新教材2021-2022學年高中物理魯科版選擇性必修第二冊課后鞏固提升：第3章測評

第3章測評

（時間:75分鐘滿分:100分）

一、單項選擇題:本題共4小題,每小題4分，共16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。丁米,,

1.（2020北京西城期末改編）如圖所示，理想變壓器的原線圈接在"=220sin100就V的交流電源

上，副線圈接有R=55Q的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2：1,電流表、電壓表均為理想電

表。下列說法正確的是（）

A.電流表的讀數(shù)為LOOA

B.電流表的讀數(shù)為2.00A

C.電壓表的讀數(shù)為110V

D.電壓表的讀數(shù)為220V

解析|原線圈電壓有效值Ui=220V,根據(jù)原副線圈匝數(shù)比為2：1可知次級電壓為t/2=110V,

則電壓表的讀數(shù)為110V,選項C、D錯誤;根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，即U/i=，解得

Zi=1.00A,選項A正確,B錯誤。

H]A

2.（2020四川瀘縣二中期末）一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為?。?2=10：1,原線圈與正弦交

變電源連接，輸入電壓"隨時間/變化的規(guī)律如圖所示，副線圈只接入一個10。的電阻，則

（）

fw/V

\/2；/xl0-2s

-311-------

A.流過電阻的電流最大值為2.2A

B.與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)為31.1V

C.電阻在1.0s內產生的熱量為96.8J

D.變壓器的輸入功率約為48.4W

|解析|原線圈電壓最大值為311V,有效值為220V,根據(jù)可知副線圈電壓最大值為31.1V,有效

值為22V,所以流過電阻的電流最大值為3.11A,與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)為22V;電阻在1.0

生的熱量。=產母=4&4J;輸入功率等于輸出功率為48.4Wo故選D。

H]D

3.（2020山東濟南歷城區(qū)二中檢測）如圖所示，理想變壓器的原線圈接有電壓為U的正弦交流

電源，輸出電壓的有效值恒定。Ri和R2為定值電阻,&為光敏電阻，其阻值隨照射光強度的增

大而減小?，F(xiàn)增大照射光強度，則（）

A.通過原線圈的電流減小

B.變壓器的輸出功率增大

C.Ri兩端的電壓減小

D.R2消耗的功率增大

畫理想變壓器輸出電壓一定，光照增強，光敏電阻R3阻值減小;副線圈的總電阻減小，根據(jù)歐

姆定律知，副線圈的電流增大,根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)的關系可知,通過原線圈電流也增

大;故A錯誤;理想變壓器的輸出功率尸=。/,其中U不變,/變大，故變壓器的輸出功率變大，故B

正確;副線圈電流增大，根據(jù)歐姆定律,Ri兩端電壓增大;&兩端電壓減小，功率減小，故C、D錯

、口

沃。

前B

4.（2020浙江卷）如圖所示,某小型水電站發(fā)電機的輸出功率尸=100kW,發(fā)電機的電壓[71=250

V,經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線=8Q，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為

5=220Vo已知輸電線上損失的功率P線=5kW,假設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/i=40A

B.輸電線上的電流/線=625A

C.降壓變壓器的匝數(shù)比W3：加=190：11

D.用戶得到的電流右=455A

|解析|發(fā)電機輸出的電流為71==400A,選項A錯誤油「線=/?”可得輸電線中的電流為25A,

選項B錯誤;升壓變壓器輸出電壓U2==4000V,輸電線上損失的電壓為。然=/線R線=25x8

V=200V,故降壓變壓器輸入電壓為3800V,降壓變壓器匝數(shù)比為3800：220=190：11,選項

C正確;降壓變壓器輸出功率等于輸入功率，即尸4=6=（100-5）kW=95kW,則用戶得到的電流

為4==432A,選項D錯誤。

H]c

二、多項選擇題:本題共4小題,每小題6分，共24分,每小題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。

5.（2020山西大同聯(lián)考改編）在勻強磁場中有一不計電阻的矩形線圈，繞垂直磁場的軸勻速運

動，產生如圖甲所示的正弦交變電流，把該交變電流接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端,電壓

表和電流表均為理想電表,RT為熱敏電阻（溫度升高時其電阻減小）,R為定值電阻。下列說法

正確的是（）

A.在U0.01s時，穿過該矩形線圈的磁通量的變化率為零

B.變壓器原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為M=36sin5c）加V

C.RT處溫度升高時，由于變壓器線圈匝數(shù)比不變，所以電壓表Vi、V2示數(shù)的比值不變

D.&處溫度升高時，電流表的示數(shù)變大，變壓器輸入功率變大

解析|由圖知當f=0.01s時,"=0,此時穿過該線圈的磁通量最大，穿過線圈的磁通量的變化率為

零，故A正確;原線圈接的圖甲所示的正弦交流電，由圖知最大電壓為36V,周期為0.02s,故角

速度是ct>=1007r,M=36sin1007ifV,故B錯誤;Rr處溫度升高時，原線圈的電壓不變，原、副線圈

電壓比不變，但是V2不是測量副線圈電壓,RT溫度升高時,阻值減小，電流增大，則R兩端電壓增

大，所以V2示數(shù)減小，則電壓表Vl、V2示數(shù)的比值增大，故C錯誤;RT溫度升高時，阻值減小，

電流增大，而輸出電壓不變，所以變壓器輸出功率增大,而輸入功率等于輸出功率，所以輸入功

率增大，故D正確。

答案AD

6.（2020江蘇蘇北四市期末改編）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2：1,電阻

R=55Q,電流表、電壓表均為理想電表。原線圈A、B端接入如圖乙所示的正弦交流電壓,

下列說法正確的是（）

220J2

A'

