一、選擇題(1～5題為單選題，6～8題為多選題)
1.(2015·四川理綜)小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示.矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓( )
A.峰值是e0 B.峰值是2e0
C.有效值是Ne0 D.有效值是Ne0
答案：D
解析：A、B項(xiàng)，一匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為ab邊與cd邊的峰值之和，即2e0，N匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為一匝的N倍，即為2Ne0，即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出電壓峰值2Ne0，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。C、D項(xiàng)，該交流電壓按正余弦規(guī)律變化，有效值為峰值的倍，即為Ne0，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
2.(2015·安徽理綜)圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器.現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是( )
A.電壓表V1示數(shù)增大
B.電壓表V2、V3示數(shù)均增大
C.該變壓器起升壓作用
D.變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)
答案：D
解析：A、B項(xiàng)，原、副線圈的匝數(shù)比不變，原線圈上的電壓有效值不變，則電壓表V1和V2的示數(shù)保持不變。故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。C項(xiàng)，變壓器原、副線圈的電流之比等于原、副線圈匝數(shù)比的倒數(shù)，電流表A2示數(shù)的增加值大于A1的示數(shù)增加值，說明原線圈的匝數(shù)大于副線圈的匝數(shù)，該變壓器起降壓作用，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。D項(xiàng)，電流表A1和A2的示數(shù)增大，說明副線圈上的電阻減小，則變阻器的滑片應(yīng)沿由c到d的方向滑動(dòng)，故D項(xiàng)正確。
3.(2015·福建理綜)圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u=Um sin ωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其它因素的影響，則輸電線上損失的電功率為( )
A.() B.()
C.4()2()2r D.4()2()2r
答案：C
解析：原線圈電壓的有效值：U1=，根據(jù)=可求：U2=·，又因?yàn)槭抢硐胱儔浩�，所以T的副線圈的電流功率等于輸入功率P，所以輸電線上電流I=，導(dǎo)線上損耗的電功率P′=I22r=4r22，所以C正確;A、B、D錯(cuò)誤。
4.(2015·廣東理綜)圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變。調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V。調(diào)節(jié)前后( )
A.副線圈中的電流比為1∶2 B.副線圈輸出功率比為2∶1
C.副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1 D.原線圈輸入功率比為12
答案：C
解析：A項(xiàng)，由于輸出電壓有效值降至原來的一半，而副線圈電路中電阻不變，由歐姆定律，副線圈中電流變?yōu)檎{(diào)節(jié)前的一半，前后電流比應(yīng)為2?1，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。C項(xiàng)，由于原線圈條件未變，調(diào)節(jié)觸頭P，輸出電壓有效值降至原來的一半，因此副線圈接入匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话耄蔆項(xiàng)正確。B、D項(xiàng)，副線圈輸出功率可表示為P=I2R，由A項(xiàng)分析可知電流變?yōu)檎{(diào)節(jié)前的一半，前后功率比應(yīng)為4?1;在理想變壓器中，P入=P出，所以原線圈前后功率之比也為4?1，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。綜上所述，本題正確答案為C。
5.(2015·江蘇單科)一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V。已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為( )
A.200 B.400
C.1600 D.3200
答案：B
解析：由理想變壓器變壓比等于匝數(shù)比，即=，可得n2=n1=400，則B正確。
6.(2015·海南單科)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4?1，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負(fù)載電阻的阻值R=11R0，是理想電壓表�，F(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R=5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5.0V，則( )
A.此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34V
B.此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24V
C.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68V
D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V
答案：AD
解析：當(dāng)電壓表的讀數(shù)為5.0V時(shí)，副線圈兩端的電壓U2=6.0V，根據(jù)U1?U2=n1?n2，可得U1=24V，其最大值Um=24≈34V，A對(duì)，B錯(cuò)。當(dāng)R=11R0時(shí)，由于電流沒有發(fā)生變化，所以原來副線圈的電壓U2′=12V，則U1′=48V，C錯(cuò)，D對(duì)。
7.(2015·天津理綜)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭.在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則( )
A.保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大
B.保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小
C.保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大
