第十一章 (40分钟 100分) 一、单项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分，每小题只有一个选项符合题意)[高考资源网KS5U.COM] 1.(创新题)如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连，则(　　) A.变压器原线圈两端的电压为Br2ω/2 B.若R1不变时，通过负载R2的电流强度为0 C.若R1不变时，变压器的副线圈磁通量为0 D.若R1变化时，通过负载R2的电流强度为通过R1电流的 2.(2012·常州模拟)两只相同的电阻，分别通过正弦交流电和方形波的交流电.两种交变电流的最大值相等，波形如图所示，在正弦交流电的一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比为(　　) A.3∶1　　　B.1∶2　　　C.2∶1　　　D.4∶3 3.(2012·广州模拟)如图是远距离输电的示意图，下列说法正确的是(　　)
A.a是升压变压器，b是降压变压器 B.a是降压变压器，b是升压变压器[高考资源网] C.a的输出电压等于b的输入电压 D.a的输出电压等于输电线上损失的电压 4.(2012·泉州模拟)风速仪的简易装置如图甲所示，在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化.风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且v2>v1，则感应电流的峰值Im、周期T和电动势E的变化情况是(　　)
A.Im变大，T变小　　　　　B.Im变大，T不变 C.Im变小，T变小 D.Im不变，E变大 二、双项选择题(本大题共5小题，每小题8分，共40分，每小题有两个选项符合题意) 5.某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系如图所示.如果此线圈和一个R＝100 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是(　　) A.交变电流的周期为0.04 s B.交变电流的最大值为1 A C.交变电流的有效值为1 A D.电阻R两端的最大电压为141 V 6.(易错题)如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端.线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动.设线圈转动到图示位置的时刻t＝0，则(　　) A.在t＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0，电压表的读数也为0 B.1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次 C.在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小 D.在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变[高考资源网] 7.(创新题)一理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是(　　) A.若通过电路中A、C两处的电流分别为IA、IC，则IA＞IC B.若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大 C.若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大 D.若在使电阻R减小的同时，将触头P向A端滑动，则通过A处的电流增大 8.(易错题)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示.当开关S闭合后(　　)
A.A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B.A1示数变大，A1与A2示数的比值变大[Ks5u.com] C.V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D.V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 9.(2012·佛山模拟)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示.以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(　　) A.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈先后两次转速之比为3∶2 C.交流电a的瞬时值为u＝10sin5πtVks5u.com D.交流电b电压的最大值为5 V 三、实验题(6分) 10.传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器原理图.则
(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在　　　　(选填“a”或“b”). (2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向　　　　移动(选填“左”或“右”). 四、计算题(本大题共2小题，共30分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 11.(12分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动.一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝ T.用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V　11 kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：
