2017-2018学年河北省辛集市第一中学高二上学期第三次月考物理试题 解析版

2017-2018学年河北省辛集市第一中学高二上学期第三次月考物理试题 解析版

‎2017-2018学年河北省辛集市第一中学高二上学期第三次月考物理试题 解析版 一、多项选择题 ‎1. 发电机的转子在匀速转动过程中，下列物理量发生改变的有(　　)‎ A. 穿过线圈的磁通量 B. 线圈中产生的感应电动势 C. 闭合回路中的电流 D. 闭合回路中电流变化的周期 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、发电机转子在匀速转动时，通过线圈的磁通量、产生感应电动势及电流均随时间呈周期性变化；故A、B、C正确；D、闭合回路中电流变化的周期等于线圈的转动周期，其大小不变化；故D错误；故选ABC．‎ ‎【点睛】在交流电的产生过程中，转速、周期、频率是保持不变的；而电流、电动势及磁通量均随时间做周期性变化．‎ ‎2. 如图所示，一电阻为R，长宽分别为l和d的金属线框在磁感应强度为B的磁场中绕垂直于磁场的轴OO'以角速度w匀速转动，初始时刻，磁场与线框平面垂直，则下列说法正确的是 A. 线框产生的感应电动势的最大值是 B. 线框产生的感应电动势的有效值是争 C. 线框产生的感应电动势的瞬时表达式是 D. 转动180。的过程中通过线框的电荷量是 ‎【答案】AC ‎【解析】A.线框产生的感应电动势的最大值是，故A正确；‎ B.线框产生的感应电动势的有效值是，故B错误；‎ C.线框产生的感应电动势的瞬时表达式是，故C正确；‎ D.转动1800的过程中通过线框的电荷量是，故D错误。‎ ‎3. 对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是 A. 电流大小变化，方向不变，是直流电 B. 电流大小、方向都变化，是交流电 C. 电流最大值为0.2A，周期为0.01s D. 电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电 ‎【答案】AC ‎【解析】电流的大小和方向都随时间成周期性变化的电流为交流电，由图象可知：电流的大小变化，方向始终为正，不发生变化变，所以是直流电，电流最大值为0.2A，周期为0.01s，AC正确BD错误．‎ ‎4. 如图所示，一正方形线圈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′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，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时(　　)‎ A. 线圈中的感应电流的方向为abcda B. 穿过线圈的磁通量为0‎ C. 线圈中的感应电流为 D. 穿过线圈磁通量的变化率为0‎ ‎【答案】BC ‎【解析】如图示所示，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc 中感应电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误；图示时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过线圈的磁通量为零，由法拉第电磁感应定律可知，此时磁通量的变化率最大，故B正确，D错误；线圈中的感应电动势为E＝nBSω＝nBl2ω，则线圈中的感应电流为，故C正确。所以BC正确，AD错误。‎ ‎5. 在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的轴，先后以转速n1和n2匀速转动，产生的交变电动势的图象为图中曲线a、b所示，则 ‎ ‎ ‎ A. 线圈先后两次的转速之比为3: 2‎ B. t=0时,两次穿过线圈的磁通量不等于零 C. 曲线a表示的交变电动势频率为4 Hz D. 曲线a表示的交变电动势有效值为15V ‎【答案】AB ‎【解析】从图中可知a的周期为；b的周期为，则由可知，转速与周期成反比，故转速之比为，A正确；在t=0时刻，感应电动势为零，此时线圈一定处在中性面上，磁通量最大，B正确；a的频率为，从图中可知a的峰值为，故电动势有效值为，CD错误；‎ ‎6. 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是(　　)．‎ A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C. 每当线框经过中性面时，感应电流方向就改变一次 D. 线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 ‎【答案】CD ‎【解析】当线框位于中性面时，各边切割磁感线的速度为零，则线框中感应电动势最小，选项A错误，D 正确；当穿过线框的磁通量为零时，磁通量的变化率最大，线框中的感应电动势最大，选项B错误； 每当线框经过中性面时，感应电流方向就改变一次，选项C正确；故选CD.‎ 点睛：本题关键明确中性面是磁通量最大、感应电动势为零的位置，每次经过中性面，电流方向改变一次；而垂直中性面位置是感应电动势最大的位置．‎ ‎7. 图示为一正弦交变电流电动势随时间的变化规律图象。将阻值为10Ω的电阻R接到该交变电流上,不计电源的内阻。下列说法正确的是( )‎ A. 每秒钟通过电阻R的电流方向改变100次 B. 该交变电流的频率为25Hz C. 通过电阻R的电流有效值为2A D. 电阻R消耗的电功率为20W ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：通过电源电动势随时间变化的规律图象可以求出该交流电的周期、频率以及有效值等，注意计算功率、流过电阻的电流、以及电压表的示数均为有效值．