0

80.0A'/).O2\z/s

-220(/5

A.電流表的示數(shù)為2.0A

B.電壓表的示數(shù)為155.6V

C.副線圈中交變電流的頻率為50Hz

D.穿過原、副線圈磁通量的變化率之比為2：1

觸明理想變壓器的原線圈接入正弦交流電，由“4圖像讀其最大值為Ulmax=220V,可知有效

值為Ui==220V,根據(jù)理想變壓器的電壓比等于匝數(shù)比，可得副線圈兩端的電壓為U2=Ui=

V=110V,由歐姆定律可知流過電阻的電流/2==2A,所以，電流表的示數(shù)為2A,電壓表的示數(shù)

為110V,故A正確、B錯誤;因交變電流的周期為0.02s瀕率為50Hz,變壓器不改變交變電

流的頻率，則副線圈的交變電流的頻率也為50Hz,故C正確;根據(jù)理想變壓器可知，原副線圈每

一匝的磁通量相同，變化也相同，則穿過原、副線圈磁通量的變化率相同，比值為1：1,故D錯

、口

沃。

答案AC

7.（2020湖南長沙一中月考）理想變壓器與電阻R及交流電流表、交流電壓表按圖甲所示方式

連接，已知變壓器原副線圈的匝數(shù)比為W1：”2=10：1,電阻R=ll原線圈兩端輸入電壓U隨

時間變化的圖像如圖乙所示，下列說法中正確的是（）

A.電壓表的讀數(shù)為220V

B.通過R的電流為2A

C.電流表的讀數(shù)為2A

D.變壓器的輸入功率為44W

廨神由原線圈兩端輸入電壓U隨時間變化的圖像可知,Ui=220V,T=0.02s,根據(jù)原副線圈的

電壓比等于匝數(shù)之比可知U2=5=22V,所以電壓表的示數(shù)為22V,故A錯誤;根據(jù)歐姆定律

得：/==2A,故B正確,C錯誤;副線圈功率尸2=/2。2=44W,所以變壓器的輸入功率尸i=B=44W,

故D正確。

答案BD

8.（2020湖南省師大附中月考）如圖所示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡Li與正弦

式交流電源相連,副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關S處于斷開狀

態(tài)。當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光，下列說法中正確的是（）

A.燈泡Li和L2中的電流有效值可能相等

B.燈泡L2兩端的電壓變小

C.燈泡L變亮，燈泡L,的亮度不變

D.電源的輸出功率不變

癖機當S接通后，根據(jù)/因=/2〃2可知，因為是降壓變壓器，則〃1>〃2,則等于燈泡L|的電

流上是燈泡L2和L3的電流之和,則燈泡Li和L2中的電流有效值可能相等，選項A正確;當S

閉合后，電阻變小,輸出功率變大，則輸出電流變大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以變壓

器的輸入功率變大,輸入電流變大，燈泡Li的電壓增大（功率變大,則燈泡Li變亮），原線圈電壓

減小，匝數(shù)不變，故副線圈電壓減小，燈泡L?兩端的電壓變?。üβ首冃。瑒tL2變暗），故B正確,C

錯誤;當S閉合后，變壓器的輸入電流變大，所以電源的輸出功率變大，故D錯誤。

答案AB

三、非選擇題:共60分?？忌鶕?jù)要求作答。

9.（4分）如圖甲所示,在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉速，繞與磁感線垂直

的軸勻速轉動，產生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線。、6所示，則曲線。表示的交變電動勢頻

率為Hz,曲線6表示的交變電動勢有效值為Vo

|解析|頻率為周期的倒數(shù),a的周期為0.04s,頻率為25Hz;正弦式交變電流的電動勢的有效值

為E=，已知瓦=V，且。6=。由故可知瓦=V=5V。

答案|255

10.（4分）如圖所示，變壓器原線圈匝數(shù)“1=800,副線圈匝數(shù)/2=200,燈泡A標有“10V2W”，

電動機D的線圈電阻為1Q,將交變電流“=100sinl00wV加到理想變壓器原線圈兩端，燈泡

恰能正常發(fā)光，則副線圈兩端電壓為V（有效值）,電動機D的電功率為

Wo

|解析驚線圈兩端電壓（有效值）Ui=V=100V,由變壓器變壓比規(guī)律知，副線圈兩端電壓

U2=UI=25V;電動機兩端電壓UD=U2-UA=15V,通過電動機的電流/=〃==0.2A,電動機的功

率尸D=UD/=3W。

答案253

11.（5分）某同學選用匝數(shù)可調的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”

實驗,變壓器原線圈兩端所接的電源應是電壓為12V的低壓（選填“交流電

源”或“直流電源”）;先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓—

（選填“增大”“減小”或“不變"然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線

圈兩端的電壓（選填“增大”“減小”或“不變”）。

域洞變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈兩端所接的電源應是電壓為12V的低壓交流

電源;根據(jù)變壓比公式,保持原線圈的匝數(shù)不變,增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓

