专题21 交变电流与变压器 期末复习训练-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 本试卷为高二物理《交变电流与变压器》单元复习卷，通过电动汽车制动、风力发电、特高压输电等真实情境，考查交变电流产生与描述、变压器原理及远距离输电，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|10|交变电流产生（1题）、电动势表达式（2题）、变压器匝数比（5题）|结合电动汽车制动情境（1题），考查科学推理| |多选题|4|交变电流有效值（11题）、变压器动态分析（12题）|以风力发电机模型（11题），体现模型建构| |解答题|4|电动势计算（15题）、远距离输电损耗（17题）|远距离输电综合题（17题），培养社会责任|

2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专项训练 《交变电流与变压器》 学校： 姓名： 班级： 考号： 一、单选题 1.电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来达到减速目的，车轮转动时带动磁极绕固 定的线圈旋转，在线圈中产生电流。某时刻磁极转到图示位置。下列说法正确的是() 旋转方向 蓄电系统 A.该时刻线圈中电流最大 B.线圈中产生的电流是正弦交流电 C.磁极再转过90°时，电流方向改变 D.磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P 2.如图甲所示为某一小型风力交流发电机的原理图，线圈的匝数为N-100。线圈从中性面位置开始计时， 该发电机的电动势随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是() e/v 300 0 4t/(x102s K -300 R 甲 乙 A.0.02s时线圈平面与中性面垂直 B.1s钟内电流方向改变100次 C.0.01s时线圈的磁通量变化率为3WbsD.交流电流表在0.02s时刻的示数为0 3.一矩形线圈bcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈内磁通量Φ随时间t变化如图所示，则 下面说法正确的是() 试卷第1页，共18页 A.(时刻线圈中的感应电动势最大 B.t2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直 C.t3时刻线圈平面与中性面垂直 D,4、t时刻线圈中感应电流方向相同 4.将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上，在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为 2和22，则2：Q2等于() ◆uV t/s - 图1 图2 A.2:1 B.1:2 C.√2：1 D.1:2 5.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为11：1，电压表和电流表均为理想交流电表，热敏电阻 R的阻值随温度的升高而减小，R。为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的 是() A 个u/V 220√2 R 3 t×102s) Ro -220W2 甲 A.电压表V2的示数为20√2V B.热敏电阻R的温度升高时，R的功率将增大 C.热敏电阻R的温度降低时，电压表V2的示数变大 D.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220√2sim50πt(V) 试卷第2页，共18页 6.理想变压器的原线圈通过α或b与频率为f电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所 示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接α时，三个灯泡均发光。若() S 光敏 RG电阻 ☒L☒L2☒L A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率∫增大，L2灯泡变亮 C.R。上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个泡均变暗 7.如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成800kV的直流电，经输电线 后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变。则下列说法正确 的是() 用 整流器 逆变器 站 户 升压变压器 降压变压器 A,将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压 B.采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响 C.用户越多，输电线上损耗的功率越小 D.保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为400kV,输电线上损耗的功率加倍 8.