2013新课标高中物理总复习阶段知能检测10

阶段知能检测(十)
一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
图1
1．(2012·福州质检)如图1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的位置
开始计时，则在t ＝πω时刻( )
A ．线圈中的感应电动势最小
B ．线圈中的感应电流最大
C ．穿过线圈的磁通量最大
D ．穿过线圈磁通量的变化率最小
2．(2012·泉州模拟)如图所示，面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是( )
3．图2甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n 1与副线圈的匝数n 2之比为10∶1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端．电压表为理想电表，则( )
图2
A．原线圈上电压的有效值为100 V
B．原线圈上电压的有效值约为70.7 V
C．电压表的读数为5.0 V
D．电压表的读数约为3.5 V
图3
4．阻值为10 Ω的电阻接到电压波形如图3所示的交流电源上．以下说法中正确的是()
A．电压的有效值为10 V
B．通过电阻的电流有效值为
2
2 A
C．电阻消耗电功率为5 W
D．电阻每秒钟产生的热量为10 J
5．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况．如图4(a)所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光．每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图4(b)所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.1 m，则下述说法正确的是()
图4
A．传送带运动的速度是0.1 m/s
B．传送带运动的速度是0.2 m/s
C．该传送带每小时输送3 600个工件
D．该传送带每小时输送7 200个工件
图5
6．如图5所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时开关S断开，当S接通时，以下说法正确的是()
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压将增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈的电流增大
7．(2012·长春模拟)如图6所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接有一交流电动机，此电动机线圈的电阻为R.当原线圈两端接有正弦交变电流时，变压器的输入功率为P0，电动机恰好能带动质量为m的物体以速度v 匀速上升，此时理想交流电流表的示数为I.若不计电动机的机械能损耗，重力加速度为g，则下列说法正确的是()
图6
A．电动机输出的机械功率为P0
B．变压器的输出功率为mg v
C．副线圈两端电压的有效值为kP0 I
D．整个装置的效率为mg v P0
8．如图7所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0 cm，导电环与一个理想变
压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C ＝100 pF 的电容器相连，导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度B 的
变化率为ΔB Δt ＝100 2πsin ωt ，若电容器C 所带电荷量的最大值为1.41×10－9 C ，则所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10)( )
图7
A ．1∶100
B ．100∶1
C ．1∶100 2
D ．100 2∶1
9．(2012·海口模拟)电阻为1 Ω的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，所产生的正弦交流电的图象如图8图线a 所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )
图8
A ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B ．线圈先后两次转速之比为3∶2
C ．交流电a 的电动势的有效值为5 2 V
D ．交流电b 的电动势的最大值为5 V
二、实验题(本题共2小题，共16分，将答案填在题中横线上或按要求做答)
10．(6分)当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值________(填“变大”、“不变”或“变小”)．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随________变化而改变的特性制成的．
11．(10分)(2012·临沂模拟)电流传感器可以像电流表一样测量电流，它与计算机相连，能在几秒内画出电流随时间变化的图像．如图9甲所示电路，电源电
动势为直流8 V，电容器为几百微法的电解电容器，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，计算机屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．则：在图乙中画出了一个竖立的狭长矩形(在乙图的左端)，它的面积表示的物理意义是：__________________.根据以上数据估算的电容是__________(结果保留三位有效数字)．
甲：观察电容器放电的电路图
乙：该电容器放电的I－t图象
图9
