高考物理总复习 质量检测10 新人教版

(时间：90分钟总分：110分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．)1．(2011·江苏)美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将交学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )A．发光二极管B．热敏电阻C．霍尔元件D．干电池[解析] 本题考查传感器的特点．意在考查学生的理解能力．传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件．发光二极管是电学元件，是电能转换成光能的元件，不是传感器，A错误；干电池是一种电源，不是传感器，D错误；热敏电阻受热时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，是传感器，B正确；霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量，是传感器，C正确．[答案] BC2．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝9 Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r＝1 Ω，下列说法正确的是( )A．交变电流的周期为0.2 sB．交变电流的频率为2.5 HzC．发电机输出的电压有效值为10 2 VD．发电机输出的电功率为18 W[解析] 由题图知交变电流的周期为0.4 s，频率为2.5 Hz，选项A错误，B正确．发电机的电压有效值为10 2 V，由闭合电路欧姆定律知输出电压为9 2 V，选项C错误．电路中的电流为 2 A，所以发电机输出的电功率为18 W，选项D正确．[答案] BD3．(2011·江苏省苏北四市高三第二次调研测试)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝210T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计. 线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V,60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是( )A．图示位置穿过线框的磁通量为零B．线框中产生交变电压的有效值为500 2 VC．变压器原、副线圈匝数之比为25∶11D．允许变压器输出的最大功率为5000 W[解析] 先根据交流电产生的原理分析磁通量及交流电的有效值，再根据变压器的电压特点与功率关系确定相应的匝数比及功率．由E＝nBSω可得交流电的最大值为500 2 V，故有效值为500 V，B错；图示位置处对应的磁通量最大，A错；由变压器的变压规律可知变压器原、副线圈匝数之比为25∶11，C正确；允许变压器输出的最大功率为5000 W，D正确．[答案] CD4．(2011·新课标全国)如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则( ) A．U＝110 V，I＝0.2 AB．U＝110 V，I＝0.05 AC．U＝110 2 V，I＝0.2 AD．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A[解析] 本题考查的是交变电流的有效值、功率及变压器的有关知识，意在考查学生对交变电流知识的理解和综合应用．交流电压表、电流表测得的是交变电流的有效值，由灯泡正常发光可知，变压器的输出电压为220 V，而变压器的输入与输出电压之比等于原副线圈的匝数比，故变压器的输入电压为110 V，电压表的示数为110 V，又因为变压器的输入功率等于输出功率，因此可知变压器的输入电流为0.2 A，故A正确．[答案] A5．(2011·山东理综)为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )A．u2＝190 2sin(50πt) VB．u2＝190 2sin(100πt) VC．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移[解析] 本题考查变压器、正弦交变电流的图象，意在考查考生对交变电流图象和瞬时值表达式的掌握情况和变压器的变压比公式的熟练程度．根据题图乙可知交变电流电压的最大值U m ＝190 2 V 和周期T ＝0.02 s(ω＝2πT＝100π)，结合正弦交变电流电压的瞬时值表达式u ＝U m sin ωt ，可知B 正确，A 错误；根据变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，U 1、n 2不变，提高U 2只能减小n 1，所以P 应上移，D 正确，C 错误．[答案] BD6．左下图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如右下图所示．此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为( )A ．110 VB ．156 VC ．220 VD ．311 V[解析] 从u －t 图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220 V ；后半周期电压为零．根据有效值的定义，U 2R T ＝U 21R ·T 2＋0，得U ＝156 V ，选B.[答案] B7．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测．它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化，在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—浓度曲线，如图乙所示，请判断，电压表示数U 与一氧化碳浓度C 之间的对应关系正确的是( )[解析] 由图象可以看出随着浓度的增大电导均匀增大，则电阻非均匀减小，电路中电流非均匀增大，电压表示数也将非均匀增大，所以选项B 正确．[答案] B8．(2012·正定中学月考) 如图正方形线框abcd长为L，，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连、外电路电阻也为r.