增大;根據(jù)變壓比公式,保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓

減小。

■交流電源增大減小

12.（7分）如圖是自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機的結構示意圖,轉軸的一端裝有一對隨軸轉

動的磁極，另一端裝有摩擦小輪。電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車車輪轉動時，通過摩

擦小輪帶動磁極轉動，使線圈中產生正弦式交變電流，給車頭燈供電。已知自行車車輪半徑

廠=35cm,摩擦小輪半徑ro=l.OOcm,線圈匝數(shù)〃=800匝,線圈橫截面積S=20cm2,總電阻R=40

Q,旋轉磁極的磁感應強度8=0.01T,車頭燈電阻&=10Q。當車輪轉動的角速度。=8rad/s

時,發(fā)電機磁極轉動的角速度為rad/s,車頭燈中電流的有效值為

mAo

域近|磁極與摩擦小輪轉動的角速度相等，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，故有

。0廠0=。-,貝I<z>o==28Orad/So摩擦小輪帶動磁極轉動,線圈產生的感應電動勢的最大值為

￡m="BSo=4.48V,感應電動勢的有效值E=Em=3.2V,通過車頭燈電流的有效值1==0.064

A=64mAo

|答案128064

13.（10分）一小型發(fā)電機內的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度。繞垂直于磁場方向的

固定軸轉動，線圈匝數(shù)〃=100匝，穿過每匝線圈的磁通量。隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示。

發(fā)電機內阻廠=5.0Q,外電路電阻R=95Q。已知感應電動勢的最大值Em=W。0m,其中0m為

穿過每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的交流電流表（內阻不計）的讀數(shù)。

解析I從01圖像可以看出0m=1.0x10-2Wb,7=3.14x10-2S,已知Em=WO0m,又o=，故電路中電

流最大值Im-A=2A,交流電流表讀數(shù)/==1.4Ao

答案|1.4A

14.（12分）如圖所示,交流發(fā)電機電動勢的有效值E=20V,內阻不計，它通過一個R=6Q的指示

燈連接在降壓變壓器的輸入端，變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都標有“6V

0.25W”,燈泡都能正常發(fā)光，導線電阻不計。求：

頌迎…

(1)降壓變壓器初、次級線圈匝數(shù)之比；

(2)發(fā)電機的輸出功率。(計算結果保留三位有效數(shù)字)

解析(1)每只彩色小燈泡的額定電流IL=,

次級線圈總電流/2=24/L,

變壓器輸入功率P人=IiUl=hU2,

變壓器初級線圈所連的電路中，由歐姆定律可得

E=Ui+hR,

由理想變壓器的公式可得，

將E=20V代入以上式子可解得。

(2)發(fā)電機的輸出功率尸出=/iE,

代入數(shù)據(jù)可解得P宙=6.67Wo

客虱1)3:1(2)6.67W

15.(18分)如圖甲所示,在鐵芯上繞著兩個線圈A和C,線圈A兩端接一電源，線圈C兩端接一

阻值為10Q的電阻R。已知線圈A的匝數(shù)為11;線圈C的電阻為5匝數(shù)為7,橫截面積為

0.3m2o

⑴若A接的是一電動勢為11V的電池組,則電阻R兩端的電壓等于多少？

(2)若A接某電源(電源上端為正極)使鐵芯中的磁感應強度B隨時間變化如圖乙所示,求電阻

R兩端的電壓值并指出流經(jīng)電阻R的電流方向。

(3)求(2)中r=0.35s時刻穿過線圈C的磁通量大小。

H折|(1)根據(jù)電磁感應規(guī)律可知，若A接的是一電動勢為11V的電池組，線圈A產生穩(wěn)定的磁

場，穿過線圈C的磁通量不變，沒有感應電動勢產生，電阻R兩端的電壓等于零。

(2)若線圈A產生如題圖乙所示的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，線圈C產生的感應

電動勢E-n-n-S-Q.6V。

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電阻R兩端的電壓U=-R=0.4V,根據(jù)楞次定律可知,流經(jīng)電