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比可通过滑动触头T调节，原线圈接有内阻不计、电压有效值 恒定的交流电源和定值电阻R。,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R和R2,以及理想电流表A。初 始时，滑动触头T位于副线圈中点，滑片P位于滑动变阻器中点。现欲使电流表示数增大，下列操作一定 可行的是() R A,仅将T向a端移动 B.仅将滑片P下移 试卷第1页，共18页 C.将T向b端移动，同时滑片P上移 D.将T向a端移动，同时滑片P下移 9.如图所示，某园区内照明用电和电动汽车充电桩采用一个供电变压器（视为理想变压器），变压器输入 电压U,=1000V,充电桩的供电电压U,=400V,照明电路电压U,=220V;某段时间内充电桩线圈的输出功 率P=12.0kW,照明区的供电线圈电流I3=20A,则该段时间内原线圈中电流I1为() U 接充电桩 3 接照明 A.10A B.16.4A C.18.6A D.20A 1O.如图所示，一理想自耦变压器的线圈AB密绕在圆形闭合铁芯上，输入端AB间加一正弦式交变电压U, 转动滑动触头P的位置，可改变BP间线圈的匝数。已知输入电流和输出电流相互反相，每匝线圈在铁芯内 部激发的磁场的磁感应强度大小均为B=k行（其中k为常数，i为通过该匝线圈电流的大小）。则下列说法中 正确的是() D A.该自耦变压器是升压变压器 B,滑动触头P逆时针移动时，CD间的输出电压减小 C.输入和输出电压的频率之比、峰值之比，均等于AB和BP间线圈的匝数之比 D.无论滑动触头P移动到哪个位置，铁芯内部的合磁场的磁感应强度都趋近于零 二、多选题 11.风力发电机的简易模型如图甲所示，在风力的作用下，风叶带动发电机的转轴一起转动。己知转速与 风速成正比，负载电阻R=502。在一段时间内线圈中产生的正弦交变电流如图乙所示，不计线圈电阻。下 列说法正确的是() 试卷第2页，共18页 发电机简化图 ◆ilA 0.2 00 0.2 0 0.1 tis -0.2 甲 A.风叶的转速为0.lrs B.风叶的转速为1Ors C.风速加倍时，线圈中电压的表达式为u=20sin40πtV D.风速加倍时，线圈中电压的表达式为u=20sin20πtV 12.如图所示，有一面积为S,匝数为N,电阻不计的矩形线圈，绕OO轴在磁感应强度为B,方向水平的 匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，原线圈 接有定值电阻R,副线圈接有定值电阻R2和滑动变阻器R,下列判断正确的是() R A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS@sin @t B.在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1和V2示数不变，V3的示数变大 C.在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A1和A2示数都变小 D.矩形线圈从图示位置经过2严时间内，通过电阻R,的电荷量为0 13.如图甲为某景区的电动汽车应急充电站，由山下的光伏储能电站供电。由于充电站与储能电站距离较 远，需要通过变压器远程输电。图乙为远程输电示意图，升压变压器原线圈的电压为U,=200V,降压变压 器原、副线圈的匝数比n:n4=5:1。充电桩的额定电压为U=220V、额定功率为11kW,输电线上的电阻 ”=10Q，其余电阻不计，变压器均视为理想变压器。充电桩正常工作时，下列说法正确的是() 充 配电设备 U.) 电 升压变压器 降压变压器 动力电池 图甲 图乙 试卷第1页，共18页 A.降压变压器的输入电压U,=1100V B.输电线上电阻r消耗的功率为500W C.升压变压器的原、副线圈匝数之比为n1:n2=1:8 D.升压变压器的输入功率为12kW 14.图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是() 磁场边界 X ×必)0 A.× B + 磁场边界 磁场边界 这)w C.×x X D 十 + + 三、解答题 15.如图所示，矩形线圈的匝数N=100,ab=30cm,ad=20cm,匀强磁场的磁感应强度B=0.8T,线圈 绕垂直磁场的轴O0'从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始匀速转动，角速度o=100πrd/s,则： B O (I)穿过线圈的磁通量的最大值Φm为多大？ (2)线圈产生的感应电动势的最大值Em为多大？ (3)从图示位置开始匀速转动60°时，线圈中产生的感应电动势为多大？ 16.如图所示，为交流发电机的原理示意图。单匝矩形线圈abcd的边长ab=c0.5m,bc=ad0.2m,线圈 的电阻0.22，线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴00'匀速转动，角速度 o=100πrad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.82的定值电阻连接。计算时π取3。 试卷第2页，共18页 (1)从线圈经过如图所示的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间t变化的函数表达式； (2)求交流电流表的示数I; (3)求从线圈经过中性面开始计时，四分之一周期时间内通过电阻R的电荷量q。 