2025高考物理 人教版選擇性必修第2冊專項復(fù)習(xí)第3章　4含答案

2025高考物理人教版選擇性必修第2冊專項復(fù)習(xí)第3章4含答案第三章4基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．(多選)關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電下列說法正確的是()A．提高輸電電壓可以減小輸電電流從而減小輸電線上電能的損失B．用戶得到的電壓不能超過發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓C．將輸電電壓提高2倍，輸電線上損失的功率減小為原來的一半D．用戶得到的功率一定小于發(fā)電廠的輸出功率答案：AD解析：根據(jù)P＝UI，P損＝I2R線，可知提高輸電電壓可以減小輸電電流從而減小輸電線上電能的損失，故A正確；通過變壓器升壓，用戶得到的電壓可以超過發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓，故B錯誤；根據(jù)P＝UI，P損＝I2R線，在輸送功率一定的情況下，將輸電電壓提高2倍，輸電電流減小為原來的一半，則輸電線上損失的功率減小為原來的eq\f(1,4)，故C錯誤；由于輸電線存在一定的損失功率，所以用戶得到的功率一定小于發(fā)電廠的輸出功率，故D正確。2．在冬天我國北方部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)低溫雨雪冰凍天氣，高壓線上凍起厚厚的冰霜，導(dǎo)致部分電線負(fù)重增大而斷裂，有人想出通過增大輸電線上損耗功率融冰方案。假設(shè)輸電電壓是220kV，當(dāng)輸送功率保持不變，為使輸電線上損耗的功率增大為原來的4倍，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?)A．55kV B．110kVC．440kV D．880kV答案：B解析：根據(jù)輸電功率公式P＝UI和損耗功率的公式ΔP＝I2R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R線，可以看出，要使ΔP增大為原來的4倍，則在P和R線不變的情況下，應(yīng)使電壓U變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，所以輸電電壓應(yīng)變?yōu)?10kV，故B正確，A、C、D錯誤。3．(2024·江蘇高二階段練習(xí))有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)，給一個學(xué)校照明供電，如圖所示，T1、T2分別為理想的升壓變壓器和降壓變壓器，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器匝數(shù)比為5∶1，T1與T2之間輸電線的總電阻為10Ω，全校共有22個班，每班有220V,40W的電燈6盞，若保證電燈全部正常發(fā)光，則()A．輸電效率是98%B．輸電線上的電流為4.8AC．發(fā)電機(jī)輸出功率為5280WD．發(fā)電機(jī)電動勢287V答案：B解析：降壓變壓器的次級功率為P1＝22×40×6W＝5280W，則降壓變壓器的次級電流I4＝eq\f(P1,U4)＝eq\f(5280,220)A＝24A，輸電線上的電流為I3＝eq\f(n4,n3)I4＝eq\f(1,5)×24A＝4.8A，故B正確；輸電線上的功率損失ΔP＝Ieq\o\al(2,3)R線＝4.82×10W＝230.4W，則發(fā)電機(jī)輸出功率P出＝5280W＋230.4W＝5510.4W，故C錯誤；輸電效率是η＝eq\f(P1,P1＋ΔP)＝eq\f(5280,5280＋230.4)×100%＝95.8%，故A錯誤；升壓變壓器次級電壓U2＝eq\f(P1＋ΔP,I3)＝eq\f(5280＋230.4,4.8)V＝1148V，升壓變壓器初級電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝287V，因發(fā)電機(jī)線圈有內(nèi)阻，可知發(fā)電機(jī)電動勢大于287V，故D錯誤。4．(多選)如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則()A．用戶端的電壓為eq\f(I1U1,I2)B．輸電線上的電壓損失為UC．輸電線路上損失的電功率為Ieq\o\al(2,1)rD．輸電線路上損失的電功率為I1U答案：AC解析：由理想變壓器輸入、輸出功率相等可知P1＝P2，即U1I1＝U2I2，U2＝eq\f(I1U1,I2)，A正確；輸電線上的電壓損失為U線＝U－U1，B錯誤；輸電線路上損失的電功率為P線＝Ieq\o\al(2,1)r＝I1U線＝I1U－I1U1，C正確，D錯誤。5．(2024·山東青島高二期末)如圖是某小型水電站進(jìn)行電能輸送時的簡化模型。發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)升壓變壓器后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V。已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設(shè)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(jī)輸出的電流I1＝40AB．升壓變壓器匝數(shù)比n1∶n2＝1∶160C．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．當(dāng)水電站輸出電壓一定時，若用電用戶增多，則P線減小答案：C解析：由功率P＝U1I1，可得發(fā)電機(jī)輸出的電流為I1＝eq\f(P,U1)＝400A，故A錯誤；由輸電線上損失的功率P線＝Ieq\o\al(2,線)R線，可得I線＝eq\r(\f(P線,R線))＝25A，根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系可得升壓變壓器匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(I線,I1)＝eq\f(1,16)，故B錯誤；根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得升壓變壓器副線圈的輸出電壓為U2＝4000V，輸電線上損失的電壓為ΔU＝I線R線＝200V，則降壓變壓器原線圈的輸入電壓為U3＝U2－ΔU＝3800V，根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可得降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(190,11)，故C正確；用戶端的等效電阻為R′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n3,n4)))2R4，用戶數(shù)量增多時，R4減小，則輸電線上的電流I線增大，P線也增大，故D錯誤。