则下列说法中正确的是( )A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL2C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2D．S闭合时，线框从图示位置转过π/2过程中流过电流表的电量为BL2/7r[解析] 正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，产生的感应电动势最大值为BωL2，电源电动势为E＝22BωL2. S断开时，内电路电流I＝E/4r＝28rBωL2，电压表读数等于cd两点之间电压为U＝Ir＝28BωL2，选项B正确A错误．S闭合时，电路总电阻为3r＋r/2＝7r/2，ab中电流为I＝2E/7r＝27rBωL2，电流表读数为I/2＝214rBωL2，选项C错误；S闭合时，线框从图示位置转过π/2过程中，磁通量变化ΔФ＝BL2，时间Δt＝π/2ω，产生感应电动势的平均值为ΔФ/△t＝2ωBL2/π，电流平均值为4ωBL2 /7rπ，流过电流表的电流平均值为I＝2ωBL2/7rπ，电量为q＝IΔt＝＝BL2/7r，选项D 正确．[答案] BD9．(2011·东北三校)如图所示，一理想变压器原线圈可通过滑动触头P的移动改变其匝数，当P接a时，原副线圈的匝数比为5∶1，b为原线圈的中点，副线圈接有电容器C、灯泡L、理想电流表A以及R＝44 Ω的定值电阻．若原线圈接有u＝311 sin100πt V的交变电压，下列判断正确的是( )A．当P接a时，灯泡两端电压为44 VB．当P接b时，电流表的读数为2 AC ．P 接b 时灯泡消耗功率比P 接a 时大D ．P 固定在a 点不移动，原线圈改接u ＝311 sin200πt V 的电压，灯泡亮度不变 [解析] 当P 接a 时，U 1＝220 V ，U 2＝2205 V ＝44 V ＝U c ＋U L ，U c 与交流电的频率有关，A 、D 错误；当P 接b 时，U ′2＝2202.5 V ＝88 V ，I A ＝U ′2R＝2 A ，因此B 、C 正确．[答案] BC10．如右图所示，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，现有四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n 1∶n 2和电源电压U 1分别为( )A ．1∶2 2UB ．1∶2 4UC ．2∶1 4UD ．2∶1 2U[解析] 设灯泡正常发光时，额定电流为I 0.由题图可知，原线圈中电流I 原＝I 0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I 副＝2I 0，U 副＝U ，根据理想变压器的基本规律：I原n 1＝I副n 2得n 1∶]n 2＝2∶1，U 原/U 副＝n 1/n 2得U 原＝2U ，所以U 1＝4U ，C 项正确．[答案] C11．如下图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭合的. 和为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；、和为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3，现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是( )A ．U 2变小、I 3变小B ．U 2不变、I 3变大C ．I 1变小、I 2变小D ．I 1变大，I 2变大[解析] 因为变压器的匝数与U 1不变，所以U 2不变，故两电压表的示数均不变．当S 断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I 2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I 1也将减小，C 正确；因为R 1的电压减小，故R 2、R 3两端的电压将增大，I 3变大，B 正确．[答案] BC12．一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E 0，周期为T 0，外力提供的功率为P 0.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 ＝2E 0，T ＝12T 0，P ＝2P 0B ．E ＝E 0，T ＝12T 0，P ＝2P 0C ．E ＝2E 0，T ＝T 0，P ＝2P 0D ．E ＝2E 0，T ＝12T 0，P ＝4P 0[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E 0＝NBSω，周期T 0＝2πω，外力提供的功率P 0＝E 2有R ＝NBSω222R ＝N 2B 2S 2ω22R .当角速度为2ω时，产生的最大感应电动势E ＝2NBSω＝2E 0，周期T ＝2π2ω＝πω＝12T 0，外力提供的功率P ＝NBS 2ω222R＝4N 2B 2S 2ω22R ＝4P 0.故选项D 对． [答案] D二、实验题(本题共2小题，共20分)13．(12分)有一个教学用的可拆变压器，如下图甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A 、B ，线圈外部还可以绕线．(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A 、B 线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a 、b 位置，则A 线圈的电阻为__________Ω，由此可推断__________线圈的匝数较多(选填“A ”或“B ”)．(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A 线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；A 线圈的匝数为n A ＝__________.(用所测物理量符号表示)[答案] (1)24 A(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n 匝线圈；②将A 线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的交流电压挡分别测量A 线圈的输入电压U A 和绕制线圈的输出电压UU AUn (其他方法，只要合理即可)14．