2023-2024學(xué)年人教版物理選擇性必修第二冊(cè)單元測(cè)試卷 第三章交變電流 單元檢測(cè)（含解析）

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本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿(mǎn)分100分，時(shí)間90分鐘。

第Ⅰ卷(選擇題共40分)

一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)

1.處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線(xiàn)圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與紙面重合(如圖所示)，線(xiàn)圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則能反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像是下圖中的()

2．如圖所示，甲圖為正弦式交流電，乙圖正值部分按正弦規(guī)律變化，負(fù)值部分電流恒定，丙圖為方波式交流電，三個(gè)圖中的I0和周期T相同。三種交流電的有效值之比為()

A．∶∶2B．2∶∶

C．∶∶2D．∶∶2

3．如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，則()

A．用戶(hù)用電器上交流電的頻率是100Hz

B．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500V

C．輸電線(xiàn)的電流只由降壓變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比決定

D．當(dāng)用戶(hù)用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線(xiàn)上損失的功率減小

4.如圖所示，左側(cè)豎直長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)通有向下方向的恒定電流，一矩形線(xiàn)圈abcd可繞其豎直對(duì)稱(chēng)軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線(xiàn)圈繞軸以角速度ω沿逆時(shí)針(沿軸線(xiàn)從上往下看)方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()

A．t＝0時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

B．0～時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda

C．t＝時(shí)，線(xiàn)圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零

D．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變一次

5．電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線(xiàn)圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線(xiàn)圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器()

A．是一種降壓變壓器

B．能測(cè)量直流電路的電流

C．原、副線(xiàn)圈電流的頻率不同

D．副線(xiàn)圈的電流小于原線(xiàn)圈的電流

6．圖甲中的理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為()

A．1ΩB．5Ω

C．6ΩD．8Ω

7．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶(hù)供電。已知輸電線(xiàn)的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為4∶1，降壓變壓器副線(xiàn)圈兩端交變電壓u＝220sin(100πt)V，降壓變壓器的副線(xiàn)圈與阻值R0＝11Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器，則下列說(shuō)法中正確的是()

A．通過(guò)R0電流的有效值是20A

B．降壓變壓器T2原、副線(xiàn)圈的電壓比為4∶1

C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓

D．升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率

8．如圖所示是發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶(hù)端時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶(hù)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(chǎng)輸出的電壓一定，兩條輸電線(xiàn)總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶(hù)用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)()

A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A1、A2的讀數(shù)均增大

B．電壓表V3、V4的讀數(shù)均不變，電流表A3的讀數(shù)減小

C．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

D．發(fā)電廠(chǎng)的輸出功率增大

9．如圖所示，兩個(gè)相同的燈泡A、B，分別接在理想變壓器的原、副線(xiàn)圈上(燈泡電阻不隨溫度變化)，已知原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，電源電壓為U，則()

A．通過(guò)燈泡A、B的電流之比IA∶IB＝2∶1

B．燈泡A、B兩端的電壓之比UA∶UB＝1∶2

C．燈泡A、B兩端的電壓分別為UA＝U，UB＝U

D．燈泡A、B消耗的功率之比PA∶PB＝1∶1

10．如圖所示，理想變壓器原線(xiàn)圈匝數(shù)為n1，匝數(shù)為n2的副線(xiàn)圈串聯(lián)一個(gè)燈泡，匝數(shù)為n3的副線(xiàn)圈串聯(lián)兩個(gè)燈泡。原線(xiàn)圈串聯(lián)一個(gè)燈泡后，接到電壓為U的正弦交變電源兩端，四個(gè)燈泡均能正常發(fā)光，此時(shí)通過(guò)原線(xiàn)圈的電流為I1，通過(guò)副線(xiàn)圈n2的電流及其兩端的電壓分別為I2和U2，通過(guò)副線(xiàn)圈n3的電流及其兩端的電壓分別為I3和U3。已知四個(gè)燈泡完全相同。則()

A．I1∶I2＝1∶1B．I1∶I3＝1∶1

C．U1∶U3＝3∶1D．n1∶n2＝3∶1

第Ⅱ卷(非選擇題共60分)

二、填空題(2小題，共14分。把答案直接填在橫線(xiàn)上)

11.(6分)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方置有一個(gè)連接到放大器的螺線(xiàn)管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線(xiàn)管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。

