1、1本章综合能力提升练一、单项选择题1.(2018泰州中学模拟)如图 1 所示，单匝闭合金属线框 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为 m，线框中的最大感应电动势为 Em，从线框平面与磁场平行时刻开始计时，下列说法不正确的是( )图 1A.当穿过线框的磁通量为 的时刻，线框中的感应电动势为 m2 Em2B.线框中的电流随时间按余弦规律变化C.线框转动的角速度为Em mD.线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积随时间按正弦规律变化答案 A解析 设线框转动的角速度为 ，线框的总电阻为 R，根据题意，线框中的感应电动势的瞬时值表达式为 e Emcost ，其中
2、Em m ，所以 ，线框中的电流Em mi cost ，故选项 B、C 正确；当穿过线框的磁通量为 时， t 30，所以线框eR EmR m2中的感应电动势为 e Emcos30 ，故选项 A 错误；开始计时时刻，线框在垂直于磁3Em2场方向平面内的投影面积为零，以后该面积随时间按正弦规律变化，故选项 D 正确.2.(2018伍佑中学月考)图 2 甲为一台小型发电机构造示意图，内阻 r5，外电路电阻R95，电路中其余电阻不计.发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数 n100.转动过程中穿过每匝线圈的磁通量 随时间 t 按正弦规律变化，如图乙所示，则
3、( )图 22A.t3.1410 2 s 时，该小型发电机的电动势为零B.该小型发电机的电动势的有效值为 200VC.电路中电流最大值为 2AD.串联在外电路中的理想交流电流表的读数为 2A答案 C3.(2018金陵中学等三校四模)如图 3 所示， n 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小为 B 的水平匀强磁场中，导线框面积为 S，电阻为 r.导线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数之比为 21，变压器副线圈接入一只额定电压为 U、电阻为 R 的灯泡，灯泡正常发光.从导线框通过中性面开始计时，下列说法错误的是( )图 3A.匀速转动过程
4、中穿过导线框的磁通量变化率最大值为 BSB.灯泡中的电流方向每秒改变 次C.变压器原线圈两端电压最大值为 nBSD.导线框中产生的感应电流瞬时值表达式为 i sint2U2R答案 C解析 导线框在磁场中转动产生的最大感应电动势为 Em nBS ，磁通量变化率最大值为 BS ，故 A 正确；交流电的周期 T ，1s 内完成周期性变化的次数 ，1 个周Emn 2 1T 2期内电流方向改变 2 次，所以灯泡中电流方向每秒改变 2 次 次，故 B 正确；由于2 导线框有电阻，所以变压器原线圈两端电压最大值小于 nBS ，故 C 错误；副线圈中的电流I ，根据变压器原、副线圈中电流与线圈匝数的关系可知，
5、 ，解得 I1 I2 ，UR I1I2 n2n1 n2n1 U2R故导线框中产生的感应电流的最大值为 Im I1 ，由于从中性面开始计时，故导线框22U2R中产生的感应电流瞬时值表达式为 i sint ，故 D 正确.2U2R4.(2018东台创新学校月考)在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器.如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )3答案 A5.(2018江苏省高考压轴冲刺卷)如图 4 甲所示，一理想变压器原线圈接上如图乙所示的正弦交流电，与副线圈相连的两个灯泡规格均为“110V 40W” ，电表均为理想交流电表，原、副线圈匝数比为 21，开关
6、K 闭合前，电路正常工作.则闭合开关 K 后( )图 4A.灯泡将烧毁B.电流表示数增大C.经过灯泡的交流电频率为 25HzD.变压器的输入功率增大一倍答案 D解析 由题图乙可知变压器原线圈两端电压有效值 U1220V，由理想变压器 ，可知U1U2 n1n2副线圈两端电压有效值 U2110V，则 K 闭合前灯泡正常工作，当 K 闭合后， U2保持不变，故两灯泡均能正常发光，不会烧毁，所以电流表示数不变，消耗功率增大一倍，则输入功率增大一倍；经过变压器后频率不发生变化，仍为 50Hz，故 A、B、C 错误，D 正确.6.(2017无锡市期末)如图 5，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等
7、，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接.当 S 接1 时三个灯泡的亮度相同，那么 S 接 2 时(电感器直流电阻忽略不计)( )图 54A.三个灯泡亮度相同B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮答案 C解析 当单刀双掷开关 S 接 1 时，即为交流电源，三个灯亮度相同，说明电感 L 的感抗与电阻 R 相同，当 S 接 2 时，稳定后电感 L 电阻可忽略不计，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻 R 没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗，故 C 正确，A、B、D 错误.7
8、.(2017南京市 9 月调研)“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区.为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的 10 倍，则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的( )A. B. C. D.110 1100 11000 110000答案 B解析 根据 P UI 得， I ，则输电导线上损失的功率 P I2R R，输送电压提高到原PU P2U2来的 10 倍，则损失的功率变为原来的 ，损耗的能量减少到原来的 ，故 B 正确，1100 1100
