2015年春季高二物理人教版選修3-2：階段水平測試(二)

1、.階段水平測試(二)一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。在第1、2、3、4、5、6、8、9、10題給出的4個選項中，只有一個選項正確；在第7題給出的四個選項中，有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。)12014·宜興高二檢測如圖所示，電路中有四個完全相同的燈泡，額定電壓均為U，額定功率均為P，變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在四個燈泡都正常發(fā)光，則變壓器的匝數(shù)比n1：n2和電源電壓U1分別為()A122U B124UC214U D212U解析：設燈泡正常發(fā)光時，額定電流為I0。由題圖可知，原線圈中電流I原I0，副線圈中兩燈并聯(lián)，副線圈中電流I副2

2、I0，U副U，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律：I原n1I副n2得n1n221；U原/U副得U原2U，所以U14U。C項正確。答案：C22014·四川高考如圖所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖象，則()A用戶用電器上交流電的頻率是100 HzB發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500 VC輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小解析：根據(jù)圖乙可知，發(fā)電機輸出的交流電的周期為0.02 s，根據(jù)頻率與周期的關系得發(fā)電機輸出的交流電的頻率為50 Hz，由于變壓器在傳輸電能的過程中不改變交流電的頻率，故用戶用電器上

3、交流電的頻率為50 Hz，A項錯誤；根據(jù)圖乙可知，發(fā)電機輸出的交流電的最大值為500 V，由于該交流電是正弦式交變電流，根據(jù)正弦式交變電流的有效值與最大值的關系可得，發(fā)電機輸出的交流電的有效值為250 V，故B項錯誤；根據(jù)輸電線上的電流與升壓變壓器的輸入電壓U1、升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比、輸電線上的電阻R線和負載電阻R負的關系可得I線I3()2，即I線，則當升壓變壓器的輸入電壓U1和輸電線上的電阻R線一定時，輸電線的電流I線與升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比和負載電阻R負都有關系，故C項錯誤；根據(jù)焦耳定律可得，輸電線上損失的功

4、率P損IR線，又I線，即P損則當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率將減小，故D項正確。答案：D3測電筆中的氖管啟輝電壓為86.6 V，把它接到有效值電壓為70.7 V、頻率為50 Hz的余弦交流電源上，則氖管()A不能發(fā)光 B能發(fā)光，每秒發(fā)光50次C能發(fā)光，每秒發(fā)光100次 D能發(fā)光，每秒發(fā)光200次解析：交變電流電壓的最大值為×70.7 V100 V，大于起輝電壓86.6 V，故能發(fā)光，一個周期內(nèi)發(fā)光兩次，每秒發(fā)光100次。答案：C4電感和電容對交變電流的阻礙作用的大小不但跟電感、電容本身有關，還跟交流電的頻率有關，下列說法中正確的是()A電感是通直流、阻交流，通高頻、阻

5、低頻B電感是通直流、阻交流，通低頻、阻高頻C電容是通直流、阻交流，通高頻、阻低頻D電容是通交流、隔直流，通低頻、阻高頻解析：電感線圈的作用是“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”，電容器的作用是“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”，故選項B正確。答案：B52013·安慶高二檢測如圖所示，用理想變壓器給負載供電，變壓器輸入電壓不變，變壓器降壓后用總電阻為R的輸電線對用電器供電，設兩盞燈泡的電阻相同，且都在發(fā)光，若將滑動變阻器的觸頭P向N移動，會出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A電流表A的示數(shù)變大，燈泡L1、L2均變暗B電流表A的示數(shù)變小，燈泡L1、L2均變暗C電流表A的示數(shù)變大，燈泡L1變亮，L2變暗D電流

6、表A的示數(shù)不變，燈泡L1變暗，L2變亮解析：副線圈輸出電壓不變，滑動變阻器的觸頭P向N移動的過程中，并聯(lián)部分電阻減小，副線圈中的電流增大，但因為燈泡L2兩端的電壓減小，所以燈泡L2的電流減小，因為總電流增大，所以燈泡L1的電流增大，即燈泡L1變亮，燈泡L2變暗。因為副線圈上的電流增大，所以輸出功率變大，輸入功率變大，而輸入電壓不變，輸入電流變大，電流表A的示數(shù)變大。答案：C6圖甲所示電路中，A1、A2、A3為相同的電流表，C為電容器，電阻R1、R2、R3的阻值相同，線圈L的電阻不計。在某段時間內(nèi)理想變壓器原線圈內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，則在t1t2時間內(nèi)()A電流表A1的示數(shù)比A2的小B電流表A