(1)金屬弦的作用類(lèi)似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用，則被撥動(dòng)后靠近螺線(xiàn)管的過(guò)程中，通過(guò)放大器的電流方向?yàn)?以圖像為準(zhǔn)，填“向上”或“向下”)。

(2)若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線(xiàn)管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間的變化如圖乙所示，則對(duì)應(yīng)感應(yīng)電流的變化為。

12．(8分)在“探究變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，李輝同學(xué)采用了如圖所示的可拆式變壓器進(jìn)行研究，圖中各接線(xiàn)柱對(duì)應(yīng)的數(shù)字表示倍率為“×100匝”的匝數(shù)。

(1)本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室有下列器材：

A．可拆變壓器(鐵芯、兩個(gè)已知匝數(shù)的線(xiàn)圈)

B．低壓交流電源

C．低壓直流電源

D．多用電表

E．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干

本實(shí)驗(yàn)中需用到的電源是。

(2)對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的有。

A．變壓器的原線(xiàn)圈接低壓交流電，測(cè)量副線(xiàn)圈電壓時(shí)應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”

B．使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最小量程擋試測(cè)，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量

C．因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所用電壓較低，通電時(shí)可用手接觸裸露的導(dǎo)線(xiàn)、接線(xiàn)柱等檢查電路

D．為便于探究，應(yīng)該采用控制變量法

(3)實(shí)驗(yàn)中，電源接變壓器原線(xiàn)圈“0”“8”接線(xiàn)柱，副線(xiàn)圈接“0”“4”接線(xiàn)柱，當(dāng)副線(xiàn)圈所接電表的示數(shù)為5.0V，若變壓器是理想變壓器，則原線(xiàn)圈的電壓應(yīng)為。

A．18.0VB．10.0V

C．5.0VD．2.5V

(4)用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，因?yàn)榇嬖诼┐牛瑢?shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如表：

Ua/V1.802.803.804.90

Ub/V4.006.018.029.98

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線(xiàn)圈是(填na或nb)。

三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)

13．(10分)交流發(fā)電機(jī)模型的示意圖如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線(xiàn)框abcd可繞線(xiàn)框平面內(nèi)垂直于磁感線(xiàn)的OO＇軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由線(xiàn)框引出的導(dǎo)線(xiàn)ae和df分別與兩個(gè)跟線(xiàn)框一起繞OO＇軸轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)良好接觸，這樣矩形線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R及理想電流表形成閉合電路。已知ab長(zhǎng)度為l1，bc長(zhǎng)度為l2，線(xiàn)框電阻為r，匝數(shù)為n，線(xiàn)框以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。求：

(1)從線(xiàn)框平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e的表達(dá)式；

(2)安培表的示數(shù)I；

(3)若不計(jì)一切摩擦，外力驅(qū)動(dòng)線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功W。

14．(10分)圖1所示是調(diào)壓變壓器的原理圖，線(xiàn)圈AB繞在一個(gè)鐵芯上，總匝數(shù)為1000匝。AB間加上如圖2所示的正弦交流電壓，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器和理想交流電流表，變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q。已知開(kāi)始時(shí)滑動(dòng)觸頭Q位于變阻器的最下端，且BP間線(xiàn)圈匝數(shù)剛好是500匝，變阻器的最大阻值等于72Ω。

(1)開(kāi)始時(shí)，電流表示數(shù)為多少？

(2)保持P的位置不動(dòng)，將Q向上移動(dòng)到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率為多大？

(3)保持Q在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)多少匝時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率為原來(lái)的4倍？

15．(12分)如圖1所示，一個(gè)小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓U0＝350V，它通過(guò)總電阻r線(xiàn)＝1.3Ω的輸電線(xiàn)直接向居民區(qū)供電，設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓U用＝220V的白熾燈，這些白熾燈額定總功率為P用＝22kW，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化。求：

(1)當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時(shí)，輸電線(xiàn)損失的電功率多大？

(2)若采用高壓輸電，在發(fā)電機(jī)端用理想升壓變壓器，在用戶(hù)端用理想降壓變壓器，已知降壓變壓器的匝數(shù)比為20：1，部分電路如圖2所示。當(dāng)全部用戶(hù)的白熾燈都工作時(shí)，白熾燈恰好正常發(fā)光，輸電線(xiàn)上損耗的功率多大？

