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人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE1章末自測(cè)卷(三)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7個(gè)小題,每小題6分,共42分)1.(2021·江蘇姜堰中學(xué)高二月考)一矩形線圈,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,感應(yīng)電流的方向改變兩次B.t2時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率為零C.t=0時(shí)刻,線圈處于中性面位置D.t1和t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零〖答案〗A〖解析〗線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,感應(yīng)電流方向改變兩次,故A正確;由圖可知,t2時(shí)刻線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,故磁通量的變化率也最大,通過線圈的磁通量為零,故B錯(cuò)誤;由圖可知,t=0時(shí)刻線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,故磁通量的變化率也最大,通過線圈的磁通量為零,不是中性面的位置,故C錯(cuò)誤;由圖可知,t1和t3時(shí)刻線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,則磁通量的變化率也為零,所以通過線圈的磁通量最大,故D錯(cuò)誤。2.(2021·東莞市光明中學(xué)高二月考)在我國(guó)北方部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)低溫雨雪冰凍天氣,高壓輸電線因結(jié)冰而造成嚴(yán)重?fù)p毀,如圖所示。為消除高壓輸電線上的冰凌,有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應(yīng)除冰。在正常供電時(shí),高壓線上送電電壓為U,電流為I,熱耗功率為ΔP;若輸電功率和輸電線電阻不變,除冰時(shí),需要輸電線上熱耗功率為9ΔP,則除冰時(shí)()A.輸電電流為eq\f(1,3)I B.輸電電流為9IC.輸電電壓為3U D.輸電電壓為eq\f(1,3)U〖答案〗D〖解析〗根據(jù)ΔP=I2r,導(dǎo)線上的熱損失功率變?yōu)樵瓉?lái)的9倍,電流應(yīng)增加為原來(lái)的3倍,即為3I;由P=UI知,則輸送電壓變?yōu)閑q\f(1,3)U。故選項(xiàng)D正確。3.如圖表示一交變電流隨時(shí)間變化的圖像,由圖可知()A.用理想交流電流表測(cè)該電流,其示數(shù)為10eq\r(2)AB.該交變電流的頻率為50HzC.在t=0.25×10-2s和t=0.75×10-2s時(shí),線圈位于中性面D.在t=eq\f(T,8)(T為該交變電流的周期)時(shí)刻,該電流大小與其有效值相等〖答案〗D〖解析〗由題圖可知,電流的最大值為10eq\r(2)A,周期為0.01s,則頻率為100Hz,電流有效值為eq\f(10\r(2),\r(2))A=10A,因?yàn)殡娏鞅頊y(cè)的是有效值,故電流表的示數(shù)為10A,A、B錯(cuò)誤;在t=0.25×10-2s和t=0.75×10-2s時(shí)電流最大,此時(shí)線圈平面與中性面垂直,C錯(cuò)誤;該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i=Imsinωt=10eq\r(2)sin(200πt)A,在t=eq\f(T,8)時(shí),電流為i=10eq\r(2)(sineq\f(π,4))A=10A,D正確。4.(2021·浙江紹興市高二期末)圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈的電阻r=1Ω,外接燈泡的電阻為R=9Ω,電壓表為理想交流電表。則()A.在t=0.01s時(shí)刻,穿過線圈的磁通量為零B.電壓表的示數(shù)為5.4eq\r(2)VC.燈泡消耗的電功率為3.24WD.若其他條件不變,僅將線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,則線圈電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式e=12eq\r(2)sin(100πt)V〖答案〗C〖解析〗在t=0.01s的時(shí)刻,電動(dòng)勢(shì)為0,此時(shí)線圈恰好通過中性面,穿過線圈磁通量最大,故A錯(cuò)誤;電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=6eq\r(2)V,有效值為E=eq\f(Em,\r(2))=6V,由閉合電路的歐姆定律可得I=eq\f(E,R+r)=eq\f(6,9+1)A=0.6A電壓表示數(shù)為U=IR=0.6×9V=5.4V,故B錯(cuò)誤;燈泡消耗的功率P=eq\f(U2,R)=eq\f(5.42,9)W=3.24W,故C正確;轉(zhuǎn)速提高一倍后,ω=2πn,故角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=BSω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,即為12eq\r(2)V,線圈電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式應(yīng)為e=12eq\r(2)sin(200πt)V,故D錯(cuò)誤。