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章末素养测评(三)
1.C　[解析] 由图可知,当t=0.5×10-2 s时,感应电动势最大,线圈平面与中性面垂直,故A错误;由图可知,当t=1×10-2 s时,感应电动势为0,线圈平面与中性面重合,磁通量最大,磁通量变化率为0,故B错误;由图可知,该交流电的周期T=0.02 s,则线圈转动角速度ω== rad/s=100π rad/s,交流发电机的最大感应电动势Em=NBSω,所以Φm=BS== Wb=1×10-3 Wb,故C正确,D错误.
2.C　[解析] 如果输送功率与导线电阻不变,输送电压变为原来的2倍,则输送电流变为原来的二分之一,根据P损=I2R可知,损失功率变为原来的四分之一,选项A错误;同理,如果输送功率与输送电压不变,导线电阻变为原来的2倍,则损失功率变为原来的2倍,选项B错误;输送功率P的具体数值由工厂的用电情况决定,如果机器不工作,变电所将不输出电来,选项C正确,D错误.
3.D　[解析] 设R两端电压为U,则R消耗的功率为PR=,仅向上滑动P2,U不变,R增大,所以PR变小,指示灯L的功率PL不变,a、b端输入功率为P=PR+PL,所以P变小,故A错误;若断开开关S,会造成R所在支路断开,对L所在支路无影响,故B错误;仅顺时针滑动P1,由于a、b端所接交流电压恒定,所以电压表示数不变,根据理想变压器原、副线圈电压关系可知U减小,所以PR变小,同A分析可知P变小,故C错误,D正确.
4.B　[解析] 取一个周期T研究,由有效值的定义得I2RT=×R×+(-5 A)2×R×,解得I= A,故B正确.
5.C　[解析] 由题中电压表达式可知,输入电压的频率为f=50 Hz,变压器不会改变交流电的频率,故线圈b两端电压的频率为50 Hz,A错误;由变压器的电压与匝数关系式=,可知,n1增加,U2减小,小灯泡变暗,B错误;灯泡消耗的功率P=,换一个电阻更小的灯泡,消耗的功率P增大,故电源的输出功率增大,C正确;直流电无法通过变压器变压,此时输出电压为零,故将线圈a改接在学生电源直流输出端,小灯泡不能发光,D错误.
6.C　[解析] 线圈在磁场中转动,产生正弦式交流电,其电动势的最大值为Em=NBSω,电动势的有效值为E=,电压表的读数等于交流电源的路端电压,且为有效值,则U=,故A错误;通过电阻的电荷量q=t==,故B错误;电阻产生的焦耳热为Q=I2Rt=R=,故C正确;当线圈由图示位置转过60°时,电动势的瞬时值为e=NBSωsin 60°=NBSω,i==,故D错误.
7.D　[解析] 变压器不改变交流电的频率,所以副线圈电流频率f== Hz=50 Hz,故A错误;由u=20sin 100πt(V)可知,电源电压的有效值为20 V ,则有20 V=U1+I1R1,根据公式===,且R1=R2=10 Ω,联立可得U2=8 V,I1=0.4 A,即电压表示数为8 V,电流表的示数为0.4 A,则原线圈电流的最大值为0.4 A,故B、C错误;R1的功率为P1=R1=1.6 W,故D正确.
8.AC　[解析] 图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)线圈处于中性面,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,故A正确;由图可知,在线圈转动一周的过程中,只有半周时间内才会有电流产生,所以该过程不能产生完整的正弦式交变电流,故B错误;线圈转动过程中,产生的感应电动势的最大值为Em=NBSω=nB·l2ω,在有感应电动势的半周时间内,感应电动势的有效值为E==nBl2ω,电路中电流的有效值为I==,所以负载电阻上产生的热量为Q=I2R·=R·=,故C正确;线圈转动一周过程中,穿过线圈的磁通量的变化量为零,根据=n可知,线圈产生的平均电动势为零,所以平均电流也为零,通过负载电阻的电荷量为0,故D错误.
9.BC　[解析] 在1.57×10-2~4.71×10-2 s时间内,根据楞次定律,线圈中产生俯视逆时针方向的感应电流,所以P点的电势低于Q点的电势,A错误;根据法拉第电磁感应定律得U1==== V=12 V,B正确;根据变压规律可得U2=U1=8 V,C正确;滑动变阻器的滑动端向上滑动时,不改变副线圈两端电压,所以灯泡亮度不变,D错误.
