人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE1章末測(cè)評(píng)驗(yàn)收卷(三)(時(shí)間：75分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分)1．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e＝10eq\r(2)sin(20πt)V，則下列說法正確的是()A．t＝0時(shí)，線圈位于中性面B．t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量為零C．t＝0時(shí)，線圈切割磁感線的有效速度最大D．t＝0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)第一次出現(xiàn)最大值〖答案〗A〖解析〗由電動(dòng)勢(shì)e＝10eq\r(2)sin(20πt)V知，計(jì)時(shí)從線圈位于中性面時(shí)開始，所以t＝0時(shí)，線圈位于中性面，磁通量最大，但此時(shí)線圈切割磁感線的線速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速度為零，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.4s時(shí)，e＝10eq\r(2)sin(20π×0.4)V＝0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(2021·攀枝花市十五中高二月考)一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()A．t1、t3時(shí)刻線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大B．t1、t3時(shí)刻線圈位于中性面C．t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變D．線圈每轉(zhuǎn)一周，電流的方向就改變一次〖答案〗B〖解析〗t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量最大，而磁通量的變化率等于零，則電動(dòng)勢(shì)為0，故A錯(cuò)誤；t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量最大，則線圈位于中性面位置，故B正確；t2、t4時(shí)刻磁通量為零，線圈轉(zhuǎn)到與中性面垂直位置處，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大，電流方向不變，故C錯(cuò)誤；線圈每轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向兩次發(fā)生改變，故D錯(cuò)誤。3．已知某交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝10sin(10πt)A，則()A．交變電流的頻率為10HzB．交流發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為10rad/sC．交變電流的峰值為10AD．若線圈的匝數(shù)N＝10，則穿過線圈的磁通量的最大值為0.1Wb〖答案〗C〖解析〗根據(jù)ω＝2πf得f＝5Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由表達(dá)式i＝10sin(10πt)A可知發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為10πrad/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；交變電流的峰值為10A，選項(xiàng)C正確；因電動(dòng)勢(shì)的峰值未知，故無法求出穿過線圈的磁通量的最大值，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負(fù)載的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則()A．變壓器輸入功率約為3.9WB．輸出電壓的最大值是110VC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是1∶2D．負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sin(100πt＋eq\f(π,2))A〖答案〗A〖解析〗變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以P入＝P出＝U2I2＝110V×eq\f(0.05,\r(2))A≈3.9W，選項(xiàng)A正確；輸出電壓的有效值是110V，最大值U2m＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式是i＝0.05sin(100πt)A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．如圖所示，變壓器輸入的交變電壓u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，副線圈匝數(shù)可調(diào)，電阻R＝100Ω，L1、L2均是額定電壓為20V、額定功率為20W的小燈泡，通過調(diào)節(jié)副線圈的匝數(shù)，使S閉合前后，L1均能正常發(fā)光，則S閉合前后副線圈的匝數(shù)之比為()A．1∶11 B．2∶1C．3∶5 D．6∶11〖答案〗D〖解析〗由變壓器輸入的交變電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)可知輸入電壓的有效值為U1＝220V；S閉合前電阻R與L1串聯(lián)，L1正常發(fā)光，可知其額定電流為I＝eq\f(P,U)＝1A，故U2＝IR＋U＝120V，由變壓器原理可知eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(11,6)；S閉合后L1和L2并聯(lián)后再與R串聯(lián)，U2′＝2IR＋U＝220V，同理可知eq\f(n1,n2′)＝eq\f(U1,U2′)＝eq\f(1,1)，聯(lián)立可得eq\f(n2,n2′)＝eq\f(6,11)，故選項(xiàng)D正確。