第三章學業質量標準檢測

本卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。滿分：100分，時間：75分鐘。

第I卷（選擇題共40分）

一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1?

6小題只有一個選項符合題目要求，第7?10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4

分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分）

1.一個單匝矩形線框的面積為S,在磁感應強度為3的勻強磁場中，從線圈平面與磁場

垂直的位置開始計時，繞與磁場垂直的軸勻速轉動，轉速為〃轉/秒，則（）

A.線框交變電動勢的最大值為

B.線框交變電動勢的有效值為gmcBS

C.從開始轉動經過:周期，線框中的平均感應電動勢為2/1BS

D.感應電動勢瞬時值為e=y[2rniBSsin2mit

答案：B

解析：線框交變電動勢的最大值為Em=BSco=2rniBS,產生的感應電動勢瞬時值為e=

2nnBSsinIrmt,故A、D錯誤；該線框交變電動勢的有效值為石=母=表"JLBS,故B正確；

線框中的平均感應電動勢為￡=等=4〃35,故C錯誤。

2.（2024.浙江高二開學考試）如圖甲和圖乙為兩個發電機設備與外接電路，兩者僅電刷樣

式不同，其他部件均完全相同，線圈以相同的角速度在勻強磁場中旋轉，從圖示位置（該位置

線圈平面與中性面垂直）開始計時，在一個周期T的時間內，下列說法錯誤的是（）

A.兩圖中，R兩端的電壓有效值、流過R的電流有效值大小相等

B.在0?11時間內，兩者流過R的電荷量相等

C.在《?（時間內，兩者流過R的電流方向相同

D.在0?T時間內，兩者電阻H上產生的焦耳熱相等

答案：c

解析：根據題意可知，圖甲產生的是正弦交流電，圖乙中，由于電刷的原因，線圈中電流

方向不變，大小隨時間正弦變化；由于兩圖中部件均完全相同，線圈以相同的角速度在勻強磁

場中旋轉，則感應電動勢的最大值相同，R兩端的電壓有效值、流過R的電流有效值大小相等,

在0?（時間內，兩者流過R的電荷量相等，在0?T時間內，兩者電阻R上產生的焦耳熱相等,

故A、B、D正確；由圖示位置開始轉動，兩圖電流方向相同，在/=（時，圖甲線圈中電流方

向改變，圖乙線圈中電流方向不變，故C錯誤。

3.一個匝數為100匝、電阻為0.5。的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈

平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按如圖所示規律變化。則線圈中產生的交變電流的有效值

為（）

A.5^2AB.2小A

C.6AD.5A

答案：B

解析：由題圖可知，0?1s內線圈中產生的感應電動勢大小Ei=J^=100X平V=1

V,1?1.2s內線圈中產生的感應電動勢大小E2=J^=100X鵠V=5V,由電流的熱效應

172p2

有萬T=AM+A/2,聯立并代入數據解得I=2y[5A,故A、C、D錯誤，B

KKv

正確。

4.（2024.山東濟南一模）如圖所示時端接入電壓恒定的正弦交流電，其中電表均為理想電

表，變壓器為理想變壓器，導線電阻不計。將滑動變阻器&的滑片P向下滑動過程中（）

h

A.及兩端電壓不變B.電流表示數減小

C.電壓表示數增大D.凡消耗的電功率增大

答案：D

解析：將滑動變阻器心的滑片P向下滑動過程中，可知滑動變阻器接入電路的阻值減小，

則副線圈總電阻減小，把變壓器和副線圈全部負載看成一個等效電阻，則等效電阻減小，根據

歐姆定律可得/1=萬*，可知原線圈電流/1增大，則R兩端電壓增大，原線圈輸入電壓Ui

十K等

減小，根據巖=言，與=/，可知副線圈輸出電壓。2減小，副線圈電流/2增大，及兩端電壓減

小，電流表示數增大，故A、B錯誤；由于通過及的電流減小，則通過夫4的電流增大，島消

耗的電功率增大；由于以兩端電壓增大，則夫3兩端電壓減小，即電壓表示數減小，故C錯誤，

D正確。