10.BCD　[解析] 因=R2+R3,故A错误;根据变压器的原理有==k,==k,解得U1=kU,I1=,在原线圈电路中,U0=I1R1+U1=R1+kU,整理得U=U0-I,则=,故B正确;当向下调节滑动变阻器R3的滑片P时,负载电阻变大,电源电压不变,电流减小,故电源输出功率减小,C正确;当向下调节滑动变阻器R3的滑片P时,负载电阻变大,则回路中电流变小,则原线圈中电流也减小,那么电阻R1 上的电压减小,电源电压不变,所以原线圈的电压变大,根据匝数比可知副线圈的电压也变大,故D正确.
11.(1)AB　(2)2　0.5π
[解析] (1)由得出的图像不是正弦波,可知转子的转动不是匀速转动或者转子不是在匀强磁场中转动,故A、B正确.
(2)由图像可知,2 min对应60个周期,故周期为T= s=2 s.大、小轮边缘处的线速度相同,大轮半径是小轮半径的2倍,由v=rω可知,大轮的角速度是小轮的一半,而小轮的角速度为ω==π rad/s,故大轮的角速度为0.5π rad/s.
12.(1)22　A　(2)③绕制　④n
[解析] (1)多用电表欧姆挡读数=指针指示值×倍率.A的读数为22,倍率为×1,所以电阻为22 Ω.根据电阻定律可知,导线越长,则电阻越大,因为A的电阻比B大,所以A线圈匝数多.
(2)③因为要测量A线圈的匝数,所以要把A线圈与低压交流电源相连接.变压器输入、输出电压都是交流电,所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压U.④根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比,有=,所以nA=n.
13.(1)6.4×102 V　(2)3.1×104 W
[解析] (1)电动势的最大值Em=NBSω
有效值E=
联立得E=
代入数据得E=6.4×102 V
(2)输出电压U=E-Ir
输出功率P=IU
联立得P=I(E-Ir)
代入数据得P=3.1×104 W
14.(1)2 V　(2)1∶4
[解析] (1)由题图乙可知磁场变化经的周期为T=0.2 s,
则ω==10π rad/s
线圈ab中的最大感应电动势为Em=nBmSω=2 V
(2)变压器原线圈电压的有效值为U1==2 V
变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=U1∶U2=1∶4
15.(1)8000 W　(2)240 V　(3)99%
[解析] (1)根据题意,所有灯都正常工作的总功率为P4=36×10×22 W=7920 W
所有灯都正常发光时的总电流为I4== A=36 A
两个变压器之间输电线上的电流为IR=I2==4 A
故输电线上损耗的电功率PR=R=42×5 W=80 W
升压变压器的输出功率为P2=PR+P4=(80+7920) W=8000 W
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率P1=P2=8000 W
(2)降压变压器上的输入电压U3=9U4=1980 V
输电线上的电压损失为UR=IRR=20 V
因此升压变压器的输出电压为U2=UR+U3=2000 V
升压变压器的输入电压为U1==200 V
升压变压器的输入电流为I1=10IR=40 A
发电机的电动势E=U1+I1r=200 V+40×1 V=240 V
(3)输电的效率η=×100%=×100%=99%章末素养测评(三)
第三章　交变电流
一、单项选择题
1.[2024·北京四中月考] 在匀强磁场中,匝数N=100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动,线圈中产生的感应电动势随时间变化的规律如图所示,则下列说法正确的是 (　　)
　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　
A.t=0.5×10-2 s时,线圈平面与中性面重合
B.t=1×10-2 s时,线圈中磁通量变化率最大
C.穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10-3 Wb
D.线圈转动的角速度为50π rad/s
2.[2024·广东中山一中月考] 如图所示,某高压变电所通过变压器向一工厂送电,输送电压为U,输送功率为P,导线电阻为R.下列说法正确的是 (　　)
A.如果输送功率与导线电阻不变,输送电压变为原来的2倍,则损失功率变为原来的四倍
B.如果输送功率与输送电压不变,导线电阻变为原来的2倍,则损失功率变为原来的二分之一
C.输送功率P的具体数值由工厂的用电情况决定
D.输送功率P的具体数值由变电所决定,与工厂的用电情况无关
3.[2024·天津实验中学月考] 如图所示,理想自耦变压器线圈均匀绕在圆环形铁芯上,a、b分别为线圈的始端和末端.P1为线圈的滑动触头,调节P1可以改变b、c间线圈的匝数.a、b两端接电压稳定的交流电源;指示灯L与一小段线圈并联; b、c间接入滑动变阻器R,调节P2可以改变R接入电路的阻值.开关S处于闭合状态,电压表为理想交流电表,下列说法正确的是 (　　)
A.仅向上滑动P2,a、b端输入功率变大
B.若断开开关S,指示灯L将熄灭
C.仅顺时针滑动P1,电压表示数变大
D.仅顺时针滑动P1,a、b端输入功率变小
