10．如下图所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1:
n2＝3:
1，则图（a）中L1的功率和图（b）中L1的功率分别为（ ）
A．P、PB．9P、
P
C.
P、9PD.
P、9P
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、填空题（共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上）
11．一交流电压随时间变化的图象如下图所示，则此交流电的频率是________Hz，若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V；若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于________A.
12．如下图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B＝0.5T，线圈匝数n＝50，每匝线圈面积为0.48m2，转速为150r/min，线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时．交变感应电动势瞬时值的表达式是________．
13．如下图所示为一理想自耦变压器，当它的滑键P向b方向移动时，R和R′保持不变，电压表读数将________，电流表的读数将________；若P的位置不动，滑动片Q向上滑动时，电压表的读数将__________，电流表的读数将________．（填“增大”、“减少”或“不变”，R表示滑动变阻器的总电阻）
三、论述·计算题（共4小题，42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14．（10分）如下图所示，曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图甲为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点与ab边平行，它的一端有一半径r0＝1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图乙所示．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由N＝800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S＝20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B＝0.010T，自行车车轮的半径R1＝35cm，小齿轮的半径R2＝4.0cm，大齿轮的半径R3＝10.0cm，现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U＝3.2V（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）
15．（10分）一理想变压器原、副线圈匝数比为4:
1，原线圈接入U1＝1410sin100πtV的交流电，副线圈通过电阻R＝1Ω的导线对标有“220V,40W”字样的白炽灯供电，问能供多少盏灯正常工作？
16．（2011·嘉定模拟）（10分）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω.
（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．
（2）若改用5000V高压输电，用户端利用n1:
n2＝22:
1的变压器降压，求用户得到的电压．
17．（12分）（2011·河南大学附中高二期末）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＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝
T.如果用此发电机带动两个标有“220V11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如下图．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少？
详解答案
1答案：
C
解析：
我国日常生活所用交流电的峰值为311伏，周期为0.02s所以C项正确．
2答案：
D
解析：
四灯正常发光，电流相等，设为I，则I1＝I，I2＝3I.
＝
＝
，即
＝
而U2＝U
，U1＝U
＋IR＝U
＋U2＝4U2
∴
＝
，故D选项正确．
3答案：
AC
解析：
甲图中，电容器隔直流，R通过低频电流；乙图中，电容器可以和高频交流电形成通路；丙图中，电容器C很大，容抗较小，可以通过低频电流，则R中通过直流电流；丁图中，电感器L很大，f越高，感抗越大，阻碍高频电流通过，R中通过低频电流，故选项A、C正确．
4答案：
D
解析：
电压表的示数为有效值，先根据图象乙求出R中电流的有效值．取一个周期为0.2s，分为两段，Q1＝
2R×0.1＝0.8R，Q2＝0，Q＝I2R×0.2＝0.8R，有效值为I＝2A，所以U＝IR＝2×10V＝20V.
5答案：
C
解析：
理想变压器输入电压不变，则输出电压不变，故电压表V1，V2示数不变；滑片P向上移，使负载电阻增大，因而，副线圈中的电流I2减小，由于变压比不变．故原线圈中的电流也将减小；输出功率P出＝U2I2减小，P入＝P出，因而输入功率也将减小．
6答案：
B
解析：
通过R1和R2的电流的有效值都是0.6A，故A、C错，R2两端的电压有效值是12V，故D错，R1两端的电压有效值是6V，故B正确.
7答案：
AD
解析：
由于线圈在磁场中以周期T绕OO′轴做匀速转动，所以其角速度为
，在面积相同的情况下，两者的磁通量变化规律均为Φ＝B0Scos
t，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势达到最大值的时刻、交变电流的有效值、T/4时间内流过线圈截面的电量都是相同的．
8答案：
AD
解析：
副线圈输出电压的频率等于输入电压的频率f＝
＝50Hz，故选项A正确；原线圈输入电压的有效值，u1＝
V＝220V，由
＝
知，U2＝22V，故选项B错误；原、副线圈的电流比
＝
＝
，故选项C错误；变压器的输出功率P＝
，P向右移动时，RP减小，所以P变大，故选项D正确．
9答案：
B
解析：
匀速运动时，产生的感应电动势是稳定的，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不会产生感抗，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当ab变速运动，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变化的，在线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少．
10答案：
B
解析：
图（a）中L2的功率为P，则L2上电压为U2＝
，原线圈中电压U1＝3U2＝3
，L1两端电压与U1相等，则L1所消耗功率PL1＝
＝
＝9P，图（b）中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压U′1＝3U2＝3
，原线圈中电流I′1＝
，灯L1上消耗功率为P′L1＝I′
R＝
R＝
P，故B正确．
11答案：
50 200 0.14
解析：
由图知T＝0.02s，Um＝200V而f＝
∴f＝50Hz，电容器耐压值应不小于200V，
I＝
·
＝
A＝0.14A.
∵保险丝熔断电流指有效值
∴电路中保险丝熔断电流不能低于0.14A.
12答案：
e＝188sin（5πt）V
解析：
当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间t内转过的角度为ωt，于是瞬时感应电动势e＝Emsinωt.
其中Em＝nBSω＝50×0.5×0.48×5πV≈188V，
所以e＝188sin（5πt）V.
13答案：
减小 减小 不变 增大
解析：
电源的电压设为U1，电压表的读数是副线圈两端电压，设为U2，那么U2＝
U1.当P向b移动时，n1变大，n2不变，所以U2变小即电压表示数将变小，如果R和R′不变，则副线圈中的电流将变小，原线圈中的电流将变小，即安培表的读数将变小．
当P的位置不变时副线圈两端电压不变，故电压表的示数不变，滑动变阻器的触头向上滑动时，总电阻减小，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即安培表的示数将增大．
14答案：
ω3＝3.2rad/s
解析：
设摩擦小轮的角速度为ω，发电机输出电压为：
U＝
＝
①
设自行车车轮的角速度为ω1，小齿轮和大齿轮的角速度分别为ω2和ω3则有：
ωr0＝ω1R1②
ω1＝ω2③
ω3R3＝ω2R2④
解①②③④联立方程组可得：
ω3＝
代入数据可得：
ω3＝3.2rad·s－1
15答案：
165盏
解析：
原线圈电压有效值：
U1＝
＝
V＝1000V，
副线圈电压有效值：
U2＝
U1＝
×1000V＝250V，
每盏灯额定电流：
I0＝
＝
A＝
A，
由U2＝220V＋I2R＝220V＋NI0R，
得N＝
＝
盏＝165盏．
16答案：
（1）16.62kW
（2）226.18V
解析：
（1）输电线上的电流强度为
I＝
＝
A＝52.63A
输电线路损耗的功率为
P损＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW
（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度变为
I′＝
＝
A＝4A
用户端在变压器降压前获得的电压
U1＝U′－I′R＝（5000－4×6）V＝4976V
根据
＝
，用户得到的电压为
U2＝
U1＝
×4976V＝226.18V
17答案：
（1）1100V
（2）5:
1 （3）20A
解析：
（1）根据Em＝NBSω＝1100
V
得输出电压的有效值为U1＝
＝1100V
（2）根据
＝
得
＝
（3）根据P入＝P出＝2.2×104W
再根据P入＝U1I1，解得I1＝20A
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