6．如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖(圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線的總電阻用R0表示)，則進(jìn)入用電高峰期時()A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小B．電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變C．電壓表V3、V4讀數(shù)的比值減小，電壓表V3的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大D．輸電線路上損失的功率減小答案：B解析：因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比都不變，所以電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，進(jìn)入用電高峰期時，用電器增多，總電阻減小，電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知，電流都增大，電流表A1、A2的讀數(shù)均增大，A錯誤；電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變，等于輸電線的總電阻，B正確；輸電線上的電流增大，電壓損失增大，電壓表V3的讀數(shù)減小，電壓表V3、V4讀數(shù)的比值等于降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比，保持不變，電流表A2、A3的讀數(shù)均增大，C錯誤；輸電線上的電流增大，則輸電線路上損失的功率增大，D錯誤。7．(多選)(2024·四川成都高二期中)如圖為遠(yuǎn)距離輸電的簡化示意圖，兩變壓器均為理想變壓器。若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為r，升壓變壓器T的輸入電壓為U，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，不考慮其他因素的影響。下列說法正確的是()A．升壓變壓器T的輸出電壓為eq\f(n2,n1)UB．輸電線上的電流為eq\f(n2U,n1r)C．輸電線上損失的電功率為eq\f(n\o\al(2,1)P2r,n\o\al(2,2)U2)D．用戶得到的電功率為P答案：AC解析：根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，得U2＝eq\f(n2,n1)U，故A正確；輸電電流為I＝eq\f(P,U2)＝eq\f(Pn1,Un2)，故B錯誤；輸電線上損失的電功率為P損＝I2r＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Pn1,Un2)))2r＝eq\f(n\o\al(2,1)P2r,n\o\al(2,2)U2)，故C正確；輸電線上會發(fā)生能量損耗，用戶得到的電功率一定小于P，故D錯誤。8．(2024·浙江嘉興高二期末)如圖甲所示為某小型水電站的發(fā)電機(jī)示意圖，已知正方形線圈邊長L＝100cm，匝數(shù)N＝100匝，線圈電阻不計；線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n＝100r/s；已知電動勢最大值Em＝500eq\r(2)V。(1)求發(fā)電機(jī)中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；(2)從線圈在圖甲所示位置開始計時，寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式；(3)如圖乙所示，將發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)處輸電，發(fā)電機(jī)的輸出功率為200kW，輸電線的總電阻為4Ω，在用戶端用降壓變壓器T2把電壓降為220V，要求在輸電線上損失的功率控制在10kW，則T1、T2的原副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)和eq\f(n3,n4)分別為多少？答案：(1)eq\f(\r(2),40π)T(2)500eq\r(2)cos200πt(V)(3)eq\f(1,8)eq\f(190,11)解析：(1)線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝2πn＝200πrad/s，由Em＝NBSω，得B＝eq\f(\r(2),40π)T。(2)線圈與中性面位置垂直，則感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式e＝Emcosωt＝500eq\r(2)cos200πt(V)。(3)輸電線上的電流I線＝eq\r(\f(P損,r線))＝50A，T1的輸入電流I1＝eq\f(P,U1)＝400A，則T1原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,8)，T1副線圈兩端電壓U2＝eq\f(n2,n1)＝4000V，T2原線圈兩端電壓U3＝U2－I2r線＝3800V，則T2原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(190,11)。能力提升練9．(2024·浙江臺州高二期末)將電能從發(fā)電站送到用戶，在輸電線上會損失一部分功率P，設(shè)輸電電壓為U，輸電線的總電阻為r，輸電線上的電流為I，則下面說法正確的是()A．U＝Ir B．P＝IUC．P＝I2r D．P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I,\r(2))))2r答案：C解析：輸電線上的分壓為Ur＝Ir，而非輸電電壓，故A錯誤；在輸電線上會損失一部分功率為P＝I2r，故C正確，B、D錯誤。10．(多選)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U，采用如圖所示理想變壓器輸電，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為m，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n，輸電導(dǎo)線電阻為r，用戶的工作電壓為U。下列正確的是()A．mn<1B．mn>1C．輸電線上損失的功率為eq\f(1－mn2U2,m2r)D．輸電線上損失的功率為eq\f(U2,mr)答案：AC解析：若變壓器的輸電功率為P，用戶得到的功率為P′，由于升壓變壓器輸入電壓為U，降壓變壓器輸出電壓為U，則升壓變壓器輸出電壓U2＝eq\f(1,m)U，降壓變壓器輸入電壓U3＝nU，由于在輸電線上有功率損失，所以P＞P′，又eq\f(P,\f(1,m)U)＝eq\f(P′,U)，整理可得：mn<1，A正確，B錯誤；根據(jù)變壓器的規(guī)律，升壓變壓器副線圈輸出電壓U2＝eq\f(1,m)U，降壓變壓器原線圈輸入電壓U3＝nU，線路損失的電壓U損＝U2－U3，損失的功率P損＝eq\f(U\o\al(2,損),r)，得P損＝eq\f(1－mn2U2,m2r)，C正確，D錯誤。