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

第第頁2023-2024學(xué)年人教版物理選擇性必修第二冊單元測試卷第三章交變電流單元檢測（含解析）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。滿分100分，時間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選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個選項(xiàng)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.處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間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100Hz

B．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500V

C．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

4.如圖所示，左側(cè)豎直長導(dǎo)線通有向下方向的恒定電流，一矩形線圈abcd可繞其豎直對稱軸O1O2轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈繞軸以角速度ω沿逆時針(沿軸線從上往下看)方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計(jì)時，下列說法正確的是()

A．t＝0時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大

B．0～時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda

C．t＝時，線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢也為零

D．線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變一次

5．電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(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．能測量直流電路的電流

C．原、副線圈電流的頻率不同

D．副線圈的電流小于原線圈的電流

6．圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時間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，滑動變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動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)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u＝220sin(100πt)V，降壓變壓器的副線圈與阻值R0＝11Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器，則下列說法中正確的是()

A．通過R0電流的有效值是20A

B．降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為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，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時()

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)電廠的輸出功率增大

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

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

11.(6分)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器。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連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動金屬弦后，螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號。

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

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

12．(8分)在“探究變壓器線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，圖中各接線柱對應(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、兩個已知匝數(shù)的線圈)

B．低壓交流電源

C．低壓直流電源

D．多用電表

E．開關(guān)、導(dǎo)線若干

本實(shí)驗(yàn)中需用到的電源是。

(2)對于實(shí)驗(yàn)過程，下列說法正確的有。

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

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

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

D．為便于探究，應(yīng)該采用控制變量法

(3)實(shí)驗(yàn)中，電源接變壓器原線圈“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(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┐?，?shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)如表：

Ua/V1.802.803.804.90

Ub/V4.006.018.029.98

根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線圈是(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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(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)磁場中，有一矩形線框abcd可繞線框平面內(nèi)垂直于磁感線的OO＇軸轉(zhuǎn)動，由線框引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線框一起繞OO＇軸轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動良好接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動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長度為l1，bc長度為l2，線框電阻為r，匝數(shù)為n，線框以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動。求：

(1)從線框平面處于中性面位置時開始計(jì)時，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢瞬時值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)動線框轉(zhuǎn)動一周所做的功W。

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

(1)開始時，電流表示數(shù)為多少？

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

(3)保持Q在滑動變阻器的中點(diǎn)的位置不動，將P沿逆時針方向轉(zhuǎn)動多少匝時，滑動變阻器消耗的功率為原來的4倍？

15．(12分)如圖1所示，一個小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓U0＝350V，它通過總電阻r線＝1.3Ω的輸電線直接向居民區(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，輸電線損失的電功率多大？

(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)全部用戶的白熾燈都工作時，白熾燈恰好正常發(fā)光，輸電線上損耗的功率多大？

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?，下面來探究其中原理。電磁爐可以看做是一個變壓器：下面的爐盤相當(dāng)于原線圈，上面的鍋底既是副線圈又是負(fù)載，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流來加熱食物。電磁爐的工作原理可簡化為圖乙，由于沒有鐵芯，爐盤的能量傳輸會有一定的損耗，但是在設(shè)備不變的情況下，鍋底感應(yīng)的電動勢與原線圈電壓的比值可近似認(rèn)為不變，稱作耦合系數(shù)，設(shè)為n。電源電壓的有效值為U，爐盤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)如果通過匹配電阻Rx的電流為I，求鍋體中感應(yīng)電動勢的有效值；

(2)如果鍋體的總電阻大小為R，求流過匹配電阻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)能量傳輸過程中的損失。求鍋體等效電阻R為多大時加熱食物的功率會最大(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。滿分100分，時間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選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個選項(xiàng)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.處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直，在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流方向?yàn)檎瑒t能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像是下圖中的(C)

解析：線圈在圖示位置時磁通量為零，但感應(yīng)電流為最大值；再由楞次定律可判斷線圈在轉(zhuǎn)過90°的過程中，感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，故選項(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錯誤。

3．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(D)

A．用戶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

解析：由u－t圖像知，發(fā)電機(jī)的頻率f＝50Hz，選項(xiàng)A錯誤；其有效值為U＝V＝250V，選項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)D正確。

4.如圖所示，左側(cè)豎直長導(dǎo)線通有向下方向的恒定電流，一矩形線圈abcd可繞其豎直對稱軸O1O2轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈繞軸以角速度ω沿逆時針(沿軸線從上往下看)方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計(jì)時，下列說法正確的是(B)

A．t＝0時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大

B．0～時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda

C．t＝時，線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢也為零

D．線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變一次

解析：由安培定則可知，直導(dǎo)線右側(cè)的磁場方向垂直紙面向外，則t＝0時，線圈中的磁通量最大，磁通量的變化率最小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小，選項(xiàng)A錯誤；由楞次定律可知0～時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)過90°角，此時線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，選項(xiàng)B正確；t＝時，線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢不為零，選項(xiàng)C錯誤；線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，選項(xiàng)D錯誤。

5．電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(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．能測量直流電路的電流