阻R的電流方向向下。

(3)分析圖像可知J=0.35s時,8=0.1T,穿過線圈C的磁通量大小0=BS=O.O3Wbo

言］(1)零(2)0.4V方向向下(3)0.03Wb

第3章交變電流與遠距離輸電

第1節(jié)交變電流的特點

課后篇鞏固提升

A一級?_______________必備知識基礎練

1.（2020山東濰坊期末）一臺電風扇的額定電壓為交流220V。在其正常工作過程中，用交流電

流表測得某一段時間內的工作電流/隨時間f的變化如圖所示。這段時間內電風扇的用電量

為（）

0.4-

0.3-

0.2-

010204060//min

A.3.9xlO-2kW-h

B.5.5xlO-2kWh

C.7.8xl02kW-h

D.11.0xl0-2kW.h

解析|因1kW-h=3.6xl（）6j,且電流表示數(shù)為電流有效值，故用電荷量W=U（/IA+/2/2+/3/3）,代入

數(shù)值得W=5.5xl0-2kW-h,故B正確。

西B

2.（2020廣東揭陽第一中學檢測）關于交變電流的有效值。和最大值人,下列說法中正確的是

（）

A.任何形式的交變電流都具有U=的關系

B.只有正弦交變電流才具有U=的關系

C.照明電壓220V,動力電壓380V指的都是最大值

D.交流電壓表和交流電流表測的都是最大值

解析交變電壓、交變電流的峰值和有效值之間的倍關系是僅限于正弦交流電而言的，所以A

是錯誤的,B是正確的;在交變電流的描述中沒有特殊說明情況下的電流和電壓均指有效值,C

錯誤;交流電壓表、電流表測的都是有效值,D錯誤。

H]B

3.如圖所示，其中不表示交變電流的是（

II

D

解析|A、B、D中電流，的方向發(fā)生了周期性變化，是交變電流;C中電流方向不變，是直流電,

故選C。

答案c

4.如圖所示，正弦式交變電流和方波交變電流的最大值相等，周期也相等，現(xiàn)使它們通過完全相

同的電阻，則在相同的時間（遠大于周期）內，兩電阻發(fā)熱之比等于（）

i/A

Im

?i?

o

!!T!\2TtK

-Im

甲乙

A.B.

C.D.l

解麗計算電阻發(fā)熱。二/2放需用交變電流的有效值，圖甲的有效值為/1=，圖乙的有效值為

空包所以代入可得,B正確。

H]B

5.（2020北京房山期末）兩個完全相同的電熱器分別通以如圖甲、乙所示的交變電流，兩電熱器

B.l：1

C.：1

D.2：1

解麗圖甲中的方波交變電流的有效值:/,=瓜圖乙中的正弦式交變電流的有效值為:/匕=，根據(jù)

功率公式PuFR得到:尸甲：Pf=2：1,故D正確。

H]D

6.如圖表示一交變電流隨時間變化的圖像，此交變電流的有效值為Ao

z/A

■IIII

_4^2------!------1------1------J--------

隧洞此交變電流的前半個周期為正弦式交變電流，后半個周期為恒定電流，取一個周期的時

間,根據(jù)有效值的定義有R.+（4）2R.=FRT,解得/=2Ao

奉2

7.一個小型電熱器接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P;若把它接在某個正弦

交流電源上,其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，求此交流電源輸出電壓的最大值。

解畫由功率公式2=可知，電熱器接到直流電源上時，尸=。當其接到交流電源時，有，則U2=Ui,U2

為正弦式交變電流的有效值，則此交變電流的最大值Um=。2=Ui=x10V=10V。

答案|10V

B級關鍵能力提升練

8.（2020河南南陽檢測）電阻R、&與交流電源按照圖甲所示方式連接,Ri=10Q,R2=20Q。

閉合開關S后，通過電阻&的正弦式交變電流i隨時間:變化的情況如圖乙所示。則（）

A.通過R的電流有效值是1.2A

B.Ri兩端的電壓有效值是6V

C.通過R2的電流最大值是1.2A

D.R2兩端的電壓最大值是6V

|解析|由題圖可知通過電阻R2的電流最大值為0.6A,故其有效值為0.6A,根據(jù)串聯(lián)電路的特點

可得通過Ri的電流有效值也為0.6A,A、C項均錯;Ri兩端的電壓有效值為（7i=Z7?i=6V,B項

上暨R2兩端的電壓最大值為Um=/m&=12V,D項錯。

H]B

9.（多選）（2020江蘇南通中學檢測）甲、乙兩電爐的電阻值相等，把甲和乙兩電爐分別接到如圖

（a）和（b）所示的方波交變電壓和正弦式交變電壓下，兩種電壓的周期和峰值都相等，則（）

A.用電壓表測量甲電爐兩端電壓大

B.用電壓表測量甲、乙兩電爐兩端電壓一樣大

C.兩電爐消耗的電功率之比P甲：P乙=2：1

D.兩電爐消耗的電功率之比P用：尸乙=1：1

解麗圖（a）為方波交變電壓，由有效值定義可知T,即有效值為Ua=U0o圖（b）為正弦式交變電壓,

有效值為“=，電壓表測量值為有效值，所以接甲電爐的電壓表示數(shù)大,A正確、B錯誤;兩電爐

消耗功率之比為尸甲：尸乙==2：1,C正確、D錯誤,故正確答案為A、Co

答案AC

10.（2020福建羅源第一中學月考）將正弦式交變電流經(jīng)整流器處理后得到的電流波形剛好去

掉了負半周，如圖所示，則該電流的有效值為（）

(7A

A.AB.A

C.lAD.A

m設該電流通過一電阻R,在一個周期內只有半個周期的時間發(fā)熱，在這半個周期內，相當

于一個電流值為A的恒定電流發(fā)熱，故在一個周期內產生的熱量可表示為Q=（A）2RX。設某

恒定電流/通過該電阻時在一個周期內產生的熱量也為Q,則有於尺7玄A）2Rx,得A。故選

項C正確。

答案C

11.匝數(shù)為100的線圈通過如圖所示的交變電流（圖中曲線為余弦曲線的一部分），單匝線圈電

阻r=0.02Q，則在0?10s內線圈產生的焦耳熱為（）

A.80JB.85J

C.90JD.125J

施麗由交變電流的有效值定義知R+（2A）2R.=FRT,解得該交變電流的有效值1=A,線圈的總

電阻R總=100x0.02Q=2Q,由Q=FR總。得Q=85J,選項B正確。

靖B

12.在交變電流的一個周期內，某正弦式交變電流通過一阻值為10Q的電阻產生的熱量，與一

電流為3A的直流電通過同一阻值的電阻在相同時間內產生的熱量相等，則此交變電流的最

大值為A;電阻兩端的交流電壓的最大值為Vo

域班|根據(jù)交變電流有效值的定義可知，此交變電流的有效值為3A,故最大值為3A;根據(jù)U=IR

可知電阻兩端的交流電壓的有效值為30V,根據(jù)正弦式交變電流的最大值為有效值的倍可知,

電阻兩端的交流電壓的最大值為30Vo

答案330

13.如圖甲所示，一個電阻為R的金屬圓環(huán)放在磁場中,磁場與圓環(huán)所在的平面垂直，穿過圓環(huán)