11．(2023·浙江高二期中)如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖。發(fā)電機(jī)輸出功率恒定，升、降壓變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入A、B兩個互感器(均為理想)，互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為100∶1和1∶10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為5A，線路總電阻r＝10Ω，則下列說法正確的是()A．互感器A是電流互感器，互感器B是電壓互感器B．線路上損耗的功率250WC．發(fā)電機(jī)輸出的電功率為1100kWD．用戶使用的用電設(shè)備增多，降壓變壓器輸出電壓U4大小不會改變答案：C解析：互感器A并聯(lián)在零火線上，所以是電壓互感器，互感器B串聯(lián)在電路中，是電流互感器，故A錯誤；電流表的示數(shù)為5A，互感器原、副線圈的匝數(shù)比1∶10，則線路上電流I＝50A，線路上損耗的功率P損＝I2r＝25000W，故B錯誤；電壓表的示數(shù)為220V，匝數(shù)比為100∶1，所以輸送電壓U＝22000V，功率P＝IU＝1100kW，則發(fā)電機(jī)輸出的電功率為1100kW，故C正確；用戶使用的用電設(shè)備增多，用戶回路電流變大，則輸送電流變大，損失電壓變大，降壓變壓器輸入電壓變小，降壓變壓器輸出電壓U4變小，故D錯誤。12．(2024·山東濟(jì)寧高二期中)如圖所示，用一小型交流發(fā)電機(jī)向遠(yuǎn)處用戶供電，已知發(fā)電機(jī)線圈abcd匝數(shù)N＝100匝，面積S＝0.03m2，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω＝100πrad/s，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(\r(2),π)T，輸電時先用升壓變壓器將電壓升高，到達(dá)用戶區(qū)再用降壓變壓器將電壓降下來后供用戶使用，輸電導(dǎo)線的總電阻為R＝10Ω，變壓器都是理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶8，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n3∶n4＝10∶1，若用戶區(qū)標(biāo)有“220V8.8kW”的電動機(jī)恰恰能正常工作。求：(1)從圖示位置開始計時，交流發(fā)電機(jī)的瞬時電動勢的表達(dá)式；(2)輸電線路上損耗電功率ΔP；(3)發(fā)電機(jī)線圈電阻r。答案：(1)e＝300eq\r(2)cos100πt(V)(2)160W(3)0.625Ω解析：(1)從圖示位置開始計時，交流發(fā)電機(jī)的瞬時電動勢的表達(dá)式為e＝NBSωcosωt＝300eq\r(2)cos100πt(V)。(2)電動機(jī)中的電流I4＝eq\f(P,U4)＝40A，根據(jù)eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，解得I3＝4A，則輸電線路上損耗電功率ΔP＝Ieq\o\al(2,3)R，解得ΔP＝160W。(3)降壓變壓器兩側(cè)有eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，升壓變壓器兩側(cè)有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I3)＝eq\f(n2,n1)，輸電過程有U2＝I3R＋U3，解得I1＝32A，U1＝280V電動勢的有效值U＝eq\f(300\r(2),\r(2))V＝300V。則發(fā)電機(jī)線圈電阻r＝eq\f(U－U1,I1)，解得r＝0.625Ω。第三章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則()A．線框交變電動勢的最大值為nπBSB．線框交變電動勢的有效值為eq\r(2)nπBSC．從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過eq\f(1,4)周期，線框中的平均感應(yīng)電動勢為2nBSD．感應(yīng)電動勢瞬時值為e＝eq\r(2)nπBSsin2nπt答案：B解析：線框交變電動勢的最大值為Em＝BSω＝2nπBS，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值為e＝2nπBSsin2nπt，故A、D錯誤；該線框交變電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\r(2)nπBS，故B正確；線框中的平均感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝4nBS，故C錯誤。2．(2024·浙江高二開學(xué)考試)如圖甲和圖乙為兩個發(fā)電機(jī)設(shè)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(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)，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(nèi)，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～eq\f(T,4)時間內(nèi)，兩者流過R的電荷量相等C．在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時間內(nèi)，兩者流過R的電流方向相同D．在0～T時間內(nèi)，兩者電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱相等答案：C解析：根據(jù)題意可知，圖甲產(chǎn)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(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)，則感應(yīng)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～eq\f(T,4)時間內(nèi)，兩者流過R的電荷量相等，在0～T時間內(nèi)，兩者電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱相等，故A、B、D正確；由圖示位置開始轉(zhuǎn)動，兩圖電流方向相同，在t＝eq\f(T,4)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(shù)為100匝、電阻為0.5Ω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(guī)律變化。