A．用戶使用的電流是頻率為的交流電
B．該遠(yuǎn)距離輸電線路上的電阻為
C．該遠(yuǎn)距離輸電線路上損耗的功率為
D．該遠(yuǎn)距離輸電線路上的電流為
2．（2024?道里區(qū)校級(jí)四模）如圖所示，理想變壓器左側(cè)原線圈通過輸電線與理想交流電流表和發(fā)電機(jī)連接，其中發(fā)電機(jī)部分由長(zhǎng)為、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒以及兩個(gè)半徑也為的電阻不計(jì)的金屬圓環(huán)組成。使導(dǎo)體棒的兩個(gè)端點(diǎn)分別位于金屬圓環(huán)的同一水平面上，導(dǎo)體棒以角速度在豎直面內(nèi)繞圓環(huán)中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)空間存在方向豎直向下、與金屬圓環(huán)平行、磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。變壓器右側(cè)副線圈中接有阻值為的定值電阻和變阻箱，以及理想交流電壓表、、和理想交流電流表，初始時(shí)調(diào)節(jié)電阻箱阻值使其大小等于，此時(shí)電路能正常工作，之后再次調(diào)節(jié)電阻箱使其阻值等于，已知，上述過程中，下列說法正確的是
A．電流表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增加
B．電壓表的示數(shù)不變，電壓表的示數(shù)增加
C．電壓表的示數(shù)為
D．電阻箱消耗的電功率增大
3．（2024?福建模擬）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，電阻，電流表、電壓表均為理想電表。原線圈，端接入如圖乙所示的正弦交變電壓，則
A．電流表的示數(shù)為
B．時(shí)，電壓表示數(shù)為
C．副線圈中的電流方向每秒改變50次
D．原線圈的電流最大值為
4．（2024?開福區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，理想變壓器為自耦變壓器，原線圈接交流電源的兩端，理想電壓表的讀數(shù)恒為，副線圈接阻值為的定值電阻和滑動(dòng)變阻器。調(diào)節(jié)自耦變壓器以及滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)理想電壓表的讀數(shù)為時(shí)，電源的輸入功率為，則滑動(dòng)變阻器消耗的功率為
A．B．
C．D．
5．（2024?濱海新區(qū)校級(jí)三模）風(fēng)力發(fā)電將成為福建沿海實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖甲，風(fēng)力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車外形，風(fēng)吹向葉片驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部匝數(shù)為的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以角速度繞垂直于磁場(chǎng)的水平轉(zhuǎn)軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡(jiǎn)化為圖乙。已知匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為。則
A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)?br>B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)電流表的示數(shù)為零
C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)磁通量的變化率最大
D．穿過線圈的最大磁通量為
6．（2024?下城區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，甲、乙、丙、丁所示是四種常見的磁場(chǎng)，下列分析正確的是
A．矩形線圈在甲圖兩異名磁極間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，可產(chǎn)生正弦式交流電
B．矩形線框放置在乙圖中異名磁極間所制成的磁電式電表，表盤刻度均勻
C．圖丙中相距很近的兩個(gè)同名磁極之間的磁場(chǎng)，除邊緣外，可認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
D．圖丁中相距一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)可認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
7．（2024?青島模擬）如圖所示為某小型輸電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率恒為。升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為，電流表的示數(shù)為，輸電線的總電阻。下列說法正確的是
A．升壓變壓器的原線圈輸入電壓
B．電流互感器是一種降壓變壓器
C．將滑動(dòng)觸頭下移，用戶獲得的電壓將增大
D．用戶獲得的功率為
8．（2024?梅州一模）某電學(xué)研究小組根據(jù)電工技術(shù)中“鉗形電流測(cè)量?jī)x”工作原理，自制了一個(gè)的鉗形電流表，如圖所示，鐵芯左側(cè)繞有匝數(shù)為的線圈，并與電流表組成閉合電路。某次進(jìn)行測(cè)量時(shí)，鉗口打開，把被測(cè)的通電導(dǎo)線放在鉗口中間，通過電流表，可以間接測(cè)出通電導(dǎo)線中的電流。不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗，則下列說法正確的是
A．該測(cè)量?jī)x屬于升壓變壓器
B．該測(cè)量?jī)x工作原理是利用自感現(xiàn)象
C．若導(dǎo)線中通過的是直流電，電流表中通過的電流是
D．電流表的示數(shù)隨鐵芯左側(cè)線圈的匝數(shù)增加而變大
9．（2024?北京）如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規(guī)格為“，”的燈泡。若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是
A．原線圈兩端電壓的有效值為
B．副線圈中電流的有效值為
C．原、副線圈匝數(shù)之比為
D．原線圈的輸入功率為
10．（2024?茂名二模）某興趣小組在校園內(nèi)進(jìn)行科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地所處的磁場(chǎng)可視為方向豎直向下，大小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，興趣小組使長(zhǎng)為、寬為、匝數(shù)為100的金屬線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，再利用原、副線圈匝數(shù)比為的理想變壓器使“，”電風(fēng)扇正常工作，線框及電線電阻不計(jì)，如圖所示。下列說法正確的是
A．當(dāng)線框平面與地面平行時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大
B．電風(fēng)扇的內(nèi)阻為
C．為了使電風(fēng)扇能正常工作，需把電風(fēng)扇與一個(gè)阻值的電阻串聯(lián)
D．金屬線框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為
二．多選題（共7小題）