的磁通量隨時間變化的圖像如圖乙所示，圖中的最大磁通量和變化的周期T都是已知量,

求在一個周期T的時間內金屬環(huán)中產生的焦耳熱和交變電流的有效值。

07747723774T

解近|0~時間內，感應電動勢為:昂=,0~時間內，感應電流為:/1=時間內，感應電動勢、感應電流大

小與0~內相同,T~T時間內感應電動勢、感應電流為0,一個周期內產生的熱量為:2

由有效值的定義可知PRT=,

有效值為1=0

答案

第2節(jié)交變電流的產生

課后篇鞏固提升

1.（多選）某小型發(fā)電機產生的交變電動勢為e=50sin100兀fV。對此電動勢，下列表述正確的有

（）

A.最大值是50VB.頻率是100Hz

C.有效值是25VD.周期是0.02s

解麗由交變電動勢的表達式可知，電動勢的最大值Em=50V,則有效值E==25V,周期

7==0.02s,頻率/==50Hz,所以選項C、D正確。

答案CD

2.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，從中性面開始轉動180°角的過程中，平均感應電動勢和

最大感應電動勢之比為（）

齷相線圈從中性面轉過180°角過程中，磁通量的變化為A0=02-0I=BS-（-2?=23S,平均感

應電動勢E=，最大感應電動勢Em=NBS°,則平均感應電動勢和最大感應電動勢之比為,B正

確。

ggB

3.（2020江蘇宿豫中學月考）交流發(fā)電機在工作時電動勢為e=￡msin函,若將發(fā)電機的轉速提

高一倍，同時將電樞所圍面積減小一半,其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋ǎ?/p>

A.^-EmsinB."=2Emsin

C.^-Emsin2cotD.e-sin2cot

|解析|本題考查交變電壓的瞬時值表達式e=Emsincot,而Em=NBSa）,當co加倍而S減半時,Em不

變,故正確答案為Co

癡C

（2020吉林吉林市一中檢測）線框在勻強磁場中繞OO軸勻速轉動（由上向下看是逆時針方向）,

當轉到如圖所示位置時，磁通量和感應電動勢大小的變化情況是（）

A.磁通量和感應電動勢都在變大

B.磁通量和感應電動勢都在變小

C.磁通量在變小，感應電動勢在變大

D.磁通量在變大，感應電動勢在變小

遜|由題圖，設線框平面與中性面夾角為仇則有。=Omcos0,e=Emsm仇因為0角變小，所以磁

通量變大，感應電動勢變小。

打D

（多選）（2020陜西渭南檢測）一矩形金屬線圈,繞垂直磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動，

線圈中產生的感應電動勢e隨時間f變化的規(guī)律如圖所示，下列說法中正確的是（）

A.此交變電流的頻率為10Hz

B.此感應電動勢的有效值為V

C.r=0.1s時，線圈平面與磁場方向垂直

D.在線圈平面與磁場方向成30°角時,感應電動勢的大小為IV

解班|由圖像知周期7=0.2s,所以頻率y=5Hz,A錯誤;由圖像可知，感應電動勢的最大值為2V,

有效值為E=V=V,故B正確;由圖可知J=0.1s時,感應電動勢為0,所以線圈平面與磁場方向

垂直，故C正確;在線圈平面與磁場方向成30°時，感應電動勢的大小e=2sin60°V=V,故D

錯誤。

客剽BC

6.如圖甲所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO勻速轉動,從某時刻開始

計時，產生的感應電動勢e隨時間t的變化圖像如圖乙所示，若外接電阻R=70Q,線圈電阻

r=10Q，求：

Q

(1)線圈的角速度；

(2)通過線圈的最大電流；

(3)電壓表的示數(shù)。

|解析|⑴由題圖乙知，交變電流的周期7=4x10-2s

線圈轉動的角速度a>=rad/s=5O7trad/s

(2)由題圖乙知，線圈產生的感應電動勢的最大值￡m=100V

則線圈的最大電流/m=A=1.25A

(3)線圈產生的感應電動勢的有效值

E=V=50V

電壓表的示數(shù)L/=./?=x70V=61.9V

客朝⑴50兀rad/s(2)1.25A(3)61.9V

7.某興趣小組設計了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的

圓心角均為兀,磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abed的邊長ab=cd=l、bc=ad=2L

線圈以角速度。繞中心軸勻速轉動,6c和ad邊同時進入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的

磁感應強度大小均為B,方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為R。

求：

(1)線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小￡m；

(2)線圈切割磁感線時力C邊所受安培力的大小F;