則線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為()A．5eq\r(2)A B．2eq\r(5)AC．6A D．5A答案：B解析：由題圖可知，0～1s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E1＝neq\f(|ΔΦ1|,Δt1)＝100×eq\f(0.01,1)V＝1V,1～1.2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E2＝neq\f(|ΔΦ2|,Δt2)＝100×eq\f(0.01,0.2)V＝5V，由電流的熱效應(yīng)有eq\f(E\o\al(2,1),R)Δt1＋eq\f(E\o\al(2,2),R)Δt2＝I2RT，T＝Δt1＋Δt2，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得I＝2eq\r(5)A，故A、C、D錯誤，B正確。4．(2024·山東濟(jì)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(dǎo)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(shù)減小C．電壓表示數(shù)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(fù)載看成一個等效電阻，則等效電阻減小，根據(jù)歐姆定律可得I1＝eq\f(Uab,R1＋R等)，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(jù)eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)，eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，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(shù)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(shù)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(shù)為N的矩形線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，通過滑環(huán)向理想變壓器供電，燈泡L1、L2、L3均正常發(fā)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(dǎo)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(shù)比為1∶2B．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(zhuǎn)動的角速度為eq\f(3\r(2)P,NBSI)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(fā)光，根據(jù)原副線圈中電路的串并聯(lián)特點(diǎn)可知2I1＝I2，而原副線圈匝數(shù)比等于電流的反比，可得eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(2,1)，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(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝NBSω，根據(jù)P1＝P2可知，原線圈的功率為2P，線框轉(zhuǎn)動提供的總功率為3P，則線圈轉(zhuǎn)動時輸出電壓的有效值U＝eq\f(3P,I)，而根據(jù)最大值與有效值之間的關(guān)系U＝eq\f(Em,\r(2))，聯(lián)立可得ω＝eq\f(3\r(2)P,NBSI)，故D正確。6．(2023·山東省濰坊高二下學(xué)期檢測)如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)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100HzB．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500VC．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D．當(dāng)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(fā)電機(jī)的頻率f＝50Hz，選項A錯誤；交流電壓有效值為U＝eq\f(500,\r(2))V＝250eq\r(2)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(dāng)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(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)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(zhuǎn)動，則()A．兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC．在t＝eq\f(T,8)時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等答案：BC解析：導(dǎo)線框的半徑勻速旋轉(zhuǎn)切割磁感線時產(chǎn)生大小不變的感應(yīng)電流，故A錯誤；兩導(dǎo)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期與線框轉(zhuǎn)動周期相同，故B正確；在t＝eq\f(T,8)時，兩導(dǎo)線框切割磁感線的導(dǎo)線長度相同，且切割速度大小相等，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，均為E＝eq\f(1,2)BR2ω，故C正確；兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖像如下圖所示，故兩導(dǎo)線框中感應(yīng)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(xí))如圖所示，一臺交流發(fā)電機(jī)E通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)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＝eq\f(P1R,U1) B．