11．（2024?寧河區(qū)校級(jí)模擬）某種感溫式火災(zāi)報(bào)警器的簡(jiǎn)化工作電路如圖所示。變壓器原線圈接電壓有效值恒定的交流電源。副線圈連接報(bào)警系統(tǒng)，其中為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，為滑動(dòng)變阻器，為定值電阻。當(dāng)警戒范圍內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，環(huán)境溫度升高達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，報(bào)警裝置（圖中未畫出）通過檢測(cè)的電流觸發(fā)報(bào)警。下列說法正確的是
A．警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，副線圈兩端電壓減小
B．警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，原線圈輸入功率變大
C．通過定值電阻的電流過大時(shí)，報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警
D．若要調(diào)高預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度，可減小滑動(dòng)變阻器的阻值
12．（2024?麥積區(qū)二模）實(shí)驗(yàn)室中手搖發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，兩磁體間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，發(fā)電機(jī)的正方形線圈繞軸以轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線圈的邊長(zhǎng)為，匝數(shù)為，總電阻為，外接小燈泡的電阻為，其余電阻不計(jì)，下列說法正確的是
A．回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為
B．小燈泡兩端的電壓為
C．通過小燈泡的電流為
D．小燈泡的功率為
13．（2024?新課標(biāo)）電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)可利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的某瞬間，磁場(chǎng)方向恰與線圈平面垂直，如圖所示。將兩磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則磁極再轉(zhuǎn)過時(shí)，線圈中
A．電流最小B．電流最大
C．電流方向由指向D．電流方向由指向
14．（2024?衡水模擬）如圖所示，理想變壓器原線圈接的交流電，原、副線圈匝數(shù)比，已知定值電阻、，是滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是
A．時(shí)，理想變壓器的輸出功率最大
B．理想變壓器的最大輸出功率為
C．理想變壓器的輸出功率最大時(shí)，電流表的示數(shù)為
D．時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大
15．（2024?清江浦區(qū)模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為，、接入電壓有效值恒定的交變電源，其中為滑動(dòng)變阻器，、為定值電阻，電流表、電壓表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)后，電流表及兩個(gè)電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別用△、△和△表示，下列判斷正確的是
A．B．C．D．
16．（2024?桃城區(qū)校級(jí)模擬）交變電路示意圖如圖所示，圖中變壓器為理想變壓器，已知三個(gè)燈泡完全相同，其阻值可視為定值，、接入有效值為的交變電流。初始時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片置于最左端時(shí)，三個(gè)燈泡亮度相同，現(xiàn)讓滑片向右滑動(dòng)，、、、、、的變化量大小分別為△、△、△、△、△、△，下列說法正確的是
A．B．滑片向右滑動(dòng)時(shí)，增大
C．2△△△D．增大
17．（2024?郫都區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示，導(dǎo)線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示。線框通過可變電阻與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接入一額定電壓為的電燈泡，當(dāng)可變電阻時(shí)，電燈泡恰好正常發(fā)光且電流表的示數(shù)為，導(dǎo)線框的電阻不計(jì)，電燈泡的電阻不變，電流表為理想電流表，則下列說法正確的是
A．圖甲中導(dǎo)線框所處位置的磁通量變化率最小
B．由圖乙知，時(shí)，導(dǎo)線框垂直于中性面
C．變壓器原線圈的輸入電壓的表達(dá)式為
D．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為
三．填空題（共3小題）
18．（2024?泉州模擬）如圖甲所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為，輸入的交變電壓如圖乙所示，、是完全相同的燈泡，設(shè)燈絲電阻保持不變。若燈泡能正常發(fā)光，則燈泡 （選填“能”或“不能” 正常發(fā)光，燈泡的額定電壓為 ，交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為 。
19．（2023?豐臺(tái)區(qū)一模）實(shí)驗(yàn)室有一種可拆變壓器，原線圈為800匝，副線圈有400匝、300匝、200匝三種規(guī)格，但標(biāo)記不清，某同學(xué)選用一組副線圈，把原線圈連接學(xué)生電源，測(cè)量原線圈的輸入電壓和副線圈輸出電壓，得到的數(shù)據(jù)如表：
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可判斷副線圈的匝數(shù)為 。
．400匝
．300匝
．200匝
請(qǐng)說明你的判斷依據(jù)： 。
20．（2022?臺(tái)江區(qū)校級(jí)模擬）2022年年初福建北電南送特高壓交流輸變電工程（福州—廈門）核準(zhǔn)批復(fù)，落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”行動(dòng)方案。如圖所示為電能輸送示意圖，理想升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為，則 （選填“大于”、“小于”或“等于” ：若輸電線的總電阻為，用戶電阻為，其他導(dǎo)線電阻不計(jì)，用戶獲得的功率為，則輸電線路中消耗的熱功率為 。
四．解答題（共5小題）
21．（2024?天津）電動(dòng)汽車制動(dòng)過程中可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電模式，在產(chǎn)生制動(dòng)效果的同時(shí)，將汽車的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，實(shí)現(xiàn)能量回收、降低能耗。如圖1所示，發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的單匝正方形線框，線框邊長(zhǎng)為，電阻忽略不計(jì)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線框轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)垂直，且與、距離相等。線框與儲(chǔ)能裝置連接。
（1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖1所示，試判斷圖示位置中的電流方向；