6．匝數(shù)為100的線圈通有如圖所示的交變電流(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，單匝線圈電阻r＝0.02Ω，則在0～10s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為()A．80J B．85JC．90J D．125J〖答案〗B〖解析〗由交變電流的有效值的定義知(eq\f(3,\r(2))A)2R·eq\f(T,2)＋(2A)2R·eq\f(T,2)＝I2RT，則該交變電流的有效值I＝eq\f(\r(17),2)A，線圈的總電阻R總＝100×0.02Ω＝2Ω，由Q＝I2R總t得Q＝85J，選項(xiàng)B正確。7．(2021·1月江蘇新高考適應(yīng)性考試，7)小明分別按圖甲和乙電路探究遠(yuǎn)距離輸電的輸電損耗，將長(zhǎng)導(dǎo)線卷成相同的兩卷A、B來模擬輸電線路，忽略導(dǎo)線的自感作用。其中T1為理想升壓變壓器，T2為理想降壓變壓器，兩次實(shí)驗(yàn)中使用的燈泡相同，燈泡的電壓相等，兩次實(shí)驗(yàn)中()A．都接直流電源B．A兩端的電壓相等C．A損耗的功率相等D．圖甲中A的電流較大〖答案〗D〖解析〗題圖甲的實(shí)驗(yàn)可以采用直流電，但題圖乙的實(shí)驗(yàn)必須采用交流電，因?yàn)樽儔浩魇抢没ジ械脑砉ぷ鞯模蔄錯(cuò)誤；設(shè)燈泡的電壓為U0，電流為I0，A、B的阻值為R，則題圖甲電路中電流為I0，A兩端電壓為I0R，損耗的功率為Ieq\o\al(2,0)R，題圖乙中降壓變壓器的匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)>1，則流過A的電流I2＝eq\f(n4,n3)I0<I0，D正確；題圖乙中A兩端的電壓為I2R<I0R，損耗的功率為Ieq\o\al(2,2)R<Ieq\o\al(2,0)R，故B、C錯(cuò)誤。8．如圖所示，一理想變壓器左右兩邊接有額定電壓均為U的4盞完全相同的燈泡(額定功率為P)，左端接在一電壓恒為U0的交流電源兩端。此時(shí)4盞燈剛好正常發(fā)光。下列說法中正確的是()A．該變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶3B．此時(shí)交流電源輸出的功率為3PC．U0＝4UD．如果燈L2突然燒斷，燈L1將變亮，而其余2盞燈將變暗〖答案〗C〖解析〗設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)，額定電流為I0，由圖可知，原線圈中的電流I1＝I0，副線圈中3盞燈并聯(lián)，則副線圈中的電流I2＝3I0，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可得n1∶n2＝3∶1，故A錯(cuò)誤；根據(jù)總功率等于各部分功率之和知，此時(shí)交流電源輸出的功率為4P，故B錯(cuò)誤；副線圈兩端電壓U2＝U，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得U1＝3U，所以U0＝3U＋U＝4U，故C正確；如果燈L2突然燒斷，則總功率減小，故副線圈中的電流減小，原線圈中的電流也減小，故燈L1將變暗，而原線圈兩端的電壓變大，故副線圈兩端的電壓變大，其余2盞燈將變亮，故D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(共4個(gè)小題，每小題5分，共20分)9．(2021·遼寧丹東市高二期末)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的原理圖，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，下列敘述中正確的是()A．線圈在甲圖所在位置處磁通量最大B．線圈在乙圖所在位置處磁通量最大C．線圈在甲圖所在位置處電流最大D．線圈在乙圖所在位置處電流最大〖答案〗AD〖解析〗磁通量公式為Φ＝BSsinθ，θ為線圈所在平面與磁場(chǎng)方向所成的角度，圖乙此時(shí)線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，θ＝eq\f(π,2)，可得此時(shí)磁通量最大，為Φ＝BS，圖乙此時(shí)線圈所在平面與磁場(chǎng)方向平行，θ＝0，可得此時(shí)磁通量最小，為Φ＝0，故A正確，B錯(cuò)誤；線圈在乙圖所示位置時(shí)，磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的電流最大；在甲圖所示位置時(shí)，磁通量的變化率最小，產(chǎn)生的電流最小，故C錯(cuò)誤，D正確。10．矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。下列說法正確的是()A．此交變電流的頻率為0.2HzB．1s內(nèi)電流方向變化10次C．t＝0.1s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈〖答案〗BD〖解析〗由圖像知T＝0.2s，故f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.2)Hz＝5Hz，即1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈，每轉(zhuǎn)1圈電流方向改變2次，所以1s內(nèi)電流方向變化10次，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B、D正確；在t＝0.1s時(shí)，e＝0，所以線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。11．如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后()A．電流表A2的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小C．電壓表V2的示數(shù)減小 D．