5.如圖所示,匝數(shù)n=50的矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=eq\f(\r(2),10)T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積S=0.4m2,線框電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω=100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并與理想變壓器原線圈相連,副線圈端接入三個(gè)阻值相等的電阻,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)電壓表讀數(shù)為20V。則()A.如圖所示時(shí)刻,穿過線框ABCD的磁通量變化率最大B.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1C.原線圈兩端電壓的有效值為200eq\r(2)VD.閉合開關(guān)后,電壓表示數(shù)變小〖答案〗B〖解析〗如圖所示時(shí)刻,穿過線框ABCD的磁通量最大,磁通量變化率最小,故A錯(cuò)誤;線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em=nBSω=200eq\r(2)V,則有效值為E=eq\f(Em,\r(2))=200V,由于線框電阻不計(jì),則理想變壓器原線圈兩端電壓有效值為U1=E=200V,變壓器原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)=eq\f(U1,U2)=eq\f(200V,20V)=eq\f(10,1),故B正確,C錯(cuò)誤;閉合開關(guān)后,由于副線圈輸出電壓由原線圈輸入電壓和匝數(shù)比決定,故副線圈輸出電壓不變,即電壓表示數(shù)不變,故D錯(cuò)誤。6.(2021·遼西育明中學(xué)高二月考)如圖所示,理想變壓器的原線圈通過保險(xiǎn)絲接在一個(gè)交變電源上,交變電壓瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的規(guī)律為u=220eq\r(2)sin(100πt)V,副線圈所在電路中接有電燈L、電阻R、理想交流電壓表和理想交流電流表。已知理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1,電燈額定功率為44W,電阻阻值為22Ω,電燈以額定功率正常發(fā)光。則()A.電壓表示數(shù)為62.2V B.電流表的示數(shù)為2AC.電阻消耗的功率為88W D.通過保險(xiǎn)絲的電流為15A〖答案〗C〖解析〗原線圈電壓的有效值為220V,根據(jù)變壓比可知eq\f(U1,U2)=eq\f(n1,n2),解得U2=44V,故電壓表示數(shù)為44V,故A錯(cuò)誤;根據(jù)歐姆定律可知,通過電阻R的電流為IR=eq\f(U2,R)=2A,通過燈泡的電流為IL=eq\f(P,U2)=1A,則電流表示數(shù)I2=IR+I(xiàn)L=3A,故B錯(cuò)誤;根據(jù)功率公式可知,電阻消耗的功率為P=eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)=88W,故C正確;根據(jù)電流與匝數(shù)關(guān)系可知eq\f(I1,I2)=eq\f(n2,n1),解得原線圈輸入電流I1=0.6A,故D錯(cuò)誤。7.(2021·1月河北學(xué)業(yè)水平選擇性考試模擬演練)如圖所示,理想變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝,接有一阻值為R的電阻,電壓表V1示數(shù)為110.0V。副線圈接有一個(gè)阻值恒為RL的燈泡,繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表V2,示數(shù)為0.10V。已知RL∶R=4∶1,則副線圈的匝數(shù)為()A.225 B.550C.2200 D.4400〖答案〗C〖解析〗因?yàn)殡妷罕鞻2的示數(shù)為0.10V,由變壓器原、副線圈匝數(shù)與電壓之間的關(guān)系,可知原線圈的輸入電壓為U1=110V;根據(jù)電路連接,可知原線圈中的電流I1=eq\f(UR,R);副線圈兩端電壓為U2,電流為I2=eq\f(U2,RL),又U1I1=U2I2,RL∶R=4∶1,聯(lián)立得U2=220V,由eq\f(U1,U2)=eq\f(n1,n2)得,n2=2200,故C正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3個(gè)小題,每小題8分,共24分)8.(2021·湖南長(zhǎng)沙市高二期末)下列圖像描述的電流屬于交變電流的是()〖答案〗AD〖解析〗電流的大小和方向周期性變化的電流為交變電流,而B、C電流的方向沒有發(fā)生變化,因此不屬于交變電流,而A、D電流的方向發(fā)生周期性變化,屬于交變電流,故選項(xiàng)A、D正確。