（2）若線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框平面與中性面垂直瞬間開始計(jì)時(shí)，線框在時(shí)刻位置如圖2所示，求此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；
（3）討論電動(dòng)汽車在某次制動(dòng)儲(chǔ)存電能時(shí)，為方便計(jì)算，做兩點(diǎn)假定：①將儲(chǔ)能裝置替換為阻值為的電阻，電阻消耗的電能等于儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的電能；②線框轉(zhuǎn)動(dòng)第一周的角速度為，第二周的角速度為，第三周的角速度為，依次減半，直到線框停止轉(zhuǎn)動(dòng)。若該制動(dòng)過程中汽車在水平路面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，汽車質(zhì)量為，加速度大小為，儲(chǔ)存的電能為初動(dòng)能的，求制動(dòng)過程中汽車行駛的最大距離。
22．（2024?海淀區(qū)校級(jí)模擬）新型電動(dòng)汽車在剎車時(shí)，電動(dòng)機(jī)的線圈會(huì)充當(dāng)“發(fā)電機(jī)”角色，由車輪帶動(dòng)來回收能量。為研究方便，發(fā)電機(jī)可抽象為如圖1所示模型：兩磁極間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、長(zhǎng)方形線圈面積為，重?cái)?shù)為，整個(gè)線圈都處于磁場(chǎng)中，可繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈外接有阻值為的純電阻負(fù)載，忽略線圈的電阻。電動(dòng)汽車的質(zhì)量為。
（1）若電動(dòng)汽車剎車時(shí)受到的地面摩擦等阻力與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)提供的剎車制動(dòng)力相比可以忽略，即該模型中，剎車時(shí)汽車受到的阻力完全由線圈轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致，汽車失去的動(dòng)能全部用來發(fā)電。
設(shè)在汽車剎車過程中某一時(shí)刻，線圈平面和磁場(chǎng)恰好平行，已知此時(shí)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為，汽車在水平路面上的瞬時(shí)速度為，求此時(shí)：
發(fā)電機(jī)工作回路中電功率的大小；
汽車線圈提供的制動(dòng)力的大小。
（2）若電動(dòng)汽車受到地面摩擦阻力恒為，線圈提供的制動(dòng)力與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成正比，比例系數(shù)為。經(jīng)過時(shí)間，汽車的速度由減為0。
在圖2中定性作出汽車剎車過程中速度隨時(shí)間的變化圖線；
求汽車減速過程中發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。
23．（2024?光明區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的直徑為、匝數(shù)的線圈，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示），線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，線圈內(nèi)阻為，它的引出線接有的小燈泡，外力推動(dòng)線圈框架的端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過小燈泡，從時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，線圈運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示，摩擦等損耗不計(jì)，求：
（1）電壓表的示數(shù)；
（2）時(shí)外力的大小。
24．（2024?南通一模）如圖所示，一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)輸出端連接理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為、，副線圈連接電阻。交流發(fā)電機(jī)的線圈匝數(shù)為，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為，發(fā)電機(jī)線圈電阻不計(jì)。求：
（1）通過發(fā)電機(jī)線圈磁通量的最大值；
（2）變壓器原線圈中電流的有效值。
25．（2024?四川一模）電動(dòng)曬衣桿方便實(shí)用，在日常生活中得到廣泛應(yīng)用。如圖所示，一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為，原線圈兩端接入正弦交流電源，電壓為，副線圈接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)開關(guān)接通后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)質(zhì)量為的晾衣桿以速度勻速上升，此時(shí)電流表讀數(shù)為，重力加速度為。求：
（1）電動(dòng)機(jī)的輸入功率；
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻。
2025年高考物理壓軸訓(xùn)練15
參考答案與試題解析
一．選擇題（共10小題）
1．（2024?興慶區(qū)校級(jí)三模）如圖所示為高壓輸電電路圖，發(fā)電站輸送的電壓為，變壓器為理想變壓器。將兩個(gè)相同的電壓互感器甲和乙分別接入遠(yuǎn)距離輸電線路的前后端，電流互感器接入遠(yuǎn)距離輸電線路。電壓互感器的原、副線圈匝數(shù)比為，電流互感器的原、副線圈匝數(shù)比為，且。高壓輸電線路正常工作時(shí)，電壓互感器甲、乙的示數(shù)分別為、，電流互感器的示數(shù)為。則
A．用戶使用的電流是頻率為的交流電
B．該遠(yuǎn)距離輸電線路上的電阻為
C．該遠(yuǎn)距離輸電線路上損耗的功率為
D．該遠(yuǎn)距離輸電線路上的電流為
【答案】
【解答】、根據(jù)可知，則用戶使用的電流是頻率為，故錯(cuò)誤；
、對(duì)于電壓互感器甲，可知遠(yuǎn)距離輸電線路前端電壓滿足：，即
對(duì)于電壓互感器乙，可知遠(yuǎn)距離輸電線路后端電壓滿足：，即
對(duì)于電流互感器，可知遠(yuǎn)距離輸電線路中的電流滿足：，則該遠(yuǎn)距離輸電線路上的電流為：
則該遠(yuǎn)距離輸電線路上的電阻為，故錯(cuò)誤；
、該遠(yuǎn)距離輸電線路上損耗的功率為，故正確。
故選：。
2．（2024?道里區(qū)校級(jí)四模）如圖所示，理想變壓器左側(cè)原線圈通過輸電線與理想交流電流表和發(fā)電機(jī)連接，其中發(fā)電機(jī)部分由長(zhǎng)為、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒以及兩個(gè)半徑也為的電阻不計(jì)的金屬圓環(huán)組成。使導(dǎo)體棒的兩個(gè)端點(diǎn)分別位于金屬圓環(huán)的同一水平面上，導(dǎo)體棒以角速度在豎直面內(nèi)繞圓環(huán)中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)空間存在方向豎直向下、與金屬圓環(huán)平行、磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。變壓器右側(cè)副線圈中接有阻值為的定值電阻和變阻箱，以及理想交流電壓表、、和理想交流電流表，初始時(shí)調(diào)節(jié)電阻箱阻值使其大小等于，此時(shí)電路能正常工作，之后再次調(diào)節(jié)電阻箱使其阻值等于，已知，上述過程中，下列說法正確的是
A．電流表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增加
B．電壓表的示數(shù)不變，電壓表的示數(shù)增加