U2－U3＝eq\f(P2R,U2)C．U2－U3＝eq\f(P3R,U3) D．U2－U3＝eq\f(P4R,U4)答案：BC解析：根據(jù)題意輸電線上損失的電壓為ΔU＝U2－U3＝IR，輸電線的電流為I＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)，聯(lián)立解得U2－U3＝eq\f(P2R,U2)＝eq\f(P3R,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(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示。輸電線的總電阻為100Ω。降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為100∶1，其副線圈接一火警報警系統(tǒng)，其中R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，當(dāng)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(fā)生火情時，升壓變壓器的輸入功率為750kW。下列說法中正確的是()A．未發(fā)生火情時，降壓變壓器副線圈輸出的電壓為311VB．未發(fā)生火情時，輸電線上損耗的功率為90kWC．當(dāng)R2所在處發(fā)生火情時，R1兩端電壓變大D．當(dāng)R2所在處發(fā)生火情時，電壓表V的示數(shù)變大答案：BC解析：未發(fā)生火情時，由乙圖可知，升壓變壓器的輸入電壓有效值為U1＝250V，由變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得升壓變壓器的輸出電壓為U2＝25000V，又P＝U2I2，解得輸電線上的電流為I2＝30A，輸電線上的電壓損失和功率損失分別為ΔU＝I2R＝3000V，ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R＝90kW，降壓變壓器輸入電壓為U3＝U2－ΔU＝22000V，又eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，代入數(shù)據(jù)解得，降壓變壓器的輸出電壓為U4＝220V，故A錯誤，B正確；當(dāng)R2所在處發(fā)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eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，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eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，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(shù)變小，故C正確，D錯誤。10．如圖甲所示為某品牌漏電保護(hù)器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理如圖乙所示，虛線框內(nèi)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(dāng)電路發(fā)生漏電時，零線中的電流小于火線，從而使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過控制器使線路上的脫扣開關(guān)斷開，起到自動保護(hù)的作用。若入戶端接入u＝311sin100πt(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(dāng)用電器發(fā)生短路時，該漏電保護(hù)器會切斷電路C．沒有發(fā)生漏電時，通過副線圈的磁通量始終為0D．沒有發(fā)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(jù)公式可知T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(1,50)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(dāng)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(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯誤，C正確；當(dāng)用電器發(fā)生短路時，火線和零線中的電流等大反向，該漏電保護(hù)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(xí))曉宇學(xué)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(shù)的關(guān)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(yīng)B．通電導(dǎo)線間的相互作用C．電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)探究時，變壓器原線圈的接線柱應(yīng)接在學(xué)生電源的_________(填“直流”或“交流”)接線柱上。(3)曉宇同學(xué)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10V處，并將交流電壓表接在原線圈兩端，示數(shù)如圖丙所示，則副線圈輸出電壓的理論值為_________；而考慮到實(shí)際，副線圈輸出電壓的實(shí)際值可能為_________。A．0V B．1.8VC．1.5V D．28.8V(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(yīng)用_________(“較粗”或“較細(xì)”)的導(dǎo)線。答案：(1)C(2)交流(3)BC(4)較細(xì)解析：(1)變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故C正確。(2)本實(shí)驗(yàn)需要用到的是交流電源，可用學(xué)生電源交流輸出擋，所以應(yīng)接在學(xué)生電源的交流接線柱上。(3)由于交流電壓擋量程為10V，則電壓表的讀數(shù)為7.2V，又由題意可知，原副線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(4,1)，由變壓器的工作原理eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可得副線圈輸出電壓的理論值為U2＝1.8V，故B正確；考慮到實(shí)際，變壓器在正常工作時應(yīng)有能量損失，則有eq\f(U1,n1)>eq\f(U2,n2)，解得副線圈輸出電壓的實(shí)際值為U2<1.8V，故C正確。(4)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因?yàn)槭墙祲鹤儔浩?