金版教程春季高二物理人教版选修32阶段水平测试二.docx
《金版教程春季高二物理人教版选修32阶段水平测试二.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金版教程春季高二物理人教版选修32阶段水平测试二.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
金版教程春季高二物理人教版选修32阶段水平测试二
阶段水平测试
（二）
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。
在第1、2、3、4、5、6、8、9、10题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第7题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
）
1．[2014·宜兴高二检测]如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1：
n2和电源电压U1分别为（ ）
A．1∶2 2UB．1∶2 4U
C．2∶1 4UD．2∶1 2U
解析：
设灯泡正常发光时，额定电流为I0。
由题图可知，原线圈中电流I原＝I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副＝2I0，U副＝U，根据理想变压器的基本规律：
I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原/U副＝得U原＝2U，所以U1＝4U。
C项正确。
答案：
C
2．[2014·四川高考]如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（ ）
A．用户用电器上交流电的频率是100Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500V
C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
解析：
根据图乙可知，发电机输出的交流电的周期为0.02s，根据频率与周期的关系得发电机输出的交流电的频率为50Hz，由于变压器在传输电能的过程中不改变交流电的频率，故用户用电器上交流电的频率为50Hz，A项错误；根据图乙可知，发电机输出的交流电的最大值为500V，由于该交流电是正弦式交变电流，根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系可得，发电机输出的交流电的有效值为250V，故B项错误；根据输电线上的电流与升压变压器的输入电压U1、升压变压器的原、副线圈的匝数比、降压变压器的原、副线圈的匝数比、输电线上的电阻R线和负载电阻R负的关系可得I线＝I3＝（）2，即I线＝，则当升压变压器的输入电压U1和输电线上的电阻R线一定时，输电线的电流I线与升压变压器的原、副线圈的匝数比、降压变压器的原、副线圈的匝数比和负载电阻R负都有关系，故C项错误；根据焦耳定律可得，输电线上损失的功率P损＝IR线，又I线＝，即P损＝
则当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率将减小，故D项正确。
答案：
D
3．测电笔中的氖管启辉电压为86.6V，把它接到有效值电压为70.7V、频率为50Hz的余弦交流电源上，则氖管（ ）
A．不能发光 B．能发光，每秒发光50次
C．能发光，每秒发光100次D．能发光，每秒发光200次
解析：
交变电流电压的最大值为×70.7V≈100V，大于起辉电压86.6V，故能发光，一个周期内发光两次，每秒发光100次。
答案：
C
4．电感和电容对交变电流的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是（ ）
A．电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频
B．电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频
C．电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频
D．电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频
解析：
电感线圈的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，故选项B正确。
答案：
B
5．[2013·安庆高二检测]如图所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R的输电线对用电器供电，设两盏灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的触头P向N移动，会出现的现象是（ ）
A．电流表A的示数变大，灯泡L1、L2均变暗
B．电流表A的示数变小，灯泡L1、L2均变暗
C．电流表A的示数变大，灯泡L1变亮，L2变暗
D．电流表A的示数不变，灯泡L1变暗，L2变亮
解析：
副线圈输出电压不变，滑动变阻器的触头P向N移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L2两端的电压减小，所以灯泡L2的电流减小，因为总电流增大，所以灯泡L1的电流增大，即灯泡L1变亮，灯泡L2变暗。
因为副线圈上的电流增大，所以输出功率变大，输入功率变大，而输入电压不变，输入电流变大，电流表A的示数变大。
答案：
C
6．图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。
在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内（ ）
A．电流表A1的示数比A2的小
B．电流表A2的示数比A3的小
C．电流表A1和A2的示数相同
D．电流表的示数都不为零
解析：
由于B－t图象的斜率不变，根据法拉第电磁感应定律可知，副线圈中产生的感应电流恒定不变，为稳恒电流，电感线圈对稳恒电流没有阻碍作用，所以A1和A2的示数相同，电容器对稳恒电流相当于断路，所以A3的示数为0，正确答案为C。
答案：
C
7．[2014·课标全国卷Ⅱ]如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。
原线圈通过一理想电流表Ⓐ接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。
假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。
用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则（ ）
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
解析：
设变压器副线圈两端的电压为U2，则有＝，而U2＝Ucd，所以A项错误；增大负载电阻R，变压器的输出功率减小，所以电流表的读数减小，B项正确；负载电阻的阻值减小，Ucd不变，C项错误；将二极管短路，变压器的输出功率加倍，所以输入功率加倍，因此电流表的示数加倍，D项正确。
答案：
BD
8．[2014·泰安高二检测]下图中图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。
下列说法正确的是（ ）
A．图1表示交流电，图2表示直流电
B．两种电压有效值相等
C．图1所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πtV
D．图1所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的－2s
解析：