D.保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小
答案：BC
解析：A、B項(xiàng)，保持Q的位置不動(dòng)，則原、副線圈匝數(shù)比不變，所以副線圈兩端電壓不變，P向上滑動(dòng)時(shí)，副線圈的電阻變大，則副線圈電流變小，原線圈電流隨之變小，所以電流表讀數(shù)變小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。C、D項(xiàng)，保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，原、副線圈匝數(shù)比變小，則副線圈兩端電壓變大，副線圈電阻不變，則副線圈電流變大，原線圈電流隨之變大，所以電流表讀數(shù)變大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。綜上所述，本題正確答案為BC。
8.(2015·河北衡水中學(xué)二模)如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻不計(jì)，繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列判斷正確的是( )
A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcosωt
B.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時(shí)間內(nèi)，通過電流表的電荷量為零
C.當(dāng)P位置不動(dòng)，R增大時(shí)，電壓表讀數(shù)也增大
D.當(dāng)P位置向上移動(dòng)，R不變時(shí)，電流表讀數(shù)變大
答案：AD
解析：矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=NBSω，由圖示線圈位置可知開始計(jì)時(shí)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcosωt，A正確。線圈從圖示位置經(jīng)過時(shí)間，磁通量變化量ΔΦ≠0，由q=N可知，通過電流表的電荷量不為零，B錯(cuò)誤。電壓表的示數(shù)為U1=不變，C錯(cuò)誤。由=得U2=，當(dāng)P位置向上移動(dòng)時(shí)，n1變小，則U2變大，又R不變，再由P=可知副線圈消耗的功率P2變大，則可知原線圈的輸入功率P1=P2變大，再由I1=知I1變大，電流表讀數(shù)變大，D正確。
二、非選擇題
9.如圖所示交流發(fā)電機(jī)矩形線圈的邊長(zhǎng)ab=cd=0.4m，ac=bd=0.2m，共50匝，線圈電阻r=1Ω.線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)方向的軸以r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻為R=9Ω，求：
(1)電壓表的讀數(shù);
(2)電阻R上的電功率和發(fā)電機(jī)的電功率.
答案：(1)101.8V (2)1152W 1280W
解析：(1)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：
Em=nBSω=50×0.2×0.2×0.4××2πV=160V
路端電壓為U，則：
U=IR=
=72V=101.8V
(2)電阻R上的功率為P，則：
P=UI=72××8W=1152W
發(fā)電機(jī)的電功率
P′=EI===W=1280W。
10.如圖所示，線圈面積為0.05m2，共100匝，線圈總電阻為1Ω，與外電阻R=9Ω相連。當(dāng)線圈在B=T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′以轉(zhuǎn)速n=300r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：
(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式;
(2)兩電表、的示數(shù);
(3)線圈轉(zhuǎn)過s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值;
(4)線圈轉(zhuǎn)過s的過程中，通過電阻R的電荷量;
(5)線圈勻速轉(zhuǎn)一周外力做的功。
答案：(1)100sin10πt(V) (2)45V (3)50V
(4)C (5)100J
解析：(1)因?yàn)镋m=NBSω，ω=2πn，其中n=300r/min=5r/s，代入數(shù)據(jù)可得ω=10πrad/s，Em=100V
若從線圈處于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，則e=Emsinωt，所以電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為：e=100sin10πt(V)。
(2)兩電表的示數(shù)為交流電的有效值：
I===5A，UR=IR=45V。
(3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值
e=100sin(10π×)V=50V
(4)線圈轉(zhuǎn)過t=s的過程中，通過電阻R的電荷量為：q=Δt=Δt=Δt=，而ΔΦ=Φ1-Φ2=BS(1-cos)=BS，綜合解得q==C。
(5)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力做功與電流做功相等，計(jì)算電功時(shí)必須運(yùn)用交流電的有效值，即
WF=WE=T=100J。
11.發(fā)電機(jī)的端電壓為220 V，輸出電功率為44 kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 Ω，如果用初、次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1?10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用初、次級(jí)匝數(shù)比為10?1的降壓變壓器降壓供給用戶。
(1)畫出全過程的線路圖;
(2)求用戶得到的電壓和功率;
(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓。
答案：(1)略 (2)219.6 V 43.92 kW
(3)36 kW 180 V
解析：(1)線路圖如圖所示：
(2)升壓變壓器次級(jí)的輸出電壓
U2=U1=2200 V
升壓變壓器次級(jí)輸出電流I2=I1
升壓變壓器初級(jí)輸入電流，由P=U1I1得
I1== A=200 A
所以I2== A=20 A
輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為
UR=I2R=4 V
PR=IR=0.08 kW
加到降壓變壓器初級(jí)線圈上的輸入電流和電壓
I3=I2=20 A
U3=U2-UR=2196 V
降壓變壓器的輸出電壓和電流
U4=U3=219.6 V
I4=I3=200 A
用戶得到的功率
P4=U4I4=43.92 kW
(3)若不采用高壓輸電，線路損失電壓為
U′R=I1R=40 V
用戶得到的電壓
U′=U1-U′R=180 V
用戶得到的功率為P′=U′I1=36 kW。