電流表A1的示數(shù)不變〖答案〗AC〖解析〗由于理想變壓器原線圈兩端接入電壓的有效值不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈兩端電壓的有效值保持不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開關(guān)S閉合后，變壓器副線圈所在電路中的負(fù)載電阻減小，流過副線圈干路中的電阻R的電流增大，其兩端電壓增大，而副線圈兩端電壓不變，則與電流表A2串聯(lián)的電阻兩端電壓減小．即V2示數(shù)減小，由歐姆定律可知A2的示數(shù)減小，選項(xiàng)A、C正確；由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比可知，線圈匝數(shù)比不變，副線圈的電流增大，則通過原線圈的電流也增大，故A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12．發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計(jì)，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周()A．框內(nèi)電流方向不變B．電動(dòng)勢(shì)的最大值為UmC．流過電阻的電荷量q＝eq\f(2BL2,R)D．電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(πUmBL2,R)〖答案〗ABD〖解析〗金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向不變，A項(xiàng)正確；因除電阻R外其他電阻不計(jì)，R兩端電壓就等于電動(dòng)勢(shì)，所以電動(dòng)勢(shì)最大值為Um，B項(xiàng)正確；金屬框轉(zhuǎn)過半周，流過電阻R的電荷量為q′＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2BL2,R)，則金屬框轉(zhuǎn)過一周流過電阻R的電荷量為q＝2q′＝eq\f(4BL2,R)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻R兩端的電壓的有效值U＝eq\f(Um,\r(2))，Um＝BL2ω，T＝eq\f(2π,ω)，又Q＝eq\f(U2,R)T，聯(lián)立解得Q＝eq\f(πUmBL2,R)，D項(xiàng)正確。三、實(shí)驗(yàn)題(共2個(gè)小題，每小題6分，共12分)13．某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是________(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)。〖答案〗交流電源增大減小控制變量法〖解析〗變壓器不能改變直流電的電壓，故電源應(yīng)為低壓交流電源；由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知U2＝eq\f(n2,n1)U1，原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)n2，則副線圈兩端的電壓增大，由U2＝eq\f(n2,n1)U1可知n2不變，n1增大，則U2減小。上述實(shí)驗(yàn)采用的方法是控制變量法。14．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列器材需要的有________。A．干電池組 B．滑動(dòng)變阻器C．直流電壓表 D．多用電表E．學(xué)生電源(2)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(3)如圖所示，當(dāng)左側(cè)線圈“0”“16”間接入9V電壓時(shí)，右側(cè)線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是________。A．3.1VB．2.5VC．1.7V〖答案〗(1)DE(2)減小(3)C四、計(jì)算題(共4個(gè)小題，共36分)15．(8分)(2021·北京西城區(qū)高二期末)如圖甲所示，KLMN是一個(gè)豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞豎直固定軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。從MN邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30°時(shí)開始計(jì)時(shí)：(1)在圖乙中畫出0時(shí)刻，沿固定軸OO′從上向下看線框的俯視圖，并標(biāo)出電流方向；(2)求經(jīng)過時(shí)間t，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式。〖答案〗(1)見〖解析〗(2)e＝BSωcos(ωt＋eq\f(π,6))V〖解析〗(1)0時(shí)刻，沿固定軸OO′從上向下看線框的俯視圖及電流方向如圖。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em＝BSω由于從MN邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30°時(shí)開始計(jì)時(shí)，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcos(ωt＋eq\f(π,6))V＝BSωcos(ωt＋eq\f(π,6))V。16．(8分)如圖所示，圓形線圈共100匝，半徑為r＝0.1m，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞過直徑的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，角速度為ω＝eq\f(300,π)rad/s，電阻為R＝10Ω，求：(1)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流；(2)寫出線圈中電流的表達(dá)式(磁場(chǎng)方向如圖所示，圖示位置為t＝0時(shí)刻)；(3)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的熱功率。