N E 17.远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为300kW,发电机 的电压为250V。通过升压变压器升高电压至15kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V, 使用户得到的功率为294kW。求： (1)输电线电流12： (2)输电线的总电阻”： (3)升压变压器与降压变压器的原、副线圈的匝数比。 13 发 n n2 33 U U U 户 18.用一小型交流发电机向远处用户供电，其原理图如图所示， 己知发电机线圈abcd匝数N=100,面积 S=0.O3m,线圈匀速转动的角速度。=10xads,匀强磁场的磁感应强度B=√互T。输电时先用升压变压 器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低，之后供用户使用，输电导线的总电阻R=10?,变 压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n:n4=10:1。用户区标有“220V8.8kW”的电动 机恰能正常工作，发电机线圈电阻”不可忽略。 R M n13 n3 (1)求输电导线上损耗的电功率： 试卷第1页，共18页 (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为n:2=1:8，求交流发电机线圈产生的电动势的最大值和升压变压器 原线圈两端电压； (3)若升压变压器原、副线圈匝数比为：2=1：8，求交流发电机线圈电阻消耗的热功率。 试卷第2页，共18页 2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专项训练 《交变电流与变压器》 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来达到减速目的，车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。某时刻磁极转到图示位置。下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈中电流最大 B．线圈中产生的电流是正弦交流电 C．磁极再转过90°时，电流方向改变 D．磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P 【答案】D 【详解】A．该时刻线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，线圈中电流为0，故A错误； B．因车轮减速运动，则线圈减速转动，则线圈中产生的电流不是正弦交流电，故B错误； C．磁极再转过90°时，电流方向不改变，故C错误； D．磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P，故D正确。 故选D。 2．如图甲所示为某一小型风力交流发电机的原理图，线圈的匝数为N=100。线圈从中性面位置开始计时，该发电机的电动势随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．t=0.02s时线圈平面与中性面垂直 B．1s钟内电流方向改变100次 C．0.01s时线圈的磁通量变化率为3Wb/s D．交流电流表在0.02s时刻的示数为0 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，t=0.02s时，该发电机瞬时电动势为零，此时线圈与磁感线垂直，位于中性面上，故A错误； B．由图乙可知，该发电机产生的交流电周期为 故该交流电的频率为25Hz，1个周期电流方向改变2次，故1s钟内电流方向改变50次，故B错误； C．0.01s时，感应电动势最大，为300V，而根据法拉第电磁感应定律 代入数据可得磁通量变化率为3Wb/s，故C正确； D．交流电流表显示的为交流电电流的有效值，不是瞬时值，因此不为零，故D错误。 故选C。 3．一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈内磁通量随时间t变化如图所示，则下面说法正确的是（　　）    A．t1时刻线圈中的感应电动势最大 B．t2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直 C．t3时刻线圈平面与中性面垂直 D．t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同 【答案】B 【详解】A．t1时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故A错误； B．t2时刻，磁通量为零，感应电动势最大，ad边切割磁感线的有效速度最大，即ad的运动方向与磁场方向垂直，故B正确； C．t3时刻，磁通量最大，感应电动势为零，所以线圈处于中性面，故C错误； D．t5时刻，磁通量最大，感应电动势为零，所以线圈处于中性面，电流改变方向，故D错误。 故选B。 4．将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上，在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为和，则等于（　　） A．