16．(14分)電磁爐(如甲圖所示)是一次重大的炊具革命——發(fā)熱主體就是鍋?zhàn)约?，下面?lái)探究其中原理。電磁爐可以看做是一個(gè)變壓器：下面的爐盤(pán)相當(dāng)于原線(xiàn)圈，上面的鍋底既是副線(xiàn)圈又是負(fù)載，通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流來(lái)加熱食物。電磁爐的工作原理可簡(jiǎn)化為圖乙，由于沒(méi)有鐵芯，爐盤(pán)的能量傳輸會(huì)有一定的損耗，但是在設(shè)備不變的情況下，鍋底感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與原線(xiàn)圈電壓的比值可近似認(rèn)為不變，稱(chēng)作耦合系數(shù)，設(shè)為n。電源電壓的有效值為U，爐盤(pán)中配有相匹配的電阻，大小為Rx，鍋體回路中的總電阻相當(dāng)于負(fù)載。

(1)如果通過(guò)匹配電阻Rx的電流為I，求鍋體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值；

(2)如果鍋體的總電阻大小為R，求流過(guò)匹配電阻Rx的電流；

(3)更換不同鍋體，相當(dāng)于調(diào)節(jié)負(fù)載電阻，假設(shè)耦合系數(shù)n保持不變且不計(jì)能量傳輸過(guò)程中的損失。求鍋體等效電阻R為多大時(shí)加熱食物的功率會(huì)最大(用n和Rx去表示)。

第三章交變電流

本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿(mǎn)分100分，時(shí)間90分鐘。

第Ⅰ卷(選擇題共40分)

一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)

1.處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線(xiàn)圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與紙面重合(如圖所示)，線(xiàn)圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則能反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像是下圖中的(C)

解析：線(xiàn)圈在圖示位置時(shí)磁通量為零，但感應(yīng)電流為最大值；再由楞次定律可判斷線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，感應(yīng)電流方向?yàn)檎蔬x項(xiàng)C正確。

2．如圖所示，甲圖為正弦式交流電，乙圖正值部分按正弦規(guī)律變化，負(fù)值部分電流恒定，丙圖為方波式交流電，三個(gè)圖中的I0和周期T相同。三種交流電的有效值之比為(A)

A．∶∶2B．2∶∶

C．∶∶2D．∶∶2

解析：圖甲是正弦交流電，有效值為：I1＝＝I0，圖乙：根據(jù)電流的熱效應(yīng)，有：2R·＋I(xiàn)R·＝IR·T，

解得：I2＝I0，圖丙是方波，電流大小不變，僅方向改變，有效值為：I3＝I0

故三種交流電的有效值之比為：∶∶2，故A正確B、C、D錯(cuò)誤。

3．如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，則(D)

A．用戶(hù)用電器上交流電的頻率是100Hz

B．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500V

C．輸電線(xiàn)的電流只由降壓變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比決定

D．當(dāng)用戶(hù)用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線(xiàn)上損失的功率減小

解析：由u－t圖像知，發(fā)電機(jī)的頻率f＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；其有效值為U＝V＝250V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線(xiàn)的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用戶(hù)用電器的總電阻增大時(shí)，其電流將減小，輸電線(xiàn)損失功率也減小，選項(xiàng)D正確。

4.如圖所示，左側(cè)豎直長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)通有向下方向的恒定電流，一矩形線(xiàn)圈abcd可繞其豎直對(duì)稱(chēng)軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線(xiàn)圈繞軸以角速度ω沿逆時(shí)針(沿軸線(xiàn)從上往下看)方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(B)

A．t＝0時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

B．0～時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda

C．t＝時(shí)，線(xiàn)圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零

D．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變一次

解析：由安培定則可知，直導(dǎo)線(xiàn)右側(cè)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，則t＝0時(shí)，線(xiàn)圈中的磁通量最大，磁通量的變化率最小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由楞次定律可知0～時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)90°角，此時(shí)線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，選項(xiàng)B正確；t＝時(shí)，線(xiàn)圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

5．電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線(xiàn)圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線(xiàn)圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器(D)