，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(jù)電阻定律可知副線圈應(yīng)用較粗的銅導(dǎo)線繞制，故應(yīng)將較細(xì)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(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，可拆變壓器結(jié)構(gòu)如圖所示：Ua/V1.802.803.80Ub/V4.006.018.02(1)變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)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(yīng)將選擇開關(guān)置于_________擋。(3)用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)如上表所示，根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷原線圈匝數(shù)為_________(填“400”或“800”)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中電壓比與匝數(shù)比不嚴(yán)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(jié)構(gòu)是絕緣的硅鋼片疊成，故C正確。(2)電源輸出端應(yīng)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(yīng)將選擇開關(guān)置于“交流電壓”擋。(3)觀察發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)象，故Ub是原線圈電壓，根據(jù)變壓比可知，原線圈匝數(shù)為800匝。三、論述、計算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)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(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)(2024·北京通州高三期末)如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈MNKL的邊長MN＝KL＝a，ML＝NK＝b，匝數(shù)為n，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的OO′(ML和NK邊中點(diǎn)連線)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E、F(集流環(huán))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(shù)均可忽略不計，當(dāng)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(yīng)電動勢e隨時間t變化的表達(dá)式；(2)經(jīng)過eq\f(1,4)周期，求：a．通過電阻R的電荷量q；b．線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。答案：(1)e＝nBωabcosωt(2)a.eq\f(nBab,R＋r)b.eq\f(πn2B2ωa2b2R,4R＋r2)解析：(1)感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nBωS＝nBωab，當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的表達(dá)式e＝Emcosωt＝nBωabcosωt。(2)a.經(jīng)過eq\f(1,4)周期，eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(Bab,Δt)，eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)，q＝eq\x\to(I)Δt，通過電阻R的電荷量q＝eq\f(nBab,R＋r)；b．電動勢有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)nBωab，線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R×eq\f(T,4)，解得Q＝eq\f(πn2B2ωa2b2R,4R＋r2)。14．(10分)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Φ0和變化的周期T都是已知量。求：(1)在一個周期T內(nèi)金屬環(huán)中產(chǎn)生的熱量；(2)交變電流的有效值；(3)在一個周期T內(nèi)通過金屬環(huán)某一橫截面的電荷量。答案：(1)eq\f(8Φ\o\al(2,0),RT)(2)eq\f(2\r(2)Φ0,RT)(3)0解析：(1)0～eq\f(T,4)時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢為E1＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Φ0,\f(T,4))＝eq\f(4Φ0,T)，感應(yīng)電流為I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(4Φ0,RT)，eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流大小同0～eq\f(T,4)內(nèi)的相同，eq\f(T,4)～eq\f(T,2)及eq\f(3T,4)～T時間內(nèi)感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流為0，則一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝2Ieq\o\al(2,1)R·eq\f(T,4)＝eq\f(8Φ\o\al(2,0),RT)。(2)由有效值的定義有Q＝eq\f(8Φ\o\al(2,0),RT)＝I2RT，可得交變電流的有效值為I＝eq\f(2\r(2)Φ0,RT)。(3)通過金屬環(huán)某一橫截面的電荷量為q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(\x\to(E),R)·Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)，由于一個周期T內(nèi)穿過金屬環(huán)的磁通量變化ΔΦ＝0，所以通過金屬環(huán)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