高三物理一轮复习：第十章综合测试题 16页

第十章综合测试题 本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．‎ 第Ⅰ卷(选择题　共40分)‎ 一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．某水利发电站发电机发电后，先通过电站附近的升压变压器升压后，再通过输电线路把电能输送到远处的降压变压器，降压后，再用线路输送到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加较大，这时与用电低谷时比较(　　)‎ A．升压变压器的副线圈两端的电压变小 B．高压输电线路的电压损失变大 C．降压变压器副线圈中的电流变小 D．降压变压器副线圈两端的电压变大 ‎[答案]　B ‎[解析]　升压变压器的输入电压不变，输出电压也不变，A选项错误；此时输电线路输电功率变大，输电电压不变，输电电流变大，电压损失ΔU＝ΔI×R线也变大，B选项正确；降压变压器输入电压降低，输出电压降低，但输出功率变大，输出电流变大，C、D选项错误．‎ ‎2．(2012·北京海淀模拟)‎ 如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时(　　)‎ A．线圈中感应电流的方向为abcda B．线圈中的感应电动势为2nBl2ω C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大 D．线圈ad边所受安培力的大小为 ‎[答案]　CD ‎[解析]　根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba，A错；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值Em＝nBl‎1l2ω，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大， B错，C对；线圈ad边所受安培力的大小F＝nBIl2＝，D对．‎ ‎3．(2012·大连模拟)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是(　　)‎ A．t＝0时刻穿过线圈的磁通量的变化率均为零 B．t＝0时刻线圈与中性面重合 C．交流电a的有效值为5V D．交流电b的最大值为5V ‎[答案]　D ‎[解析]　t＝0时刻感应电动势为零，线圈与中性面重合， 穿过线圈的磁通量的变化率为零，A，B对；交流电a的有效值为U＝＝5V，C对；交流电a最大值Um＝NBSω，交流电b的角速度是a的，所以最大值是V，D错．‎ ‎4．(2010·信息卷)如图所示，图甲为理想变压器，图乙为一滑动变阻器的分压接法．正弦交变电流的电压瞬时值的表达式为u＝100sin25t(V)，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该交变电流的频率为25Hz，电压的有效值为100V B．如果让此交变电流分别接入图甲和图乙电路，通过调节匝数比或滑动触头的位置，理论上R可以得到任意电压值 C．如果让一恒定电流分别接入图甲和图乙电路，通过调节匝数比或滑动触头的位置，则图甲中R两端电压的调节范围大，图乙中R两端电压的调节范围小 D．若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W ‎[答案]　D ‎[解析]　由该交变电流的瞬时值表达式可知，其频率为Hz，电压的有效值为50V，选项A错误；如果让此交变电流分别接入图甲和图乙电路，通过调节匝数比甲图中R理论上可以得到任意电压值，而图乙电路不能升压，选项B错误；若接入恒定电流，图甲电路不能改变R两端的电压，选项C错误；若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝＝W＝50W，选项D正确．‎ ‎5．(2012·郑州模拟)如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u－t图象．原、副线圈匝数比n1 ∶n2＝10 ∶1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为‎1A，则(　　)‎ A．变压器原线圈所接交流电压的有效值为200V B．变压器输出端所接电压表的示数为22V C．变压器输出端交变电流的频率为50Hz D．变压器的输出功率为220W ‎[答案]　AC ‎[解析]　由图象可知变压器原线圈所接交流电压的有效值为U1＝220V，A正确；因为U1 ∶U2＝n1 ∶n2，可解得U2＝22V，变压器输出端所接电压的示数为有效值22V，B错误；变压器的输出功率等于输入功率，P＝U1I1 ＝220W，D错误；由图象可知交流电的周期为0.02s，频率为f＝＝50Hz，C正确．‎ ‎6．(2012·信息卷)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈加正弦交变电压U1，以下说法正确的是(　　)‎ A．S断开时，MN两端的电压最大，ON两端的电压为零 B．S断开时，MN两端的电压为零，ON两端的电压为U1‎ C．S闭合时，MN两端的电压为U1‎ D．S闭合时，且滑动触头向下滑动时，通过原线圈的电流变小，通过副线圈的电流变大 ‎[答案]　C ‎[解析]　当S断开时，副线圈处于断路状态无电流通过，故MN两端的电压为零，ON两端的电压等于副线圈由于互感产生的电动势，大小为UON＝U1，A、B错误；S闭合时，MN两端的电压等于变压器的输出电压，由变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可得＝，即UMN＝U1，C正确；当S闭合时，输出电压不变，滑动触头向下滑动时接在电路中的电阻减小，通过副线圈的电流增大， 由U1I1＝U2I2，即I1＝，可得通过原线圈的电流I1增大，D错误．‎ ‎7．(2012·苏州模拟)如图所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L1，L2，L3都标有“5V　5W”字样，L4标有“5V　10W”字样，若它们都正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为(　　)‎ A．