‎ 由图象可知，在一个周期内电流改变2次，故1s内改变的次数为次，故A错误；由图象读出该交流电的周期为0.04s，根据频率与周期的关系可知，B正确；交流电压表测得电阻两端的电压为有效值，所以，根据欧姆定律得，C错误；电阻R消耗的电功率为，故D正确．‎ ‎8. 如图所示．矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A. 因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零 B. 线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大 C. 线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大 D. 若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍 ‎【答案】CD ‎【解析】线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时．磁通量最小，感应电动势最大，选项A、B错误，选项C正确；电流的有效值I＝，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．故选CD.‎ ‎9. 远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表， 是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定.当K由2改接为1时，下列说法正确的是 A. 电压表读数增大 B. 电流表读数增大 C. 电流表读数减小 D. 输电线上损失的功率减小 ‎【答案】AB ‎【解析】k由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增多，根据U1：U2=N1：N2可知输电电压U2升高．所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，A正确．电压表示数增大，电流增大，电流与匝数成反比，所以电流表的示数增大，B正确，C错误；电流表示数增大，输电线损失功率增大，D错误；故选AB．‎ 点睛：对于远距离输电问题，一定要明确整个过程中的功率、电压关系，尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关．‎ 二、单项选择题 ‎10. 在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是 A. 在t=0.01s时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零 B. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 C. Rt处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表V1、V2的比值不变 D. Rt处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大 ‎【答案】A ‎【解析】当t=0.01s时，u=0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故A正确；原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压36V，周期0.02s，故角速度是ω=100π，u=36sin100πt（V），选项B错误；Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C错误；Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，即电流表的示数变大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故D错误；故选A.‎ 点睛：根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键．‎ ‎11. 对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是 A. 变压器是利用互感现象制成的 B. 变压器可以改变各种电源的额定功率 C. 变压器不仅能改变电压，还同时改变电流 D. 变压器的初级电流随次级电流的增大而增大 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：变压器的原理是电磁感应，变压器只能改变电压和电流，不能改变频率．‎ 变压器的原理是电磁感应，输入功率等于输出功率，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比．‎ 解：A、变压器的原线圈中的电流变化，在副线圈中感应出电流，这种现象叫互感，故A正确；‎ B、理想变压器的输入功率等于输出功率，故B错误；‎ C、变压器的匝数与电压成正比，与电流成反比，变压器不仅能改变电压，还同时改变电流，故C正确；‎ D、因为电流与匝数成反比，I1=，所以变压器的初级电流随次级电流的增大而增大，故D正确；‎ 本题选不正确的，故选：B．‎ ‎【点评】本题考查了变压器的工作原理，要掌握变压器的匝数与电流电压关系的特点．‎ ‎12. 如图所示为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2．下列说法正确的是（ ）‎ A. 采用高压输电可以增大输电线中的电流 B. 升压变压器原、副线圈匝数比 C. 输电线损耗的功率为 D. 将P下移，用户获得的电压将升高 ‎【答案】B ‎【解析】发电机输出功率恒定，根据可知，采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A错误；变压器的原副线圈两端电压与匝数成正比，即，故B正确；输电线上损失的功率为，为升压变压器副线圈两端的电压，C错误；若P下移．