C．電壓表的示數(shù)為
D．電阻箱消耗的電功率增大
【答案】
【解答】設(shè)導(dǎo)體棒此時(shí)的速度與豎直方向夾角為，則導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，電阻箱的阻值變大，故副線圈的總電阻變大，副線圈的總電流變小，則原線圈的電流變小，故電流表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)也減小，故錯(cuò)誤；
由于導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)速不變，故原線圈的電壓不變，則電壓表示數(shù)不變，電阻箱的阻值變大，故副線圈的總電阻變大，副線圈的總電流變小，由于和是串聯(lián)關(guān)系，則的電壓變小，故變小，由于副線圈的總電壓不變，故的電壓變大，即電壓表的示數(shù)增加，故錯(cuò)誤；
原線圈電壓有效值，根據(jù)變壓器變壓特點(diǎn)：，可得，故正確；
初始時(shí)電阻箱消耗的電功率為：，調(diào)節(jié)電阻箱使其阻值等于后，電功率為：，故消耗電功率應(yīng)減小，故錯(cuò)誤。
故選：。
3．（2024?福建模擬）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，電阻，電流表、電壓表均為理想電表。原線圈，端接入如圖乙所示的正弦交變電壓，則
A．電流表的示數(shù)為
B．時(shí)，電壓表示數(shù)為
C．副線圈中的電流方向每秒改變50次
D．原線圈的電流最大值為
【答案】
【解答】、分析圖乙可知，原線圈的電壓最大值為，所以原線圈的電壓的有效值為，再根據(jù)可知，副線圈的電壓的有效值為，即為電壓表的讀數(shù)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電流，故錯(cuò)誤。
、變壓器不會(huì)改變電流的頻率，電流的周期為，交變電流一個(gè)周期電流方向改變2次，則電流方向每秒改變100次，故錯(cuò)誤。
、根據(jù)可知，，則最大值為，故正確。
故選：。
4．（2024?開福區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，理想變壓器為自耦變壓器，原線圈接交流電源的兩端，理想電壓表的讀數(shù)恒為，副線圈接阻值為的定值電阻和滑動(dòng)變阻器。調(diào)節(jié)自耦變壓器以及滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)理想電壓表的讀數(shù)為時(shí)，電源的輸入功率為，則滑動(dòng)變阻器消耗的功率為
A．B．
C．D．
【答案】
【解答】當(dāng)初級(jí)電壓為時(shí)，電壓表的讀數(shù)為，可知此時(shí)和兩端的電壓之和為；
根據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系
根據(jù)功率公式
此時(shí)次級(jí)電流為
變阻器消耗的功率為
綜上分析，故錯(cuò)誤，正確。
故選：。
5．（2024?濱海新區(qū)校級(jí)三模）風(fēng)力發(fā)電將成為福建沿海實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖甲，風(fēng)力發(fā)電裝置呈現(xiàn)風(fēng)車外形，風(fēng)吹向葉片驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部匝數(shù)為的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以角速度繞垂直于磁場(chǎng)的水平轉(zhuǎn)軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，發(fā)電模型簡(jiǎn)化為圖乙。已知匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為。則
A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)?br>B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)電流表的示數(shù)為零
C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)磁通量的變化率最大
D．穿過線圈的最大磁通量為
【答案】
【解答】、當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，根據(jù)右手定則判斷可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)?，故錯(cuò)誤；
、當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，線圈與磁場(chǎng)垂直，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為零，但電流表測(cè)量的是有效值，示數(shù)不為零，故錯(cuò)誤；
、當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，線圈與磁場(chǎng)平行，即線圈與中性面垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量的變化率最大，故正確；
、由得，穿過線圈的最大磁通量為，故錯(cuò)誤。
故選：。
6．（2024?下城區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，甲、乙、丙、丁所示是四種常見的磁場(chǎng)，下列分析正確的是
A．矩形線圈在甲圖兩異名磁極間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，可產(chǎn)生正弦式交流電
B．矩形線框放置在乙圖中異名磁極間所制成的磁電式電表，表盤刻度均勻
C．圖丙中相距很近的兩個(gè)同名磁極之間的磁場(chǎng)，除邊緣外，可認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
D．圖丁中相距一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)可認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
【答案】
【解答】甲圖中的電場(chǎng)是輻向磁場(chǎng)，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)無法產(chǎn)生正弦式交流電，故錯(cuò)誤；
磁電式電表內(nèi)部磁極做成弧形，線圈繞在鐵芯上，能產(chǎn)生均勻輻射分布的磁場(chǎng)磁場(chǎng)，但本題是直接把矩形線圈放入異名磁極間，不會(huì)產(chǎn)生均勻輻射分布的磁場(chǎng)，表盤刻度未知，故錯(cuò)誤；
相距很近的異名磁極之間的磁場(chǎng)，除邊緣外，是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但圖中是同名磁極，相互排斥，磁感線是“勢(shì)不兩立”的曲線，故錯(cuò)誤；
圖丁中相距一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通同向電流，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)可認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故正確。
故選：。
7．（2024?青島模擬）如圖所示為某小型輸電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率恒為。升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為，電流表的示數(shù)為，輸電線的總電阻。下列說法正確的是
A．升壓變壓器的原線圈輸入電壓
B．電流互感器是一種降壓變壓器
C．將滑動(dòng)觸頭下移，用戶獲得的電壓將增大
D．用戶獲得的功率為
【答案】
