2014高考物理单元测试电子题库 10单元过关检测 新人教版

单元过关检测
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本大题共12个小题，每小题5分，共计60分．每小题只有一个答案正确，把正
确选项前的字母填在题后的括号内)
1．如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的
转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π
2ω这段时间内( )
A ．线圈中的感应电流一直在减小
B ．线圈中的感应电流先增大后减小
C ．穿过线圈的磁通量一直在减小
D ．穿过线圈的磁通量的变化率先增大后减小
解析：线圈从图示位置开始计时，其瞬时感应电流为i ＝I m cos ωt ，在0～π
2ω内，ωt
由0到π2，所以感应电流在减小，感应电动势在减小，因此ΔΦΔt 也在减小，A 正确，B 、
D 错误．但线圈平面与磁场方向的夹角在增大，因而穿过线圈的磁通量增大，C 错误． 答案：A
2．如图所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知图(甲)中原、副线圈匝数比为100∶1，图(乙)中原、副线圈匝数比为1∶10，则( )
A ．图(甲)中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
B ．图(甲)是电流互感器，输电电流是100 A
C ．图(乙)中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
D ．图(乙)是电流互感器，输电电流是10 A
解析：根据输入端的连接关系可知，题图(甲)为电压互感器，图中电表为电压表；图(乙)为电流互感器，图中的电表为电流表．根据变压器的电压、电流与匝数的关系可得，图(甲)
中原副线圈电压关系为U 1220＝100
1，所以输电电压U 1＝22 000 V ；图(乙)中原副线圈中电
流关系为I 110＝10
1
，所以输电电流I 1＝100 A ，故A 正确．
答案：A
3．(2012年北京海淀期末)如图所示，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L 1，ad 边的边长为L 2，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2nBL 2ω
C ．穿过线圈的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n 2B 2L 1L 22ω2R
解析：由右手定则可知，ad 棒中的电流从a 到d ，选项A 错误；图示位置两根导体棒ad 、
bc 同时切割磁感线，感应电动势E ＝2nBL 2v ＝2nBL 2·L 1
2
ω＝nBL 2·L 1ω，选项B 错误；此
位置穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，选项C 正确；ad 边所受安培力的
大小为F 安＝nBIL 2＝nB nBL 2L 1ωR L 2＝n 2B 2L 1L 22ω
R
，选项D 错误．
答案：C
4．(2011年浙江理综)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800
和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51 sin 314t V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )
A ．2.0 V
B ．9.0 V
C ．12.7 V
D ．144.0 V
解析：若未考虑铁芯的漏磁因素，上线圈电压有效值U 1＝
512
＝36 V ，按变压器的变压比
U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝9.0 V ，而实际上副线圈磁通量Φ2<Φ1，由U ＝n ΔΦΔt 得U 1n 1>U 2
n 2
，则应选A. 答案：A
5．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，
初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻为R ＝44 Ω，电流表A 1的示数是0.20 A ．下列说法正确的是( )
A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1
B ．初级线圈和次级线圈的匝数比为4∶1
C ．电流表A 2的示数为1.0 A
D ．电流表A 2的示数为0.4 A
解析：由P 入＝P 出得：220×0.2＝I 2
2×44，I 2＝1 A ，C 正确、D 错误．U 2＝I 2R 2＝44 V ，所以匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝22044＝5
1
，A 、B 错误．
答案：C
6．如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转
动，周期为T .若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得a 、b 两点间的电压为20.0 V ，则可知：从中性面开始计时，当t ＝T /8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为( ) A ．1.41 Wb/s B ．2.0 Wb/s C ．14.1 Wb/s D ．20.0 Wb/s
解析：由于电压表测量的是交变电流有效值，由此可以计算出交变电压的最大值为E m ＝2E ＝20 2 V ；交变电压的瞬时表达式为：e ＝202sin 2π
T
t ；当t ＝T /8时的瞬时值为：
e ＝20 V ；由法拉第电磁感应定律知，对应该时刻磁通量的变化率为
ΔΦ
Δt
＝2.0 Wb/s ，故B 正确． 答案：B
7．如图所示，P 为一理想自耦变压器的滑片，Q 为滑动变阻器的滑
动触头．在输入交变电压一定的条件下，下列说法正确的是( )
A ．Q 不动，P 向下移动，电流表示数减小，电压表示数增大
B ．Q 不动，P 向上移动，电流表示数减小，电压表示数增大
C ．P 不动，Q 向上移动，电流表示数增大，电压表示数不变
D ．P 不动，Q 向下移动，电流表示数增大，电压表示数不变
解析：题图为升压自耦变压器，当Q 不变P 下移时，n 1减小U 2增大，副线圈电流I 2＝U 2