降压变压器的原线圈匝数增大，，用户的电压减小，D正确．‎ ‎13. 如图下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图下所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 (　 　)‎ A. 110 V B. 156 V C. 220 V D. 311 V ‎【答案】B ‎【解析】由图象可知该交变电流的周期为：‎ T=2×10−2s 可分两段0−0.01s和0.01−0.02S 根据有效值的定义可得：，‎ ‎ ‎ 故选：B。‎ ‎14. 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道（ ）‎ A. 0.01‎s时刻线圈处于中性面位置 B. 0.01s时刻穿过线圈的磁通量为零 C. 该交流电流有效值为2A D. 该交流电流频率为50Hz ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：时刻感应电流最大，感应电动势最大，故线圈与中性面垂直，磁通量为零，故A错误，B正确；该交流电流的最大值为，故有效值为：，故C错误；该电流的周期为，故频率，故D错误。‎ 考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率 ‎【名师点睛】本题关键是明确：当线圈位于中性面时，感应电动势最小，为零；当线圈与中性面垂直时，感应电动势最大。‎ ‎15. 正弦交流电压U=50sin314t(V)，加在一氖管两端，已知当氖管两端的电压达到V时才开始发光，则此氖管在一个周期内发光的总时间为（ ）‎ A. 0.02‎‎ B. 0.0025s C. 0.01s D. 0.005s ‎【答案】C ‎【解析】由题意得：当时，氖管就能发光，，所以在前半个周期内，当时，开始发光，时，停止发光，发光时间为，整个周期发光时间为：，故选项C正确。 ‎ 点睛：根据电压大于时，氖管就能发光，结合正弦交流电压表达式即可计算出一个周期内的发光时间。‎ ‎16. 如图所示，L是自感系数很大的理想线圈，a、b为两只完全相同的小灯泡，R0是一个定值电阻，则下列有关说法中正确的是(　　)‎ A. 当S闭合瞬间，a灯比b灯亮 B. 当S闭合待电路稳定后，两灯亮度相同 C. 当S突然断开瞬间，a灯比b灯亮些 D. 当S突然断开瞬间，b灯立即熄灭 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小．‎ 该电路中，灯泡a与线圈L并联，串联电阻后再灯泡b并联．S刚闭合瞬间，ab同时亮，由于灯泡a与线圈L并联后串联电阻．所以a支路的电阻值大，所以a比b暗，故A错误；电路稳定后，最后a被L短路，所以a最后会熄灭，故B错误；当S闭合足够长时间后再断开，a与L组成自感回路，L产生自感电动势，a逐渐熄灭；b比a多串联了定值电阻，所以a灯比b灯亮些，故C正确D错误．‎ ‎17. 两个完全相同的电热器，分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲∶P乙等于(　　)‎ A. ∶1 B. 2∶1‎ C. 4∶1 D. 1∶1‎ ‎【答案】B 点睛：对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电量用平均值。‎ ‎18. 如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到100Hz，则三灯的亮度变化是( )‎ ‎ ‎ A. 三灯亮度不变 B. 三灯均变亮 C. a不变、b变亮、c变暗 D. a不变、b变暗、c变亮 ‎【答案】D ‎【解析】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗；‎ 根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变高时，电容对电流的容抗减小，c灯变亮。而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变。故D正确，ABC错误；‎ 故选：D。‎ ‎19. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5．0，则外接一只电阻为95．0的灯泡，如图乙所示，则（ ）‎ A. 电压表的示数为220v B. 电路中的电流方向每秒钟改变50次 C. 灯泡实际消耗的功率为484W D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24．2J ‎【答案】D ‎【解析】A、由，，电压表示数，故A错误；‎ B、周期，每个周期交流电方向改变两次，则内电流方向改变的次数为次，故B错误；‎ C、灯泡实际消耗的功率，故C错误；‎ D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，故D正确。‎ 点睛：交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值。‎ ‎20. 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴垂直于磁场．若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图所示，则(　　)‎ A. 线圈中0时刻感应电动势最小 B. 线圈中C时刻感应电动势为零 C. 线圈中C时刻感应电动势最大 D. 线圈从0至C时间内平均感应电动势为4 V ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据法拉第电磁感应定律知，图像的斜率表示磁通量的变化率，结合法拉第电磁感应定律通过比较斜率来比较各个时刻感应电动势的大小．