【解答】．電流互感器原線圈中的電流
升壓變壓器的輸出電壓
升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，則
則
故錯(cuò)誤；
．根據(jù)線圈匝數(shù)關(guān)系可知電流互惑器是一種升壓變壓器，故錯(cuò)誤；
．將活動(dòng)觸頭下移，增大了，降壓變壓器用戶獲得的電壓
可知增大時(shí)，減小，故錯(cuò)誤；
．輸電線上損失的功率
用戶獲得的功率
△
故正確。
故選：。
8．（2024?梅州一模）某電學(xué)研究小組根據(jù)電工技術(shù)中“鉗形電流測(cè)量?jī)x”工作原理，自制了一個(gè)的鉗形電流表，如圖所示，鐵芯左側(cè)繞有匝數(shù)為的線圈，并與電流表組成閉合電路。某次進(jìn)行測(cè)量時(shí)，鉗口打開，把被測(cè)的通電導(dǎo)線放在鉗口中間，通過電流表，可以間接測(cè)出通電導(dǎo)線中的電流。不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗，則下列說法正確的是
A．該測(cè)量?jī)x屬于升壓變壓器
B．該測(cè)量?jī)x工作原理是利用自感現(xiàn)象
C．若導(dǎo)線中通過的是直流電，電流表中通過的電流是
D．電流表的示數(shù)隨鐵芯左側(cè)線圈的匝數(shù)增加而變大
【答案】
【解答】、根據(jù)題意可知，原線圈匝數(shù)為1，副線圈匝數(shù)為100，由可知該測(cè)量?jī)x屬于升壓變壓器，故正確；
、該測(cè)量?jī)x工作原理是利用互感現(xiàn)象，故錯(cuò)誤；
、則該測(cè)量?jī)x屬于升壓變壓器，若導(dǎo)線中通過的是直流電，變壓器不工作，電流表無示數(shù)，故錯(cuò)誤；
、根據(jù)公式電流與匝數(shù)的關(guān)系
鐵芯左側(cè)多繞幾圈導(dǎo)線，即增大，而和不變，故應(yīng)減小，故電流表示數(shù)減小，故錯(cuò)誤。
故選：。
9．（2024?北京）如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規(guī)格為“，”的燈泡。若燈泡正常發(fā)光，下列說法正確的是
A．原線圈兩端電壓的有效值為
B．副線圈中電流的有效值為
C．原、副線圈匝數(shù)之比為
D．原線圈的輸入功率為
【答案】
【解答】由圖乙知，原線圈電壓最大值為，根據(jù)正弦交流電最大值和有效值的關(guān)系，則有效值為，故錯(cuò)誤；
燈泡正常發(fā)光，由得，副線圈中電流有效值為，故正確；
由理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系可知，故錯(cuò)誤；
理想變壓器沒有能量損失，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，則原線圈的輸入功率，故錯(cuò)誤。
故選：。
10．（2024?茂名二模）某興趣小組在校園內(nèi)進(jìn)行科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地所處的磁場(chǎng)可視為方向豎直向下，大小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，興趣小組使長(zhǎng)為、寬為、匝數(shù)為100的金屬線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，再利用原、副線圈匝數(shù)比為的理想變壓器使“，”電風(fēng)扇正常工作，線框及電線電阻不計(jì)，如圖所示。下列說法正確的是
A．當(dāng)線框平面與地面平行時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大
B．電風(fēng)扇的內(nèi)阻為
C．為了使電風(fēng)扇能正常工作，需把電風(fēng)扇與一個(gè)阻值的電阻串聯(lián)
D．金屬線框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為
【答案】
【解答】．當(dāng)線框平面與地面平行時(shí)，此時(shí)穿過線框的磁通量最大，但磁通量變化率為0，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為0，故錯(cuò)誤；
．電風(fēng)扇正常工作，電風(fēng)扇的內(nèi)阻為，則有
又
其中，
聯(lián)立解得：
故錯(cuò)誤；
．金屬線框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為：
其中，
代入數(shù)據(jù)得：
則變壓器原線圈的輸入電壓有效值為：
解得：
變壓器副線圈的輸出電壓有效值為：
其中
代入數(shù)據(jù)得：
為了使電風(fēng)扇能正常工作，副線圈電流為
代入數(shù)據(jù)得：
根據(jù)歐姆定律可知，與電風(fēng)扇串聯(lián)的電阻阻值為：
解得：
故正確，錯(cuò)誤。
故選：。
二．多選題（共7小題）
11．（2024?寧河區(qū)校級(jí)模擬）某種感溫式火災(zāi)報(bào)警器的簡(jiǎn)化工作電路如圖所示。變壓器原線圈接電壓有效值恒定的交流電源。副線圈連接報(bào)警系統(tǒng)，其中為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，為滑動(dòng)變阻器，為定值電阻。當(dāng)警戒范圍內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，環(huán)境溫度升高達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，報(bào)警裝置（圖中未畫出）通過檢測(cè)的電流觸發(fā)報(bào)警。下列說法正確的是
A．警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，副線圈兩端電壓減小
B．警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，原線圈輸入功率變大
C．通過定值電阻的電流過大時(shí)，報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警
D．若要調(diào)高預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度，可減小滑動(dòng)變阻器的阻值
【答案】
【解答】、變壓器中副線圈兩端電壓取決于原線圈電壓與匝數(shù)比，由于原線圈兩端電壓與匝數(shù)比不變，則警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，副線圈兩端電壓不變，故錯(cuò)誤；
、警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，副線圈兩端電壓不變，而副線圈中總電阻減小，副線圈中電流增大，則原線圈中電流增大，由可知，由于原線圈兩端電壓不變，所以原線圈輸入功率變大，故正確；
、警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，副線圈兩端電壓不變，而副線圈中總電阻減小，副線圈中電流增大，即通過定值電阻的電流達(dá)到某一值時(shí)，報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警，即通過定值電阻的電流過大時(shí)，報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警，故正確；
、若要調(diào)高預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度，即熱敏電阻的阻值較小時(shí)不報(bào)警，要保持流過的電流不變，則可增大滑動(dòng)變阻器的阻值，故錯(cuò)誤。
故選：。
12．（2024?麥積區(qū)二模）實(shí)驗(yàn)室中手搖發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，兩磁體間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，發(fā)電機(jī)的正方形線圈繞軸以轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知線圈的邊長(zhǎng)為，匝數(shù)為，總電阻為，外接小燈泡的電阻為，其余電阻不計(jì)，下列說法正確的是