〖答案〗(1)3A(2)i＝3sin(eq\f(300,π)t)A(3)45W〖解析〗(1)當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，線圈中感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×eq\f(300,π)V＝30VIm＝eq\f(Em,R)＝3A(2)由題意知i＝Imsinωt，即i＝3sin(eq\f(300,π)t)A(3)感應(yīng)電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的熱功率P＝I2R＝(eq\f(3\r(2),2))2×10W＝45W。17．(10分)如圖，一個(gè)小型應(yīng)急交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)部為N＝50匝、邊長(zhǎng)L＝20cm的正方形線圈，總電阻為r＝1.0Ω。線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)對(duì)一電阻為R＝9.0Ω的電燈供電，線路中其他電阻不計(jì)，若發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω＝100rad/s時(shí)，電燈正常發(fā)光。求：(1)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)電燈正常發(fā)光的功率；(3)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電燈的電荷量；(4)線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一分鐘，外力所需做的功。〖答案〗(1)20V(2)18W(3)0.01C(4)1200J〖解析〗(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝NBωL2＝20V。(2)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝10eq\r(2)V電燈正常發(fā)光的電流I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(10\r(2),1＋9)A＝eq\r(2)A電燈正常發(fā)光的功率P＝I2R＝18W。(3)q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(NΔΦ,R＋r)＝eq\f(NBSsin30°,R＋r)＝0.01C。(4)整個(gè)回路上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2(R＋r)t＝1200JW外＝Q＝1200J。18．(10分)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為100kW，輸出電壓恒為500V，現(xiàn)用電阻率為1.8×10－8Ω·m，橫截面積為10－5m2的輸電線向4×103m遠(yuǎn)處的用戶輸電，要使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線上的損失功率不得超過發(fā)電機(jī)總功率的4%，求：(1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(2)如果用戶用電器的額定電壓為220V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(3)想一想，當(dāng)深夜接入電路的用電器減少時(shí)，用電器兩端的電壓是大于、小于還是等于220V？若用電器電路中電流為100A，求此時(shí)用電器兩端的電壓數(shù)值。〖答案〗(1)1∶12(2)288∶11(3)大于220V227V〖解析〗(1)輸電要用兩根導(dǎo)線，則輸電線的電阻為r＝ρeq\f(2l,S)＝1.8×10－8×eq\f(2×4×103,10－5)Ω＝14.4Ω由題意知P損＝P×4%＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U2)))eq\s\up12(2)r代入數(shù)據(jù)得U2＝6000V升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(500V,6000V)＝eq\f(1,12)。(2)I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(105,6×103)A＝eq\f(50,3)AU損＝I2r＝eq\f(50,3)×14.4V＝240V而U3＝U2－U損＝6000V－240V＝5760Veq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(5760V,220V)＝eq\f(288,11)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為288∶11。(3)用電器總數(shù)減少時(shí)，用電器兩端電壓將增大由題知I4′＝100A，則由eq\f(I4′,I3′)＝eq\f(n3,n4)＝eq\f(288,11)所以I3′＝eq\f(275,72)AU損′＝I3′r＝eq\f(275,72)×14.4V＝55V而U1、U2不變U3′＝U2－U損′＝(6000－55)V＝5945V由eq\f(U3′,U4′)＝eq\f(n3,n4)得U4′＝eq\f(n4,n3)U3′＝eq\f(11,288)×5945V＝227V。章末測(cè)評(píng)驗(yàn)收卷(三)(時(shí)間：75分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分)1．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e＝10eq\r(2)sin(20πt)V，則下列說法正確的是()A．t＝0時(shí)，線圈位于中性面B．t＝0時(shí)，穿過線圈的磁通量為零C．t＝0時(shí)，線圈切割磁感線的有效速度最大D．