5.（2024河北一模）如圖所示，面積為S、匝數為N的矩形線框在磁感應強度為5的勻強

磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，通過滑環向理想變壓器供電，燈泡Li、L2、L3

均正常發光。已知Li、L2、L3的額定功率均為P,額定電流均為/,線框及導線電阻不計，不

考慮電流變化對小燈泡電阻的影響，則下列說法正確的是（）

A.理想變壓器原、副線圈的匝數比為1：2

B.線框在圖示位置時，穿過線框的磁通量變化率最小

C.若把副線圈上的小燈泡L2去掉，則燈泡L3將變亮

D.線框轉動的角速度為潟

答案：D

解析：由于三個燈泡功率相同，額定電流相同，且均正常發光，根據原副線圈中電路的串

并聯特點可知2/1=/2,而原副線圈匝數比等于電流的反比，可得手=牛=*故A錯誤；圖示

m111

位置，線圈中的磁通量為零，但此位置線圈中磁通量的變化率最大，故B錯誤；若把副線圈

上的小燈泡L2去掉，則副線圈回路中的總電阻增大，電流減小，燈泡L3將變暗，故C錯誤；

線圈轉動產生的感應電動勢的最大值為Em=NBSO，根據P1=P2可知，原線圈的功率為2P,

線框轉動提供的總功率為3P,則線圈轉動時輸出電壓的有效值。=亍，而根據最大值與有效

值之間的關系。=關，聯立可得①=是焉,故D正確。

6.（2023?山東省濰坊高二下學期檢測）如圖所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發

電機輸出電壓隨時間變化的圖像，則（）

A.用戶用電器上交流電的頻率是100Hz

B.發電機輸出交流電的電壓有效值是500V

C.輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數比決定

D.當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小

答案：D

解析：由M—t圖像知，發電機的頻率/=50Hz,選項A錯誤；交流電壓有效值為。=哭

V=250V2V,選項B錯誤；輸電線的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，選項C錯誤；當

用戶用電器的總電阻增大時，其電流將減小，輸電線損失功率也減小，選項D正確。

7.如圖，M為半圓形導線框，圓心為OM;N是圓心角為直角的扇形導線框，圓心為ON;

兩導線框在同一豎直面（紙面）內；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場，

磁場方向垂直于紙面向里。現使線框M、N在/=0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面且

過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉動，則（）

XXXXXXX

XXXXXXX

XX°MXXX°NXX

A.兩導線框中均會產生正弦交流電

B.兩導線框中感應電流的周期都等于T

C.在/=（時，兩導線框中產生的感應電動勢相等

O

D.兩導線框的電阻相等時，兩導線框中感應電流的有效值也相等

答案：BC

解析：導線框的半徑勻速旋轉切割磁感線時產生大小不變的感應電流，故A錯誤；兩導

線框產生的感應電流的周期與線框轉動周期相同，故B正確；在1r=（時，兩導線框切割磁感

線的導線長度相同，且切割速度大小相等，故產生的感應電動勢相等，均為故c

正確；兩導線框中感應電流隨時間變化的圖像如下圖所示，故兩導線框中感應電流的有效值不

相等，故D錯誤。故選BC。

BR2a^h,BR2公

8.（2024.江西高二階段練習）如圖所示，一臺交流發電機E通過理想升壓變壓器T1和理想

降壓變壓器T2向遠處的用戶供電，輸電線的總電阻為R;T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1

和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為。2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為。3和P3,