4.[2024·四川遂宁期末] 如图所示为一交变电流的图像,每个周期的前三分之一周期按正弦规律变化,后三分之二周期电流恒定,则该交变电流的电流有效值为 (　　)
A. A
B. A
C.6 A
D.3 A
5.在探究变压器的两个线圈电压关系时,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上,线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端,电源输出的电压随时间变化的关系式u=Umsin 100πt,线圈b接小灯泡,如图所示.该同学所用的线圈电阻忽略不计,则(　　)
A.线圈b两端电压的频率为100 Hz
B.适当增加原线圈a的匝数,小灯泡变亮
C.换一个电阻更小的灯泡,电源的输出功率增大
D.将线圈a改接在学生电源直流输出端,小灯泡也能发光
6.[2024·浙江嘉兴一中月考] 如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO'轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.在线圈由图示位置转过90°的过程中,下列判断正确的是(　　)
A.电压表的读数为
B.通过电阻的电荷量为
C.电阻所产生的焦耳热为
D.当线圈由图示位置转过60°时电路中电流的大小为
7.[2024·湖北襄阳五中月考] 在如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,原线圈通过定值电阻R1连接u=20sin 100πt(V)的交变电源,定值电阻R1=R2=10 Ω,电表均为理想电表,则(　　)
A.副线圈电流频率为25 Hz
B.原线圈电流的最大值为0.4 A
C.电压表示数为5 V
D.电阻R1的功率为1.6 W
二、多项选择题
8.[2024·四川外国语大学附中月考] 如图所示,匝数为n、边长为l的正三角形线圈以角速度ω绕ab边匀速转动,ab的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.M为导电环,负载电阻为R,其他电阻不计.在线圈转动一周的过程中 (　　)
A.图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)穿过线圈的磁通量变化率为0
B.该过程能产生完整的正弦式交变电流
C.负载电阻上产生的热量为
D.穿过线圈的磁通量变化量为0,但通过负载电阻的电荷量不为0
9.[2024·山东枣庄八中月考] 如图所示,甲是一固定的水平放置内阻不计的圆形导体线圈,线圈匝数N=100匝,面积S=0.04 m2.线圈的两端P、Q与原、副线圈匝数比为n1∶n2=3∶2的理想变压器原线圈相连接,变压器的副线圈连接一额定电压为8 V的小灯泡L和滑动变阻器R.在线圈所在的空间存在着与线圈平面垂直的磁场,磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化.规定垂直于线圈平面向上为B的正方向,则下列说法中正确的是(　　)
A.在1.57×10-2~4.71×10-2 s时间内,P点的电势高于Q点的电势
B.线圈中产生的感应电动势的有效值为12 V
C.小灯泡能正常发光
D.滑动变阻器的滑动端向上滑动时,小灯泡的亮度将减小
10.[2024·湖南岳阳一中月考] 如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路.a、b端接电压稳定的正弦交变电源,定值电阻阻值分别为R1、R2,且R1A.=R1
B.=
C.电源的输出功率一定减小
D.电压表示数一定增加
三、实验题
11.某学生小组利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图甲所示)的线圈产生的交变电流.
实验步骤如下:
①将电压传感器接入数据采集器;
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联;
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”;
④缓慢摇动发电机的手柄,观察工作界面上的信号.
(1)屏上出现的电压波形如图乙所示,从图中可以看出,手摇发电机产生的电压波形不是正弦波,其原因可能是　　　　(填选项前的字母).
A.转子不是在匀强磁场中转动
B.手摇动发电机的转速不均匀
C.线圈的电阻不稳定
(2)研究交变电流的波形时,发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”,则交变电流的平均周期为　　　　s.如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍,则手摇大轮转动的平均角速度为　　　　rad/s.
12.[2023·河北石家庄二中月考] 有一个教学用的可拆变压器,其铁芯粗细一致,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以再绕线圈.
(1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的a、b位置,则A线圈的电阻为　　　Ω,由此可推断出　　　　(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多.
