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章末测评验收卷(三)　交流电　
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的。)
1.有一交变电流如图所示，则由此图像可知(　　)
它的周期是0.4 s
它的峰值是4 A
它的有效值是2 A
它的频率是0.8 Hz
2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，产生的正弦交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是(　　)
交变电压的最大值是220 V
线圈转动的周期是1 s
第2 s末通过线圈的磁通量绝对值最大
第2 s末通过线圈的磁通量变化率绝对值最大
3.如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中正确的是(　　)
　　
A B
C D
4.高中很多物理问题都可以采用二次函数来求解，建立物理量之间的函数关系，并通过斜率来求解问题。如图电路中，理想变压器输入交变电压有效值为U0，电压表和电流表均为理想电表，电路中接入2个定值电阻R1、R2，R为可变电阻，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2。当可变电阻变化时，引起电压表和电流表的示数变化，通过建立电压U和电流I之间的函数关系，求解电压表示数变化的绝对值ΔU与电流表示数变化的绝对值ΔI之比为(　　)
R1 R2
(R1＋R2) (R1＋R2)
5.某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑片P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，电阻R＝22 Ω。下列说法正确的是(　　)
通过R的交变电流的频率为100 Hz
电流表A2的示数为2 A
此时变压器的输入功率为22 W
将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小
6.如图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)
1 Ω 5 Ω
6 Ω 8 Ω
7.某小型发电站高压输电示意图如图所示。发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2。在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，各互感器和电表均是理想的，则下列说法正确的是(　　)
升压变压器原、副线圈的匝数比＝
采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100 A
线路输电功率是220 kW
将P上移，用户获得的电压将降低
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.甲图是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻r＝2 Ω，外接灯泡的电阻为10 Ω。则(　　)
在t＝0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量最大
理想电压表的示数为6 V
灯泡消耗的电功率为2.5 W
线圈产生感应电动势的瞬时值表达式e＝60sin(50πt)V
9.如图所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线上的电阻等效为R线，输电线上的损失的电压为ΔU，发电站输出的电压恒定。则下列说法中正确的是(　　)
只增加用户用电器数量，ΔU将保持不变
只增加输电线电阻R线，用户用电功率将减小
只增加n2，输电线上损耗的功率将减小
只增加n4，发电机的输出功率将增大
10.家用台灯亮度调节原理图如图甲所示，理想自耦变压器的a、b间接入如图乙所示的正弦交流电压。交流电流表为理想电表，灯泡额定电压为15 V，额定功率为30 W(设灯泡的电阻值保持不变)，当P在c处时灯泡正常发光。下列描述正确的有(　　)
灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与c点下方的匝数之比为44∶3
当灯泡正常发光时电流表的读数为2 A
将调压端的滑动触头P向下移动时，变压器的输入功率变小
将调压端的滑动触头P向下移动时，变压器的输入电压变小
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(6分)某班物理实验课上，同学们用可拆变压器“探究变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
(1)下列说法正确的是________。(3分)
A.为确保实验安全，实验中一般要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电源，测量副线圈两端的电压时应使用直流电压表
C.可以先保持原线圈两端的电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈两端电压的影响
D.测量副线圈两端的电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。(3分)
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
12.(8分)如图所示为一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。
(1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压________(2分)(选填“直流”或“交流”)电源。
(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将A线圈接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为________(2分)匝，线圈B的匝数为________(2分)匝。
A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压
8.0 V 3.8 V 0.2 V
(3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该________(2分)(选填“多一些”或“少一些”)更好。