9.一交流電壓為u=100sin(100πt)V,由此表達(dá)式可知()A.用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為50VB.該交流電壓的周期為0.02sC.將該電壓加在“100V100W”的燈泡兩端,燈泡的實(shí)際功率小于100WD.t=eq\f(1,400)s時(shí),該交流電壓的瞬時(shí)值為50V〖答案〗BC〖解析〗由交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知電壓的有效值為50eq\r(2)V,故用電壓表測(cè)該電壓其示數(shù)為70.7V,A錯(cuò)誤;ω=100πrad/s,則周期T=eq\f(2π,ω)=0.02s,B正確;該電壓加在“100V100W”的燈泡兩端,其電壓小于額定電壓,則實(shí)際功率小于額定功率,C正確;把t=eq\f(1,400)s代入瞬時(shí)值表達(dá)式得電壓的瞬時(shí)值為50eq\r(2)V,D錯(cuò)誤。10.(2021·麻城市實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)高二月考)如圖所示,一小水電站,輸出的電功率為P=20kW,輸出電壓U0=400V,經(jīng)理想升壓變壓器T1變?yōu)?000V電壓遠(yuǎn)距離輸送,輸電線總電阻為r=10Ω,最后經(jīng)理想降壓變壓器T2降為220V向用戶供電。下列說(shuō)法正確的是()A.變壓器T1的匝數(shù)比n1∶n2=1∶5B.輸電線上的電流為50AC.輸電線上損失的電功率為25kWD.變壓器T2的匝數(shù)比n3∶n4=95∶11〖答案〗AD〖解析〗根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系可得eq\f(n1,n2)=eq\f(U0,U2)=eq\f(400V,2000V)=eq\f(1,5),所以A正確;由理想變壓器原、副線圈電功率相等知,輸電線上的電流為I2=eq\f(P,U2)=eq\f(20×103,2000)A=10A,所以B錯(cuò)誤;輸電線上損失的電功率為ΔP=Ieq\o\al(2,2)r=102×10W=1000W,所以C錯(cuò)誤;變壓器T2的原線圈電壓為U3=U2-I2r=2000V-10×10V=1900V變壓器T2的匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)=eq\f(U3,U4)=eq\f(1900V,220V)=eq\f(95,11),所以D正確。三、計(jì)算題(本題共2個(gè)小題,共34分)11.(14分)(2021·贛州市贛縣三中高二月考)如圖所示,N=50匝的矩形線圈abcd,ab邊長(zhǎng)l1=20cm,ad邊長(zhǎng)l2=25cm,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n=3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈電阻r=1Ω,外電路電阻R=9Ω,t=0時(shí)線圈平面與磁感線平行,ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里,求:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式;(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量?!即鸢浮?1)e=314cos(100πt)V(2)0.1C〖解析〗(1)n=3000r/min=50r/s,線圈的角速度ω=2πn=100πrad/s,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω=314V所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcosωt=314cos(100πt)V。(2)線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,ΔΦ=BSsin90°通過R的電荷量為q=eq\f(NΔΦ,R+r)=0.1C。12.(20分)(2021·遼西育明高級(jí)中學(xué)高二月考)風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保能源,近年來(lái)得到了快速發(fā)展,如圖所示的風(fēng)車陣中發(fā)電機(jī)輸出功率為100kW,輸出電壓是250V,用戶需要的電壓是220V,輸電線總電阻為10Ω。若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%。(1)畫出此輸電線路的示意圖;(2)求在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比;(3)求用戶得到的電功率?!即鸢浮?1)見〖解析〗(2)1∶20240∶11(3)96kW〖解析〗(1)如圖所示(2)輸電線損耗功率P線=100×4%kW=4kW又P線=Ieq\o\al(2,2)R線,得輸電線電流I2=20A原線圈中輸入電流I1=eq\f(
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