(2)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源.请完成实验的步骤填空:
①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈;
②将A线圈与低压交流电源相连接;
③用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和　　　　(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U;
④A线圈的匝数为　　　　(用已知和测得量的符号表示).
四、计算题
13.[2021·江苏卷] 贯彻新发展理念,我国风力发电发展迅猛,2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时.某种风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动.已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.20 T,线圈的匝数为100、面积为0.5 m2、电阻为0.6 Ω,若磁体转动的角速度为90 rad/s,线圈中产生的感应电流为50 A.求:
(1)线圈中感应电动势的有效值E;
(2)线圈的输出功率P.
14.[2023·天津一中月考] 随着科技的发展,电动汽车大有取代燃油车的趋势,因此大量设置充电桩势在必行,热爱钻研的李明同学,设计了如图所示的充电装置,线圈ab匝数为n=200匝,面积为S=10-3 m2,匀强磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度随时间按正弦规律变化,如图乙所示.理想变压器副线圈接充电器,已知额定电压为8 V的充电器恰能正常工作,不计线圈电阻.求:
(1)线圈ab中的最大感应电动势Em;
(2)变压器原、副线圈匝数比n1∶n2.
15.[2023·湖北宜昌一中月考] 为了防止停电事故的发生,某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台.如图所示,发电机内阻为1 Ω,升压变压器匝数比为1∶10,降压变压器匝数比为9∶1,输电线总电阻R=5 Ω.工厂共36个车间,每个车间有“220 V,22 W”的灯10盏,若保证全部电灯正常发光,则:
(1)发电机输出功率为多大
(2)发电机电动势为多大
(3)输电的效率是多少 (共37张PPT)
章末素养测评(三)
◆ 测评卷
一、单项选择题
二、多项选择题
三、实验题
四、计算题
一、单项选择题
1.[2024·北京四中月考] 在匀强磁场中，匝数的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化的规律如图所示，则下列说法正确的是( )
C
A.时，线圈平面与中性面重合
B.时，线圈中磁通量变化率最大
C.穿过每一匝线圈的最大磁通量为
D.线圈转动的角速度为
[解析] 由图可知，当时，感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，故A错误；由图可知，当时，感应电动势为0，线圈平面与中性面重合，磁通量最大，磁通量变化率为0，故B错误；由图可知，该交流电的周期，则线圈转动角速度,交流发电机的最大感应电动势 ,所以,故C正确，D错误.
2.[2024·广东中山一中月考] 如图所示，某高压变电所通过变压器向一工厂送电，输送电压为，输送功率为，导线电阻为.下列说法正确的是( )
C
A.如果输送功率与导线电阻不变，输送电压变为原来的2倍，则损失功率变为原来的四倍
B.如果输送功率与输送电压不变，导线电阻变为原来的2倍，则损失功率变为原来的二分之一
C.输送功率的具体数值由工厂的用电情况决定
D.输送功率的具体数值由变电所决定，与工厂的用电情况无关
[解析] 如果输送功率与导线电阻不变，输送电压变为原来的2倍，则输送电流变为原来的二分之一，根据可知，损失功率变为原来的四分之一，选项A错误；同理，如果输送功率与输送电压不变，导线电阻变为原来的2倍，则损失功率变为原来的2倍，选项B错误；输送功率的具体数值由工厂的用电情况决定，如果机器不工作，变电所将不输出电来，选项C正确，D错误.
联；、间接入滑动变阻器，调节可以改变接入电路的阻值.开关处于闭合状态，电压表为理想交流电表，下列说法正确的是( )
3.[2024·天津实验中学月考] 如图所示，理想自耦变压器线圈均匀绕在圆环形铁芯上，、分别为线圈的始端和末端.为线圈的滑动触头，调节可以改变、间线圈的匝数.、两端接电压稳定的交流电源；指示灯与一小段线圈并
D
A.仅向上滑动，、端输入功率变大 B.若断开开关，指示灯将熄灭
C.仅顺时针滑动，电压表示数变大 D.仅顺时针滑动，、端输入功率变小
[解析] 设两端电压为，则消耗的功率为，仅向上滑动，不变，增大，所以变小，指示灯的功率不变，、端输入功率为，所以变小，故A错误；若断开开关，会造成所在支路断开，对所在支路无影响，故B错误；仅顺时针滑动，由于、端所接交流电压恒定，所以电压表示数不变，根据理想变压器原、副线圈电压关系可知减小，所以变小，同A分析可知变小，故C错误，D正确.