13.(12分)在图甲所示区域(图中直角坐标系xOy的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B。半径为l、圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。
(1)(8分)求导线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；
(2)(4分)在图乙中画出导线框在转动一周的时间内的感应电流i随时间t变化的图像(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t＝0，电流由P→Q为正方向)。
14.(14分)如图是交流发电机的发电供电原理图。一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，线圈共220匝，线圈面积为0.051 m2，转动频率为50 Hz，磁场的磁感应强度为 T。发电机的输出端a、b与理想变压器的原线圈相连，变压器副线圈接有两个标有“220 V　11 kW”的电动机。已知变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，电动机正常工作。求：
(1)(7分)电流表的示数；
(2)(7分)矩形线圈的内阻。
15.(14分)风力发电作为新能源，近几年来得到了快速发展。如图所示的风车阵中发电机的输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线的电阻为10 Ω。若输电线因发热而损耗的功率为输送功率的4%，试求：
(1)(8分)在输电线路中设置的升压、降压变压器原、副线圈的匝数比；
(2)(6分)用户得到的电功率。
章末测评验收卷(三)　交流电
1.B　[由题图可知T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，故A、D错误；电流的峰值为Im＝4 A，而该交变电流并不是正弦交流电，其有效值I≠＝2A，故B正确，C错误。]
2.D　[由题图可知，交变电压的最大值为311 V，故A错误；线圈转动的周期为2 s，故B错误；第2 s末的电压为最大值，根据交变电流的产生特点可知，此时线圈平面与中性面垂直，即线圈平面与磁场方向平行，所以此时通过线圈的磁通量为0，通过线圈的磁通量变化率绝对值最大，故C错误，D正确。]
3.C　[以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，则电流的表达式i＝－Imsin，选项C正确。]
4.A　[设理想变压器原、副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，根据理想变压器的功率关系有U1I1＝U2I2，理想变压器的电压与匝数关系为＝，电流与匝数关系为＝，则U1＝U2、I1＝I2，对原线圈电路分析有U0＝I1R1＋U1，联立解得U2＝－I2＋U0，故＝R1，A正确。]
5.C　[由题图乙可知，该交变电流的周期为T＝0.02 s，其频率为f＝＝50 Hz，变压器不改变频率，故通过R的交变电流的频率也为50 Hz，选项A错误；输入电压的最大值为Um＝220 V，有效值为U1＝220 V，则副线圈两端的电压为U2＝U1＝220× V＝22 V，所以通过电阻R的电流即电流表A2的示数为I2＝＝ A＝1 A，选项B错误；变压器的输出功率为P′＝U2I2＝22×1 W＝22 W，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P＝P′＝22 W，选项C正确；将P0沿逆时针方向转动一些，变压器的副线圈匝数增多，输出电压变大，输出功率变大，输入功率变大，所以输入电流也变大，故电流表A1的示数变大，选项D错误。]
6.A　[由题图乙可知理想变压器输入电压U1＝220 V，由理想变压器的电压与匝数关系得＝＝，则副线圈输出电压U2＝30 V，灯泡正常工作时，灯泡两端电压为UL＝24 V，电流IL＝＝1.6 A，设R1两端电压为U，由U2＝UL＋U可得U＝6 V，又＋＝IL，解得R＝1 Ω，选项A正确。]
7.C　[根据变压器的工作原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比＝，A错误；采用高压输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损耗，B错误；根据电流互感器原理有＝＝，得输电电流I送＝10×10 A＝100 A，根据电压互感器原理有＝＝，得输电电压U送＝10×220 V＝2 200 V，则线路输电功率P＝U送I送＝220 kW，C正确；将P上移，则降压变压器的原线圈匝数减小，故用户获得的电压将升高，D错误。]
8.AC　[在t＝0.01 s时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，A正确；由题图乙可知，电动势的最大值为Em＝6 V，周期为0.02 s，则电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin＝6sin(100πt)V，D错误；理想电压表的示数为有效值，并且测量外电路电压，故U＝R＝R＝5 V，B错误；灯泡消耗的电功率P＝＝ W＝2.5 W，C正确。]
9.BD　[若只增加用户用电器数量，则降压变压器副线圈电路总电阻减小，通过降压变压器副线圈的电流I4增大，根据＝，其中I2＝I3，输电电流增大，输电线上损耗的电压ΔU＝I2R线，可知ΔU增大，故A错误；输电线上损耗的功率P损＝IR线＝R线，用户得到的功率P用＝P－P损＝P－R线，只增加输电线电阻R线，用户用电功率将减小，故B正确；如果只增加n2，根据＝可知U2增大，根据I2＝可知I2变大，所以输电线上损耗的功率将增大，故C错误；如果只增加n4，根据＝知用户端电压U4增大，输出功率增大，由能量守恒知发电机的输出功率将增大，故D正确。]
10.AC　[由题图乙可知，a、b间交流电压的最大值为311 V，则有效值为220 V，根据变压器的电压与匝数关系得＝＝＝，A正确；灯泡正常发光时，原线圈的输入功率为P1＝P＝30 W，电流表测量的是原线圈中电流的有效值，I1＝＝ A＝0.14 A，B错误；将调压端的滑动触头P向下移动时，副线圈匝数减少，变压器输入电压不变，输出电压减小，输出功率减小，所以输入功率减小，C正确，D错误。]
11.(1)CDF　(2)AC
解析　(1)为确保实验安全，应该使输出电压不大于16 V，实验中一般要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交流电压的大小，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应使用交流电压表测量，故B错误；探究变压器的电压和匝数的关系时，用控制变量法，可以先保持原线圈两端的电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈两端电压的影响，故C正确；为了保护电表，测量副线圈两端的电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电传输电能，故E错误，F正确。