A．是一種降壓變壓器

B．能測(cè)量直流電路的電流

C．原、副線(xiàn)圈電流的頻率不同

D．副線(xiàn)圈的電流小于原線(xiàn)圈的電流

解析：原線(xiàn)圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種升壓的變壓器，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，只可以測(cè)量交變電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電流互感器不會(huì)改變電流的頻率，故原、副線(xiàn)圈電流的頻率相同，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；原線(xiàn)圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種升壓的變壓器，副線(xiàn)圈的電流小于原線(xiàn)圈的電流，D正確。

6．圖甲中的理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為(A)

A．1ΩB．5Ω

C．6ΩD．8Ω

解析：輸電電壓的有效值為(即原線(xiàn)圈電壓的有效值)U1＝V＝220V，根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律＝可知副線(xiàn)圈電壓有效值為U2＝U1＝×220V＝30V，若燈泡正常工作，根據(jù)歐姆定律可知分壓為24V，則通過(guò)燈泡的電流，即副線(xiàn)圈部分的干路電流為IL＝＝A＝1.6A，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，R1和R2、R構(gòu)成的并聯(lián)電路部分的分壓為U＝U2－UL＝30V－24V＝6V，通過(guò)R1的電流為I1＝＝A＝0.6A，通過(guò)R2、R的電流為I2＝IL－I1＝1.6A－0.6A＝1A，R2、R的分壓為U＝I2(R2＋R)，解得滑動(dòng)變阻器的阻值為R＝－R2＝Ω－5Ω＝1Ω，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

7．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶(hù)供電。已知輸電線(xiàn)的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為4∶1，降壓變壓器副線(xiàn)圈兩端交變電壓u＝220sin(100πt)V，降壓變壓器的副線(xiàn)圈與阻值R0＝11Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器，則下列說(shuō)法中正確的是(ABD)

A．通過(guò)R0電流的有效值是20A

B．降壓變壓器T2原、副線(xiàn)圈的電壓比為4∶1

C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓

D．升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率

解析：降壓變壓器副線(xiàn)圈兩端交變電壓有效值為220V，負(fù)載電阻為11Ω，所以通過(guò)R0電流的有效值是20A。故A正確；因?yàn)榻祲鹤儔浩鱐2的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為4∶1。所以原、副線(xiàn)圈的電壓之比為4∶1。故B正確；由于輸電線(xiàn)上電阻導(dǎo)致降壓變壓器T2的輸入電壓低于升壓變壓器T1的輸出電壓。故C錯(cuò)誤；升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率，原因是導(dǎo)線(xiàn)上電阻消耗功率。故D正確。

8．如圖所示是發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶(hù)端時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶(hù)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(chǎng)輸出的電壓一定，兩條輸電線(xiàn)總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶(hù)用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)(ACD)

A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A1、A2的讀數(shù)均增大

B．電壓表V3、V4的讀數(shù)均不變，電流表A3的讀數(shù)減小

C．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

D．發(fā)電廠(chǎng)的輸出功率增大

解析：電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比都不變，用電高峰期，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，故A正確；輸電線(xiàn)上的電壓損失增大，故電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大，故B錯(cuò)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(xiàn)的電阻值，變壓器的輸入功率等于輸出功率都增大，故C、D正確。故選A、C、D。

9．如圖所示，兩個(gè)相同的燈泡A、B，分別接在理想變壓器的原、副線(xiàn)圈上(燈泡電阻不隨溫度變化)，已知原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，電源電壓為U，則(BC)

A．通過(guò)燈泡A、B的電流之比IA∶IB＝2∶1

B．燈泡A、B兩端的電壓之比UA∶UB＝1∶2

C．燈泡A、B兩端的電壓分別為UA＝U，UB＝U

D．燈泡A、B消耗的功率之比PA∶PB＝1∶1

解析：通過(guò)燈泡的電流分別為變壓器原、副線(xiàn)圈的電流，IA∶IB＝n2∶n1＝1∶2。故A錯(cuò)；因?yàn)槭窍嗤膬蓚€(gè)燈泡，所以燈泡兩端的電壓比等于電流比，等于1∶2。故B對(duì)；因?yàn)锽燈泡兩端電壓為副線(xiàn)圈輸出電壓，則原線(xiàn)圈電壓是U1＝UB＝2UB。而A燈泡兩端電壓UA＝UB，由于A燈泡跟原線(xiàn)圈串聯(lián)在電源電壓上，即UB＋2UB＝U，所以UB＝U，UA＝U。故C對(duì)；因?yàn)槭窍嗤膬蓚€(gè)燈泡，所以消耗的功率比等于電流的平方比，即PA∶PB＝1∶4。故D錯(cuò)。