⑶外接電阻上電流的有效值

解析(l)6c、ad邊的運動速度v=o,感應電動勢Em=4NBIv,解得Em=2NBPco。

(2)電流/m=，安培力F=2NBIl解得F=。

(3)一個周期內，通電時間上消耗的電能W=放且皿=72/?/,解得/=。

葬(D2NB/2。(2)(3)

B級關鍵能力提升練

8.(多選)如圖所示為交流發(fā)電機示意圖,線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在金屬滑環(huán)

L上，兩個電刷E、尸分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的

連接。關于其工作原理，下列分析正確的是()

A.當線圈平面轉到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大

B.當線圈平面轉到中性面的瞬間，線圈中的感應電流最大

C.當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小

D.當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應電流最小

觸麗當線圈平面轉到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化率為零，感應電動勢

為零，線圈中的感應電流為零,故選項A正確,B錯誤;當線圈平面轉到跟中性面垂直的瞬間，穿

過線圈的磁通量最小，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，線圈中的感應電流最大，選項C正

確,D錯誤。

答案AC

9.（多選）（2020湖北荊門高三?元月調考）如圖所示,固定平行的長直導軌M、N放置于勻強磁場

中，導軌間距乙=1m,磁感應強度B=5T,方向垂直于導軌平面向下，導體棒與導軌接觸良好，驅

動導體棒使其在磁場區(qū)域運動，速度隨時間的變化規(guī)律為v=2sin10而m/s,導軌與阻值為R=9

Q的外電阻相連，已知導體棒的電阻為廠=1不計導軌與電流表的電阻，則下列說法正確的

是（）

A.導體棒做切割磁感線運動，產生頻率為5Hz的正弦交流電

B.導體棒產生的感應電動勢的有效值為10V

C.交流電流表的示數(shù)為0.5A

D.0~時間內R產生的熱量為0.45J

混折|據(jù)題意，速度變化規(guī)律為v=2sin則產生的電動勢為E=BLv=10sin10%~,即產生

頻率為戶=5Hz的正弦交變電流;電動勢峰值為Em=10V,則導體棒電動勢的有效值E==5V,

故A正確,B錯誤;電流表示數(shù)I=A=A,故C錯誤;交變電流的周期:7==0.2s,在0~內電阻R上

產生熱量Q=aRx9xO.lJ=0.45J,故D正確。

答案AD

10.（多選）（2020華南師大附中實驗中學期末聯(lián)考）在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線

垂直的轉動軸勻速轉動，如圖甲所示，產生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，則下

列說法正確的是（）

A.U0.01s時穿過線框的磁通量最小

B.該線圈轉動的角速度大小為itrad/s

C.該交變電動勢的瞬時值表達式為e=22sin100加V

D.線框平面與中性面的夾角為45°時，電動勢瞬時值為22V

解析由圖像知:f=0.01s時，感應電動勢為零，則穿過線框的磁通量最大，故A錯誤;該線圈轉動

的角速度大小為。==100兀rad/s,故B錯誤;當t=0時，電動勢為零，線圈平面與磁場方向垂直,

故該交變電動勢的瞬時值表達式為e=EmsinM=22sin100位V,故C正確;線框平面與中性面

的夾角為45°時，電動勢瞬時值為e=Emsin45°=22V,故D正確。

答案|CD

z

k

XX

XX

XX

".O'

有一10匝正方形線框，邊長為20cm,線框總電阻為1線框繞OO軸以IOTTrad/s的角速度

勻速轉動，如圖所示,垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.5To該線框產生的交

變電流電動勢最大值為V、電流最大值為A;線框從圖示位置轉過

60°時，感應電動勢的瞬時值為Vo

2

|解析|交變電流電動勢最大值為￡m=/7BSto=10x0.5x0.2xl07iV=6.28V,電流最大值為Im=

A=6.28Ao線框從圖示位置轉過60°時，感應電動勢e=EmSin60°=5.44V。

答案|6.286.285.44

12.在水平方向的勻強磁場中，有一個正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，已知線

圈的匝數(shù)為N=100匝,邊長為20cm,電阻為10。，轉動頻率/=50Hz,磁場的磁感應強度為0.5

T,求：

(1)外力驅動線圈轉動的功率；

⑵當線圈轉至線圈平面與中性面的夾角為30°時，線圈產生的感應電動勢及感應電流的大

?。?/p>

(3)線圈由中性面轉至與中性面成30°角的過程中,通過導線橫截面的電荷量。

觸折|(1)線圈中產生的感應電動勢的最大值為Em=NBSa)=100x0.5x0.22X27TX50V=628V,感應

電動勢的有效值為E==314V,外力驅動線圈轉動的功率與線圈中交變電流的功率相等，即P-卜

=W=1.97xl04Wo

(2)當線圈轉至線圈平面與中性面的夾角為30°時,線圈產生的感應電動勢的瞬時值為

e=￡msin30°=314V,感應電流的瞬時值為匚A=31.4A。

(3)在線圈由中性面轉過30°的過程中，線圈中的平均感應電動勢為=2\^，平均感應電流為

=N，故通過導線橫截面的電荷量為q-At-N-0.0nCo

客朝⑴1.97x104w(2)314V31.4A(3)0.027C

第3節(jié)科學探究:變壓器

課后篇鞏固提升

A級必備知識基礎練

1.（2020河南鄭州106中學期中）將輸入電壓為220V、輸出電壓為6V的理想變壓器改繞成

輸出電壓為30V的變壓器,副線圈原來是30匝，原線圈匝數(shù)不變，則副線圈新增匝數(shù)為（）

A.120匝B.150匝

C.180匝D.220匝

|解析|由，得，所以m=1100匝。

當U2'=30V時,，

所以"2'=150匝，故A?2=?2-?2=120匝。

H]A

2.（多選）（2021廣東茂名五校聯(lián)盟聯(lián)考）如圖所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)比的：z=5：1,副