t＝0.4s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)第一次出現(xiàn)最大值〖答案〗A〖解析〗由電動(dòng)勢(shì)e＝10eq\r(2)sin(20πt)V知，計(jì)時(shí)從線圈位于中性面時(shí)開始，所以t＝0時(shí)，線圈位于中性面，磁通量最大，但此時(shí)線圈切割磁感線的線速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速度為零，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.4s時(shí)，e＝10eq\r(2)sin(20π×0.4)V＝0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(2021·攀枝花市十五中高二月考)一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()A．t1、t3時(shí)刻線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大B．t1、t3時(shí)刻線圈位于中性面C．t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變D．線圈每轉(zhuǎn)一周，電流的方向就改變一次〖答案〗B〖解析〗t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量最大，而磁通量的變化率等于零，則電動(dòng)勢(shì)為0，故A錯(cuò)誤；t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量最大，則線圈位于中性面位置，故B正確；t2、t4時(shí)刻磁通量為零，線圈轉(zhuǎn)到與中性面垂直位置處，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大，電流方向不變，故C錯(cuò)誤；線圈每轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向兩次發(fā)生改變，故D錯(cuò)誤。3．已知某交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝10sin(10πt)A，則()A．交變電流的頻率為10HzB．交流發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為10rad/sC．交變電流的峰值為10AD．若線圈的匝數(shù)N＝10，則穿過線圈的磁通量的最大值為0.1Wb〖答案〗C〖解析〗根據(jù)ω＝2πf得f＝5Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由表達(dá)式i＝10sin(10πt)A可知發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為10πrad/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；交變電流的峰值為10A，選項(xiàng)C正確；因電動(dòng)勢(shì)的峰值未知，故無法求出穿過線圈的磁通量的最大值，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負(fù)載的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則()A．變壓器輸入功率約為3.9WB．輸出電壓的最大值是110VC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是1∶2D．負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sin(100πt＋eq\f(π,2))A〖答案〗A〖解析〗變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以P入＝P出＝U2I2＝110V×eq\f(0.05,\r(2))A≈3.9W，選項(xiàng)A正確；輸出電壓的有效值是110V，最大值U2m＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式是i＝0.05sin(100πt)A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．如圖所示，變壓器輸入的交變電壓u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，副線圈匝數(shù)可調(diào)，電阻R＝100Ω，L1、L2均是額定電壓為20V、額定功率為20W的小燈泡，通過調(diào)節(jié)副線圈的匝數(shù)，使S閉合前后，L1均能正常發(fā)光，則S閉合前后副線圈的匝數(shù)之比為()A．1∶11 B．2∶1C．3∶5 D．6∶11〖答案〗D〖解析〗由變壓器輸入的交變電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)可知輸入電壓的有效值為U1＝220V；S閉合前電阻R與L1串聯(lián)，L1正常發(fā)光，可知其額定電流為I＝eq\f(P,U)＝1A，故U2＝IR＋U＝120V，由變壓器原理可知eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(11,6)；S閉合后L1和L2并聯(lián)后再與R串聯(lián)，U2′＝2IR＋U＝220V，同理可知eq\f(n1,n2′)＝eq\f(U1,U2′)＝eq\f(1,1)，聯(lián)立可得eq\f(n2,n2′)＝eq\f(6,11)，故選項(xiàng)D正確。6．匝數(shù)為100的線圈通有如圖所示的交變電流(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，單匝線圈電阻r＝0.02Ω，則在0～10s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為()A．80J B．85JC．90J D．125J〖答案〗B〖解析〗由交變電流的有效值的定義知(eq\f(3,\r(2))A)2R·eq\f(T,2)＋(2A)2R·eq\f(T,2)＝I2RT，則該交變電流的有效值I＝eq\f(\r(17),2)A，線圈的總電阻R總＝100×0.02Ω＝2Ω，由Q＝I2R總t得Q＝85J，選項(xiàng)B正確。7．(2021·1月江蘇新高考適應(yīng)性考試，7)小明分別按圖甲和乙電路探究遠(yuǎn)距離輸電的輸電損耗，將長(zhǎng)導(dǎo)線卷成相同的兩卷A、B來模擬輸電線路，忽略導(dǎo)線的自感作用。