10．如圖所示，理想變壓器原線(xiàn)圈匝數(shù)為n1，匝數(shù)為n2的副線(xiàn)圈串聯(lián)一個(gè)燈泡，匝數(shù)為n3的副線(xiàn)圈串聯(lián)兩個(gè)燈泡。原線(xiàn)圈串聯(lián)一個(gè)燈泡后，接到電壓為U的正弦交變電源兩端，四個(gè)燈泡均能正常發(fā)光，此時(shí)通過(guò)原線(xiàn)圈的電流為I1，通過(guò)副線(xiàn)圈n2的電流及其兩端的電壓分別為I2和U2，通過(guò)副線(xiàn)圈n3的電流及其兩端的電壓分別為I3和U3。已知四個(gè)燈泡完全相同。則(ABD)

A．I1∶I2＝1∶1B．I1∶I3＝1∶1

C．U1∶U3＝3∶1D．n1∶n2＝3∶1

解析：由于四個(gè)燈泡完全相同，且均能正常發(fā)光，因此流過(guò)每個(gè)燈泡的電流均相同，即I1＝I2＝I3，A、B正確；由于變壓器為理想變壓器，可知U1I1＝U2I2＋U3I3，由于加在每個(gè)燈泡兩端的電壓均相同，可知＝，聯(lián)立可得U1∶U2∶U3＝3∶1∶2，因此n1∶n2∶n3＝3∶1∶2，C錯(cuò)誤，D正確。

第Ⅱ卷(非選擇題共60分)

二、填空題(2小題，共14分。把答案直接填在橫線(xiàn)上)

11.(6分)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖甲所示為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方置有一個(gè)連接到放大器的螺線(xiàn)管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線(xiàn)管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。

(1)金屬弦的作用類(lèi)似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用，則被撥動(dòng)后靠近螺線(xiàn)管的過(guò)程中，通過(guò)放大器的電流方向?yàn)橄蛳?以圖像為準(zhǔn)，填“向上”或“向下”)。

(2)若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線(xiàn)管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間的變化如圖乙所示，則對(duì)應(yīng)感應(yīng)電流的變化為D。

解析：(1)當(dāng)金屬弦靠近螺線(xiàn)管時(shí)，螺線(xiàn)管內(nèi)磁場(chǎng)增強(qiáng)，由楞次定律可知通過(guò)放大器的電流方向向下。

(2)由“Φ－t”圖線(xiàn)可知，在t＝、時(shí)刻，磁通量的變化率為零，線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流為零；在t＝0、t0、2t0時(shí)刻磁通量的變化率最大，線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流最大，故選D。

12．(8分)在“探究變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，李輝同學(xué)采用了如圖所示的可拆式變壓器進(jìn)行研究，圖中各接線(xiàn)柱對(duì)應(yīng)的數(shù)字表示倍率為“×100匝”的匝數(shù)。

(1)本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室有下列器材：

A．可拆變壓器(鐵芯、兩個(gè)已知匝數(shù)的線(xiàn)圈)

B．低壓交流電源

C．低壓直流電源

D．多用電表

E．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干

本實(shí)驗(yàn)中需用到的電源是B。

(2)對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的有D。

A．變壓器的原線(xiàn)圈接低壓交流電，測(cè)量副線(xiàn)圈電壓時(shí)應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”

B．使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最小量程擋試測(cè)，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量

C．因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所用電壓較低，通電時(shí)可用手接觸裸露的導(dǎo)線(xiàn)、接線(xiàn)柱等檢查電路

D．為便于探究，應(yīng)該采用控制變量法

(3)實(shí)驗(yàn)中，電源接變壓器原線(xiàn)圈“0”“8”接線(xiàn)柱，副線(xiàn)圈接“0”“4”接線(xiàn)柱，當(dāng)副線(xiàn)圈所接電表的示數(shù)為5.0V，若變壓器是理想變壓器，則原線(xiàn)圈的電壓應(yīng)為B。

