1 . 某种利用电磁感应原理测血栓的仪器，其中一个元件为固定的“三叶式”线圈，如图所示，线圈六段圆弧的圆心角均为，圆心均在O点，其中小圆弧半径均为r，大圆弧半径均为2r。现有长、电阻的均匀导体棒OA可绕O点在纸面内以角速度顺时针匀速转动，从O点和线圈上引出两导线与定值电阻构成一个闭合电路，整个装置处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。在导体棒OA顺时针匀速转动过程中，导体棒和线圈接触良好，除导体棒和定值电阻外，其余电阻不计。
（1）比较导体棒两端的电势高低：________（选填“”、“”或“”）；
（2）求导体棒经过图示位置时产生的感应电动势和流过的电流；(          ) (          )
（3）求导体棒经过位置时电阻的电功率P；(          )
（4）求通过电阻的电流的有效值I。(          )

2 . 变化的电流

当今人类生存的环境是一个“电的世界”，我们的生活离不开电。电流既有稳恒电流，又有变化的电流。

1．感应电流

如下图所示，左端接有阻值R=2Ω电阻的足够长光滑导体框固定在水平面上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。一根长L=1m，质量m=1kg的导体棒在水平外力F的作用下由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小a=2m/s²。若框与导体棒的电阻不计，则外力F随时间t变化的函数表达式为 F=______（N），0~2s内流经导体棒的电荷量为______C。

2．交流电的产生

（1）交流发电机原理示意图如下图所示。当线框转至和中性面重合时，穿过线框的磁通量______（选填“最大”或“最小”）。

（2）下图中属于交流电的是_______。

A．     B．

C．       D．

3．家庭电路所用的是如下图所示的正弦交流电。

（1）该交流电的频率为______Hz；电压有效值为______V。

（2）在研究交流电的功率时，通常用有效值表示交流电产生的效果。有效值的引入体现了______。

A．控制变量的思想                                        B．极限的思想

C．微小量放大的思想                                 D．等效替代的思想

（3）指出下图所示的家庭电路中存在的三个安全隐患：

①______；②______；③______。

3 . 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，全球风能约有2.74×10⁹MW，可以利用的风能为2×10⁷MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。某风力发电系统有风机叶轮、传动装置，发电机、变流器、机组升压器和升压站等部分组成。完成下列问题：
1．如图，某风力发电机的叶片长35m，匀速转一圈约4s，叶片顶端A点的线速度大小__________m/s。某时刻叶片A、B、C三点中(      )

A．B和C的角速度相同       B．A和B的线速度相同
C．A和C的线速度相同       D．A和C的向心加速度相同
2．风力发电机的叶片转动时可形成半径为R的圆面，设风速恒定为，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，该风力发电机能将此圆面内空气动能的10%转化为电能。则在时间t内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能__________。此风力发电机的发电功率__________。
3．发电机主要是利用下列哪个物理原理工作的（　　）

A．电流的磁效应	B．电磁感应原理
C．磁场对电流的作用	D．电磁振荡

4．如图为某发电机的模型，边长l的正方形闭合导线框abcd在磁感强度为B的匀强磁场中绕中心轴顺时针匀速转动，角速度为。某时刻转到线框平面和磁场平行。该时刻导线框内的感应电流方向为__________（选“abcda”或者“adcba”）。若线框内有n匝线圈。该时刻线框内感应电动势__________。

5．功率为540kW的发电机，发出的电压有效值为700V，通过机组升压变压器将电压升到10kV，则需要的升压变压器原副线圈的匝数之比__________，升压变压器线圈导线的粗细应当选择__________。（A.原线圈比副线圈粗B.原线圈比副线圈细C.原线圈和副线圈一样粗细）。
6．从供电网接入小李家的正弦交流电压随时间变化图像如图所示，该交流电的频率__________Hz，如用多用表交流电压档测量该交流电压，则测量值约为__________V。

4 . 2022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线，该机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组，风力发电机简易模型如甲图所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙中所示，则下列说法中正确的是（　　）
       