4.[2024·四川遂宁期末] 如图所示为一交变电流的图像，每个周期的前三分之一周期按正弦规律变化，后三分之二周期电流恒定，则该交变电流的电流有效值为( )
B
A. B. C. D.
[解析] 取一个周期研究，由有效值的定义得，解得，故B正确.
5.在探究变压器的两个线圈电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，线圈作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，
C
A.线圈两端电压的频率为
B.适当增加原线圈的匝数，小灯泡变亮
C.换一个电阻更小的灯泡，电源的输出功率增大
D.将线圈改接在学生电源直流输出端，小灯泡也能发光
电源输出的电压随时间变化的关系式，线圈接小灯泡，如图所示.该同学所用的线圈电阻忽略不计，则( )
[解析] 由题中电压表达式可知，输入电压的频率为，变压器不会改变交流电的频率，故线圈两端电压的频率为，A错误；由变压器的电压与匝数关系式，可知，增加，减小，小灯泡变暗，B错误；灯泡消耗的功率，换一个电阻更小的灯泡，消耗的功率增大，故电源的输出功率增大，C正确；直流电无法通过变压器变压，此时输出电压为零，故将线圈改接在学生电源直流输出端，小灯泡不能发光，D错误.
6.[2024·浙江嘉兴一中月考] 如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈电阻为，线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度 匀速转动，外电路电阻为.在线圈由图示位置转过 的过程中，下列判断正确的是( )
C
A.电压表的读数为
B.通过电阻的电荷量为
C.电阻所产生的焦耳热为
D.当线圈由图示位置转过 时电路中电流的大小为
[解析] 线圈在磁场中转动，产生正弦式交流电，其电动势的最大值为 ，电动势的有效值为，电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则，故A错误；通过电阻的电荷量，故B错误；电阻产生的焦耳热为
，故C正确；当线圈由图示位置转过 时，电动势的瞬时值为 ，，故D错误.
7.[2024·湖北襄阳五中月考] 在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈通过定值电阻连接的交变电源，定值电阻 ，电表均为理想电表，则( )
D
A.副线圈电流频率为 B.原线圈电流的最大值为
C.电压表示数为 D.电阻的功率为
[解析] 变压器不改变交流电的频率，所以副线圈电流频率,故A错误；由可知，电源电压的有效值为 ，则有，根据公式,
且 ，联立可得，，即电压表示数为，电流表的示数为，则原线圈电流的最大值为，故B、C错误；的功率为，故D正确.
二、多项选择题
8.[2024·四川外国语大学附中月考] 如图所示，匝数为、边长为的正三角形线圈以角速度 绕边匀速转动，的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为为导电环，负载电阻为，其他电阻不计.在线圈转动一周的过程中( )
AC
A.图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)穿过线圈的磁通量变化率为0
B.该过程能产生完整的正弦式交变电流
C.负载电阻上产生的热量为
D.穿过线圈的磁通量变化量为0，但通过负载电阻的电荷量不为0
[解析] 图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故A正确；由图可知，在线圈转动一周的过程中,只有半周时间内才会有电流产生，所以该过程不能产生完整的正弦式交变电流，故B错误；线圈转动过程中，产生的感应电动势的最大值为
，在有感应电动势的半周时间内,感应电动势的有效值为 ，电路中电流的有效值为，所以负载电阻上产生的热量为，故C正确；线圈转动一周过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为零，根据可知，线圈产生的平均电动势为零，所以平均电流也为零，通过负载电阻的电荷量为0，故D错误.
A.在时间内，P点的电势高于Q点的电势
B.线圈中产生的感应电动势的有效值为
C.小灯泡能正常发光
D.滑动变阻器的滑动端向上滑动时，小灯泡的亮度将减小
9.[2024·山东枣庄八中月考] 如图所示，甲是一固定的水平放置内阻不计的圆形导体线圈，线圈匝数匝，面积线圈的两端、与原、副线圈匝数比为的理想变压器原线圈相连接，变压器的副线圈连接一额定电压为的小灯泡和滑动变阻器.在线圈所在的空间存在着与线圈平面垂直的磁场，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化.规定垂直于线圈平面向上为的正方向，则下列说法中正确的是( )
BC
[解析] 在时间内，根据楞次定律，线圈中产生俯视逆时针方向的感应电流，所以点的电势低于点的电势，A错误；根据法拉第电磁感应定律得，B正确；根据变压规律可得，C正确；滑动变阻器的滑动端向上滑动时，不改变副线圈两端电压，所以灯泡亮度不变，D错误.