20W　25V　　　　　　　 B．20W　20V C．25W　25V D．25W　20V ‎[答案]　C ‎[解析]　该电路的输入功率为4盏灯的功率总和，即Pab＝5W＋5W＋5W＋10W＝25W.通过L1的电流I1＝‎1A，根据输入功率等于输出功率可得U1I1＝20W，解得U1＝20V，故电源输入电压Uab＝U1＋UL1＝25V.本题选C.‎ ‎8．(2012·信息卷)如图甲所示，升压变压器原线圈的输入电压U1＝240V，输入电流i随时间t变化的规律如图乙所示．输电线的总电阻R＝10Ω，通过输电线的电流I＝‎10A，变压器均为理想变压器，则(　　)‎ A．升压变压器原、副线圈匝数比为20 ∶1‎ B．升压变压器副线圈两端的电压为U2＝4800V C．用户得到的功率是47kW D．用户电路中交变电流的频率是50Hz ‎[答案]　BCD ‎[解析]　由n1I1＝n2I2，I1＝＝‎200A，I2＝I＝‎10A，可知原、副线圈匝数比n1 ∶n2＝1 ∶20，A错误；由＝可知U2＝4800V，B正确；用户得到的功率是P′＝P－ΔP＝U1I1－I2R＝47kW，C正确；交流电频率f＝＝50Hz，D正确．‎ ‎9．(2012·太原模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10 ∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表．从某时刻开始在原线圈c，d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin100πt(V)．当单刀双掷开关与a连接时，下列判断正确的是(　　)‎ A．电压表V2的示数为22V B．当t＝(10＋)s时，电压表V1的示数为220V C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表V2示数增大，电流表示数变小 D．若将单刀双掷开关由a扳向b，电压表V2和电流表的示数均变小 ‎[答案]　BC ‎[解析]　原线圈电压的有效值U1＝220V，根据n1 ∶n2＝U1 ∶U2，副线圈电压有效值U2＝22V，电压表V2的示数是滑动变阻器两端的电压，小于22V，A错；电压表V1的示数为原线圈电压的有效值，与时间t无关，B对；在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大， 所以电压表V2示数增大，电流表示数变小，C对；若将单刀双掷开关由a扳向b，根据U1 ∶U2＝n1 ∶n2，可得副线圈的电压要增大，电压表V2和电流表的示数均变大，D错．‎ ‎10．(2012·信息卷)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 ∶n2＝2 ∶1，交流电源的瞬时值表达式为e＝20sinωt(V)，R0、r为定值电阻且阻值相同，直流电源的电动势为10V，其内阻与定值电阻R0的阻值相等，下列说法正确的是(　　)‎ A．当闭合K1，断开K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，灯泡L会变亮 B．当断开K1，闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，灯泡L会变暗 C．当断开K1，闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，电源的输出功率一定增大 D．在滑动变阻器阻值一定的前提下，闭合K1，断开K2与断开K1、闭合K2时灯泡L一样亮 ‎[答案]　BC ‎[解析]　无论是闭合K1、断开K2还是断开K1、闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，电路中的总电阻都增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，通过R0的电流增大，通过灯泡L的电流减小， 灯泡L会变暗，B对，A错．当断开K1，闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，外电阻增大，并且外电阻的阻值小于内阻的阻值，因而可判断电源的输出功率一定增大，C对．根据理想变压器原、副线圈的匝数比可得，副线圈电压最大值为10V，有效值为V＝5V，又直流电源的电动势为10V，因此选项D的两个情景中灯泡L不会一样亮，D错．‎ 第Ⅱ卷(非选择题　共60分)‎ 二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)‎ ‎11．(6分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V的交流电压上，副线圈上电压为________V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.‎ ‎[答案]　24　 ‎[解析]　由＝得U2＝24V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最大值，即 m＝＝Wb/s＝Wb/s.‎ ‎12．(6分)(2012·海口模拟)如图所示，甲图为一理想变压器，其原副线圈匝数比n1 ∶n2＝10 ∶1.当原线圈接乙图所示的正弦交流电．副线圈接负载电阻R＝10Ω时， 理想电压表读数应为________V，理想电流表读数应为________A.‎ ‎[答案]　3.6　0.036‎ ‎[解析]　由图乙可知该正弦交流电的最大值为：Um＝36V，输入电压的有效值为：U1＝＝36V，由理想变压器知识：＝⇒U2＝3.6V；理想变压器P1＝P2，可得U1I1＝⇒I1＝‎0.036A.‎ ‎13．(6分)‎ 如图所示，一交流发电机线圈共50匝，ab＝‎0.2m，bc＝‎0.1m，总电阻为10Ω，它在B＝0.5T的匀强磁场中从中性面位置开始以100r/s的转速匀速转动，外电路中接有R为40Ω的电阻，当线圈转过1/4周期时，则：‎ ‎(1)电流表的读数是________A；‎ ‎(2)电压表的读数是________V；‎ ‎(3)这段时间内通过外电阻R的电量q是________C；‎ ‎(4)在外电阻R上产生的焦耳热Q是________J.