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．‎ 由图知t=0时刻图象切线斜率最大，则磁通量的变化率为最大，则由法拉第电磁感应定律得知：感应电动势最大，不为零，而在C时刻切线斜率为零，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，B正确AC错误；根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势，故D错误．‎ ‎21. 如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用Ro表示），则当进入用电高峰时 ‎ A. 电压表Vl、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小 B. 电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变 C. 电压表V3、V4读数的比值减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大 D. 线路损耗功率减小 ‎【答案】B ‎【解析】A、电压表V1、V2的读数均不变，因为输入电压和匝数比都不变，用电高峰期，用电器增多，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，电流表A1的读数增大，A错误；‎ B、电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，B正确； ‎ C、输电线上电压损失增大，电压表V3、V4读数的比值等于降压变压器的匝数比，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，C错误；‎ D、输电线上电流增加，则输电线消耗的功率变大，D错误；‎ 故选B。‎ 三、计算题 ‎22. 如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100，电阻r=10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：‎ ‎（1）交流发电机产生的电动势最大值；‎ ‎（2）电路中电压表的示数；‎ ‎（3）R上的热功率．‎ ‎【答案】（1）200V（2）127.3V（3）180W ‎【解析】(1)交流发电机产生电动势的最大值：Em＝nBSω，‎ 而Φm＝BS，ω＝，所以. ‎ 由Φ－t图线可知：Φm＝2.0×10－2 Wb，‎ T＝6.28×10－2s，所以Em＝200 V.‎ ‎(2)电动势的有效值E＝＝100V，‎ ‎ ‎ ‎(3)R上的功率为： .‎ 点睛：本题考查了交流电的峰值和有效值、周期和频率的关系，知道正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍．记住求电量用电动势的平均值，求热量用有效值．‎ ‎23. 如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20 cm，ad边长l2=25 cm，放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3‎ ‎ 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：‎ ‎（1）t=0时感应电流的方向；‎ ‎（2）感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎（3）线圈转一圈外力做的功；‎ ‎（4）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．‎ ‎【答案】（1）感应电流方向为adcba.（2）e=Em cos ωt=314cos 100πt V.（3）98.6 J.（4）0.1C ‎【解析】(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.‎ ‎(2)线圈的角速度ω＝2πn＝100 πrad/s，‎ 图示位置的感应电动势最大，其大小为Em＝NBl1l2ω，‎ 代入数据得Em＝314 V 感应电动势的瞬时值表达式：e＝Em cos ωt＝314cos 100πt V.‎ ‎(3)电动势的有效值E＝‎ 线圈匀速转动的周期T＝＝0.02 s，‎ 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即：‎ W＝I2(R＋r)T＝T 代入数据得W＝98.6 J.‎ ‎(4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量：‎ ‎ ，‎ 代入数据得q＝0.1 C.‎ ‎24. 一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，则：‎ ‎（1）所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎（2）如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎【答案】（1）1:12（2）288:11‎ ‎【解析】(1)导线电阻R线＝ 得R线＝14.4 Ω 升压变压器原线圈中电流I1满足P＝U1I1，得I1＝200 A，‎ 升压变压器副线圈中电流I2＝I线，又I2线R线＝4%P，得I2＝A，由，得 ‎(2)降压变压器的输入电压U3满足：P-4%P＝U3I线，得U3＝5 760 V，‎ 因为输出电压U4＝220 V，由，得 点睛：解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比，以及掌握输电线上损失的功率P损=I2R．输电线上损失的功率往往是突破口．‎