線圈中接一線圈內阻為10Q的電動機,電壓表和電流表均為理想交流電表，當原線圈接上如

圖乙所示的正弦交流電時,電流表A2的示數(shù)為1A,則下列說法正確的是（）

甲乙

A.交變電流的頻率為50Hz

B.電動機的輸出功率為10W

C.電流表Ai的示數(shù)為5A

D.電壓表的示數(shù)為220V

解析|由圖乙可如交變電流的周期為0.02s,則頻率/=50Hz,A項正確;由得U2=44V,則電動機

的輸出功率P出=。2/2-尺=34W,B項錯誤;由得,/i=0.2A,C項錯誤;電壓表的示數(shù)應為有效值，

則電壓表的示數(shù)為220V,D項正確。

客剽AD

3.

（2020安徽安慶期中）一理想自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b

間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈，在c、1間接定值

電阻R。在a、b間輸入電壓為伍的交變電流時,c、d間的輸出電壓為口。在將滑動觸頭從

M點順時針旋轉到N點的過程中（）

A.U2>U1“2降低

B.U2>U1,U2升[W]

C.變壓器輸入功率增大

D.變壓器輸入功率減小

隧崩根據(jù)變壓器的電壓關系有，當滑動觸頭M順時針轉動時，即“2減小時，電壓應該減小，

即降低,由于儂<小,所以lh<Ui故A錯誤,B錯誤;由于電壓仍減小，所以定值電阻上的電壓減

小，則定值電阻消耗的電功率減小，由于是理想變壓器，所以變壓器的輸入功率也減小，故C錯

誤,D正確。

§1]D

4.

（2020北京海淀高三上學期期末）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為為、小,原、

副線圈兩端的電壓分別為U1、。2,通過原、副線圈中的電流分別為/1、/2O若保持小、和

Ui不變，且閉合開關S后兩燈泡均能發(fā)光。將開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，則（）

A.S增大

B.A減小

C./2增大

D.變壓器的輸入功率增大

而根據(jù)可知仍不變，選項A錯誤;將開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，則次級電阻變大，次級電流/2

減小，則初級電流/1減小，選項B正確,C錯誤;變壓器的輸出功率22=/2。2減小,則輸入功率減

小，選項D錯誤。

?B

（多選）如圖所示,可調理想變壓器原線圈接交變電流，副線圈通過滑動觸頭尸可改變其匝數(shù)。

下列說法正確的是（）

A.僅增大R的阻值，通過燈泡L的電流將變大

B.僅增大R的阻值，通過燈泡L的電流將變小

C.僅將滑動觸頭尸向下滑動，燈泡L兩端的電壓將變大

D.僅將滑動觸頭尸向下滑動，燈泡L兩端的電壓將變小

畫僅增大電阻R時，由于匝數(shù)不變,輸出電壓不變，則由歐姆定律可知，通過燈泡的電流減小,

故A錯誤,B正確;滑動觸頭向下滑動時，輸出端匝數(shù)減小,則輸出電壓減小，燈泡兩端的電壓減

小，故C錯誤,D正確。

客剽BD

（多選）（2020湖南懷化高三上學期期末）如圖所示的電路中,為滑動變阻器的滑片。保持理想

變壓器的輸入電壓Ui不變，閉合開關S,下列說法正確的是（）

A.P向下滑動時，燈L變亮

B.P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變

C.P向上滑動時，變壓器的輸入電流減小

D.P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大

解麗由于理想變壓器輸入電壓不變，則副線圈電壓仍不變，滑片P滑動時，對燈泡電壓沒有影

響,故燈泡亮度不變,則選項A錯誤;滑片P下滑，電阻變大,但副線圈電壓由原線圈電壓決定，

則副線圈電壓不變,故選項B正確;滑片P上滑，電阻減小，電流/2增大，則原線圈輸入電流/1也

增大故選項C錯誤;此時變壓器輸出功率尸2=。2/2將變大，故選項D正確。

答案|BD

7.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為“1：吸=4：1,當導體棒在勻強磁場中向左做勻

速直線運動切割磁感線時,電流表Ai的示數(shù)是12mA,則電流表A2的示數(shù)為多大？

H麗導體棒向左勻速切割磁感線時,在線圈ni中通過的是恒定電流，不能引起穿過副線圈的

磁通量的變化，在副線圈上無感應電動勢出現(xiàn)，所以A2中無電流通過。

客剽A2中無電流通過

B級關鍵能力提升練

（2021河北衡水中學聯(lián)考）如圖所示電路中，電阻a、b、c、1的阻值均為廠,其他電阻不計，理想

變壓器原、副線圈的匝數(shù)比如：712=2：1,M、N間輸入的正弦式交變電流的電壓有效值為

U,則電阻a中的電流有效值大小為（）

A.B.C,D.