C．原、副線圈電流的頻率不同

D．副線圈的電流小于原線圈的電流

解析：原線圈匝數(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，只可以測量交變電流，B選項(xiàng)錯誤；電流互感器不會改變電流的頻率，故原、副線圈電流的頻率相同，C選項(xiàng)錯誤；原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種升壓的變壓器，副線圈的電流小于原線圈的電流，D正確。

6．圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時間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，滑動變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動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，則通過燈泡的電流，即副線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R1的電流為I1＝＝A＝0.6A，通過R2、R的電流為I2＝IL－I1＝1.6A－0.6A＝1A，R2、R的分壓為U＝I2(R2＋R)，解得滑動變阻器的阻值為R＝－R2＝Ω－5Ω＝1Ω，A正確，B、C、D錯誤。

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

A．通過R0電流的有效值是20A

B．降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為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：降壓變壓器副線圈兩端交變電壓有效值為220V，負(fù)載電阻為11Ω，所以通過R0電流的有效值是20A。故A正確；因?yàn)榻祲鹤儔浩鱐2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1。所以原、副線圈的電壓之比為4∶1。故B正確；由于輸電線上電阻導(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)線上電阻消耗功率。故D正確。

8．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，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(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，兩個相同的燈泡A、B，分別接在理想變壓器的原、副線圈上(燈泡電阻不隨溫度變化)，已知原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，電源電壓為U，則(BC)

A．通過燈泡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：通過燈泡的電流分別為變壓器原、副線圈的電流，IA∶IB＝n2∶n1＝1∶2。故A錯；因?yàn)槭窍嗤膬蓚€燈泡，所以燈泡兩端的電壓比等于電流比，等于1∶2。故B對；因?yàn)锽燈泡兩端電壓為副線圈輸出電壓，則原線圈電壓是U1＝UB＝2UB。而A燈泡兩端電壓UA＝UB，由于A燈泡跟原線圈串聯(lián)在電源電壓上，即UB＋2UB＝U，所以UB＝U，UA＝U。故C對；因?yàn)槭窍嗤膬蓚€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。

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

A．I1∶I2＝1∶1B．I1∶I3＝1∶1

C．U1∶U3＝3∶1D．n1∶n2＝3∶1

解析：由于四個燈泡完全相同，且均能正常發(fā)光，因此流過每個燈泡的電流均相同，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上)

11.(6分)電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器。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連接到放大器的螺線管。一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動金屬弦后，螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號。

(1)金屬弦的作用類似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用，則被撥動后靠近螺線管的過程中，通過放大器的電流方向?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，螺線管內(nèi)的磁通量隨時間的變化如圖乙所示，則對應(yīng)感應(yīng)電流的變化為D。

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

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

12．(8分)在“探究變壓器線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，圖中各接線柱對應(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、兩個已知匝數(shù)的線圈)

B．低壓交流電源

C．低壓直流電源

D．多用電表

E．開關(guān)、導(dǎo)線若干

本實(shí)驗(yàn)中需用到的電源是B。

(2)對于實(shí)驗(yàn)過程，下列說法正確的有D。

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

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

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

D．為便于探究，應(yīng)該采用控制變量法

(3)實(shí)驗(yàn)中，電源接變壓器原線圈“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(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)測量數(shù)據(jù)如表：

Ua/V1.802.803.804.90

Ub/V4.006.018.029.98

根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線圈是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)變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“交流電壓擋”，選項(xiàng)A錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，選項(xiàng)B錯誤；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，通電時不可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，故C錯誤；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，電源接變壓器原線圈“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V，若變壓器是理想變壓器，根據(jù)變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

U1∶U2＝n1∶n2，

則原線圈的電壓應(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圈是nb。

三、論述、計(jì)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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(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)磁場中，有一矩形線框abcd可繞線框平面內(nèi)垂直于磁感線的OO＇軸轉(zhuǎn)動，由線框引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線框一起繞OO＇軸轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動良好接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動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長度為l1，bc長度為l2，線框電阻為r，匝數(shù)為n，線框以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動。求：

(1)從線框平面處于中性面位置時開始計(jì)時，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢瞬時值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)動線框轉(zhuǎn)動一周所做的功W。

答案：(1)e＝nBl1l2ωsinωt(2)

(3)W＝

解析：(1)電動勢最大值為Em＝nBl1l2ω，

電動勢瞬時值e的表達(dá)式為e＝Emsinωt＝nBl1l2ωsinωt。

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

(3)線框轉(zhuǎn)動的周期T＝，

外力驅(qū)動線框轉(zhuǎn)動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，線圈AB繞在一個鐵芯上，總匝數(shù)為1000匝。AB間加上如圖2所示的正弦交流電壓，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在輸出端連接了滑動變阻器和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為Q。已知開始時滑動觸頭Q位于變阻器的最下端，且BP間線圈匝數(shù)剛好是500匝，變阻器的最大阻值等于72Ω。

(1)開始時，電流表示數(shù)為多少？

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

(3)保持Q在滑動變阻器的中點(diǎn)的位置不動，將P沿逆時針方向轉(zhuǎn)動多少匝時，滑動變阻器消耗的功率為原來的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，在輸出電壓不變；將Q向上移動到滑動變阻器