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- 2021-04-15 发布
45分钟单元能力训练卷(十一)
(考查范围：第十一单元 分值：100分)
一、单项选择题(每小题6分，共18分)
1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图D11－1甲所示，则下列说法正确的是( )
图D11－1
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻，磁通量的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大值
D．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示
2．如图D11－2所示，一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.在线圈转动过程中，通过R的电流( )
图D11－2
A．大小和方向都不断变化
B．大小不断变化，方向从A→R→B
C．大小和方向都不变
D．大小不断变化，方向从B→R→A
3．如图D11－3所示，理想变压器的原线圈接u＝11000sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V，880 W”的电器R供电，该电器正常工作．由此可知( )
图D11－3
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
二、双项选择题(每小题6分，共24分)
图D11－4
4．如图D11－4所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBl1l2ω
C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为
5. 如图D11－5所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝20∶1.一个标有“10 V，100 W”的灯泡正常发光时( )
图D11－5
A．输入功率P1＝100 W
B．输入电压U1＝10 V
C．输入电流I1＝0.5 A
D．输出电流I2＝0.25 A
6．如图D11－6所示，接线柱a、b接在电压u＝311sin 314t V的正弦交流电源上，理想变压器右侧部分为一火警报警系统电路图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(该热敏材料的电阻率随温度升高而减小)，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是( )
图D11－6
A．变压器输出端的交变电流的频率为314 Hz
B．V1的示数是220 V
C．A1的示数不变，A2的示数减小
D．V1的示数不变，V2的示数减小
7．如图D11－7甲所示为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个理想的交流电压表(图甲中未画出)，则( )
图D11－7
A．AB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u＝220 sin(100πt) V
B．该交流电的频率为100 Hz
C．t＝1×10－2 s时电压表的读数为零
D．BC间输出的电功率为零
三、实验题(18分)
8．如图D11－8所示，图甲为热敏电阻的R－t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，继电器线圈的电阻为100 Ω.当线圈中的电流大于或等于20 mA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E＝9.0 V，电池的内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：
图D11－8
(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50℃，可变电阻R′的阻值应调为________Ω.
四、计算题(40分)
9．(20分)如图D11－9所示，磁感应强度为B的匀强磁场中有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个理想交流电压表．若线圈绕对称轴OO′以角速度ω匀速转动，则当线圈从图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电荷量；
(2)交流电压表的示数；
(3)电阻R产生的热量．
图D11－9
10．(20分)发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电线路的电阻为0.2 Ω，先用初、次级线圈匝数之比为1∶10 的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级线圈匝数之比为10∶1的降压变压器降压供给用户．
(1)画出全过程的线路图．
(2)求用户得到的电压和功率．
(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．
45分钟单元能力训练卷(十一)
1．B 2.D
3．C [解析] 输入电压的有效值为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原、副线圈的匝数比小于，A错误；由输入电压的表达式知，f＝ Hz＝50 Hz，B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I＝＝4 A，C正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，D错误．
4．CD [解析] 根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba，选项A错误；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值Em＝nBl1l2ω，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，选项B错误，选项C正确；线圈ad边所受安培力的大小F＝nIl2B＝，选项D正确．
5．AC [解析] 灯泡正常发光时，消耗的功率为100 W，即P2＝100 W，由理想变压器的特点知P1＝P2＝100 W，A对；输出电压U2＝10 V，由＝得输入电压U1＝200 V，B错；由P1＝I1U1得输入电流I1＝0.5 A，C对；由P2＝I2U2得输出电流I2＝10 A，D错．
6．BD [解析] 电压表的示数为电压的有数值，故U1＝＝220 V，选项B正确；交变电流的频率f＝Hz＝50 Hz，选项A错误；因原副线圈两端的电压不变，出现火警时，R2变小，副线圈电路的总电阻变小，总电流变大，R3两端的电压变大，R2端的电压变小，通过R2电流变小，通过R1的电流变大，原线圈中的电流变大，故选项C错误，选项D正确．
7．AD [解析] 由乙图可读出交流电的最大值为Um＝220 V，周期T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，则交流电的电压瞬时值u＝Umsinωt＝220 sin(100πt) V，选项A正确；f＝＝50 Hz，选项B错误；当用电压表测交流电电压时，电压表读数为交流电压的有效值，所以读数为220 V，选项C错误；由于BC间接理想电压表，内阻RV无穷大，则输出的电功率P＝＝0，选项D正确．
8．(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20 mA时，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20 mA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50℃，即50℃时线圈内的电流为20 mA.
由闭合电路的欧姆定律有I＝，r为继电器线圈的电阻．由图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R′＝－R－r＝260 Ω.
9．(1) (2) (3)
[解析] (1)线圈从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的改变量ΔΦ＝BS，通过电阻R的电荷量q＝IΔt＝Δt＝Δt＝＝；
(2)线圈相当于一个具有内阻的电源，电压表测量路端电压，电源电压的有效值为E＝，根据闭合电路的欧姆定律可得，电压表的示数为U＝＝；
(3)电阻R产生的热量为Q＝t＝··＝.
10. (1)如图所示 (2)219.6 V 43.92 kW (3)180 V 36 kW
[解析] (1)线路图如图所示．
(2)升压变压器次级线圈输出电压U2＝U1＝2200 V.
升压变压器初级线圈输入电流I1＝＝ A＝200 A，
所以升压变压器次级线圈输出电流I2＝I1＝×200 A＝20 A，
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR＝I2R＝4 V，
PR＝IR＝0.08 kW，
加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压分别为
I3＝I2＝20 A，
U3＝U2－UR＝2196 V.
降压变压器次级线圈的输出电压和电流分别为
U4＝U3＝219.6 V，
I4＝I3＝200 A.
用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.
(3)若不采用高压输电，则线路损失电压为U′R＝I1R＝40 V，
用户得到的电压U′＝U1－UR′＝180 V，
用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW.