图8
A．U2变小，I3变小 C．I1变小、I2变小
B．U2不变、I3变大 D．I1变大、I2变大
解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变，故两电压表的示数均不变．当S 断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，
所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3
变
大，B正确． 答案：BC
9．欧洲核子研究中心于2008年9月10日启动了大型强子对撞机，如图9甲所示，将 一束质子流注入长27 km的对撞机隧道，使其加速后相撞，创造出与宇宙大爆炸之后
万亿分之一秒时的状态相类似的条件，为研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强有
力的手段．设n个长度逐渐增大的金属圆筒沿轴线排成一串，各筒相间地连到频率为
f、最大电压值为U的正弦交流电源上，图乙所示为其简化示意图．质子束以一定的 初速度v0沿轴线射入圆筒实现加速，则
( )
图9
A．质子在每个圆筒内都做加速运动 B．质子只在圆筒间的缝隙处做加速运动
C．质子穿过每个圆筒的时间恰为交变电流的周期 D．每个筒长应与其对应的位置成线性关系
解析：由于同一个金属筒所处的电势相同，内部无场强，故质子在筒内必做匀速直线
运动；而前后两筒间的电势差为U，故质子每次穿越缝隙时将被电场加速，则B对
A
错．又由于各筒相间地连到频率为f的交流电源上，故质子穿过每个圆筒的时间都应 为交变电流的半个周期，故C错．若设vn为质子在第n个筒内的速度，则筒长为Ln
T111＝vn·，又mvn2－mv02＝(n－1)qU，得Ln＝
2222f应的位置不成线性关系，D项错误． 答案：B
10．一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为ω时，线圈中产生的交变
电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为 2ω，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P.则E、 T和P的大小为
( )
2?n－1?qU2
＋v0，即筒长与其对 m
1
A．E＝2E0，T＝T0，P＝2P0
21
B．E＝E0，T＝T0，P＝2P0
2C．E＝2E0，T＝T0，P＝2P0 1
D．E＝2E0，T＝T0，P＝4P0 2
解析：设线圈为N匝，面积为S，所在区域磁感应强度为B，当角速度为ω时，产生
E有?NBSω?22π
的最大感应电动势E0＝NBSω，周期T0＝ω，外力提供的功率P0＝R＝＝
?2?2RN2B2S2ω22π
.当角速度为2ω时，产生的最大感应电动势E＝2NBSω＝2E0，周期T＝2R2ω＝
?NBS2ω?24N2B2S2ω2π1＝4P0.故选项D对． ω＝2T0，外力提供的功率P＝?2?2R＝2R 答案：D
二、实验题(本大题共2个小题，共10分)
11．(4分)(2008·海南高考)当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值________(填“变 大”、“不变”或“变小”)．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随________ 变化而改变的特性制成的．
解析：本题考查传感器中两个常用元件光敏电阻和热敏电阻的性质．光敏电阻是感光
元件，它的阻值随光照强度的增强而减小，它可把光学量变为电阻这一电学量，常
2
用
来制造光控开关，热敏电阻对温度反应敏感．
答案：变小 温度
12．(6分)有一个教学用的可拆变压器，如图10甲所示，它有两个用相同的导线绕制的
线圈A、B，线圈外部还可以绕线．
图10
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应
图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝 数较多(选填“A”或“B”)． (2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的
绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，
并用字母表示)：__________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示) 答案：(1)24 A
(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈； ②将A线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U UAUn(其他方法，只要合理即可)
三、计算题(本大题共4个小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演 算步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(8分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方 向的固定轴转动，线圈匝数n＝100.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化， 如图11所示，发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω.已知感应电动势的最大值 Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电 流表(内阻不计)的读数．
图11
解析：从Φ－t图象可以看出
Φm＝1.0×102 Wb，T＝3.14×102 s，
－
－
2π已知Em＝nωΦm，又ω＝T， 故电路中电流最大值 Im＝Emn·2π·Φm＝ R＋rT?R＋r?－100×2×3.14×1.0×102＝ A＝2 A. －3.14×102×?95＋5.0?交流电流表读数I＝Im/2≈1.4 A. 答案：1.4 A 14．(10分)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＝0.05 m2，线圈转动的频率为50
Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝
2
T．为用此发电机所发出交变电流带 π
动两个标有“220 V,11 kW”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，电路如图12所示，求：
图12
(1)发电机的输出电压有效值为多少？ (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大？ 解析：(1)根据Em＝NBSω＝11002 V 得输出电压的有效值为U1＝U1n1n15
(2)根据＝得＝. U2n2n21(3)根据P入＝P出＝2.2×104 W 再根据P入＝U1I1，解得I1＝20 A. 答案：(1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A
15．(10分)为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染，目前正大力发展水电站．某一
水电站发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，
流出水位比流入的水位低100 m，水流量为Q＝100 m3/s，水轮机效率为75%，发电 机效率为80%，求：(g＝10 m/s2，水的密度ρ＝103 kg/m3) (1)发电机组的输出功率是多少？
(2)如果发电机输出电压为24 kV，输电线路中能量损失为0.05%，输电线电阻为19.5 Ω，那么所需升压变压器的原、副线圈匝数比是多少？ 解析：(1)时间t内水流质量m＝ρQt， 水轮机获得的机械能
1
E＝[mgh＋m(v12－v22)]×75% 2则发电机输出的电能E电＝E×80% 发电机的输出功率 E电P0＝t≈6.02×107W. (2)发电机的输出电流 I1＝P0/U1≈2508 A
输电线路损失ΔP＝P0×0.05% 输电电流满足I22＝ΔP/R，得I2≈39.3 A 则升压变压器原、副线圈匝数比： n1∶n2＝I2∶I1≈1∶64.
答案：(1)6.02×107 W (2)1∶64
16．(12分)如图13所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab
Em＝1100 V. 2
为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂 直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电 阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：
(1)从图示位置起转过1/4转的时间内负载电阻R上产生的热量； (2)从图示位置起转过1/4转的时间内通过负载电阻R的电荷量； (3)电流表的示数．
解析：线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电 流．此交变电动势的最大值为
πr2
Em＝BSω＝B··2πn＝π2Bnr2.
2
(1)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为 Em2π2Bnr2E＝＝ 22电阻R上产生的热量 E2Tπ4B2r4nQ＝()R·＝. R48R(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为E＝ΔΦπBr2通过R的电荷量q＝I·Δt＝R·Δt＝R＝. 2R(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得 Em??22TE′2＝RT R·2解得E′＝Em. 2
EΔΦ. Δt
故电流表的示数为 E′π2r2nBI＝R＝. 2R
πBrnπBrπrnB答案：(1) (2) (3) 8R2R2R
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2
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