2∶1 B．1∶2 C． D． 【答案】A 【详解】根据题意可知，接通图1中交流电，在一个周期内该电阻产生的焦耳热 接通图2中交流电，在一个周期内该电阻产生的焦耳热 则有。 故选A。 5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为11：1，电压表和电流表均为理想交流电表，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（　　） A．电压表V2的示数为20V B．热敏电阻R的温度升高时，R0的功率将增大 C．热敏电阻R的温度降低时，电压表V2的示数变大 D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为 【答案】B 【详解】A．理想变压器原、副线圈的匝数比为 11∶1，原线圈有效值为= 220 V。 由 则副线圈电压的有效值为，电压表的示数为20V，故A错误； B．热敏电阻R温度升高时其阻值减小，则电路中总电阻减小、电流增大。 定值电阻上的功率增大，故B正确； C．R温度降低时其阻值增大，总电流减小；对于理想变压器，副线圈电压与原线圈电压只由匝数比决定，不随负载变化而变化，故电压表示数不会变大，故C错误； D．电源频率为 瞬时电压应为，故D错误。 故选B。 【点睛】 6．理想变压器的原线圈通过a 或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接a时，三个灯泡均发光。若（　　） A．电容C增大，L1灯泡变亮 B．频率f增大，L2灯泡变亮 C．RG上光照增强，L3灯泡变暗 D．S接到b时，三个泡均变暗 【答案】A 【详解】A．电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L1灯泡变亮，故A正确； B．频率f增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，故B错误； C．光敏电阻光照增强，阻值减小，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流增大，变亮，故C错误； D．S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，故D错误。 故选A。 7．如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成的直流电，经输电线后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变。则下列说法正确的是（　　） A．将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压 B．采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响 C．用户越多，输电线上损耗的功率越小 D．保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为，输电线上损耗的功率加倍 【答案】B 【详解】A．将发电站输出的电压整流后为直流电，则输入升压变压器原线圈的为直流电，穿过线圈的磁通量不变，升压变压器的副线圈将不会输出电压，故A错误； B．长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电环节可以使用直流电，故B正确； C．用户增多，降压变压器副线圈中的电流增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，根据 可知，输电线上损耗的功率增大，故C错误； D．保持输电功率不变，根据 可知，若电压经升压和整流后为，输电线中的电流变为原来的2倍，根据 可知输电线上损耗的功率变为原来的4倍，故D错误。 故选B。 8．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比可通过滑动触头T调节，原线圈接有内阻不计、电压有效值恒定的交流电源和定值电阻，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和，以及理想电流表A。初始时，滑动触头T位于副线圈中点，滑片P位于滑动变阻器中点。现欲使电流表示数增大，下列操作一定可行的是（　　） A．仅将T向a端移动 B．仅将滑片P下移 C．将T向b端移动，同时滑片P上移 D．将T向a端移动，同时滑片P下移 【答案】B 【详解】将图1中的变压器、定值电阻与原交流电源看成一个整体，等效为一个新的电源，则新电源的电动势为，新电源等效内阻为，作出等效电路图如图2所示。 A．仅将T向a端移动，副线圈匝数增大，设输出回路的总电阻为，根据欧姆定律通过电流表的电流，表达式中的分子、分母同时增大，所以电流表示数不一定增大，A错误； B．仅将滑片P下移，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，则输出回路的总电阻减小，根据，不变，电流一定增大，B正确； C．将T向b端移动，减小，则减小，减小；同时滑片P上移，电阻增大。根据，电流变化不能确定，C错误； D．将T向a端移动，增大，则增大，增大；同时滑片P下移，电阻增大，根据，电流变化不能确定，D错误； 故选B。 