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1、本章综合能力提升练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 1 A.当穿过线框的磁通量为的时刻，线框中的感应电动势为 m 2 Em 2 B.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 m D.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
2、式为eEmcost，其中Emm，所以，线框中的电流i cost， Em m e R Em R 故选项 B、C 正确 ； 当穿过线框的磁通量为时，t30，所以线框中的感应电动势为e m 2 Emcos30，故选项 A 错误；开始计时时刻，线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积 3Em 2 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R 95，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
3、 正弦规律变化，如图乙所示，则( ) 图 2 A.t3.14102s 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 200V C.电路中电流最大值为 2A D.串联在外电路中的理想交流电流表的读数为 2A 答案 C 3.(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(
4、) 图 3 A.匀速转动过程中穿过导线框的磁通量变化率最大值为BS B.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nBS D.导线框中产生的感应电流瞬时值表达式为isint 2U 2R 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EmnBS， 磁通量变化率最大值为 Em n 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 个周期内电 2 1 T 2 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；由于导线框有 2 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 U R 据变压器原、
5、副线圈中电流与线圈匝数的关系可知，解得I1I2，故导线框中 I1 I2 n2 n1 n2 n1 U 2R 产生的感应电流的最大值为ImI1， 由于从中性面开始计时， 故导线框中产生的感应2 2U 2R 电流瞬时值表达式为isint，故 D 正确. 2U 2R 4.(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( ) 答案 A 5.(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
6、流电表，原、 副线圈匝数比为 21，开关 K 闭合前，电路正常工作.则闭合开关 K 后( ) 图 4 A.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 25Hz D.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，可知副 U1 U2 n1 n2 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
7、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，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 5 A.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
8、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.(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. 1 10 1 100 1 1000 1 10000 答案 B 解析 根据PUI得，I ，则输电导线上损失的功率 PI2RR，输送电压提高到原来 P U P2 U2 的 10
9、 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，A、C、D 1 100 1 100 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 6 A.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
10、线圈匝数变小，副线圈电压变大，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. I2n2 n1 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 7 A.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，当 U2 R 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 滑动变阻器R消耗
12、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 8 A.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 443 B.当灯泡正常发光时电流表的示数为 2A C.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 答案 AC 解析 输入端电压的有效值为U1V220V，灯泡
13、额定电压为UL15V，灯泡正常发光时 311 2 变压器线圈的总匝数与c点下方的匝数之比为，故 A 正确；灯泡正常发光时 n1 n2 U1 UL 220 15 44 3 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IAA P入 U1 30 220 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，根据电压之比等于匝数 3 22 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Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个 简单恒温箱温控电路，
14、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，则线圈中的电流变大，当线圈的电流大于或等于 20mA 时
15、，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，所 E rRR 以R (rR)260. E I 四、计算题 12.如图 10 所示，N50 匝的矩形线圈abcd，ab边长l120cm，ad
16、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n 3000r/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)e314cos100tV (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2n100rad/s 线圈处于题图所示位置时，感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2 代入数据得Em314V 则感应电动势的瞬时值表达式为 eEmcost314cos100tV. (3)感应电动势的有效值EE m 2 线圈匀速转动的周期T0.02s 2 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即 WT E2 Rr 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 ttI N Rr t NBS Rr NBl1l2 Rr 代入数据得q0.1C.