【物理】山西省晋中市和诚中学2019-2020学年高二下学期周练一（解析版）

【物理】山西省晋中市和诚中学2019-2020学年高二下学期周练一（解析版）

和诚中学2019—2020学年高二物理周练一 时间 60分钟 满分 100分 ‎ 一、选择题（每题4分，共60分）‎ ‎1、欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（ ）‎ A．增大转速 B．增大磁感应强度 C．增加线圈匝数 D．增大线圈的包围面积 ‎ ‎2．（多选）一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e = 10sin 4pt，则（ ）‎ A．该交变电动势的频率为2 Hz ‎ B．零时刻线圈平面与磁场垂直 C．t＝0.25 s时，e达到最大值 ‎ D．在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次 ‎3．我国家庭照明电路电压瞬时值可表示为（ ）‎ A．u＝380 sin 3.14t V B．u＝311 sin 314t V C．u＝220 sin 314t V D．u＝36 sin 0.02t V ‎4．（多选）一交变电流的图象如图1所示，由图可知（ ）‎ A．用交流电流表测该电流，示数为10 A B．该交变电流的频率为100 Hz C．该交变电流的有效值为10A D．该交变电流瞬时值为i＝10sin 628t ‎ ‎5．如图2所示，正弦交流电压U的最大值为311V，负载电阻为100 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电流表和电压表的读数分别为（ ）‎ 图2‎ A．2.2 A   311 V B．3.1 A    311 V C．2.2 A   220 V      D．3.1 A    220 V ‎ ‎6．某电热器接在36 V直流电源上正常工作，功率为P。若接到u＝36 sin ωt V交流电源两极间，电热器的电阻不变，则它的功率为（ ）‎ A．P B．P C．P D．P ‎7．在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种;低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于（ ）‎ A．低频扼流圈的自感系数较大 B．高频扼流圈的自感系数较大 C．低频扼流圈能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流 D．高频扼流圈能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流 ‎8．变压器原线圈1 400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原、副线圈中（ ）‎ A．电流频率之比为2∶1 B．输入和输出功率之比为2∶1‎ C．电流之比为2∶1 D．输入端和输出端电压之比为2∶1‎ ‎9．一理想变压器的原、副线圈匝数之比为4∶1，若在原线圈上加u＝1 410 sin 100pt V的交变电压，则在副线圈的两端用交变电压表测得的电压是（ ）‎ A．250 V B．352.5 V C．203.8 V D．327.5 V ‎ ‎10．一理想变压器变压比为20∶1，原线圈接入220 V电压时，将副线圈拆去18匝，输出电压为8 V，则该变压器原线圈的匝数应为（ ）‎ A．495匝 B．1 320匝 C．2 640匝 D．990匝 ‎11．（多选）如图3所示，理想变压器原线圈接在电压恒定不变的交变电源上，副线圈接有两个灯泡L1 、L2和一个电阻R。开始时，开关S是断开的。现将S闭合，则（ ）‎ 图3‎ A．副线圈两端的输出电压减小 B．L1变暗 C．原线圈的输入电流增大 D．交变电源的输出功率将增大 ‎12．分别用220 V和1 100 V的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同。若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的截面积之比是（ ）‎ A．25∶1 B．5∶1 C．1∶5 D．1∶25 ‎ ‎13．如图4所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源u＝220sin 100pt。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是（ ）‎ 图4‎ A．电流表示数增大 B．电流表示数不变 C．灯泡变暗 D．灯泡亮度不变 ‎14．如图5所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220 V，50 Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若只将交变电压的频率改为60 Hz，则（ ）‎ 图5‎ A．三只灯泡亮度不变 B．三只灯泡都将变亮 C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮 ‎15．（多选）如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝20sin 100 pt，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有（ 　 ） ‎ A．开关接通后，氖泡的发光频率为100 Hz B．开关接通后，电压表的示数为100 V C．开关断开后，电压表的示数变大 D．开关断开后，变压器的输出功率不变 二、计算题（）‎ ‎（12分）16.如图7所示，今有一个长20 cm、宽10 cm，共有500匝的矩形线圈，在外力作用下在B＝0.10 T匀强磁场中，以恒定的角速度 w＝100p rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100 Ω的电阻构成闭合回路。求：‎ ‎（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；‎ ‎（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；‎ ‎（3）线圈匀速转动10 s，电流通过电阻R产生的焦耳热。