A．18.0VB．10.0V

C．5.0VD．2.5V

(4)用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，因?yàn)榇嬖诼┐?，?shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如表：

Ua/V1.802.803.804.90

Ub/V4.006.018.029.98

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線(xiàn)圈是nb(填na或nb)。

解析：(1)本實(shí)驗(yàn)中需用到的電源是低壓交流電源，故選B。

(2)變壓器的原線(xiàn)圈接低壓交流電，測(cè)量副線(xiàn)圈電壓時(shí)應(yīng)當(dāng)用多用電表的“交流電壓擋”，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；雖然實(shí)驗(yàn)所用電壓較低，為了安全和減小實(shí)驗(yàn)誤差，通電時(shí)不可用手接觸裸露的導(dǎo)線(xiàn)、接線(xiàn)柱等檢查電路，故C錯(cuò)誤；為便于探究，應(yīng)該采用控制變量法，選項(xiàng)D正確。

(3)實(shí)驗(yàn)中，電源接變壓器原線(xiàn)圈“0”“8”接線(xiàn)柱，副線(xiàn)圈接“0”“4”接線(xiàn)柱，當(dāng)副線(xiàn)圈所接電表的示數(shù)為5.0V，若變壓器是理想變壓器，根據(jù)變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

U1∶U2＝n1∶n2，

則原線(xiàn)圈的電壓應(yīng)為U1＝U2＝×5V＝10V，故選B。

(4)由于變壓器總是存在漏磁現(xiàn)象，還有銅損、鐵損等損耗，則副線(xiàn)圈的交流電壓表的實(shí)際讀數(shù)還是小于理想變壓器的副線(xiàn)圈的讀數(shù)，由于Ua總是小于Ub的一半，所以可判斷連接交流電源的原線(xiàn)圈是nb。

三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)

13．(10分)交流發(fā)電機(jī)模型的示意圖如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線(xiàn)框abcd可繞線(xiàn)框平面內(nèi)垂直于磁感線(xiàn)的OO＇軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由線(xiàn)框引出的導(dǎo)線(xiàn)ae和df分別與兩個(gè)跟線(xiàn)框一起繞OO＇軸轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)良好接觸，這樣矩形線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R及理想電流表形成閉合電路。已知ab長(zhǎng)度為l1，bc長(zhǎng)度為l2，線(xiàn)框電阻為r，匝數(shù)為n，線(xiàn)框以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。求：

(1)從線(xiàn)框平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e的表達(dá)式；

(2)安培表的示數(shù)I；

(3)若不計(jì)一切摩擦，外力驅(qū)動(dòng)線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功W。

答案：(1)e＝nBl1l2ωsinωt(2)

(3)W＝

解析：(1)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝nBl1l2ω，

電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e的表達(dá)式為e＝Emsinωt＝nBl1l2ωsinωt。

(2)電動(dòng)勢(shì)有效值為E＝，由閉合電路歐姆定律，安培表的示數(shù)I＝＝。

(3)線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝，

外力驅(qū)動(dòng)線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功等于閉合回路中的焦耳熱，則W＝Q＝I2(R＋r)T＝IET，

得W＝。

14．(10分)圖1所示是調(diào)壓變壓器的原理圖，線(xiàn)圈AB繞在一個(gè)鐵芯上，總匝數(shù)為1000匝。AB間加上如圖2所示的正弦交流電壓，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器和理想交流電流表，變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q。已知開(kāi)始時(shí)滑動(dòng)觸頭Q位于變阻器的最下端，且BP間線(xiàn)圈匝數(shù)剛好是500匝，變阻器的最大阻值等于72Ω。

(1)開(kāi)始時(shí)，電流表示數(shù)為多少？

(2)保持P的位置不動(dòng)，將Q向上移動(dòng)到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率為多大？

(3)保持Q在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)多少匝時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率為原來(lái)的4倍？

答案：(1)0.25A(2)9W(3)500匝

解析：(1)由圖2知，輸入電壓的有效值為U1＝36V，根據(jù)變壓規(guī)律＝，

解得輸出電壓U2＝18V。

所以電流表的讀數(shù)為I＝＝0.25A。

(2)保持P的位置不動(dòng)，在輸出電壓不變；將Q向上移動(dòng)到滑動(dòng)變阻器