第三章 复习与提高——高二物理人教版（2019）选择性必修第二册课后习题
【教材课后习题】
1.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。
2.有一个教学用的可拆变压器，它的原、副线圈外部还可以绕线。
现在要测定原、副线圈的匝数，除有一根足够长的绝缘导线外，还需要什么器材？简要说明实验过程和原理。
3.在有效值为220 V的交流电路中，接入50 Ω的电阻，电流的有效值和最大值各是多少？这时消耗的功率是多少？
4.晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4 V，工作电流都是0.1 A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220 V的照明电路上，求通过原线圈的电流。
5.下列引号中的文字，是某同学说的一个结论，请你帮他分析这个结论错在哪里。“变压器的原、副线圈之间并未直接用导线相连，而是靠线圈中磁通量的变化传输功率，因此，能量在传输过程中不会有损失，变压器也不会发热。”
6.A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流。两电热器的电功率之比等于多少？
7.面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中。甲图中是磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动；乙图中磁场变化规律为，从图示位置开始计时。请比较两个线圈：
（1）磁通量的变化规律；
（2）感应电动势的变化规律。
8.图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，求：
（1）图中开关闭合时电压表的示数；
（2）变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？
9.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，求：
（1）副线圈回路中电阻两端的电压；
（2）原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比。
10.图为某人设计的电吹风电路图，为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。
热风时输入功率 460 W
冷风时输入功率 60 W
小风扇额定电压 60 V
正常工作时小风扇输出功率 52 W
（1）吹冷风时触片P位于怎样的位置？请在图中标注。
（2）由表格中数据计算出小风扇的内阻是多少？
（3）变压器原、副线圈的匝数比是多少？
11.有一条河流，河水流量为，落差为5 m。现利用它来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为350 V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为4 Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220 V，认为所用的变压器都是理想变压器，求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比，g取。
12.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻R的电荷量q；
（2）电阻R上所产生的热量Q。
答案以及解析
1.答案：见解析
解析：甲图不能产生交变电流：因为线圈转动过程中穿过线圈的磁通量始终为0，没有变化；乙、丙、丁图能产生交变电流，均属于线圈绕垂直于磁场的轴转动，产生交变电流。
2.答案：见解析
解析：还需要的器材：学生电源、多用电表、导线。
实验过程：1.把原线圈与学生电源的交流电压输出端相连，副线圈输出端与多用电表交流电压挡相连，分别读出输入电压、输出电压。
2.断开电路，在原线圈中按与原来相同的绕向用绝缘导线再绕n匝，重新把原线圈与学生电源交流电压挡相连，保持不变，读出输出电压。
3.断开电路，整理器材。
原理：设原线圈匝数为，副线圈匝数为。
则：①
重新绕制后：②
由①②式得
3.答案：4.4 A；；968 W
解析：由欧姆定律：电流的有效值
电流的最大值
此时消耗的功率：。
4.答案：0.22 A
解析：小彩灯的总功率
则通过原线圈的电流
得。
5.答案：见解析
解析：（1）变压器的工作原理是电磁感应，而线圈中磁通量的变化会在铁芯中产生涡流。
（2）变压器线圈有电阻，同时线圈中的磁通量变化时也存在漏磁，以上这些原因都会造成能量在传输过程中有损失，变压器会发热。
（3）当能量损耗与输送能量相比可忽略时，就是我们所说的理想变压器。
6.答案：5:4
解析：图甲对应的交变电流有效值设为，
则
得
图乙对应的交变电流有效值为，则
由得。
7.答案：见解析
解析：（1）。
。
即两线圈磁通量的变化规律相同；
（2）两个线圈感应电动势的变化规律均为。
8.答案：（1）
（2）见解析
解析：（1）电压表测输入电压的有效值，则；
（2）由题意知当变压器副线圈输出电压瞬时值大于5000 V时就会引发电火花，则当副线圈输出电压最大值为5000 V时，副线圈输出电压的有效值为。
由，得。
因此当时，才能实现点火。
9.答案：（1）66 V
（2）1:9
解析：（1）设原线圈电流，则副线圈电流满足，则①
原线圈输入电压②
副线圈输出电压③
又④
将代入，解①②③④得；
（2）。
10.答案：（1）见解析
（2）8 Ω
（3）
解析：（1）吹冷风时触片P接触两点，如图所示。
（2）吹冷风时，输入功率为小风扇总功率
即
故小风扇的发热功率
小风扇的额定电压，则由，且
得小风扇内阻。
（3）由题意
故。
11.答案：见解析
解析：远距离输电示意图如图所示。
由题意知：
1 s内做功的水的质量
故升压变压器的输入功率。
输电线损耗功率
得
则升压变压器匝数比
输电线上的电压损失
降压变压器的输入电压
降压变压器匝数比。
12.答案：（1）
（2）
解析：（1）从图示位置转过90°，则，
通过电阻R的电荷量：。
（2）线圈转动产生正弦式交变电流，
有效值：
线圈转过90°所用时间
故电阻R产生的热量：。