‎ R O′‎ O 图7‎ ‎（8分）17.发电厂的交流发电机输出电压恒为500 V，输出功率为100 kW。要将电能输送到远处的工厂。设计输电线上的功率损失为2%，输电线总电阻为20 Ω，用户得到的电压220 V。求：发电厂附近的升压变压器和用户附近的降压变压器的匝数比各多大？（所用变压器都看作理想变压器）‎ ‎（8分）18.有一交变电压的变化规律为u＝311sin 314t，如果某个氖管，它的两端电压等于或大于220 V时就会产生辉光，而小于220 V则不会产生辉光，给这只氖管两端加上述电压，则在1 s内氖管发光的时间是多少？‎ ‎（12分）19.用均匀的金属丝绕成的长方形线框abcd，ad＝bc＝3l，ab＝cd＝l，线框可以绕ad、bc边上的MN轴以角速度w匀速转动，MN左侧空间无磁场，右侧空间中分布有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，MN恰在磁场边界上，aM＝bN＝2l，回路总电阻为R，初始时，线框平面垂直于磁场，如图8所示。求：‎ ‎（1）以电流方向沿abcda时为正，在i-t坐标系中作出电流随时间变化的图像（两个周期），并注明必要的坐标值（峰值、周期等）及其计算过程。‎ ‎（2）此电流的有效值I等于多少？‎ ‎【参考答案】‎ 一、选择题 ‎1．A 解析：转速提高后，交流电的频率会发生变化。‎ ‎2．AB ‎ 解析：频率为2 Hz，1 s内线圈中电流方向改变4次。‎ ‎3．B ‎4．ABD ‎5．C ‎ ‎6．C 解析：功率要用有效值计算。‎ ‎7．A 解析：低频扼流圈不仅对低频交流电有较大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用更大，相对高频扼流圈它的自感系数要大。高频扼流圈对低频交流电也有阻碍作用，只是比对高频交流电的阻碍作用要小。‎ ‎8．D ‎9．A 解析：交变电压表测得的电压是有效值。‎ ‎10．B 解析：原来＝，将副线圈拆去18匝后，＝，两式联立得出结果。‎ ‎11．BCD 解析：副线圈两端电压由电源输入电压和原、副线圈匝数比决定，与开关通断无关，所以A错误。开关闭合后，副线圈右侧回路中的电阻减小，电流I2增加，P2增加，P2＝P1＝U1I1，所以交变电源的输出功率变大，原线圈的电流也增大。副线圈两端的电压不变，两灯并联，总电阻减小，R两端电压变大，因此灯L1两端的电压变小，将变暗。‎ ‎12．A 解析：输电线上损失的功率为P损＝I2R＝()2 r，输送电功率P相同，导线材料 rl和送电距离都相同时，导线横截面积S与电压U2成反比。‎ ‎13．C 解析：由交流电压的瞬时值表达式可知电源频率开始为50 Hz，当变为100 Hz时，线圈的感抗增大，则线路中电流减小，电灯消耗的电功率减小，灯泡变暗。‎ ‎14．D 解析：当电压的频率增高时，纯电阻支路的电流没发生变化；而电感性电路对高频交流电的阻碍作用强了，因此，b会变暗；电容性电路对高频交流电的阻碍作用减小，因此，c灯会变亮 ‎15．AB 解析：变压器不改变交变电流的频率，原线圈的频率为50 Hz，故副线圈中电流的频率为50 Hz。由于在一个周期的时间内氖泡要发光两次，故氖泡发光频率为100 Hz。原线圈电压的有效值为20 V，根据变压比知副线圈两端的电压有效值为100 V，此即交流电压表的示数。开关断开后，电压表永远测的是线圈两端电压，保持不变。开关断开，负载电阻增大电压不变，故输出功率减小。‎ 三、计算题 ‎16．解答 ‎（1）线圈中感应电动势的最大值 Em＝nBSw＝3.1×102 V ‎ ‎（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角所用时间为Δt。‎ 线圈中的平均感应电动势＝＝n ‎ 通过电阻R的平均电流＝＝ ‎ 在Δt时间内通过电阻横截面的电荷量Q＝Δt＝Q＝=1.0×10－2 C ‎ ‎（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值U＝Em。‎ 经过t＝10 s，电流通过电阻产生的焦耳热Q热＝t ‎ 解得Q热＝4.9×103 J ‎17．解答：Pr＝2%P1＝2 000 W，由Pr＝Ir2·r，得Ir＝10 A，即升压变压器次级线圈的电流I1' 和降压变压器初级线圈的电流I2都是10 A。升压变压器初级线圈的电流I1＝＝200 A，因此＝＝；升压变压器次级线圈电压U1'＝10 000 V，输电线上的电压损失Ur＝Ir·r＝200 V，因此降压变压器初级线圈电压为U2＝U1'－Ur＝9 800 V，因此＝＝＝。‎ ‎18．解答： 氖管的辉光电压是220 V，即电压大于220 V，氖管中的惰性气体被击穿，产生辉光放电。所以1s内氖管发光的时间就是电压大于220 V的时间。‎ 由题可知： w＝314rad/s T＝＝s＝s 当 u＝311 sin 314 t V＝220 V时：‎ 可得在0～（s）内，有t1＝s，t2＝s 即在0～内，氖管发光时间为 Δt＝t2－t1＝（－）s＝s 同理：在～T内，氖管发光时间仍为s 所以，在1 s内氖管发光时间为t＝2Δt×＝100Δt＝0.5s。‎ ‎19．解答：线圈有一部分在磁场中运动，另一部分在磁场外，而且转轴不在中间，左右不对称，与那种典型的正弦交流发电机结构有着明显的不同，解答此题，也同样不能直接套用现成的公式，只能从最基本的电磁感应原理出发进行分析求解。‎ ‎（1）如图所示为俯视图，从图示位置开始计时，在0～的时间内，线圈内产生正弦交流电，e＝Bwl2sin wt， ‎ ‎ i＝＝，从0变为，电流方向为adcba。‎ 在～3时间内，线圈的aMNb部分进入磁场，切割磁感线产生电流，相当于电源，电动势从最大值减小到零，再从零增加到最大值，电流仍是正弦式交流电，Em＝2Bwl2， Im＝＝，电流方向在～2内是adcba，在2～3内是abcda，‎ 在3～T时间内，又是cd边进入磁场中，切割磁感线产生电流，电流的方向为dabcd，电流由最大到零，按正弦函数规律变化。‎ 以后线圈运动重复上述过程，所以线圈中的电流也重复上述规律作周期性变化。i—t图像如下图所示。‎ ‎（2）在一个周期内可分为两部分，有半个周期时间内的电流最大值是，另外半周期内最大值是，电流的有效值为I＝。‎