9、A、C、D 错误.8.(2019丹阳中学第三次模拟)如图 6 所示为一理想变压器，S 为单刀双掷开关， P 为滑动变阻器的滑动触头， U1为加在原线圈两端的电压， I1为原线圈中的电流，则( )图 6A.保持 U1及 P 的位置不变，S 由 a 改接到 b， I1将减小B.保持 U1及 P 的位置不变，S 由 a 改接到 b， R 两端的电压减小C.保持 U1不变，S 接在 a 处，使 P 滑向 c 端， R 的电功率增大D.保持 P 的位置不变，S 接在 a 处，使 U1增大， I1将增大答案 D解析 保持 U1及 P 的位置不变，S 由 a 改接到 b 时，原线圈匝数变小，副线圈电压变大，
10、所以副线圈功率变大，而原线圈功率等于副线圈功率，所以原线圈功率变大， I1将增大，故A、B 错误；保持 U1不变，S 接在 a 处，使 P 滑向 c 端时， R 增大，而副线圈电压不变，所以5副线圈电流变小， R 的电功率将减小，故 C 错误；保持 P 的位置不变，S 接在 a 处，若 U1增大，则副线圈电压增大，所以副线圈电流变大，根据 I1 可知 I1将增大，故 D 正确.I2n2n1二、多项选择题9.(2018盐城中学最后一卷)如图 7 所示，一个理想变压器原线圈输入正弦式交变电流，副线圈回路中定值电阻 R0的阻值小于滑动变阻器 R 的总阻值，则在滑片 P 由 a 移向 b 的过程中(
11、)图 7A.副线圈中交变电流频率减小B.原线圈中电流减小C.变压器的输入功率增大D.滑动变阻器 R 消耗的功率先增大后减小答案 BD解析 变压器不改变交变电流的频率，故 A 错误；由于原线圈的输入电压不变，变压器的匝数比也不变，所以副线圈的输出电压不变，当滑片 P 由 a 移向 b 时，电阻 R 增大，副线圈的电流 I2减小，所以原线圈的电流 I1也要减小，由于副线圈的电压不变，根据 P 可得，U2R当电阻增大时，输出的功率 P2将减小，所以原线圈的输入功率 P1也将减小，故 B 正确，C错误；将 R0看作“副线圈电源”的内阻，由于定值电阻 R0的阻值小于滑动变阻器 R 的总阻值，所以滑动变阻
12、器 R 消耗的功率随着电阻 R 的增大，先增大后减小，故 D 正确.10.(2018如皋市模拟)如图 8 甲所示是家用台灯亮度调节原理图，理想自耦变压器 a、 b 间接入如图乙所示正弦交流电压.交流电流表 A 为理想电表，灯泡额定电压为 15V、额定功率为 30W(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( )图 8A.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 443B.当灯泡正常发光时电流表的示数为 2AC.将滑动触头 P 向下移动时，变压器的输入功率变小D.将滑动触头 P 向下移动时，变压器的输入电压变小6答案 AC解析 输入端电压的有
13、效值为 U1 V220V，灯泡额定电压为 UL15V，灯泡正常发光时3112变压器线圈的总匝数与 c 点下方的匝数之比为 ，故 A 正确；灯泡正常发光n1n2 U1UL 22015 443时输出功率为 P 出 30W，则输入功率 P 入 30W，而 P 入 U1IA，解得电流表示数 IA P入U1A A，故 B 错误；将滑动触头 P 向下移动时，变压器的输入电压不变，根据电压之比30220 322等于匝数之比可知输出电压变小，变压器的输出功率变小，则变压器的输入功率也变小，故C 正确，D 错误.三、实验题11.如图 9 所示，图甲为热敏电阻的 R t 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成
14、的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为 100.当线圈的电流大于或等于 20mA 时，继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势 E9.0V，内阻不计.图中的“电源”是恒温箱加热器的电源.图 9(1)应该把恒温箱内的加热器接在(选填“ A、 B 端”或“ C、 D 端”).(2)如果要使恒温箱内的温度保持在 50C，可变电阻 R的阻值应调节为 .答案 (1) A、 B 端 (2)260解析 (1)恒温箱内的加热器应接在 A、 B 端.当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高，随着恒温箱内温度升高，热敏电阻 R 的阻值变小，则线圈中的电流变
15、大，当线圈的电流大于或等于 20mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低，随着恒温箱内温度降低，热敏电阻 R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于 20mA 时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度.(2)要使恒温箱内的温度保持在 50C，即 50C 时线圈内的电流为 20mA，由闭合电路欧姆定律 I ， r 为继电器的电阻，由题图甲可知，50C 时热敏电阻的阻值为 90，Er R R7所以 R ( r R)260.EI8四、计算题12.如图 10 所示， N50 匝的矩形线圈
16、 abcd， ab 边长 l120cm， ad 边长 l225cm，放在磁感应强度 B0.4T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 OO轴以n3000r/min 的转速匀速转动，线圈电阻 r1，外电路电阻 R9， t0 时线圈平面与磁感线平行， ab 边正转向纸外、 cd 边转向纸里.求：(3.14)图 10(1)t0 时感应电流的方向；(2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过 90的过程中流过电阻 R 的电荷量.答案 (1)感应电流方向沿 adcba(2)e314cos100 tV (3)98.6J (4)0.1C解析 (1)根据右手定则，线圈感应电流方向为 adcba.(2)线圈的角速度 2 n100rad/s线圈处于题图所示位置时，感应电动势最大，其大小为 Em NBl1l2代入数据得 Em314V则感应电动势的瞬时值表达式为e Emcost 314cos100 tV.(3)感应电动势的有效值 EEm2线圈匀速转动的周期 T 0.02s2线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即W TE2R r代入数据得 W98.6J.(4)从题图所示位置线圈转过 90的过程中流过电阻 R 的电荷量：q t t IN R r t NB SR r NBl1l2R r代入数据得 q0.1C.9