(2)与变压器未通电时相比较，通电时，线圈产生磁性，对横条铁芯具有吸引力，将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；仅增加原线圈绕制的圈数，则根据＝可知，变压器输出电压减小，小灯泡的亮度降低，故B错误；仅增加副线圈绕制的圈数，则变压器输出电压增大，根据闭合电路欧姆定律可知，输出电流增大，根据P入＝P出可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。
12.(1)交流　(2)400　190　(3)多一些
解析　(1)变压器必须使用交流电源，直流电源不能让变压器正常工作，即还需要选用低压交流电源。
(2)设A、B、C的线圈匝数分别为n1、n2、n3，电压分别为U1、U2、U3，根据＝，＝，有n1＝n3＝×10匝＝400匝，n2＝n1＝×400匝＝190匝。
(3)为减小线圈匝数的测量误差，绕制线圈C的匝数应该多一些。
13.(1)　　(2)见解析图
解析　(1)从题图所示位置开始(t＝0)转过60°的过程中，经Δt时间内导线框转过的角度Δθ＝ωΔt
穿过回路的磁通量的变化量ΔΦ＝Δθl2B
由法拉第电磁感应定律得感应电动势
E＝＝
因匀速转动，所以这就是最大的感应电动势
由欧姆定律可求得导线框中感应电流的最大值
I0＝
前半圈和后半圈的i(t)相同，故交变感应电流的频率等于旋转频率的2倍
f＝2×＝。
(2)i－t图像如图所示。
14.(1)20 A　(2)1.1 Ω
解析　(1)由题意知副线圈的功率为
P出＝2P＝2.2×104 W
副线圈的电压为U2＝220 V
则原线圈电压为U1＝U2＝1 100 V
由理想变压器输入功率等于输出功率有
P入＝P出＝U1I1
解得原线圈电流I1＝20 A
所以电流表示数I1＝20 A。
(2)线圈转动产生的电动势最大值为Em＝NBSω
其中ω＝2πf
发电机的电动势有效值为E＝
对原线圈由闭合电路欧姆定律知E＝I1r＋U1
联立解得线圈的内阻r＝1.1 Ω。
15.(1)1∶20　240∶11　(2)96 kW
解析　(1)输电线损耗的功率
P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW
输电线上的电流
I2＝＝ A＝20 A
升压变压器输出电压
U2＝＝ V＝5×103 V
升压变压器原、副线圈匝数比
＝＝＝
输电线上电压损失
U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V
降压变压器原线圈两端电压
U3＝U2－U损＝4 800 V
降压变压器原、副线圈匝数比
＝＝＝。
(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率
P用＝P－P损＝96 kW。(共35张PPT)
章末测评验收卷(三)
第三章　交流电
(时间：75分钟　满分：100分)
B
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的。)
1.有一交变电流如图所示，则由此图像可知(　　)
D
2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，产生的正弦交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.交变电压的最大值是220 V
B.线圈转动的周期是1 s
C.第2 s末通过线圈的磁通量绝对值最大
D.第2 s末通过线圈的磁通量变化率绝对值最大
解析　由题图可知，交变电压的最大值为311 V，故A错误；线圈转动的周期为2 s，故B错误；第2 s末的电压为最大值，根据交变电流的产生特点可知，此时线圈平面与中性面垂直，即线圈平面与磁场方向平行，所以此时通过线圈的磁通量为0，通过线圈的磁通量变化率绝对值最大，故C错误，D正确。
C
3.如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中正确的是(　　)
A
4.高中很多物理问题都可以采用二次函数来求解，建立物理量之间的函数关系，并通过斜率来求解问题。如图电路中，理想变压器输入交变电压有效值为U0，电压表和电流表均为理想电表，电路中接入2个定值电阻R1、R2，R为可变电阻，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2。当可变电阻变化时，引起电压表和电流表的示数变化，通过建立电压U和电流I之间的函数关系，求解电压表示数变化的绝对值ΔU与电流表示数变化的绝对值ΔI之比为(　　)
C
5.某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑片P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，电阻R＝22 Ω。下列说法正确的是(　　)
A.通过R的交变电流的频率为100 Hz
B.电流表A2的示数为2 A
C.此时变压器的输入功率为22 W
D.将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小
A
6.如图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)
A.1 Ω B.5 Ω C.6 Ω D.8 Ω
C
7.某小型发电站高压输电示意图如图所示。发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2。在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，各互感器和电表均是理想的，则下列说法正确的是(　　)
B.采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100 A
C.线路输电功率是220 kW
D.将P上移，用户获得的电压将降低
AC
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.甲图是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻r＝2 Ω，外接灯泡的电阻为10 Ω。则(　　)
BD
9.如图所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线上的电阻等效为R线，输电线上的损失的电压为ΔU，发电站输出的电压恒定。则下列说法中正确的是(　　)