其中T1為理想升壓變壓器，T2為理想降壓變壓器，兩次實(shí)驗(yàn)中使用的燈泡相同，燈泡的電壓相等，兩次實(shí)驗(yàn)中()A．都接直流電源B．A兩端的電壓相等C．A損耗的功率相等D．圖甲中A的電流較大〖答案〗D〖解析〗題圖甲的實(shí)驗(yàn)可以采用直流電，但題圖乙的實(shí)驗(yàn)必須采用交流電，因?yàn)樽儔浩魇抢没ジ械脑砉ぷ鞯模蔄錯(cuò)誤；設(shè)燈泡的電壓為U0，電流為I0，A、B的阻值為R，則題圖甲電路中電流為I0，A兩端電壓為I0R，損耗的功率為Ieq\o\al(2,0)R，題圖乙中降壓變壓器的匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)>1，則流過A的電流I2＝eq\f(n4,n3)I0<I0，D正確；題圖乙中A兩端的電壓為I2R<I0R，損耗的功率為Ieq\o\al(2,2)R<Ieq\o\al(2,0)R，故B、C錯(cuò)誤。8．如圖所示，一理想變壓器左右兩邊接有額定電壓均為U的4盞完全相同的燈泡(額定功率為P)，左端接在一電壓恒為U0的交流電源兩端。此時(shí)4盞燈剛好正常發(fā)光。下列說法中正確的是()A．該變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶3B．此時(shí)交流電源輸出的功率為3PC．U0＝4UD．如果燈L2突然燒斷，燈L1將變亮，而其余2盞燈將變暗〖答案〗C〖解析〗設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)，額定電流為I0，由圖可知，原線圈中的電流I1＝I0，副線圈中3盞燈并聯(lián)，則副線圈中的電流I2＝3I0，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可得n1∶n2＝3∶1，故A錯(cuò)誤；根據(jù)總功率等于各部分功率之和知，此時(shí)交流電源輸出的功率為4P，故B錯(cuò)誤；副線圈兩端電壓U2＝U，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得U1＝3U，所以U0＝3U＋U＝4U，故C正確；如果燈L2突然燒斷，則總功率減小，故副線圈中的電流減小，原線圈中的電流也減小，故燈L1將變暗，而原線圈兩端的電壓變大，故副線圈兩端的電壓變大，其余2盞燈將變亮，故D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(共4個(gè)小題，每小題5分，共20分)9．(2021·遼寧丹東市高二期末)如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的原理圖，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，下列敘述中正確的是()A．線圈在甲圖所在位置處磁通量最大B．線圈在乙圖所在位置處磁通量最大C．線圈在甲圖所在位置處電流最大D．線圈在乙圖所在位置處電流最大〖答案〗AD〖解析〗磁通量公式為Φ＝BSsinθ，θ為線圈所在平面與磁場(chǎng)方向所成的角度，圖乙此時(shí)線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，θ＝eq\f(π,2)，可得此時(shí)磁通量最大，為Φ＝BS，圖乙此時(shí)線圈所在平面與磁場(chǎng)方向平行，θ＝0，可得此時(shí)磁通量最小，為Φ＝0，故A正確，B錯(cuò)誤；線圈在乙圖所示位置時(shí)，磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的電流最大；在甲圖所示位置時(shí)，磁通量的變化率最小，產(chǎn)生的電流最小，故C錯(cuò)誤，D正確。10．矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。下列說法正確的是()A．此交變電流的頻率為0.2HzB．1s內(nèi)電流方向變化10次C．t＝0.1s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈〖答案〗BD〖解析〗由圖像知T＝0.2s，故f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.2)Hz＝5Hz，即1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈，每轉(zhuǎn)1圈電流方向改變2次，所以1s內(nèi)電流方向變化10次，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B、D正確；在t＝0.1s時(shí)，e＝0，所以線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。11．如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后()A．電流表A2的示數(shù)減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小C．電壓表V2的示數(shù)減小 D．電流表A1的示數(shù)不變〖答案〗AC〖解析〗由于理想變壓器原線圈兩端接入電壓的有效值不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈兩端電壓的有效值保持不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開關(guān)S閉合后，變壓器副線圈所在電路中的負(fù)載電阻減小，流過副線圈干路中的電阻R的電流增大，其兩端電壓增大，而副線圈兩端電壓不變，則與電流表A2串聯(lián)的電阻兩端電壓減小．即V2示數(shù)減小，由歐姆定律可知A2的示數(shù)減小，選項(xiàng)A、C正確；由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比可知，線圈匝數(shù)比不變，副線圈的電流增大，則通過原線圈的電流也增大，故A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12．發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計(jì)，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周()A．