(1)发电机的输出电压为多少？ (2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？ (3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？ 12.(预测题)(18分)水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一.某小河水流量为40 m3/s，现欲在此河段安装一台发电功率为1 000千瓦的发电机发电. (1)设发电机输出电压为500 V，在输送途中允许的电阻为5 Ω，允许损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？ (2)若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？(g取10 m/s2) ks5u.com 答案解析 1.【解析】选B.水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源.当R1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量一定，磁通量的变化量为零，则副线圈电压为零，可知A、C错误，B正确；当R1变化时，原线圈所加的电压也发生变化，但由于原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D错误. 2.【解析】选B.题图甲为正弦交流电，其有效值为I1＝
＝ A.题图乙为方波交流电，由于电流的热效应与电流的方向无关，所以其有效值为I2＝Im＝1 A，因此＝＝，故B正确. 3.【解析】选A.根据远距离输电的原理可知，变压器a应为升压变压器，变压器b应为降压变压器，故A正确，B错误；a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损失的电压之和，故C、D错误.[高考资源网KS5U.COM] 【变式备选】随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电.若发电厂的输出电压为U1，输电线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是(　　) A.输电线上损耗的功率为 B.输电线上损耗的功率为 C.若减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电[高考资源网KS5U.COM] D.采用更高的电压输电会降低输电的效率 【解析】选C.设发电厂的输出功率为P，则输电线损耗的功率为ΔP＝P－P0或ΔP＝I2R＝，故A、B均错误；采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，在用户需求的功率一定的情况下，发电厂输出的总功率减少，故可以提高输电效率，D错误. 4.【解析】选A.风速增大，风杯的转速增大，磁场变化加快，感应电流的峰值Im变大，周期T变小，电动势E变大，A正确，B、C、D错误. 5.【解析】选A、B.由e -t图知Em＝100 V，E有效＝
＝50 V，则Im＝
＝1 A，B项正确.I有效＝ A＝ A，C项错.电阻R两端的最大电压Um＝Em＝ 100 V，D项错误.由题图可知周期T＝4×10－2 s，A项正确. 6.【解析】选B、C.在t＝0时刻，线圈中穿过的磁通量最大，此时的瞬时感应电动势为零，但由于电压表测量的是有效值，故此时的电压表示数不为零，流过电阻R的电流为零，A错误；因为交变电流的周期为，而一个周期内交变电流的方向发生两次改变，所以1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次，B正确；在电阻R的两端再并联一只电阻后，由于外电路的总电阻减小，而电压表测量的是外电压，故电压表的读数将减小，C正确；在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，由于电容器有通交流的特性，所以等效为外电路的总电阻减小，故电压表的示数将减小，D错误. 7.【解析】选C、D.AB部分接电源为原线圈，PB部分接用电器为副线圈，原线圈的匝数大于副线圈的匝数，故原线圈中的电流小于副线圈中的电流，A错误；若仅使电阻R增大，由P＝可知输出功率将减小，输入功率也减小，B错误；若仅将触头P向A端滑动，U增大，由P＝可知R消耗的电功率增大，C正确；若在使电阻R减小的同时，将触头P向A端滑动，副线圈两端电压变大，电阻R变小，故副线圈中的电流增大，原线圈中电流也增大，D正确. 8.【解题指南】解答本题应注意以下三点： (1)副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定. (2)开关S闭合，负载电阻减小，副线圈电流由副线圈电压U2和负载电阻决定. (3)原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定. 【解析】选A、D.原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，则无论副线圈电路的负载怎样变化，都不会影响原副线圈上的电压，所以V2的示数不变，V1与V2示数的比值也不变，故D正确，C错误；S闭合后，副线圈电路的电阻减小，因而副线圈电路的电流增大，致使原线圈电路的电流增大.又因线圈匝数比不变，所以原副线圈中的电流比不变，故A正确，B错误. 9.【解析】选B、C.t＝0时，交流电a、b的瞬时值ua＝ub＝0，此时磁通量最大，A错.由图可知Ta＝0.4 s，Tb＝0.6 s，所以Ta∶Tb＝2∶3，转速之比等于周期比的倒数，是3∶2，B对.交流电a的峰值um＝10 V，ω＝＝5π，所以瞬时值为u＝10sin5πtV，C 对，根据um＝BSω，可得b的最大值是V，D错. 10.【解析】温度较高时，热敏电阻阻值减小，图乙中通电螺线管的磁性增强，将与弹簧相连的金属导体向左吸引，要使报警器所在电路接通并报警的话，开关应接在a.要实现温度更高时，即热敏电阻阻值更小时才将报警器电路接通，应该将滑动变阻器连入电路的阻值调大，即P向左移动. 答案：(1)a　(2)左 11.【解析】(1)Em＝NBSω＝1 100 V (2分) 输出电压的有效值为U1＝
＝1 100 V. (2分) (2)根据＝得＝5∶1. (3分) (3)根据P入＝P出＝2.2×104 W (2分) 再根据P入＝U1I1，解得I1＝20 A. (3分) 答案：(1)1 100 V　(2)5∶1　(3)20 A 12.【解析】(1)设送电电流为I，损耗的功率为P耗，导线电阻为R线，由P耗＝I2R线得： I＝＝ A＝100 A (3分) 设送电电压为U送，由P＝IU得： U送＝＝ V＝1×104 V (3分) 则升压变压器原、副线圈匝数比： ＝＝＝ (3分) (2)发电时水的重力势能转化为电能，故 50%mgh＝Pt (3分) 其中＝ρ＝1×103×40 kg/s＝4×104 kg/s (3分) 所以h＝＝ m＝5 m (3分)[高考资源网] 答案：(1)1∶20　(2)5 m 【总结提升】远距离输电的三种类型的分析方法 (1)第一类是由发电机→升压变压器→输电线→降压变压器→用电器的顺序分析. (2)第二类是由用电器到发电机的顺序逆向分析. (3)第三类中间突破，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理去推断发电和用电的问题.

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