C.02—。3=丁D.S—。3=丁

答案：BC

解析：根據題意輸電線上損失的電壓為AU=U2-U3=IR,輸電線的電流為/=?=?，

U2U3

P2RP%R

聯立解得1=亍廠，故B、C正確。

（72（73

9.如圖甲為電能輸送示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數比為

1：100,其輸入電壓如圖乙所示。輸電線的總電阻為100Q。降壓變壓器原、副線圈匝數比為

100：1,其副線圈接一火警報警系統，其中R為定值電阻，及為熱敏電阻，當溫度升高時，

及阻值變小。電壓表V可顯示加在報警器上的電壓（報警器未畫出）。未發生火情時，升壓變壓

器的輸入功率為750kW。下列說法中正確的是（）

A.未發生火情時，降壓變壓器副線圈輸出的電壓為311V

B.未發生火情時，輸電線上損耗的功率為90kW

C.當及所在處發生火情時，Ri兩端電壓變大

D.當史所在處發生火情時，電壓表V的示數變大

答案：BC

解析：未發生火情時，由乙圖可知，升壓變壓器的輸入電壓有效值為Ui=250V,由變壓

器電壓與匝數關系可得皴=言，解得升壓變壓器的輸出電壓為。2=25000V,又尸=。2/2,解

得輸電線上的電流為h=30A,輸電線上的電壓損失和功率損失分別為△U=72R=3000V,AP

=/27?=90kW,降壓變壓器輸入電壓為。3=02—AU=22000V,又華=竽，代入數據解得，

降壓變壓器的輸出電壓為。4=220V,故A錯誤，B正確；當及所在處發生火情時，由于溫

度升高，&阻值減小，Ri、&所在回路電流增大，由歐姆定律可知，Ri兩端電壓增大，輸入

端電壓Ui不變升=手，因此。2也不變，而。3=5—可知線路損耗電壓變大，

因此。3變小，則由母=竽，可知。4變小，R1兩端電壓變大，因此此兩端電壓減小，故電壓

（J4幾4

表V的示數變小，故C正確，D錯誤。

10.如圖甲所示為某品牌漏電保護器，其內部結構及原理如圖乙所示，虛線框內為漏電檢

測裝置，可視為理想變壓器，其中原線圈由入戶的火線、零線在鐵芯上雙線并行繞制而成，副

線圈與控制器相連。當電路發生漏電時，零線中的電流小于火線，從而使副線圈中產生感應電

流，通過控制器使線路上的脫扣開關斷開，起到自動保護的作用。若入戶端接入z/=311sin

100MV）的交變電流，則（）

誓

入戶端切W口用電器

開關

火線

控

?⑥?制?xcuxmr

Hawi

甲乙

A.入戶端接入的交變電流方向每秒變化100次

B.當用電器發生短路時，該漏電保護器會切斷電路

C.沒有發生漏電時,通過副線圈的磁通量始終為0

D.沒有發生漏電時,通過副線圈的磁通量隨原線圈中電流的增加而增加

答案：AC

2兀1一

解析：根據公式可知T=—s,對于正弦交流電來說，一個周期電流方向變兩次，所

以入戶端接入的交變電流方向每秒變化100次，故A正確；當無漏電時，火線和零線中的電

流等大反向，在副線圈中的磁通量始終為零，副線圈中不產生感應電流，故D錯誤，C正確;

當用電器發生短路時，火線和零線中的電流等大反向，該漏電保護器不會切斷電路，故B錯

誤。

第II卷（非選擇題共60分）

二、填空題（本題共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上）

11.（6分）（2024.河南高二階段練習）曉宇學完變壓器的工作原理后，利用如圖甲所示的可

拆卸變壓器探究變壓器原、副線圈的電壓與匝數的關系。請回答下列問題:

（1）變壓器的工作原理是（）

A.電流的磁效應

B.通電導線間的相互作用

C.電磁感應現象

⑵探究時，變壓器原線圈的接線柱應接在學生電源的（填“直流”或“交流”）

接線柱上。

(3)曉宇同學組裝好變壓器，原線圈接“0”“16”，副線圈接“0”“4”，將交流電壓表的旋鈕置

于交流擋10V處，并將交流電壓表接在原線圈兩端，示數如圖丙所示，則副線圈輸出電壓的

理論值為；而考慮到實際，副線圈輸出電壓的實際值可能為。

A.0VB.1.8V

C.1.5VD.28.8V

(4)由以上分析可知，該變壓器為降壓變壓器，如果該變壓器可視為理想變壓器，則變壓

器的原線圈應用(“較粗”或“較細”)的導線。

答案：(1)C⑵交流(3)BC(4)較細

解析：(1)變壓器的工作原理是電磁感應現象，故C正確。

(2)本實驗需要用到的是交流電源，可用學生電源交流輸出擋，所以應接在學生電源的交

流接線柱上。

(3)由于交流電壓擋量程為10V,則電壓表的讀數為7.2V,又由題意可知，原副線圈的匝

數比為由變壓器的工作原理手=興可得副線圈輸出電壓的理論值為。2=L8V，故B

m1mUi

正確；考慮到實際，變壓器在正常工作時應有能量損失，則有卷有，解得副線圈輸出電壓的

實際值為。2<1.8V,故C正確。

(4)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因為是降壓變壓器，所以副線圈的電壓小于原

線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據

電阻定律可知副線圈應用較粗的銅導線繞制，故應將較細的線圈作為原線圈。

12.(8分)(2024.上海黃浦高二期末)在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數的關系”實驗

中，可拆變壓器結構如圖所示：

Ua/V1.802.803.80

Ub/N4.006.018.02

(1)變壓器的鐵芯，它的結構和材料是;(填字母)

A.整塊硅鋼鐵芯B.整塊不銹鋼鐵芯

C.絕緣的硅鋼片疊成D.絕緣的銅片疊成

(2)如上中圖所示，電源輸出端與變壓器原線圈的連接方式正確的是(選填“甲”