【点睛】等效电源 如图1所示，设原线圈两端的电压为，电流为，副线圈两端的电压为，电流为，副线圈负载为，与原线圈串联的定值电阻为，变压器原、副线圈匝数分别为、。将变压器、定值电阻与原交流电源看成一个整体，等效为一个新的电源，令新电源的电动势为，新电源等效内阻为，作出等效电路图如图2所示。 对图2，由闭合电路欧姆定律得 对图1，由串联电路的规律得 则根据理想变压器的电压电流、匝数关系， 可得 通过比较，可得，。 9．如图所示，某园区内照明用电和电动汽车充电桩采用一个供电变压器（视为理想变压器），变压器输入电压，充电桩的供电电压，照明电路电压；某段时间内充电桩线圈的输出功率，照明区的供电线圈电流，则该段时间内原线圈中电流为（　　） A．10A B．16.4A C．18.6A D．20A 【答案】B 【详解】由能量关系可知 解得 故选B。 10．如图所示，一理想自耦变压器的线圈AB密绕在圆形闭合铁芯上，输入端AB间加一正弦式交变电压U，转动滑动触头P的位置，可改变BP间线圈的匝数。已知输入电流和输出电流相互反相，每匝线圈在铁芯内部激发的磁场的磁感应强度大小均为（其中k为常数，i为通过该匝线圈电流的大小）。则下列说法中正确的是（　　） A．该自耦变压器是升压变压器 B．滑动触头P逆时针移动时，CD间的输出电压减小 C．输入和输出电压的频率之比、峰值之比，均等于AB和BP间线圈的匝数之比 D．无论滑动触头P移动到哪个位置，铁芯内部的合磁场的磁感应强度都趋近于零 【答案】D 【详解】A．该自耦变压器副线圈的匝数小于原线圈的匝数，根据 可知该自耦变压器是降压变压器，故A错误； B．滑动触头P逆时针移动时，则副线圈匝数变大，根据 可知CD间的输出电压增大，故B错误； C．输入和输出电压的峰值之比等于AB和BP间线圈的匝数之比，但变压器不改变频率，所以原、副线圈的频率相等，故C错误； D．设原线圈电流为，副线圈电流为，原线圈匝数为，副线圈匝数为，则有 每匝线圈在铁芯内部激发的磁场的磁感应强度大小均为，则原线圈电流在铁芯内部的磁感应强度为 原线圈电流在铁芯内部的磁感应强度为 可得 由于输入电流和输出电流相互反相，则与方向相反，所以无论滑动触头P移动到哪个位置，铁芯内部的合磁场的磁感应强度都趋近于零，故D正确。 故选D。 二、多选题 11．风力发电机的简易模型如图甲所示，在风力的作用下，风叶带动发电机的转轴一起转动。已知转速与风速成正比，负载电阻R=50Ω。在一段时间内线圈中产生的正弦交变电流如图乙所示，不计线圈电阻。下列说法正确的是（　　） A．风叶的转速为0.1r/s B．风叶的转速为10r/s C．风速加倍时，线圈中电压的表达式为 D．风速加倍时，线圈中电压的表达式为 【答案】BC 【详解】AB．交流电的周期为T=0.1s，则风叶的转速，A错误，B正确； CD．由图像可知线圈中电压的表达式为 根据 风速加倍时，线圈中电压的表达式为，C正确，D错误。 故选BC。 12．如图所示，有一面积为S，匝数为N，电阻不计的矩形线圈，绕OO'轴在磁感应强度为B，方向水平的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，原线圈接有定值电阻R1，副线圈接有定值电阻R2和滑动变阻器R3，下列判断正确的是（　　） A．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 B．在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1和V2示数不变，V3的示数变大 C．在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A1和A2示数都变小 D．矩形线圈从图示位置经过时间内，通过电阻R1的电荷量为0 【答案】CD 【详解】A．矩形线圈从图示位置（与中性面垂直）开始计时，产生的感应电动势的瞬时值表达式为，故A错误； C．设理想变压器原副线圈匝数之比为k，则其等效电阻可表示为，在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，增大，根据闭合电路欧姆定律可知原线圈电流变小，由可知副线圈电流变小，即电流表A1和A2示数都变小，故C正确； B．根据可知，电压表V1示数变大，由可知V2示数变大，由可知V3的示数变大，故B错误； D．矩形线圈从图示位置经过一个周期时间内，磁通量变化量为零，根据，可知通过电阻R1的电荷量为0，故D正确。 故选CD。 13．如图甲为某景区的电动汽车应急充电站，由山下的光伏储能电站供电。由于充电站与储能电站距离较远，需要通过变压器远程输电。图乙为远程输电示意图，升压变压器原线圈的电压为，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩的额定电压为、额定功率为11kW，输电线上的电阻，其余电阻不计，变压器均视为理想变压器。充电桩正常工作时，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输入电压 B．输电线上电阻r消耗的功率为500W C．升压变压器的原、副线圈匝数之比为 D．升压变压器的输入功率为12kW 【答案】AD 【详解】A．对降压变压器进行分析，根据电压匝数关系有 解得，故A正确； B．充电桩的额定电压为、额定功率为11kW，则充电桩的电流 根据电流匝数关系有 解得 则输电线上电阻r消耗的功率为，故B错误； C．