R
增大，原线圈电流I 1增大，
读数增大，故A 错误；当Q 不变P 上移时n 1增大U 2减小，
读数减小，I 2减小，I 1也减小，B 错误；当P 不动时n 1不变，由U 1U 2＝n 1n 2
知U 2不变，读数不变，Q 上移R 减小I 2增大I 1增大，读数增大，C 正确，D 错误．
答案：C
8．如图甲，两个相同的灯泡串联，并和电压表、电流表一起连接在正弦交变电源上，每只灯
泡的电阻R ＝110 Ω.如图乙是交变电源输出电压随时间t 变化的图象，则( )
A ．电压表读数是311 V
B ．电流表读数是 2 A
C ．每只小灯泡两端电压随时间变化的规律是U R ＝ 311cos (100πt ) V
D ．通过每只灯泡的电流随时间变化的规律是i ＝2cos (100πt ) A
解析：由题图乙，输出电压最大值为311 V ，则有效值为220 V ，故电压表示数应为220 V ，A 错．电流表示数为1 A ，B 错．灯泡两端电压随时间变化规律为U R ＝311
2cos (100πt )
V ，C 错．电流i ＝2cos (100πt ) A ，D 正确． 答案：D
9．某小型水电站的电能输送示意图如下图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻
为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、
n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )
A.n 2n 1＝n 3
n 4 B.n 2n 1<n 3n 4
C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
解析：由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，
P 出－P 损＝P 入，故D 正确.U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3
n 4
，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，
故n 2n 1>n 3
n 4
，A 错． 答案：D
10．(2011年福建理综)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，
L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电
压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )
A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (50πt ) V
B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光
C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大
D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W
解析：由图象可知U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，故ω＝2π
T
＝100π rad/s ，即输入电压u
的表达式u ＝202sin (100πt )V ，所以A 项错误．断开S 2后两灯泡串联，总电压仍为4
V ，所以L 1、L 2均不能正常发光，B 项错误．根据P 入＝P 出＝U 2
R
可知断开S 2后R 增大，P 入
变小，C 项错误．若S 1接2，由P ＝U 2R 可得P ＝4
2
20
W ＝0.8 W ，故答案为D.
答案：D
11．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ，原线圈接
正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( ) A ．原线圈中的电流为nI B ．变压器的输入功率为UI /n C ．电动机输出的总功率为I 2
R D ．电动机两端电压为IR
解析：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为I
n
，故A 错误；原线圈的输入功率则为U I n
，故B 对；电动机上的热功率为I 2
R ，电动机消耗功率为U I n ，两端电压为U n
，故C 、D 错误． 答案：B
12．为了测一个已知额定电压为100 V 的灯泡的额定功率，设计了
如图所示的电路，理想变压器的原、副线圈分别接有理想电流表A 和灯泡L ，滑动变阻器的阻值范围是0～100 Ω，不考虑
温度对灯泡电阻的影响，原、副线圈的匝数比为2∶1，交流电源的电压为U 0＝440 V ，适当调节滑动变阻器的滑片位置，当灯泡在额定电压下正常工作时，电流表A 的示数为1.2 A ，则( )
A ．灯泡的额定功率为60 W
B ．灯泡的额定电流为2.4 A
C ．滑动变阻器并联部分的阻值为50 Ω
D ．滑动变阻器消耗的电功率为240 W
解析：根据题意，副线圈上的电流为2.4 A ，电压为220 V ，由于滑动变阻器上部分的并联电路电压为100 V ，则下部分电阻电压为120 V ，由串联知识，可知滑动变阻器上部分与小灯泡并联后与滑动变阻器下部分功率分配比为100∶120＝5∶6，故下部分电阻上的电功率P 下＝611P 总，P 总＝1.2×440 W＝528 W ，则P 下＝288 W ，下部分电阻R 下＝288/2.42Ω
＝50 Ω，则滑动变阻器上部分(并联部分)的电阻为50 Ω，上部分电路消耗功率P ′＝P
总
－P 下＝240 W ，故容易计算出通过灯泡的电流为0.4 A ，灯泡的功率为40 W ，故C 正确．
答案：C
二、非选择题(本题共4小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，
有数值计算的要注明单位)
13．(9分)如图(乙)所示，理想变压器原线圈匝数n 1＝440，副线圈匝数n 2＝22，在原线圈的
两端加如图(甲)所示的交流电压，求：
(1)副线圈中电压表的示数；
(2)电阻R 在什么范围内取值，才能使副线圈电路中电流表的示数不超过2.0 A? 解析：(1)U 1＝
U m
2
＝220 V
由U 1U 2＝n 1n 2
得U 2＝n 2n 1
U 1＝11 V. (2)I 2＝U 2R
≤2.0 A 得出R ≥11
2.0 Ω＝5.5 Ω.
