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1、(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15小题中只有一个选项符合题意，第68小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为()A200 B400C1 600 D3 200解析：选B根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，得n2400，选项B正确。2小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图1所示。矩形线圈ab
2、边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()图1A峰值是e0 B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0解析：选D因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0。N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ENe0，故选项D正确。3以下说法正确的是()A交变电流的有效值就是它的平均值B任何交变电流的有效值都是它最大值的C如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为D以上说法均不正确解析：选D有效值是根据
3、电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，故A错。在正弦式交变电流中，其有效值为最大值的，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故B错。交变电流要产生热量需要一定的时间，C选项中没有告诉时间，因此是错误的。4如图2所示，当交流电源的电压有效值U220 V，频率f50 Hz时，3只灯L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f100 Hz，则()图2AL1灯比原来亮BL2灯比原来亮CL3灯比原来亮DL3灯比原来暗解析：选A此题考查电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系。当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变
4、大，电容器的容抗变小，因此L1变亮，L2变暗。又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L3灯亮度不变，所以A正确。5频率为50 Hz的交变电流，其电压u120 sin t V，把它加在激发电压、熄灭电压均为85 V的霓虹灯的两端，则在半个周期内霓虹灯点亮的时间是()A s B sC s D s解析：选C该交变电压的周期T s002 s，电压的最大值Um120 V170 V285 V。作出交变电压的ut图像如图所示，由于加在霓虹灯两端电压大于85 V时灯才发光，由图像可知在半个周期内霓虹灯点亮的时间是tt2t1，u170sin(2ft)V85 V则2ft1，t1 s,2ft2，t2 s所以t
5、t2t1 s即霓虹灯在半个周期内被点亮的时间为 s。6图3是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()图3A周期是001 sB最大值是311 VC有效值是220 VD表达式为u220sin 100t(V)解析：选BC由题图像可直接读出正弦式交变电压的周期T002 s，最大值Umax311 V，则有效值为UUmax311 V220 V，角速度为 rad/s100 rad/s，瞬时值表达式为u311sin 100t(V)，故只有B、C正确。7如图4所示，理想变压器的原、副线圈分别接着定值电阻R1、R2，且R1R2，原、副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压为U，则()图4AR1两端的电压
6、为BR1两端的电压为CR2两端的电压为DR2两端的电压为解析：选AC输入的电流电源电压U应等于原线圈两端电压加上R1两端电压，即UU1UR1，则通过原线圈电流I1，而I2。又因为，R1R2，所以代入可求得UR1，UR2，A、C正确。8如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R10 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u220sin 100t(V)，当用电器电阻R011 时()图5A通过用电器R0的电流有效值是20 AB升压变压器的输入功
7、率为4 650 WC发电机中的电流变化频率为100 HzD当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小解析：选AB由T2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 V，电流为I A20 A，选项A正确；由于输电线电流I A5 A，所以升压变压器的输入功率为PP线I2R05210 W20211 W4 650 W，选项B正确；发电机中的电流变化频率与T2的副线圈两端电压的频率相同，也为50 Hz，选项C错误；当用电器的电阻R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D错误。二、计算题(本题共3小题，共52分)9(16分)如图6甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆
8、时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为10 ，外接灯泡的电阻为90 。求：图6(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量；(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功。解析：(1)由图得eEmsin t6sin 100t(V)则流经灯泡的电流i06sin 100t(A)。(2)EmBSEm6 V100 rad/sBS Wb27102 Wb。(3)E6 V，外力所做的功WQT72102 J。答案：(1)i06sin 100t(A)(2)27102 Wb(3)72102 J10(18分)如图7所示，某小型水电站发电
9、机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、95 kW的电力，求：图7(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比；(2)输电线路导线电阻R；(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。解析：升压变压器的原、副线圈匝数之比应等于发电机的电压和升压变压器的输出电压之比。已知输入功率为10 kW而用户得到功率为95 kW，所以损失的功率为05 kW，它应等于导线的电阻与输送电流的平方之积。输送电流应等于输送功率与升压变压器的输出电压之比，而降压变压器的原、副线圈匝数之比应等于原、副线圈两端电压之比，所以有(1)升压变压器
10、原、副线圈匝数比。(2)输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关，有P损I2R，而输送电流又取决于输电电压及输送功率，有I，所以R 20 。(3)降压变压器原线圈上电压U3U2IR(2 000520)V1 900 V。所以降压变压器原、副线圈匝数比。答案：(1)(2)20 (3)11(18分)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电。当发电厂输出的功率为P0时，纯电阻用电设备消耗的功率为P1。若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到低于用电设备的额定电压后，供用电设备使用，如图8所示。这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0时，用电设备可获得的功率增加至P2。试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？图8解析：设发电厂的输出电流为I0，输电线的电阻为R，用电设备的电阻为r，没有变压器时，输电线上消耗的电功率为PR1P0P1IR用电设备消耗的功率为P1Ir用了变压器后，输电线上消耗的电功率为PR2P0P2I2R(式中I是输电导线上的电流，也是升压变压器副线圈和降压变压器原线圈上的电流)由和式可得II0所以 此时用电设备消耗的功率为P2I2r联立式得II0 由式和式得。答案：