7、2的示數(shù)比A3的小C電流表A1和A2的示數(shù)相同D電流表的示數(shù)都不為零解析：由于Bt圖象的斜率不變，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，副線圈中產(chǎn)生的感應電流恒定不變，為穩(wěn)恒電流，電感線圈對穩(wěn)恒電流沒有阻礙作用，所以A1和A2的示數(shù)相同，電容器對穩(wěn)恒電流相當于斷路，所以A3的示數(shù)為0，正確答案為C。答案：C72014·課標全國卷如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。原線圈通過一理想電流表接正弦交流電源，一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端。假設該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大。用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()AUabUc

8、dn1n2B增大負載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小C負載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大D將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍解析：設變壓器副線圈兩端的電壓為U2，則有，而U2Ucd，所以A項錯誤；增大負載電阻R，變壓器的輸出功率減小，所以電流表的讀數(shù)減小，B項正確；負載電阻的阻值減小，Ucd不變，C項錯誤；將二極管短路，變壓器的輸出功率加倍，所以輸入功率加倍，因此電流表的示數(shù)加倍，D項正確。答案：BD82014·泰安高二檢測下圖中圖1、圖2分別表示兩種電壓的波形，其中圖1所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是()A圖1表示交流電，圖2表示直流電B兩種電壓有效值相等C圖1所示電壓的

9、瞬時值表達式為u311sin100t VD圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼? s解析：圖1、2均表示交流電，故A錯；圖1是正弦式交流電，周期為2×102 s，所以100 rad/s，所以電壓的瞬時值表達式為u311sin100t V，故C選項對；圖1和圖2的有效值并不相同，B錯；變壓器只能改變交流電的電壓，不能改變交流電的頻率，故D錯。答案：C9歐洲核子研究中心于2008年9月10日啟動了大型強子對撞機，如圖甲所示，將一束質(zhì)子流注入長27 km的對撞機隧道，使其加速后相撞，創(chuàng)造出與宇宙大爆炸之后萬億分之一秒時的狀態(tài)相類似的條件，為研究宇宙起源和各種基本粒子特

10、性提供強有力的手段。設n個長度逐漸增大的金屬圓筒沿軸線排成一串，各筒相間地連到頻率為f、最大電壓值為U的正弦交流電源上，圖乙所示為其簡化示意圖。質(zhì)子束以一定的初速度v0沿軸線射入圓筒實現(xiàn)加速，則()A質(zhì)子在每個圓筒內(nèi)都做加速運動B質(zhì)子只在圓筒間的縫隙處做加速運動C質(zhì)子穿過每個圓筒的時間恰為交變電流的周期D每個筒長應與其對應的位置成線性關系解析：由于同一個金屬筒所處的電勢相同，內(nèi)部無場強，故質(zhì)子在筒內(nèi)必做勻速直線運動；而前后兩筒間的電勢差為U，故質(zhì)子每次穿越縫隙時將被電場加速，則B對，A錯。又由于各筒相間地連到頻率為f的交流電源上，故質(zhì)子穿過每個圓筒的時間都應為交變電流的半個周期，故C錯。若設v

11、n為質(zhì)子在第n個筒內(nèi)的速度，則筒長為Lnvn·，又mvmv(n1)qU，得Ln，即筒長與其對應的位置不成線性關系，D項錯誤。答案：B102013·巢湖高二檢測一個閉合的矩形線圈放在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為時，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E0，周期為T0，外力提供的功率為P0。若使線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E，周期為T，外力提供的功率為P。則E、T和P的大小為()AE2E0，TT0，P2P0BEE0，TT0，P2P0CE2E0，TT0，P2P0DE2E0，TT0，P4P0解析：設線圈為N匝，面積為S，所在區(qū)域磁感應強度為B，當角速度為時，

