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2019-2020年高中物理教科版選修3-2階段水平測試(二)含解析高三物理試題試卷

'2019-2020年高中物理教科版選修3-2階段水平測試(二)含解析高三物理試題試卷'
?2019-2020年高中物理教科版選修3-2階段水平測試(二)含解析高三物理試題試卷一、選擇題(每小題4分。在每題給出的四個選項中,有的只有一個選項、有的有多個選項符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的不得分。)1.一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動,產生交流電的圖象如圖所示,由圖可以知道(  )A.0.01 s時刻線圈處于中性面位置B.0.01 s時刻穿過線圈的磁通量為零C.該交流電流有效值為2 AD.該交流電流頻率為50 Hz解析:由題圖可知t=0.01 s時,電流最大,感應電動勢最大,線圈平面與中性面垂直,A錯;此時線圈的磁通量為0,磁通量的變化率最大,B對;該交流電的有效值為A≠2A,C錯;該交流電的頻率為f===25 Hz,D錯,選B。答案:B2.如圖所示,單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中,線圈軸線OO′與磁場邊界重合,線圈按圖示方向勻速轉動(ab向紙外,cd向紙內)。若從圖中所示位置開始計時,并規定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向,則線圈內感應電流隨時間變化的圖象是下列圖中的(  )解析:在第一個周期內,由題圖可看出磁場的方向,容易得到感應電流方向與規定的正方向相反;在第二個周期內,雖然磁場方向不變,但線圈平面已經轉動,ab離開磁場,cd進入磁場,與第一個周期相比,磁感線是從線圈的不同“面”進入線圈平面,由楞次定律可判斷電流方向仍與正方向相反;同理,可判斷后半個周期電流的方向與正方向相同。所以選項A正確。答案:A3.正弦交流電源與電阻R1、R2、交流電壓表按圖甲所示的方式連接,R1=20 Ω,R2=10 Ω,交流電壓表的示數是20 V,圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象,則(  )A.通過R1的電流i1隨時間t變化的規律是i1=2cos 100πt (A)B.通過R1的電流i1隨時間t變化的規律是i1=2sin 100πt (A)C.R2兩端的電壓u2隨時間t變化的規律是u2=20cos 100πt(V)D.R2兩端的電壓u2隨時間t變化的規律是u2=20sin 100πt(V)解析:電壓表的示數是電壓的有效值,即R2兩端的電壓的有效值為20 V,所以最大值為20 V,C、D選項都不對;電路中的電流的有效值為20/10 A=2 A,按照余弦規律變化。答案:A4.如圖甲所示電路中,A1、A2、A3為相同的電流表,C為電容器,電阻R1、R2、R3的阻值相同,線圈L的電阻不計。在某段時間內理想變壓器原線圈內磁場的變化如圖乙所示,則在t1~t2時間內(  )A.電流表A1的示數比A2的小B.電流表A2的示數比A3的小C.電流表A1和A2的示數相同D.電流表的示數都不為零解析:理想變壓器原線圈中的磁感應強度隨時間均勻變化,穿過副線圈的磁通量也將隨時間均勻變化,副線圈中產生恒定的感應電動勢,副線圈中的電流為恒定電流,電感線圈對恒定電流無阻礙作用,因而電流表A1、A2的示數相同,C項正確,A、B選項均錯;恒定電流不能通過電容器,因而電流表A3的示數為零,D項錯誤。答案:C5.如圖所示,有一臺交流發電機E,通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電,輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2;T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。設T1的輸入電壓U1一定,當用戶消耗的電功率變大時,有(  -省略部分-線圈在B=0.10 T勻強磁場中,以恒定的角速度ω=100π rad/s繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉動,發電機線圈兩端與R=100 Ω的電阻構成閉合回路,求:(1)線圈轉動時產生感應電動勢的最大值;(2)從線圈平面通過中性面時開始,線圈轉過90°角的過程中,通過電阻R橫截面的電荷量;(3)線圈勻速轉動10 s,電流通過電阻R產生的焦耳熱。解析:(1)線圈中感應電動勢的最大值Em=nBSω=314 V(2)設從線圈平面通過中性面時開始,線圈通過90°角所用時間為Δt,線圈中的平均感應電動勢=n。通過電阻R的平均電流==在Δt時間內通過電阻橫截面的電荷量Q=Δt==1.0×10-2 C(3)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產生正弦交變電流,電阻兩端電壓的有效值U=Em經過t=10 s電流通過電阻產生的焦耳熱為Q熱解得Q熱=t=4.9×103 J。答案:(1)314 V (2)1.0×10-2 C (3)4.9×103 J15.如圖所示,圖(a)是一臺發電機定子中的磁感線分布圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個極,它們的表面呈半圓柱面形狀,M是圓柱形鐵芯,永久磁鐵與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿圓柱半徑、大小近似均勻的磁場,磁感應強度B=0.05 T。圖(b)是該發電機轉子的示意圖,矩形線框abcd可繞ad、cb邊的中點并與圖(a)中的鐵芯M共軸的固定轉軸OO ′旋轉,在旋轉過程中,線框的abcd邊始終處在圖(a)所示的縫隙內的磁場中,已知ab邊長20 cm,ad邊長10 cm,線框共有n=100匝導線,線圈電阻為5 Ω,外接電阻R=20 Ω,當線圈以角速度ω=250 rad/s轉動時,求:(1)每匝線圈中的感應電動勢;(2)外電阻R上的功率。解析:(1)由于磁場始終沿半徑方向,故ab、cd邊轉動的速度方向始終與磁感應強度B垂直,每匝線圈產生的感應電動勢大小恒為E=BSω,代入數據得E=0.25 V,此交流電是方波交變電流,而不是正弦交流電。(2)此交流電的有效值等于最大值,故通過電阻的電流為I=,代入數據得I=1 A。電阻R上的功率P=I2R=20 W。答案:(1)0.25 V (2)20 W16.一臺發電機輸出的電功率為100 kW,輸出電壓為250 V,現欲向遠處輸電,若輸電線的總電阻為8 Ω,要求輸電時輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%,并向用戶輸送220 V電壓:(1)試畫出這次輸電線路的示意圖;(2)求輸電所需升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數之比分別是多少?(3)求用戶得到的電功率是多少?解析:(1)由于是大功率、遠距離輸電,為了減少輸電線路損失的電能,所以要采用高壓輸電,電能送到用戶以后,再用降壓變壓器向用戶輸送220 V電壓,畫出其輸電線路的示意圖如圖所示。(2)由于要求PR≤P2×5%,又因為P1=P2PR=5%×P1=5%×100 kW=5×103 W故通過輸電線的最大電流為:I2== A=25 A變壓器B2輸入功率P2′=P2-PR=(100×103-5×103) W=9.5×104 WI3== A= AI1== A=400 A。所以升壓變壓器的變壓比===降壓變壓器的變壓比===(3)由于是理想變壓器,用戶得到的電功率即為降壓變壓器的輸入功率P用=P1-PR=(100×103-5×103) W=95 kW。答案:(1)如解析圖所示 (2)1∶16 190∶11 (3)95 kW
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