三、计算题(本题共2个小题，满分30分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
12．(15分)如图10(a)是一理想变压器的电路连接图，图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表A2的示数为2 A，开关S断开，求：
图10
(1)变压器的输入功率和电压表的示数；
(2)将开关S闭合，定性分析电路中三只电表的示数变化情况．
13．(15分)(2012·长沙模拟)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 m2，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＝
2π
T．用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V11 kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图11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？
图11
答案及解析
1．【解析】经过时间t＝π
ω，线圈转过的角度为π，则该时刻磁通量为零，
左、右两个边的速度刚好与磁感线垂直，由电动势E＝BL v得此刻产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，线圈中的感应电流最大，B正确，A、C、D 错误．
【答案】 B
2．【解析】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt，由这一原则判断，A图中感应电动势为e＝BSωsin ωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．
【答案】 A
3．【解析】原线圈上电压的最大值为100 V，有效值为50 2 V，即70.7 V，A错，B对；根据原、副线圈电压比与线圈匝数比的关系可得，副线圈电压的有
效值为7.07 V，而电压表的读数为其中一个定值电阻两端电压的有效值，约为3.5 V，C错，D对．
【答案】BD
4．【解析】根据图象可知电压最大值为U m＝10 V，有效值为U＝10
2
V．A
错误；电流有效值为I＝U
R＝
2
2A，B正确；电阻消耗的电功率为P＝I
2R＝
(
2
2)
2×10 W＝5 W，C正确；由Q＝Pt知，电阻每秒钟产生的热量为5 J，D错
误．
【答案】BC
5．【解析】因为相邻两次挡光时间间隔为0.5 s，而每两个工件间的距离
为0.1 m，且传送带是匀速运动的，故传送带运动的速度v＝0.1
0.5m/s＝0.2 m/s，B
正确；每小时传送带通过的距离为s＝v t＝720 m，故该传送带每小时输送7 200个工件，D正确．
【答案】BD
6．【解析】理想变压器不计原副线圈的直流电阻，副线圈两端电压U MN(有效值)不受负载电阻的影响，始终等于副线圈的感应电动势，而保持不变，故A 项是错误的．S接通后，次级回路的总电阻减小．而U MN保持不变，故次级回路中电流I2增大，输电线等效电阻R上的电压增大，导致灯泡L1两端电压减小，L1中电流减小，可见B、C项正确，又因I2增大，U MN不变，变压器的输出功率增大，故输入功率随着增大，原线圈中的电流I1增大，D项正确，所以本题正确答案应选B、C、D.
【答案】BCD
7．【解析】电动机输出的机械功率为mg v，选项A错误；理想变压器的输出功率P＝P0＝UI＝mg v＋I2R，副线圈两端电压的有效值U＝P0/I，选项B、C
错误；整个装置的效率η＝P有
P总
＝
mg v
P0，选项D正确．
【答案】 D
8．【解析】原线圈两端电压最大值
U 1m ＝(ΔB Δt )m S ＝0.1 2 V .
副线圈两端电压的最大值即电容器两端电压的最大值
由C ＝Q U 得：U 2m ＝Q m C ＝14.1 V
所以n 1n 2＝U 1m U 2m
＝1100.故A 对． 【答案】 A
9．【解析】 由图象可知，t ＝0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，A 错误；由图象可得线圈先后两次转动的周期之比为0.4∶0.6＝2∶3，转速与周期成反比，所以线圈先后两次转速之比为3∶2，B 正确；由图象可得交流电a 的电流的最大值为10 A ，有效值为102 A ＝5 2 A ，又矩形线圈的电阻为1 Ω，所以交流电a 的电动势的有效值为5 2 V ，C 正确；由E ＝nBSω，ω＝2πT 可得电动势与周期成反比，所以交流电b 的电动势的最大值为203 V ，D 错误．
【答案】 BC
10．【解析】 光敏电阻是感光元件，它的阻值随光照强度的增强而减小，它可把光学量变为电阻这一电学量，常用来制造光控开关，热敏电阻对温度反应敏感．
【答案】 变小 温度
11．【解析】 由q ＝It 可知，I －t 图像中的面积表示为通过电流传感器的电荷量．由数格法可知电容器放电前所带电荷量Q ＝37×0.2×10－3×0.4 C ＝
2.96×10－3 C ，则C ＝Q U ＝370 μF.
【答案】 通过电流传感器的电荷量 350～400 μF
12．【解析】 (1)由图(b)可知输入电压的有效值
U 1＝200 V 由U 1U 2＝n 1n 2
得 U 2＝n 2U 1n 1
＝20 V
变压器的输入功率P1等于输出功率P2
故P1＝P2＝U2I2＝20×2 W＝40 W.
(2)将S闭合，U2不变，即电压表示数保持20 V不变；由于负载增多，负载总电阻减小，电流表A2的示数增大；次级线圈的输出功率增加，初级线圈的输入功率随之增加，电流表A1的示数增大．
【答案】(1)40 W20 V
(2)A1示数增大A2示数增大V示数不变
13．【解析】(1)根据E m＝NBSω＝1 100 2 V
得输出电压的有效值为U1＝E m
2
＝1 100 V.
(2)根据U1
U2＝
n1
n2得
n1
n2＝5∶1.
(3)根据R入＝P出＝2.2×104 W
再根据P
入
＝U1I1，解得I1＝20 A.
【答案】(1)1 100 V(2)5∶1(3)20 A。