12、產(chǎn)生的最大感應電動勢E0NBS，周期T0，外力提供的功率P0。當角速度為2時，產(chǎn)生的最大感應電動勢E2NBS2E0，周期TT0，外力提供的功率P4P0。故選項D對。答案：D二、實驗題(本大題共2小題，共16分)11(6分)一電熱器接在最大值為36 V的正弦交流電源上時產(chǎn)生的熱功率為P，若接到某直流電源上時產(chǎn)生的熱功率為，忽略電阻隨溫度的變化，則所接直流電源的電壓U_V。解析：設電熱器的電阻為R，接交流電源時，有P；接直流電源時，有，聯(lián)立解得U18 V。答案：1812(10分)如圖所示，電表均為理想的交流電表，保險絲P的熔斷電流為2 A，電容器C的擊穿電壓為300 V。若在a、b間加正弦交流電壓

13、，并適當?shù)卣{(diào)節(jié)R接入電路中的阻值，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為_A，電壓表的讀數(shù)為_V。解析：電阻R0和R串聯(lián)接入交流電路中，通過保險絲的電流與通過電流表的電流相等；電容器與電阻R并聯(lián)，故電容器兩端的電壓與R兩端的電壓相同。電壓表的讀數(shù)是電阻R兩端電壓的有效值，而電容器的擊穿電壓是加在電容器兩端的交流電壓的最大值，故電流表的讀數(shù)為2 A，電壓表的讀數(shù)為 V212.1 V。答案：2212.1三、計算題(本大題共4小題，共44分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(10分)2014·錦州高二檢測一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速

14、度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n100。穿過每匝線圈的磁通量隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機內(nèi)阻r5.0 ，外電路電阻R95 。已知感應電動勢的最大值Emnm，其中m為穿過每匝數(shù)圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的交流電流表(內(nèi)阻不計)的讀數(shù)。解析：感應電動勢的最大值：EmnBSnm設線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的周期為T，則有根據(jù)歐姆定律，電路中的電流的最大值為：Im有效值：IIm由題中給定的t圖象可得：m1.0×102 Wb，T3.14×102 s解以上各式，并代入數(shù)據(jù)，得：I1.41 A。答案：1.41 A14(11分)2014·鄭州高二檢測交流發(fā)電機的

15、發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO勻速轉(zhuǎn)動。一小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S0.05 m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應強度B T。為用此發(fā)電機所發(fā)出交變電流帶動兩個標有“220 V11 kW”的電機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個理想變壓器，電路如圖所示，求：(1)發(fā)電機的輸出電壓有效值為多少？(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大？解析：(1)由EmNBS1100 V，得輸出電壓的有效值為U11100 V。(2)根據(jù)得。(3)根據(jù)P入P出2.2×104 W，由P入U

16、1I1，解得I120 A。答案：(1)1100 V(2)51(3)20 A15(11分)三峽水利樞紐工程是長江流域治理開發(fā)的關鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程，水利樞紐控制流域面積為1.0×106 km2，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q4.51×1011 m3。水利樞紐的主要任務包括防洪、發(fā)電、航運三方面，在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量(指26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率)為P1.82×107 kW，年平均發(fā)電量約為W8.40×1010 kW·h。(水的密度1.0×103 kg/m3，取重力加

17、速度g 10 m/s2)(1)若三峽電站上、下游水位差按h100 m計算，試推導三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率的公式，并計算出效率的數(shù)值(2)若26臺發(fā)電機組全部發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均每年發(fā)電的時間為多少天？(3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸送的電功率為P14.5×106 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U500 kV，而發(fā)電機組輸出的電壓約為U018 kV，要求輸電線上損耗的功率為輸送的電功率的5%。求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻。解析：(1)電站的能量轉(zhuǎn)化效率為×100%67.1%(2)根據(jù)P有t192.3(天)(3)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為輸電線中的電流為I A9.0×103 A輸電線上損耗的功率為P損5%P12.25×108 W由P損I2R得輸電線路的總電阻為R 2.78 答案：(1)67.1%(2)192.3天(3)2.78 16(12分)2014·南京高二檢測如圖所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強磁場，磁感應強度為B。M和N是兩個集流環(huán)，負載電阻為R，線圈、電流表和連接導線的電阻不計，求：(1)從圖示位置起轉(zhuǎn)動1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)負載電阻R上產(chǎn)生的熱