答案：(1)11 V (2)R ≥5.5 Ω
14．(9分)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 ＝0.05 m 2
，线圈转动的频率为50 Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝
2
π
T ．用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V、11 kW”的电动机正常工作，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)根据E m ＝NBS ω＝1 100 2 V 得输出电压的有效值为U 1＝
E m
2
＝1 100 V.
(2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2
＝5∶1. (3)根据P 入＝P 出＝2.2×104
W 再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A. 答案：(1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A
15．(10分)如图甲所示，边长为L 、电阻为R /2的正方形线框abcd
通过滑环与一阻值为R 的电阻连成闭合回路，线框置于均匀辐向磁场中，图乙是磁场与线框的俯视图，线框的ab 、cd 两边所在处的磁感应强度大小均为B ，在线框绕其中心轴以角速度ω匀速转动的过程中，求： (1)电流表的示数： (2)两滑环间的电压；
(3)线框转动一周的过程中外力对线框所做的功．
解析：(1)线框在转动过程中，ab 、cd 两边切割磁感线，且速度方向始终跟磁场垂直，切割的速度v ＝ωL
2
产生的感应电动势E ＝2BLv ＝B ωL 2
故I ＝E
32
R ＝2B ωL
2
3R
(2)两滑环间的电压为路端电压U ＝23
B ωL 2
(3)线框做匀速转动，外力对线框所做的功等于回路中产生的电能 故W ＝E 2
32
R t ＝4πωB 2L
4
3R
答案：(1)2B ωL 2
3R (2)23B ωL 2
(3)4πωB 2L 4
3R
16．(12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，
枢纽控制流域面积 1.0×106
km 2
，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q ＝4.51×1011
m 3
，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 ＝1.82×107
kW ，年平均发电量约为W ＝8.40×1010
kW·h.该工程于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103
kg/m 3
，g 取10 m/s 2
)：
(1)若三峡电站上、下游水位差按H ＝100 m 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台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t 为多少天？
(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P 1＝4.5×106
kW ，采用超高压输电，输电电压为U ＝5×105
V ，而发电机输出的电压约为U 0＝1.8×104 V ．要使输电线上损耗的功率等于输送电功率的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)电站能量转化效率为： η＝
W 电W 机＝W 年电ρVgHt ＝W ρQgH
×100% 代入数据：
η＝8.40×1010
×103
×3 600
1.0×103×4.51×1011
×10×100
×100%≈67.1%. (2)据P ＝W t ，有t ＝W P ＝8.40×10
10
1.82×107×24
≈192.3天．
(3)升压变压器匝数比为：
n 1n 2＝U 0U ＝18×103500×103＝9
250
. 据P 1＝IU ，得I ＝9.0×103
A. 由P 损＝I 2
R ＝5%P 1，得R ＝2.78 Ω.
答案：(1)η＝W
ρQgH
×100% 67.1% (2)192.3天 (3)9∶250 2.78 Ω
11。