(8分)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如右图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R (电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V ，取g ＝10 m/s 2.请回答：压力F /N 0 250 500 750 1000 1250 1500 …… 电阻R /Ω300270240210180150120……(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，则这个人的体重是__________kg.[解析] (1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R ＝300 Ω，此时A 中电流I ＝U R＝4.8300A ＝1.6×10－2A. (2)当电流I ＝20 mA ＝20×10－3A 时，压力传感器的电阻R ＝U I ＝ 4.820×10－3Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.[答案] (1)1.6×10－2(2)50三、计算题(本题共4个小题，共42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)15．(10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 ＝2πT ．为用此发电机所发出交变电流带动两个标有“220 V,11 kW”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，电路如下图所示．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)根据E m ＝NBSω＝1100 2 V 得输出电压的有效值为U 1＝E m2＝1100 V.(2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51.(3)根据P 入＝P 出＝2.2×104W 再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A. [答案] (1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A16．(10分)(2011·江苏卷)图1为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u —t 图象如图2所示．若只在ce 间接一只R ce ＝400 Ω的电阻，或只在de 间接一只R de ＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式； (2)求只在ce 间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I 1； (3)求ce 和de 间线圈的匝数比n cen de.[解析] (1)由题图2知ω＝200π rad/s 电压瞬时值u ab ＝400sin200πt (V) (2)电压有效值U 1＝200 2V 理想变压器P 1＝P 2 原线圈中的电流I 1＝P 1U 1解得I 1≈0.28 A(或25A) (3)设ab 间匝数为n 1U 1n 1＝U ce n ce同理U 1n 1＝U de n de 由题意知U 2ce R ce ＝U 2deR de 解得n ce n de＝R ceR de代入数据得n ce n de ＝43[答案] (1)400sin200πt (V) (2)0.28 A(或25A) (3)4317．(10分)某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？[解析] 用500 V 电压送电时示意图如图甲所示，50 kW 的电功率在输电线上的电流I 0＝P /U 0＝50×103/500 A ＝100 A.用户获得电压U 1＝U 0－I 0R ＝(500－100×3) V＝200 V ，用户获得的功率P 1＝I 0U 1＝2×104W.改用高压输送时，示意图如图乙所示，要求P 损＝0.6%P ， 即P 损＝50×103×0.6% W＝300 W.输电电流I ＝P 损/R ＝300/3 A ＝10 A.发电站升压后输电电压U ＝P I ＝50×10310V ＝5000 V ，升压变压器匝数比n 1/n 2＝U 0/U ＝500/5000＝1/10， 输电线上损失的电压U ′＝I ·R ＝10×3 V＝30 V. 到达用户输入变压器电压U 2＝U －U ′＝(5000－30) V ＝4970 V ，降压变压器的匝数比n 3n 4＝U 2U 3＝4970220＝49722.[答案] 200 V 2×104W 1∶10 497∶2218．(12分)如右图所示，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)从图示位置起转过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．此交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2.(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 ＝E m2＝2π2Bnr 22电阻R 上产生的热量Q ＝(E R )2R ·T 4＝π4B 2r 4n8R.(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为E ＝ΔΦΔt. 通过R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝ER ·Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R.(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E m22R·T 2＝E ′2R T 解得E ′＝E m2. 故电流表的示数为I ＝E ′R ＝π2r 2nB 2R.[答案] (1)π4B 2r 4n 8R (2)πBr 22R (3)π2r 2nB 2R11。