升压变压器副线圈电压 结合上述解得 根据电压匝数关系有 解得，故C错误； D．理想变压器不消耗功率，则升压变压器的输入功率 结合上述解得P1=12kW，故D正确。 故选AD。 14．图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】矩形线圈在匀强磁场内绕垂直磁场方向的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦式交变电流。 A．图中虽然只有一半金属线圈在磁场中，但在线圈绕固定轴转动的过程中，始终有一边切割磁感线，保证线圈在转动过程中产生的感应电动势连续，能产生正弦式交变电流，且初相位为零，故A正确； B．图中固定轴与磁场方向平行，线圈转动过程中，磁通量不变，无感应电流产生，故B错误； C．图中线圈转动过程中，每个周期内只有半个周期内有感应电流，不能产生正弦式交变电流，故C错误； D．图中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，满足产生正弦式交变电流的条件，能产生正弦式交变电流，且初相位为或，故D正确。 故选AD。 三、解答题 15．如图所示，矩形线圈的匝数，，，匀强磁场的磁感应强度，线圈绕垂直磁场的轴从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始匀速转动，角速度，则： (1)穿过线圈的磁通量的最大值为多大？ (2)线圈产生的感应电动势的最大值为多大？ (3)从图示位置开始匀速转动时，线圈中产生的感应电动势为多大？ 【答案】(1)0.048Wb (2) (3) 【详解】（1）当线圈转至与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量有最大值 （2）线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值，为 （3）从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 从题图所示位置开始匀速转动，即 则此时线圈中产生的感应电动势 16．如图所示，为交流发电机的原理示意图。单匝矩形线圈abcd的边长ab=cd=0.5m，bc=ad=0.2m，线圈的电阻r=0.2Ω，线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时取3。 （1）从线圈经过如图所示的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势e随时间t变化的函数表达式； （2）求交流电流表的示数I； （3）求从线圈经过中性面开始计时，四分之一周期时间内通过电阻R的电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3）0.001C 【详解】（1）线圈产生感应电动势的最大值 因从中性面开始计时的，感应电动势随时间变化的表达式为 （2）根据欧姆定律，交流电流表的示数为 （3）根据法拉第电磁感应定律，通过电阻R的电荷量为 17．远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为300kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压至15kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V，使用户得到的功率为294kW。求： （1）输电线电流I2； （2）输电线的总电阻r； （3）升压变压器与降压变压器的原、副线圈的匝数比。 【答案】（1）20A；（2）；（3）， 【详解】（1）输电线上的电流 解得 I2=20A （2）输电线上损失的功率 又 解得 （3）升压变压器原、副线圈的匝数比为 解得升压变压器的原、副线圈的匝数比 降压变压器的输入电压 降压变压器原、副线圈的正数比为 解得 18．用一小型交流发电机向远处用户供电，其原理图如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低，之后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“  ”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 (1)求输电导线上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈产生的电动势的最大值和升压变压器原线圈两端电压； (3)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈电阻消耗的热功率。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）电动机恰能正常工作，有 根据理想变压器的电流与匝数的关系可知 解得 输电导线上损耗的电功率 解得 （2）发电机线圈产生的电动势的最大值 解得 根据理想变压器的电压与匝数的关系可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 根据理想变压器的电压与匝数的关系可知 解得 （3）升压变压器原线圈输入功率 解得 又 解得 发电机线圈电阻消耗的热功率 解得 试卷第2页，共18页 试卷第1页，共18页 学科网（北京）股份有限公司 $