A．回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為
B．小燈泡兩端的電壓為
C．通過小燈泡的電流為
D．小燈泡的功率為
【答案】
【解答】、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為
故錯(cuò)誤；
、電動(dòng)勢(shì)有效值為
小燈泡兩端的電壓為
故錯(cuò)誤；
、通過小燈泡的電流為
故正確；
、小燈泡的功率為
解得
故正確。
故選：。
13．（2024?新課標(biāo)）電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)可利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的某瞬間，磁場(chǎng)方向恰與線圈平面垂直，如圖所示。將兩磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則磁極再轉(zhuǎn)過時(shí)，線圈中
A．電流最小B．電流最大
C．電流方向由指向D．電流方向由指向
【答案】
【解答】如圖開始線圈處于中性面位置，當(dāng)磁極再轉(zhuǎn)過時(shí)，此時(shí)穿過線圈的磁通量為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則感應(yīng)電流最大；在磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，穿過線圈的磁通量在減小，根據(jù)楞次定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流方向由指向，故正確，錯(cuò)誤。
故選：。
14．（2024?衡水模擬）如圖所示，理想變壓器原線圈接的交流電，原、副線圈匝數(shù)比，已知定值電阻、，是滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是
A．時(shí)，理想變壓器的輸出功率最大
B．理想變壓器的最大輸出功率為
C．理想變壓器的輸出功率最大時(shí)，電流表的示數(shù)為
D．時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大
【答案】
【解答】．根據(jù)交流電瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式可知，電源電動(dòng)勢(shì)有效值為，如圖所示，假設(shè)原線圈中的電壓為，電流為，可認(rèn)為虛線框中為等效電阻
又根據(jù)理想變壓器電壓、電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系有
，
又
可得
①
則電路可看成是由和組成的電路，若使變壓器輸出功率最大，則的功率最大，根據(jù)
根據(jù)基本不等式，當(dāng)時(shí)，的輸出功率最大，此時(shí)由①式可得
輸出的最大功率
故正確，錯(cuò)誤；
．理想變壓器的輸出功率等于負(fù)載電阻總功率，根據(jù)電功率公式有
可得
故錯(cuò)誤；
．要使滑動(dòng)變阻器上的功率最大，把按照上述規(guī)則等效到副線圈中，有
求得
如圖所示：
把虛線框看成是電源，內(nèi)阻
當(dāng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器輸出功率最大，此時(shí)
故正確。
故選：。
15．（2024?清江浦區(qū)模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為，、接入電壓有效值恒定的交變電源，其中為滑動(dòng)變阻器，、為定值電阻，電流表、電壓表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)后，電流表及兩個(gè)電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別用△、△和△表示，下列判斷正確的是
A．B．C．D．
【答案】
【解答】、根據(jù)題意，由圖可知，電壓表測(cè)定值電阻兩端電壓，流過的電流等于電流表的讀數(shù)，則根據(jù)歐姆定律有：
滑片向下移動(dòng)后同理有：
則兩式相減有：，故錯(cuò)誤，正確；
、設(shè)交變電源電壓的有效值為，則有
又根據(jù)變壓器的規(guī)律有：，
可得表達(dá)式：
滑片向下移動(dòng)后同理有：
兩式相減有：
變形可得：，故錯(cuò)誤，正確。
故選：。
16．（2024?桃城區(qū)校級(jí)模擬）交變電路示意圖如圖所示，圖中變壓器為理想變壓器，已知三個(gè)燈泡完全相同，其阻值可視為定值，、接入有效值為的交變電流。初始時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片置于最左端時(shí)，三個(gè)燈泡亮度相同，現(xiàn)讓滑片向右滑動(dòng)，、、、、、的變化量大小分別為△、△、△、△、△、△，下列說法正確的是
A．B．滑片向右滑動(dòng)時(shí)，增大
C．2△△△D．增大
【答案】
【解答】．滑動(dòng)變阻器置于最左端時(shí)，燈泡正常發(fā)光，根據(jù)題意可知?jiǎng)t此時(shí)
，
由理想變壓器的功率關(guān)系有
聯(lián)立解得
則
故正確；
．將除、外的所有電路看作等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知當(dāng)增大時(shí)，路端電壓增大，則等效電源電流減小，故錯(cuò)誤；
．由中結(jié)論
可知
、
又因?yàn)樵龃?，?dǎo)致、增大，從而有減小、增大，則減小，可知
△、△、△
解得
2△△△
故正確
．根據(jù)歐姆定律有
則比值不變，故錯(cuò)誤。
故選：。
17．（2024?郫都區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示，導(dǎo)線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示。線框通過可變電阻與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接入一額定電壓為的電燈泡，當(dāng)可變電阻時(shí)，電燈泡恰好正常發(fā)光且電流表的示數(shù)為，導(dǎo)線框的電阻不計(jì)，電燈泡的電阻不變，電流表為理想電流表，則下列說法正確的是
A．圖甲中導(dǎo)線框所處位置的磁通量變化率最小
B．由圖乙知，時(shí)，導(dǎo)線框垂直于中性面
C．變壓器原線圈的輸入電壓的表達(dá)式為
D．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為
【答案】
【解答】、圖甲中導(dǎo)線框所在位置正好是導(dǎo)線框平面與磁感線平行，此時(shí)穿過導(dǎo)線框的磁通量為零，磁通量變化率最大，故錯(cuò)誤；
、由圖乙知，時(shí)導(dǎo)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為零，此時(shí)磁通量的變化率為零，導(dǎo)線框處于中性面位置，故錯(cuò)誤；
、由圖乙可知交流電的周期，則導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為，所以變壓器原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為，故正確；
、電動(dòng)勢(shì)的有效值為，所以變壓器原線圈的輸入電壓為，因?yàn)闊襞菡谜０l(fā)光，所以燈泡兩端的電壓即變壓器的輸出電壓為，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，故正確。
故選：。
三．填空題（共3小題）