A.只增加用户用电器数量，ΔU将保持不变
B.只增加输电线电阻R线，用户用电功率将减小
C.只增加n2，输电线上损耗的功率将减小
D.只增加n4，发电机的输出功率将增大
AC
10.家用台灯亮度调节原理图如图甲所示，理想自耦变压器的a、b间接入如图乙所示的正弦交流电压。交流电流表为理想电表，灯泡额定电压为15 V，额定功率为30 W(设灯泡的电阻值保持不变)，当P在c处时灯泡正常发光。下列描述正确的有(　　)
A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与c点下方的匝数之比为44∶3
B.当灯泡正常发光时电流表的读数为2 A
C.将调压端的滑动触头P向下移动时，变压器的输入功率变小
D.将调压端的滑动触头P向下移动时，变压器的输入电压变小
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(6分)某班物理实验课上，同学们用可拆变压器“探究变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
(1)下列说法正确的是________。
A.为确保实验安全，实验中一般要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电源，测量副线圈两端的电压时应使用直流电压表
C.可以先保持原线圈两端的电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈两端电压的影响
D.测量副线圈两端的电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
答案　(1)CDF　(2)AC
解析　(1)为确保实验安全，应该使输出电压不大于16 V，实验中一般要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交流电压的大小，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应使用交流电压表测量，故B错误；探究变压器的电压和匝数的关系时，用控制变量法，可以先保持原线圈两端的电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈两端电压的影响，故C正确；为了保护电表，测量副线圈两端的电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电传输电能，故E错误，F正确。
12.(8分)如图所示为一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。
(1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需
要选用低压________(选填“直流”或“交流”)电源。
(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然
后将A线圈接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B
及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈
A的匝数为________匝，线圈B的匝数为________匝。
A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压
8.0 V 3.8 V 0.2 V
(3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该________(选填“多一些”或“少一些”)更好。
答案　(1)交流　(2)400　190　(3)多一些
解析　(1)变压器必须使用交流电源，直流电源不能让变压器正常工作，即还需要选用低压交流电源。
(3)为减小线圈匝数的测量误差，绕制线圈C的匝数应该多一些。
13.(12分)在图甲所示区域(图中直角坐标系xOy的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B。半径为l、圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。
(1)求导线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f；
(2)在图乙中画出导线框在转动一周的时间内的感应电流i随时间t变化的图像(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t＝0，电流由P→Q为正方向)。
解析　(1)从题图所示位置开始(t＝0)转过60°的过程中，经Δt时间内导线框转过的角度Δθ＝ωΔt
因匀速转动，所以这就是最大的感应电动势
前半圈和后半圈的i(t)相同，故交变感应电流的频率等于旋转频率的2倍
(2)i－t图像如图所示。
(1)电流表的示数；
(2)矩形线圈的内阻。
答案　(1)20 A　(2)1.1 Ω
解析　(1)由题意知副线圈的功率为
P出＝2P＝2.2×104 W
副线圈的电压为U2＝220 V
由理想变压器输入功率等于输出功率有
P入＝P出＝U1I1
解得原线圈电流I1＝20 A
所以电流表示数I1＝20 A。
(2)线圈转动产生的电动势最大值为Em＝NBSω
其中ω＝2πf
对原线圈由闭合电路欧姆定律知E＝I1r＋U1
联立解得线圈的内阻r＝1.1 Ω。
15.(14分)风力发电作为新能源，近几年来得到了快速发展。如图所示的风车阵中发电机的输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线的电阻为10 Ω。若输电线因发热而损耗的功率为输送功率的4%，试求：
(1)在输电线路中设置的升压、降压变压器原、副线圈的匝数比；
(2)用户得到的电功率。
答案　(1)1∶20　240∶11　(2)96 kW
解析　(1)输电线损耗的功率
P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW
升压变压器输出电压
升压变压器原、副线圈匝数比
输电线上电压损失
U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V
降压变压器原线圈两端电压
U3＝U2－U损＝4 800 V
降压变压器原、副线圈匝数比
(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率
P用＝P－P损＝96 kW。

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