框內(nèi)電流方向不變B．電動(dòng)勢(shì)的最大值為UmC．流過電阻的電荷量q＝eq\f(2BL2,R)D．電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(πUmBL2,R)〖答案〗ABD〖解析〗金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向不變，A項(xiàng)正確；因除電阻R外其他電阻不計(jì)，R兩端電壓就等于電動(dòng)勢(shì)，所以電動(dòng)勢(shì)最大值為Um，B項(xiàng)正確；金屬框轉(zhuǎn)過半周，流過電阻R的電荷量為q′＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2BL2,R)，則金屬框轉(zhuǎn)過一周流過電阻R的電荷量為q＝2q′＝eq\f(4BL2,R)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻R兩端的電壓的有效值U＝eq\f(Um,\r(2))，Um＝BL2ω，T＝eq\f(2π,ω)，又Q＝eq\f(U2,R)T，聯(lián)立解得Q＝eq\f(πUmBL2,R)，D項(xiàng)正確。三、實(shí)驗(yàn)題(共2個(gè)小題，每小題6分，共12分)13．某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是________(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)。〖答案〗交流電源增大減小控制變量法〖解析〗變壓器不能改變直流電的電壓，故電源應(yīng)為低壓交流電源；由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知U2＝eq\f(n2,n1)U1，原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)n2，則副線圈兩端的電壓增大，由U2＝eq\f(n2,n1)U1可知n2不變，n1增大，則U2減小。上述實(shí)驗(yàn)采用的方法是控制變量法。14．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，(1)下列器材需要的有________。A．干電池組 B．滑動(dòng)變阻器C．直流電壓表 D．多用電表E．學(xué)生電源(2)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)保持原線圈的電壓以及副線圈的匝數(shù)不變，僅增加原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(3)如圖所示，當(dāng)左側(cè)線圈“0”“16”間接入9V電壓時(shí)，右側(cè)線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是________。A．3.1VB．2.5VC．1.7V〖答案〗(1)DE(2)減小(3)C四、計(jì)算題(共4個(gè)小題，共36分)15．(8分)(2021·北京西城區(qū)高二期末)如圖甲所示，KLMN是一個(gè)豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞豎直固定軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。從MN邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30°時(shí)開始計(jì)時(shí)：(1)在圖乙中畫出0時(shí)刻，沿固定軸OO′從上向下看線框的俯視圖，并標(biāo)出電流方向；(2)求經(jīng)過時(shí)間t，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式。〖答案〗(1)見〖解析〗(2)e＝BSωcos(ωt＋eq\f(π,6))V〖解析〗(1)0時(shí)刻，沿固定軸OO′從上向下看線框的俯視圖及電流方向如圖。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em＝BSω由于從MN邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30°時(shí)開始計(jì)時(shí)，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcos(ωt＋eq\f(π,6))V＝BSωcos(ωt＋eq\f(π,6))V。16．(8分)如圖所示，圓形線圈共100匝，半徑為r＝0.1m，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞過直徑的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，角速度為ω＝eq\f(300,π)rad/s，電阻為R＝10Ω，求：(1)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流；(2)寫出線圈中電流的表達(dá)式(磁場(chǎng)方向如圖所示，圖示位置為t＝0時(shí)刻)；(3)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的熱功率。〖答案〗(1)3A(2)i＝3sin(eq\f(300,π)t)A(3)45W〖解析〗(1)當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，線圈中感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝100×0.1×π×0.12×eq\f(300,π)V＝30VIm＝eq\f(Em,R)＝3A(2)由題意知i＝Imsinωt，即i＝3sin(eq\f(300,π)t)A(3)感應(yīng)電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3\r(2),2)A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的熱功率P＝I2R＝(eq\f(3\r(2),2))2×10W＝45W。17．(10