18．（2024?泉州模擬）如圖甲所示的電路中，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為，輸入的交變電壓如圖乙所示，、是完全相同的燈泡，設(shè)燈絲電阻保持不變。若燈泡能正常發(fā)光，則燈泡 不能 （選填“能”或“不能” 正常發(fā)光，燈泡的額定電壓為 ，交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為 。
【答案】不能，40，。
【解答】原副線圈的匝數(shù)比，即燈泡的電流是燈泡電流的2倍，故燈泡正常發(fā)光，不能正常發(fā)光；根據(jù)圖乙，電源電壓有效值為，設(shè)燈泡的電阻為，的電流為，根據(jù)電壓關(guān)系有，則，所以燈泡的電壓為，根據(jù)圖乙，交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為。
故答案為：不能，40，。
19．（2023?豐臺(tái)區(qū)一模）實(shí)驗(yàn)室有一種可拆變壓器，原線圈為800匝，副線圈有400匝、300匝、200匝三種規(guī)格，但標(biāo)記不清，某同學(xué)選用一組副線圈，把原線圈連接學(xué)生電源，測(cè)量原線圈的輸入電壓和副線圈輸出電壓，得到的數(shù)據(jù)如表：
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可判斷副線圈的匝數(shù)為 。
．400匝
．300匝
．200匝
請(qǐng)說明你的判斷依據(jù)： 。
【答案】；見解析
【解答】根據(jù)理想變壓器的原理可知，原副線圈兩端的匝數(shù)比需要滿足
解得：
又匝，由表中5組數(shù)據(jù)解得副線圈匝數(shù)分別為匝，匝，匝，匝，匝
由于變壓器線圈通過電流時(shí)會(huì)發(fā)熱，鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下也會(huì)發(fā)熱，交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不可能完全局限在鐵芯內(nèi)，因此實(shí)際測(cè)的副線圈電壓小于理想變壓器條件下的電壓，即，故正確，錯(cuò)誤；
故選：。
故答案為：；見解析
20．（2022?臺(tái)江區(qū)校級(jí)模擬）2022年年初福建北電南送特高壓交流輸變電工程（福州—廈門）核準(zhǔn)批復(fù)，落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”行動(dòng)方案。如圖所示為電能輸送示意圖，理想升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為，則 小于 （選填“大于”、“小于”或“等于” ：若輸電線的總電阻為，用戶電阻為，其他導(dǎo)線電阻不計(jì)，用戶獲得的功率為，則輸電線路中消耗的熱功率為 。
【答案】（1）小于；（2）
【解答】（1）根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系有：，
在輸電線路上有電壓降落，則：
根據(jù)題意可知：
則可知：
（2）用戶獲得的功率為
根據(jù)理想變壓器電流和匝數(shù)關(guān)系有：
則輸電線路中消耗的熱功率為：
聯(lián)立解得：
故答案為：（1）小于；（2）
四．解答題（共5小題）
21．（2024?天津）電動(dòng)汽車制動(dòng)過程中可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電模式，在產(chǎn)生制動(dòng)效果的同時(shí)，將汽車的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，實(shí)現(xiàn)能量回收、降低能耗。如圖1所示，發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的單匝正方形線框，線框邊長(zhǎng)為，電阻忽略不計(jì)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線框轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)垂直，且與、距離相等。線框與儲(chǔ)能裝置連接。
（1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖1所示，試判斷圖示位置中的電流方向；
（2）若線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框平面與中性面垂直瞬間開始計(jì)時(shí)，線框在時(shí)刻位置如圖2所示，求此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；
（3）討論電動(dòng)汽車在某次制動(dòng)儲(chǔ)存電能時(shí)，為方便計(jì)算，做兩點(diǎn)假定：①將儲(chǔ)能裝置替換為阻值為的電阻，電阻消耗的電能等于儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的電能；②線框轉(zhuǎn)動(dòng)第一周的角速度為，第二周的角速度為，第三周的角速度為，依次減半，直到線框停止轉(zhuǎn)動(dòng)。若該制動(dòng)過程中汽車在水平路面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，汽車質(zhì)量為，加速度大小為，儲(chǔ)存的電能為初動(dòng)能的，求制動(dòng)過程中汽車行駛的最大距離。
【答案】（1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖1所示，圖示位置中的電流方向?yàn)閺牡剑?br>（2）此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為；
（3）制動(dòng)過程中汽車行駛的最大距離為。
【解答】（1）由右手定則可知，圖1所示位置中的電流方向?yàn)閺牡健?br>（2）線框平面與中性面垂直瞬間開始計(jì)時(shí)，則經(jīng)過時(shí)間轉(zhuǎn)過的角度為：
垂直磁感線方向的分速度為：
此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：
（3）線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，、均能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故線框轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
線框轉(zhuǎn)動(dòng)第一周產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為：
儲(chǔ)存電能為：
同理可得線框轉(zhuǎn)動(dòng)第二周儲(chǔ)存的電能為：
同理可得線框轉(zhuǎn)動(dòng)第三周儲(chǔ)存的電能：
可得線框轉(zhuǎn)動(dòng)第周儲(chǔ)存的電能為：
則直到停止（即時(shí)儲(chǔ)存的電能為：
已知儲(chǔ)存的電能為初動(dòng)能的，可得汽車的初動(dòng)能為：
根據(jù)動(dòng)能定理和牛頓第二定律可得：
解得：
答：（1）線框轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖1所示，圖示位置中的電流方向?yàn)閺牡剑?br>（2）此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為；
（3）制動(dòng)過程中汽車行駛的最大距離為。
22．（2024?海淀區(qū)校級(jí)模擬）新型電動(dòng)汽車在剎車時(shí)，電動(dòng)機(jī)的線圈會(huì)充當(dāng)“發(fā)電機(jī)”角色，由車輪帶動(dòng)來回收能量。為研究方便，發(fā)電機(jī)可抽象為如圖1所示模型：兩磁極間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、長(zhǎng)方形線圈面積為，重?cái)?shù)為，整個(gè)線圈都處于磁場(chǎng)中，可繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈外接有阻值為的純電阻負(fù)載，忽略線圈的電阻。電動(dòng)汽車的質(zhì)量為。