畫設電阻C中的電流為/，則副線圈兩端的電壓U2=/r,流過副線圈的電流/2=2/；由，得原線圈

兩端電壓U1=2〃,流過原線圈的電流/產/，則流過電阻6的電流4==2/,流過電阻a的電流

4=/]+4=3/,電阻a兩端的電壓a=/”=3〃,又U=U“+Ui=5Ir,得I“=*B正確。

打B

（多選）（2020江西南昌三中第三次模擬）如圖所示為某變壓器對稱鐵芯的示意圖，已知原線圈

匝數(shù)%=40匝，副線圈匝數(shù)/2=20匝，電阻凡=40Q,電阻&=25。。則下列說法正確的是（）

A.當原線圈接入正弦交流電時,吊、&消耗的電功率之比為2：5

B.當原線圈接入正弦交流電時,以、R2消耗的電功率之比為1：10

C.原線圈接入交流電壓“〃=220sin祝V”時,Ri上的電壓為20V

D.原線圈接入交流電壓“〃=220sinofV”時,R2上的電壓為50V

解相因該變壓器通過副線圈的磁通量是通過原線圈磁通量的一半，則，故，根據(jù)P=FR得:，故A

錯誤,B正確;原線圈接入交流電壓"=220sinMV時,U=220V,設以兩端電壓為仿’,&兩端電

壓為比；則有:，解得:UI'=20V,U2'=50V9C、D正確。

客剽BCD

10.

（多選）（2020廣東五華高三上學期期末）如圖所示,理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有三

個燈泡Li、L2、L3,輸電線的等效電阻為R,原線圈接有一個理想電流表，開始時，開關S接通，

當S斷開時，以下說法中正確的是（）

A.等效電阻R上消耗的功率變小

B.原線圈兩端間的輸入電壓減小

C.原線圈中電流表示數(shù)減小

D.燈泡Li、L2變暗

函電流表是理想的電流表，所以原線圈兩端輸入電壓不變，當S斷開后，副線圈上的總電阻

增大，電流減小，根據(jù)尸=尸我知等效電阻R上消耗的功率變小,A正確,B錯誤;當S斷開后，副線

圈上的總電阻增大，電流減小，根據(jù)變壓器原副線圈電流關系:"1/產"2/2,可知輸入電流也減

小,C正確油于電流減小，輸電線上電壓損失減小，總的輸出電壓不變，所以燈泡Li和L2兩端電

壓增大，變亮,D錯誤。

答案AC

11.（多選）（2020全國卷III）在圖甲所示的交流電路中,電源電壓的有效值為220V,理想變壓器

原、副線圈的匝數(shù)比為10：l,Ri、R2、R3均為固定電阻,R2=l。。?3=20Q,各電表均為理想

電表。已知電阻&中電流，2隨時間f變化的正弦曲線如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.所用交變電流的頻率為50Hz

B.電壓表的示數(shù)為100V

C.電流表的示數(shù)為1.0A

D.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W

解畫本題以理想變壓器為背景,意在考查變壓器原理和描述交變電流的物理量。由題圖乙可

得，交變電流的周期7=0.02s,頻率為六=50Hz,選項A正確;R2中電流的最大值為A,電流的有

效值為Z2==lA,R2與R?并聯(lián),兩端電壓相等/尺2=/3尺3,因為&的電阻為的一半，所以Ri電

流的有效值為0.5A,電流表示數(shù)為0.5A,選項C錯誤;副線圈的電壓為U2=/2&=10V,根據(jù)可

得，原線圈電壓的有效值為Ui=100V,電壓表的示數(shù)為220V-100V=120V,選項B錯誤;副線

圈的總功率為尸2=&+R3=15.0W,原線圈的功率也為15.0W,選項D正確。

ggAD

12.圖甲為一理想變壓器，"為原線圈,ce為副線圈,d為副線圈引出的一個接頭,原線圈輸入正

弦式交變電壓的u-t圖像如圖乙所示。若只在ce間接一只%=400Q的電阻，或只在de間接

一只見,=225Q的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80W。

⑴請寫出原線圈輸入電壓瞬時值〃必的表達式。

⑵求只在ce間接400Q電阻吐原線圈中的電流人。

⑶求ce和de間線圈的匝數(shù)比。

|解析|(1)由題圖乙知?=2OO7trad/s,電壓瞬時值MflZ)=400sin200位V。

(2)電壓有效值t/i=200V,理想變壓器丹=22,原線圈中的電流八=，解得/i=0.28A。

(3)設漏間匝數(shù)為小,則，同理，由題意知，聯(lián)立以上各式得,代入數(shù)據(jù)得。

屈氮l)Mafc=400sin20071fV(2)0.28A

(3)

13.如圖所示，理想變壓器8的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比:〃2=2：1,交流電源電壓"i=311sin

100TT/V,F為熔斷電流為Zo=l.OA的保險絲,負載為一可變電阻。

(1)當電阻R=100Q時,保險絲能否被熔斷？

(2)要使保險絲不被熔斷，電阻R的阻值應不小于多少?變壓器輸出的電功率不能超過多少？

|解析|原線圈電壓的有效值為d=V=220V,由得副線圈兩端的電壓U2=UI=X220V=U0V。

(1)當7?=100Q時,副線圈中電流/2=A=1.10A,由。/=[72/2得原線圈中的電流為

/i=/2=義1.10A=0.55A,由于八＜/o(熔斷電流)，故保險絲不會熔斷。

(2)設電阻R取某一值R