‎ ‎[答案]　(1)4.4　(2)176　(3)0.01　(4)1.94‎ ‎[解析]　(1)电动势最大值为：‎ Em＝nBSω＝50×0.5×0.02×200πV＝100πV 有效值：E＝＝50πA 电流表示数：I＝＝A＝‎‎4.4A ‎(2)电压表读数：‎ U＝IR＝4.4×40V＝176V ‎(3)电量为：q＝·Δt＝·Δt＝‎‎0.01C ‎(4)电热为：Q＝I2R＝1.94J 三、论述计算题(共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎14．(10分)交流发电机的原理如图(甲)所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图(乙)所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω，求：‎ ‎(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？‎ ‎(2)矩形线圈转动的周期是多少？‎ ‎(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？‎ ‎(4)保持线圈匀速转动，1min内外力对线圈做的功是多少？‎ ‎[答案]　(1)‎2A　(2)4×10－3s　(3)4W　(4)240J ‎[解析]　(1)由题图知，Im＝‎‎2A ‎(2)T＝4×10－3s ‎(3)电流有效值I＝Im/ 电阻上产生的电热功率P＝I2R＝R＝4W ‎(4)外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1min内外力对线圈做的功W＝Pt＝240J ‎15．(10分) 某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器后向‎80km远处供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－‎4m2‎，输电线路损失的功率为输出功率的4%.求：‎ ‎(1)升压变压器的输出电压．‎ ‎(2)输电线路上的电压损失．‎ ‎[答案]　(1)8×104V　(2)3.2×103V ‎[解析]　(1)导线电阻r＝ρ＝2.4×10－8×Ω＝25.6Ω，输电线路损失功率为输出功率的4%，则 4%P＝I2r，代入数据得：I＝‎125A.由P入＝P出及P＝UI得：‎ 输出电压U＝＝V＝8×104V.‎ ‎(2)输电线路上电压损失 U′＝Ir＝125×25.6V＝3.2×103V. ‎ ‎16．(11分)如图，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V.求：‎ ‎(1)原线圈n1等于多少匝？‎ ‎(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝‎5A.则电流表A1‎ 的示数I1为多少？‎ ‎(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？‎ ‎[答案]　(1)1650匝　(2)A　(3)A ‎[解析]　(1)由电压与变压器匝数的关系可得：‎ U1/n1＝U2/n2，则n1＝1650匝．‎ ‎(2)当开关S断开时，有：‎ U1I1＝U2I2，I1＝＝A ‎(3)当开关S断开时，有：RL＝U2/I2＝44Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝RL/2＝22Ω，副线圈中的总电流为I2′，则I2′＝U2/R′＝‎10A.由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝A ‎17．(11分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，匝数n＝6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω＝200rad/s.已知ab＝‎0.1m，bc＝‎0.2m，线圈的总电阻R＝40Ω，试求：‎ ‎ ‎ ‎(1)感应电动势的最大值，感应电流的最大值；‎ ‎(2)设t＝0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(3)画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；‎ ‎(4)当ωt＝30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？‎ ‎(5)线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？‎ ‎(6)线圈的发热功率多大？‎ ‎[答案]　(1)48V　‎1.2A　(2)e＝48sin200tV　(3)见解析图　(4)0.02Wb　‎0.6A　(5)30.6V　 (6)28.8W ‎[解析]　(1)因为线圈匀速转动，感应电动势的最大值就出现在题图所示位置 Em＝nBSω＝6×2×0.1×0.2×200V＝48V 感应电流最大值 Im＝＝A＝‎‎1.2A ‎(2)感应电动势的瞬时值表达式：‎ e＝Em·sinωt＝48sin200tV ‎(3)i－ωt图象如图所示 ‎(4)当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e分别为：‎ Φ＝BL‎1L2·sin30°＝2×0.1×0.2×Wb ‎＝0.02Wb e＝48sin30°V＝24V 由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：i＝＝‎‎0.6A ‎(5)线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化为ΔΦ＝B·S 线圈转过所用的时间Δt＝ 此过程中交变电动势的平均值 ＝n＝n ＝nBSω＝ Em＝×48V≈30.6V ‎(6)线圈的发热功率计算用电流有效值；‎ P热＝()2R＝28.8W