或“乙”)；使用多用電表測量電壓時，應將選擇開關置于擋。

(3)用匝數為=400匝和儂=800匝的變壓器，實驗測量數據如上表所示，根據測量數據可

判斷原線圈匝數為(填“400”或“800”)，實驗數據中電壓比與匝數比不嚴格相等，主要

原因是O

答案：(1)C(2)乙交流電壓(3)800電變壓器不是理想變壓器

解析：(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構是絕緣的硅鋼片疊成，故C正確。

(2)電源輸出端應是交流電，故選擇乙的連接方式；使用多用電表測量電壓時，應將選擇

開關置于“交流電壓”擋。

(3)觀察發現，”總是略小于女的一半，考慮變壓器不是理想變壓器，有漏磁現象，故

”是原線圈電壓，根據變壓比可知，原線圈匝數為800匝。

三、論述、計算題(本題共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要

演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)

13.(10分)(2024.北京通州高三期末)如圖所示，交流發電機的矩形金屬線圈MNKL的邊

長MN=KL=a,ML=NK=b,匝數為〃，線圈電阻為「，在磁感應強度為3的勻強磁場中繞

垂直于磁場的00,(ML和NK邊中點連線)軸以角速度o勻速轉動，線圈的兩個末端分別與兩

個彼此絕緣的銅環E、網集流環)焊接在一起，并通過電刷與阻值為R的外電路定值電阻連接,

電路中其他電阻以及線圈的自感系數均可忽略不計，當線圈平面與磁場方向平行時，從該時刻

開始計時。

ES

~~:

■0,

(1)寫出感應電動勢e隨時間/變化的表達式；

(2)經過土周期，求：

a.通過電阻R的電荷量q；

b.線圈轉動過程中電阻R上產生的熱量。。

e心nBab

合案：(l)e=nBcoabcoscot

Tm2B2coa2b2R

b,4(7?+r)2

解析：(1)感應電動勢的最大值Em=〃5oS=〃5①出

當線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則感應電動勢e隨時間/變化的表達式6=￡?185

cot=nBcoabcosst。

(2)a.經過1周期，

—A⑦Bab

E=。7=公，

E_

R+廠，q-IA?)

nBab

通過電阻尺的電荷量q=R+r'

b.電動勢有效值E=巖坐〃Bcoab,

線圈轉動過程中電阻R上產生的熱量。=［昌2r*1,

mrB2coa2b2R

解得Q=

4(7?+r)2

14.(10分)如圖甲所示，一個電阻為R的金屬圓環放在磁場中，磁場與圓環所在的平面垂

直，穿過圓環的磁通量隨時間變化的圖像如圖乙所示，圖中的最大磁通量觀和變化的周期T

都是已知量。求:

(1)在一個周期T內金屬環中產生的熱量;

⑵交變電流的有效值；

(3)在一個周期T內通過金屬環某一橫截面的電荷量。

答案：(1)鬻(2)2^?°(3)0

解析：(1)0?(時間內，感應電動勢為昂=等=半=華,

4

中人上＞、/rEl46

感應電力IL為11=9=RT，

T37TTT37

2?彳時間內，感應電動勢、感應電流大小同0?I內的相同，4?1及丁?T時間內感應電

動勢、感應電流為0,則一個周期內產生的熱量為Q=27?Rt=嗡。

(2)由有效值的定義有。=嚼=產斷

可得交變電流的有效值為［=24魯。

一四

_EA/A

(3)通過金屬環某一橫截面的電荷量為q=IA?=-^-A?=-^-Az=-^-,

由于一個周期T內穿過金屬環的磁通量變化△◎=(),所以通過金屬環某一橫截面的電荷

量也為0。

15.(12分)(2024.煙臺高二期末)為了減少火電站中煤的燃燒對大氣的污染，要大力發展水

電站。現有一水力發電站的發電機組設計為：水以oi=4m/s的速度流入水輪機后以s=lm/s

的速度流出，已知流出水位比流入水位低10m,水流量Q=2n?/s,水輪機效率為75%,發電

機效率為80%o然后利用如圖所示的高壓輸電線路將發電機輸出的電能輸送給用戶，變壓器均

為理想變壓器，在輸電線路上接入一個電流互感器，其原副線圈的匝數比為1：10,電流表的

示數/i=4.3A,輸電線的總電阻R=10C,用戶兩端的電壓為220V。已知水的密度為p=

1.0X103kg/m3,重力加速度為g=10m/s?。求：

升壓變壓器R降壓變壓器

⑴該發電機組的輸出電功率；

⑵升壓變壓器的輸出電壓；

(3)用戶得到的功率及降壓變壓器的原副線圈匝數比。

257

答案：(1)129kW(2)3000V(3)110510W方

解析：(1)經時間/，參與發電的水損失的機械能,

E=mgh+^m(m—vi)=