A．甲图线圈在磁场中位置时产生的电流最大

B．电流的有效值为

C．电流的频率为

D．电流的瞬时值表达式为

5 . 风力发电是一种绿色环保的清洁能源，统计显示，我国风力发电规模已经连续12年位居世界第一。根据电磁感应的基本原理，风力发电可建立如下模型，叶片长度为的风轮机在风的驱动下，带动内部矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动产生交流电。假设空气密度为，风速为，发电机将风的动能转化为电能的效率为，发电机正常工作时线圈中产生如图乙所示的正弦交流电，下列说法正确的是（       ）
   

A．发电机的发电功率

B．若风速加倍，则发电机的功率将变为8倍

C．发电机线圈输出电压的有效值为U

D．时，发电机线圈中磁通量的变化率最大

6 . 某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（       ）

   

A．线圈转动的角速度为

B．灯泡两端电压有效值为

C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为

D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮

7 . 如图，某兴趣小组设计用一小风力发电机给灯泡供电。发电机线圈与风叶固定在同一转轴上一起转动，灯泡正常发光。若线圈转速变为原来的2倍，理想变压器副线圈匝数变为原来的，其他条件不变，发电机内阻不计，则以下说法正确的是（　　）

A．流经灯泡电流的频率增大

B．流经灯泡电流的最大值减小

C．灯泡两端电压的有效值增大

D．发电机线圈中的感应电动势大小不变

8 . 如图所示，固定的平行金属导轨由水平导轨和竖直放置的四分之一圆弧导轨组成，水平导轨足够长，圆弧导轨半径r=0.8m，导轨间距L=1.0m，水平导轨与圆弧导轨在底端平滑连接。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。导体棒PQ、MN的质量分别为m₁=2.0kg、m₂=1.0kg，电阻分别为R₁=3.0、R₂=1.0，导体棒PQ与导轨间动摩擦因数=0.4，先将MN锁定在圆弧导轨顶端。对导体棒PQ施加一个水平向左、大小F=9N的恒力作用，使其沿水平导轨从静止开始运动，经过时间t=9s棒PQ恰好达到最大速度；然后将PQ棒锁定，并解除MN棒的锁定，同时给MN棒一个v=4m/s的竖直向下的初速度，该棒恰好能够沿圆弧导轨一直匀速下滑。不计导轨电阻，导体棒MN、PQ与导轨始终垂直且保持良好接触。重力加速度g取10m/s²。求：
（1）导体棒PQ运动过程中达到的最大速度；
（2）导体棒PQ从静止达到最大速度经过的位移；
（3）导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中，MN克服摩擦力做的功。

9 . 为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了两种发电装置为车灯供电。
方式一：如图甲所示，固定磁极N、S在中间区域产生匀强磁场，磁感应强度，矩形线圈abcd固定在转轴上，转轴过ab边中点，与ad边平行，转轴一端通过半径的摩擦小轮与车轮边缘相接触，两者无相对滑动。当车轮转动时，可通过摩擦小轮带动线圈发电，使、两灯发光。已知矩形线圈N=100匝，面积，线圈abcd总电阻，小灯泡电阻均为。
方式二：如图乙所示，自行车后轮由半径的金属内圈、半径的金属外圈（可认为等于后轮半径）和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间沿同一直径接有两根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡、，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直纸面向里的“扇形”匀强磁场，张角。
以上两方式，都不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。求：
（1）“方式一”情况下，当自行车匀速骑行速度时，小灯泡的电流有效值；
（2）“方式二”情况下，当自行车匀速骑行速度时，小灯泡的电流有效值；
（3）在两种情况下，若自行车以相同速度匀速骑行，为使两电路获得的总电能相等，“方式一”骑行的距离和“方式二”骑行的距离之比。

10 . 一边长为L的N匝正方形金属线框abcd，其总电阻为r，线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以转速n做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为R的电热器，如图甲所示，V为理想交流电压表。
（1）求电压表的示数U；
（2）若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，求变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数U′。