匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而IC=0，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 9.如图所示为一自耦变压器，R1为定值电阻， 在c、d端输入电压u1=311sin 100πt(V)，所有电 表均为理想电表，则以下说法正确的是 (　 ) A.滑片P向a端移动，滑片Q不动，电压表示数减小 B.滑片P向b端移动，滑片Q向下移动，电流表示数减小 C.滑片P不动，滑片Q向上移动，电流表示数不变 D.滑片P不动，滑片Q向上移动或向下移动，电压表示数始终不变 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：设原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，由=可得U2=U1，滑片P向a端移动，滑片Q不动，n1减小，U1、n2不变，U2增大，电压表测的是副线圈两端的电压，示数增大，A错误；滑片P向b端移动，滑片Q向下移动，由U2=U1，U1、n2不变，n1增大，U2减小，副线圈所在电路总电阻增大，副线圈中的电流减小，由=可知，原线圈中的电流也减小，电流表示数减小，B正确； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 滑片P不动，滑片Q向上移动，U2不变，副线圈所在电路总电阻减小，电流增大，原线圈电流增大，电流表示数增大，C错误；滑片P不动，滑片Q向上移动或向下移动，U2=U1，U1、n1、n2不变，U2不变，电压表示数始终不变，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 10.如图所示为某发电站向某用户区供电 的输电原理图，T1为匝数比为n1∶n2的升 压变压器，T2为匝数比为n3∶n4的降压变 压器。若发电站输出的电压有效值为U1，输电导线的总电阻为R，在某一时间段用户需求的电功率恒为P0，用户的用电器正常工作电压为U2，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是 (　 ) A.T1原线圈中的电流有效值为 B.T2副线圈中的电流有效值为 C.输电线上损耗的功率为 D.输电线上损耗的功率为 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：T1原线圈中的功率等于P0加上输电线上损失的功率，所以T1原线圈中的电流有效值大于，A错误；T2副线圈中的功率为P0，T2副线圈两端的电压为U2，根据P=UI可知，T2副线圈中的电流有效值I4=，B正确；输电线中的电流I3=I4，解得I3=，所以输电线上损耗的功率ΔP=R=，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 11.(6分)某同学选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压__________ (选填“交流电源”或“直流电源”)。先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_____ (选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_____ (选填“增大”“减小”或“不变”)。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是____________ (选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”)。  交流电源 增大 减小 控制变量法 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：变压器不能改变直流电的电压，故电源应为低压交流电源；由=知U2=U1，原线圈的匝数n1不变，增加副线圈的匝数n2，则副线圈两端的电压U2增大；同理可知副线圈的匝数n2不变，原线圈的匝数n1增大，则副线圈两端的电压U2减小。上述实验采用的方法是控制变量法。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 12.(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图 所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈 外部还可以绕线。 (1)某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断____线圈的匝数多。(选填“A”或“B”)(1分)  B　 解析：根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，所以B线圈匝数多。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (2)如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一个多用电表和一个低压交流电源(输出电压的有效值不变)。 现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量(需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义)。 ①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈； ②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 ③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压U0和B线圈两端的电压U； ④_______________________________________________；(3分)  ⑤拆除电路并整理器材。 A、B线圈的匝数nA和nB的表达式为nA=__________， nB=__________。(4分)  用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析：由实验步骤知④应为用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1。根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有= =，联立解得A线圈的匝数nA=，B线圈的匝数nB=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 13.(12分)如图，一个小型应急交流发电机，内部为n= 50匝、边长L=20 cm的正方形线圈，总电阻为r=1.0 Ω。 线圈在磁感应强度为B=0.1 T的匀强磁场中，绕垂直于 磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为R=9.0 Ω的电 灯供电，线路中其他电阻不计，若发电机的转动角速度为ω=100 rad/s时，电灯正常发光。求： (1)交流发电机发出的电动势的最大值；(2分) 答案：20 V　 解析：电动势的最大值为Em=nBSω=nBωL2=20 V。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (2)电灯正常发光的功率；(4分) 答案：18 W 解析：电动势的有效值为E==10 V，电灯正常发光的电流I== A= A，电灯正常发光的功率P=I2R=18 W。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (3)从图示位置开始，线圈转过30°的过程中，通过电灯的电量；(3分) 答案：0.01 C 解析：q=IΔt===0.01 C。 (4)线圈每转动一分钟，外力所需做的功。(3分) 答案：1 200 J 解析：整个回路上产生的热量为Q=I2(R+r)t=1 200 J，W外=Q=1 200 J。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 14.(12分)如图所示，匝数n=100的正方形线圈abcd固定在竖直平面内，与电阻R1、理想变压器连成电路。在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO'匀速转动，使线圈内的磁通量Φ=sin(100πt)Wb。已知线圈的电阻r=4 Ω，R1=46 Ω，R2=10 Ω，其余导线的电阻不计。理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1。求： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (1)线圈产生电动势的最大值Em；(2分) 答案：200 V　 解析：Em=nBSω=nΦmω， 解得Em=200 V。 (2)若断开S2，闭合S1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R1的电荷量q；(5分) 答案： C 解析：q=Δt，==n，解得q= C。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (3)断开S1，闭合S2，求R2消耗的功率P。(5分) 答案：238 W 解析：线圈产生电动势的有效值E=，E=U1+I1r， U2=I2R2，=，I1n1=I2n2，P=R2， 联立解得P≈238 W。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 15.(16分)为防止停电事故发生，某中学 决定购买一台应急备用发电机，要求如 下：一是保证全校66间教室所有日光灯 能正常发光；二是为了避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此学校决定让物理老师和兴趣小组同学先进行调查，得到以下数据：每间教室有日光灯10盏，每盏40 W，额定电压均为220 V；发电机安装位置距离并网接口约500 m。计算得出所用电线每米电阻约2.0×10-3 Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶4，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=4∶1，兴趣小组同学画出如图所示示意图。则： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (1)发电机输出的电压U1是多少才能保证所有日光灯正常发光?(10分) 答案：235 V　 解析：输电线的总电阻R线=2×500×2.0×10-3 Ω=2 Ω，所有日光灯正常发光时消耗的功率P灯=66×10×40 W=26 400 W，则P3=P4=P灯=26 400 W，由于日光灯正常发光时，降压变压器副线圈两端的电压U4=220 V，所以降压变压器原线圈两端的电压U3=U4，解得U3=880 V，两变压器之间输电线上的电流I流== A=30 A，升压变压器副线圈两端的电压U2=U3+I线R线=940 V，升压变压器原线圈两端的电压U1=U2=×940 V=235 V。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 (2)购买的发电机功率P应不小于多少?(6分) 答案：28.2 Kw 解析：输电线上损失的功率P线=R线=302×2 W=1 800 W，所以P=P灯+P线=28 200 W=28.2 kW，则购买的发电机功率P应不小于28.2 kW。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $