新高考物理一轮复习精讲精练第12章交变电流交变电流章末测试（2份打包，原卷版+解析版）

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1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是( )
A．线圈平面在中性面位置时，穿过线圈的磁通量变化最快
B．线圈平面垂直中性面时，穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最大
C．穿过线圈的磁通量最大时，线圈产生的瞬时电动势也最大
D．线圈每通过中性面两次，电流方向改变一次
2、矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e＝220eq \r(2)sin100πt(V)，下列说法正确的是( )
A．t＝0时刻穿过线框的磁通量为零
B．电动势的有效值为220 V
C．交流电的周期为0.01 s
D．若转速增大1倍，其他条件不变，则电动势瞬时值表达式为e＝440eq \r(2)sin100πt(V)
3、我国正在建设的特高压输电工程将有效降低“西电东送”过程中电能的损失，变压器是远距离输电工程中的重要设备之一。如图所示的理想变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，下列说法正确的是( )
A．变压器工作时通过铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
B．在原线圈两端接入两节串联的干电池，副线圈两端的电压为0.3 V
C．仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压增大
D．仅增加副线圈的匝数，副线圈两端的电压增大
4、如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )
A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220eq \r(2)sinπt(V)
B．电压表的示数为220 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1
D．变压器的输入功率为110 W
5、如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表，下列说法中正确的是( )
A.只将S从a拨接到b，电流表的示数将减半
B.只将S从a拨接到b，电压表的示数将减半
C.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的eq \f(1,4)
6、(2022·朔州怀仁市期末)一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为 2∶1，电阻R1和R2的阻值分别为3 Ω和10 Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．0.03 s时，通过电阻R1的电流为0
B．电流表的示数为eq \r(6) A
C．电压表的示数为eq \r(6) V
D．0～0.04 s内，电阻R1产生的焦耳热为0.48 J
7、(2022·济南二模)如图所示的是远距离输电的示意图，已知交流电源电压为U，升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶m，降压变压器的原、副线圈匝数比为1∶n，负载R正常工作。现输电距离增大，输电线电阻随之增大，若要保证负载仍能正常工作，只改变选项中的一个量，下列做法可行的是( )
A．增大m B．减小m
C．减小n D．减小U
8、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源u＝20eq \r(2)sin(50πt) V，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大；用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，c、d间的电压Ucd越小
D．副线圈上交变电流的频率为50 Hz
二、多项选择题
9、(2022·长春北师大附属学校开学考)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 Ω，外接一只阻值为90 Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则( )

A．电流表的示数为0.31 A
B．线圈转动的角速度为100π rad/s
C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行
D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087 J
10、将一总电阻为1 Ω、匝数n＝4的线圈放在匀强磁场中，已知磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化，则( )
A．在0～8 s内与8～10 s内线圈中的电流方向相同
B．在0～8 s内通过线圈导线某截面的电荷量为8 C
C．在8～10 s内线圈中感应电动势为1 V
D．产生交变电流的有效值为2 A
11、一交流发电机组为某用户区供电的示意图如图所示，发电机组能输出稳定的电压。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，线圈两端的电压分别为U1、U2。输电线的总电阻为r，降压变压器的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，线圈两端电压分别为U3、U4。L是用户区里一常亮的灯泡，三个回路的干路电流分别为I1、I2、I3。随着用电高峰的到来，用户区开启了大量的用电器，下列说法正确的是( )
A．电压U4不变，始终等于U1
B．电流I1始终等于I3
C．L变暗
D．输电线的电阻消耗的功率减小
12、如图所示，由导体材料制成的闭合线框，曲线部分PNQ满足函数y＝0.5sin0.5πx，其中x、y的单位均为m，x满足0≤x≤2，曲线部分电阻不计，直线部分PMQ的电阻为R＝10 Ω。使线框从图示的位置开始(t＝0)，以v＝2 m/s的速度匀速通过宽度为d＝2 m、磁感应强度B＝1 T的有界匀强磁场区域，在线框穿越磁场的过程中，下列说法正确的是( )
A．线框穿越磁场的时间为4 s
B．线框穿越磁场的过程中，P、Q两点间的最大电压为1 V
C．线框穿越磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为0.1 J
D．线框穿越磁场的过程中，感应电流的变化规律为i＝0.1sin0.5πt(A)
三、非选择题
13、(1)某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提供给图甲所示变压器原线圈的电压为5 V，用演示电表交流50 V 挡测量副线圈电压时示数如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是__________；
A．5∶8 B．5∶16
C．1∶14 D．1∶8
(2)街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，__________(填写“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。
14、如图所示，有一单匝矩形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′以角速度ω匀速转动，边ab、bc的长度分别为L1和L2，轴OO′分别通过ad和bc的中点，线圈的总电阻为r，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环e、f(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的定值电阻连接。求：
(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值；
(2)若线圈平面由如图所示位置开始计时，t时刻感应电动势瞬时值的表达式；
(3)感应电流的有效值；
(4)电阻R的功率。
15、(2022·宁德期末)某小型发电站的远距离输电示意图如图所示，已知发电机线圈匝数N＝100匝、面积S＝0.36 m2、电阻r＝1 Ω。该线圈在磁感应强度B＝eq \f(\r(2),10π) T的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R＝4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶8，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4＝10∶1。若用户区标有“220 V、20 W”的1 100只灯泡恰能同时正常发光(假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器)。求：
(1)输电线的电流；
(2)发电机的输出功率；
(3)发电机线圈转动的角速度。
16、如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，图中a、b、c、d分别为矩形线圈的四个顶点，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1＝50 cm，bc边和ad边的长度L2＝20 cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻r＝5.0 Ω，线圈转动的角速度ω＝282 rad/s，外电路的定值电阻R＝45 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.05 T。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，计算中取π＝3.14，eq \r(2)＝1.41。
(1)请推导出线圈在匀速转动过程中感应电动势最大值Em的表达式(用题中已知物理量的符号表示)，并求出此最大值；
(2)求电流表的示数I；
(3)求维持线圈匀速转动1圈，所需外力做的功W(结果保留三位有效数字)。