图1、2均表示交流电，故A错；图1是正弦式交流电，周期为2×10－2s，所以ω＝＝100πrad/s，所以电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πtV，故C选项对；图1和图2的有效值并不相同，B错；变压器只能改变交流电的电压，不能改变交流电的频率，故D错。
答案：
C
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，如图甲所示，将一束质子流注入长27km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（ ）
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＝vn·，又mv－mv＝（n－1）qU，得Ln＝，即筒长与其对应的位置不成线性关系，D项错误。
答案：
B
10．[2013·巢湖高二检测]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（ ）
A．E＝2E0，T＝T0，P＝2P0
B．E＝E0，T＝T0，P＝2P0
C．E＝2E0，T＝T0，P＝2P0
D．E＝2E0，T＝T0，P＝4P0
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，产生的最大感应电动势E0＝NBSω，周期T0＝，外力提供的功率P0＝＝＝。
当角速度为2ω时，产生的最大感应电动势E＝2NBSω＝2E0，周期T＝＝＝T0，外力提供的功率P＝＝＝4P0。
故选项D对。
答案：
D
二、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分）一电热器接在最大值为36V的正弦交流电源上时产生的热功率为P，若接到某直流电源上时产生的热功率为，忽略电阻随温度的变化，则所接直流电源的电压U＝________V。
解析：
设电热器的电阻为R，接交流电源时，有P＝；接直流电源时，有＝，联立解得U＝18V。
答案：
18
12．（10分）如图所示，电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2A，电容器C的击穿电压为300V。
若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为________A，电压表的读数为________V。
解析：
电阻R0和R串联接入交流电路中，通过保险丝的电流与通过电流表的电流相等；电容器与电阻R并联，故电容器两端的电压与R两端的电压相同。
电压表的读数是电阻R两端电压的有效值，而电容器的击穿电压是加在电容器两端的交流电压的最大值，故电流表的读数为2A，电压表的读数为V＝212.1V。
答案：
2 212.1
三、计算题（本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）
13．（10分）[2014·锦州高二检测]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，如图所示，发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω。
已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝数圈磁通量的最大值。
求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数。
解析：
感应电动势的最大值：
Em＝nBSω＝nΦmω
设线圈在磁场中转动的周期为T，则有ω＝
根据欧姆定律，电路中的电流的最大值为：
Im＝
有效值：
I＝Im
由题中给定的Φ－t图象可得：
Φm＝1.0×10－2Wb，T＝3.14×10－2s
解以上各式，并代入数据，得：
I＝1.41A。
答案：
1.41A
14．（11分）[2014·郑州高二检测]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＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝T。
为用此发电机所发出交变电流带动两个标有“220V 11kW”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，电路如图所示，求：
（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）由Em＝NBSω＝1100V，
得输出电压的有效值为U1＝＝1100V。
（2）根据＝得＝。
（3）根据P入＝P出＝2.2×104W，
由P入＝U1I1，解得I1＝20A。
答案：
（1）1100V
（2）5∶1 （3）20A
15．（11分）三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程，水利枢纽控制流域面积为1.0×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3。
水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量（指26台发电机组同时工作时的总发电功率）为P＝1.82×107kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010kW·h。
（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，取重力加速度g＝10m/s2）
（1）若三峡电站上、下游水位差按h＝100m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．
（2）若26台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均每年发电的时间为多少天？
（3）将该电站的电能输送到华中地区，输送的电功率为P1＝4.5×106kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500kV，而发电机组输出的电压约为U0＝18kV，要求输电线上损耗的功率为输送的电功率的5%。
求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻。
解析：
（1）电站的能量转化效率为
η＝＝×100%＝67.1%
（2）根据P＝有t＝＝＝192.3（天）
（3）升压变压器原、副线圈的匝数比为
＝＝＝
输电线中的电流为
I＝＝A＝9.0×103A
输电线上损耗的功率为
P损＝5%P1＝2.25×108W
由P损＝I2R得输电线路的总电阻为
R＝＝Ω＝2.78Ω
答案：
（1）67.1%
（2）192.3天 （3）2.78Ω
16．（12分）[2014·南京高二检测]如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab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）从图示位置起转动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，此交变电流的电动势最大值为Em＝BSω＝B·πr2·2πn＝π2Bnr2。
（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E＝＝，电阻R上产生的热量Q＝（）2R·＝＝。
（2）在线圈从图示位置转过1/4转后时间内，电动势的平均值为＝，通过R的电荷量q＝·Δt＝·Δt＝＝。
（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
·＝T，E′＝，故电流表的示数为I＝＝。
答案：
（1）
（2） （3）
升级会员 