线圈匝数比为且，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用和表示.当向下调节滑动变阻器的滑片时，电流表、电压表示数变化分别用和表示，则以下说法正确的是( )
10.[2024·湖南岳阳一中月考] 如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路.、端接电压稳定的正弦交变电源，定值电阻阻值分别为、，且，理想变压器的原、副
BCD
A. B.
C.电源的输出功率一定减小 D.电压表示数一定增加
[解析] 因，故A错误；根据变压器的原理有，，解得，，在原线圈电路中，
，整理得,则，故B正确；当向下调节滑动变阻器的滑片时，负载电阻变大，电源电压不变，电流减小，故电源输出功率减小，C正确；当向下调节滑动变阻器的滑片时，负载电阻变大，则回路中电流变小，则原线圈中电流也减小，那么电阻上的电压减小，电源电压不变，所以原线圈的电压变大，根据匝数比可知副线圈的电压也变大，故D正确.
三、实验题
11.某学生小组利用(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图甲所示)的线圈产生的交变电流.
实验步骤如下：
①将电压传感器接入数据采集器；
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；
④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号.
(1) 屏上出现的电压波形如图乙所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是______(填选项前的字母).
AB
A.转子不是在匀强磁场中转动
B.手摇动发电机的转速不均匀
C.线圈的电阻不稳定
[解析] 由得出的图像不是正弦波，可知转子的转动不是匀速转动或者转子不是在匀强磁场中转动，故A、B正确.
(2) 研究交变电流的波形时，发现在用手摇动发电机手柄的内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为___.如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为_____.
2
[解析] 由图像可知，对应60个周期，故周期为.大、小轮边缘处的线速度相同，大轮半径是小轮半径的2倍，由 可知，大轮的角速度是小轮的一半，而小轮的角速度为，故大轮的角速度为.
12.[2023·河北石家庄二中月考] 有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈、(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈.
(1) 某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了、线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的、位置，则线圈的电阻为____ ，由此可推断出___(选填“”或“”)线圈的匝数较多.
22
[解析] 多用电表欧姆挡读数指针指示值×倍率.的读数为22，倍率为，所以电阻为 .根据电阻定律可知，导线越长，则电阻越大，因为的电阻比大，所以线圈匝数多.
(2) 如果把它看作理想变压器，现要测量线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源.请完成实验的步骤填空：
①用绝缘导线在线圈上绕制匝线圈；
②将线圈与低压交流电源相连接；
③ 用多用电表的“交流电压”挡分别测量线圈的输入电压和______(选填“绕制”或“”)线圈的输出电压；
绕制
[解析] 因为要测量线圈的匝数，所以要把线圈与低压交流电源相连接.变压器输入、输出电压都是交流电，所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压.
④ 线圈的匝数为_____(用已知和测得量的符号表示).
[解析] 根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有，所以.
四、计算题
13.[2021·江苏卷] 贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时.某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动.已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为100、面积为、电阻为 ，若
磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流为.求：
(1) 线圈中感应电动势的有效值；
[答案]
[解析] 电动势的最大值
有效值
联立得
代入数据得
(2) 线圈的输出功率.
[答案]
[解析] 输出电压
输出功率
联立得
代入数据得
14.[2023·天津一中月考] 随着科技的发展，电动汽车大有取代燃油车的趋势，因此大量设置充电桩势在必行，热爱钻研的李明同学，设计了如图所示的充电装置，线圈匝数为匝，面积为，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示.理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻.求：
(1) 线圈中的最大感应电动势；
[答案]
[解析] 由题图乙可知磁场变化经的周期为，
则
线圈中的最大感应电动势为
(2) 变压器原、副线圈匝数比.
[答案]
[解析] 变压器原线圈电压的有效值为
变压器原、副线圈匝数比为
15.[2023·湖北宜昌一中月考] 为了防止停电事故的发生，某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台.如图所示，发电机内阻为 ，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比为，输电线总电阻.工厂共36个车间，每个车间有“，”的灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：
(1) 发电机输出功率为多大？
[答案]
[解析] 根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
所有灯都正常发光时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
(2) 发电机电动势为多大？
[答案]
[解析] 降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
(3) 输电的效率是多少？
[答案]
[解析] 输电的效率

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