（1）若電動(dòng)汽車剎車時(shí)受到的地面摩擦等阻力與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)提供的剎車制動(dòng)力相比可以忽略，即該模型中，剎車時(shí)汽車受到的阻力完全由線圈轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致，汽車失去的動(dòng)能全部用來發(fā)電。
設(shè)在汽車剎車過程中某一時(shí)刻，線圈平面和磁場(chǎng)恰好平行，已知此時(shí)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為，汽車在水平路面上的瞬時(shí)速度為，求此時(shí)：
發(fā)電機(jī)工作回路中電功率的大??；
汽車線圈提供的制動(dòng)力的大小。
（2）若電動(dòng)汽車受到地面摩擦阻力恒為，線圈提供的制動(dòng)力與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成正比，比例系數(shù)為。經(jīng)過時(shí)間，汽車的速度由減為0。
在圖2中定性作出汽車剎車過程中速度隨時(shí)間的變化圖線；
求汽車減速過程中發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。
【答案】（1）發(fā)電機(jī)工作回路中電功率的大小為；
汽車線圈提供的制動(dòng)力的大小為。
（2）汽車剎車過程中速度隨時(shí)間的變化圖線見解析；
汽車減速過程中發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為。
【解答】（1）由于該時(shí)刻線圈平面和磁場(chǎng)恰好平行，則線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為
回路的電流為
發(fā)電機(jī)工作回路中電功率的大小為
解得
由于汽車失去的動(dòng)能全部用來發(fā)電，則有
解得汽車線圈提供的制動(dòng)力的大小為
（2）根據(jù)牛頓第二定律可得
由于線圈提供的制動(dòng)力與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成正比，可知隨著汽車做減速運(yùn)動(dòng)，角速度逐漸減小，線圈提供的制動(dòng)力逐漸減小，汽車的加速度逐漸減小，所以汽車做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，則汽車剎車過程中速度隨時(shí)間的變化圖線如圖所示
汽車減速過程中，根據(jù)動(dòng)量定理可得
其中
解得線圈轉(zhuǎn)過的角度為
則汽車減速過程中發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為
答：（1）發(fā)電機(jī)工作回路中電功率的大小為；
汽車線圈提供的制動(dòng)力的大小為。
（2）汽車剎車過程中速度隨時(shí)間的變化圖線見解析；
汽車減速過程中發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為。
23．（2024?光明區(qū)校級(jí)模擬）如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)套在輻向形永久磁鐵槽中的直徑為、匝數(shù)的線圈，磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示），線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，線圈內(nèi)阻為，它的引出線接有的小燈泡，外力推動(dòng)線圈框架的端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過小燈泡，從時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，線圈運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示，摩擦等損耗不計(jì)，求：
（1）電壓表的示數(shù)；
（2）時(shí)外力的大小。
【答案】（1）電壓表的示數(shù)為；
（2）時(shí)外力的大小為。
【解答】（1）由圖丙可得，。根據(jù)電磁感應(yīng)定律得電動(dòng)勢(shì)最大值
電動(dòng)勢(shì)的有效值
電流的有效值
電壓表的示數(shù)
代入數(shù)據(jù)解得
（2）時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電流強(qiáng)度
此時(shí)線圈的速度最大而加速度為零，則根據(jù)平衡條件和安培力表達(dá)式得
解得
答：（1）電壓表的示數(shù)為；
（2）時(shí)外力的大小為。
24．（2024?南通一模）如圖所示，一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)輸出端連接理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為、，副線圈連接電阻。交流發(fā)電機(jī)的線圈匝數(shù)為，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為，發(fā)電機(jī)線圈電阻不計(jì)。求：
（1）通過發(fā)電機(jī)線圈磁通量的最大值；
（2）變壓器原線圈中電流的有效值。
【答案】（1）通過發(fā)電機(jī)線圈磁通量的最大值為；
（2）變壓器原線圈中電流的有效值為。
【解答】（1）設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，線圈面積為；
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值
磁通量的最大值
聯(lián)立解得；
（2）設(shè)變壓器原、副線圈上電壓的有效值為、則
根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)比的關(guān)系
變壓器原線圈的輸入電壓
根據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得。
答：（1）通過發(fā)電機(jī)線圈磁通量的最大值為；
（2）變壓器原線圈中電流的有效值為。
25．（2024?四川一模）電動(dòng)曬衣桿方便實(shí)用，在日常生活中得到廣泛應(yīng)用。如圖所示，一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為，原線圈兩端接入正弦交流電源，電壓為，副線圈接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)開關(guān)接通后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)質(zhì)量為的晾衣桿以速度勻速上升，此時(shí)電流表讀數(shù)為，重力加速度為。求：
（1）電動(dòng)機(jī)的輸入功率；
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻。
【答案】（1）電動(dòng)機(jī)的輸入功率為；
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻為。
【解答】（1）根據(jù)公式，得，則電動(dòng)機(jī)的輸入功率為
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻消耗的功率為，又，得
答：（1）電動(dòng)機(jī)的輸入功率為；
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻為。
2.40
4.40
6.40
8.80
10.40
0.99
1.85
2.72
3.76
4.48
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