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2013-2014学年湖南省湘潭市凤凰中学高二(下)周测物理试卷(理科)(1)


2013-2014 学年湖南省湘潭市凤凰中学高二 (下) 周测物理试卷 (理 科) (1 )
一、选择题 1. (3 分) (2013?和平区校级模拟)一只矩形线圈匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动穿, 过线圈的磁通量随时间变化的图象如图中甲所示,则下列说法中正确的是( )

A. B. C. D.

t=0 时刻线圈平面与中性面

垂直 t=0.01s 时刻,Φ 的变化率达最大 t=0.02s 时刻,交流电动势达到 最大 该线圈相应的交流电动势图象如图乙所示

2. (3 分) (2010 秋?东阳市校级期中)一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内 的固定轴转动,下述说法正确的是( ) A. 穿过线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大 B. 穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大 C. 若加大线圈的转速(其他条件不变) ,则线圈中交变电流的频率变大 D. 若加大线圈的转速(其他条件不变) ,则线圈中交变电流的最大值不变 3. (3 分) (2014 春?晋江市校级期中)处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd,以恒定的角速度绕 ab 边转动,磁场方向平行于纸面并与 ab 垂直.在 t=0 时刻,线圈平面与纸面重合(如图) ,线 圈的 cd 边离开纸面向外运动. 若规定由 a→b→c→d→a 方向的感应电流为正, 则能反映线圈中 感应电流 I 随时间 t 变化的图线是( )

A.

B.

C.

D.

4. (3 分) (2012 春?涪城区期末)如图所示,把电阻、电感器、电容器并联接到一交流电源 上,三个电流表的示数相同.若保持电源电压不变,而将频率加大,则三个电流表的示数 I1、 I2、I3 大小的关系是( )

A.

I1=I2=I3

B.I3>I1>I2 C. I2>I1>I3 D. I1>I2>I3

5. (3 分) (2013 春?东莞市校级月考)一交流电压的图象如图所示,将该交流电压加在一阻 值为 22Ω 的电阻两端,下列说法中正确的是( )

A. 该电阻消耗的功率为 550 W B. 该交流电压的瞬时值表达式为 u=110 sin100πt V C. 并联在该电阻两端的交流电压表的示数为 110 V D. 流过电阻的电流方向每秒改变 50 次 6. (3 分) (2010?河西区一模)家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入 的正弦交流 电压的波形截去一部分来实现的, 由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方便且体积小, 某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示,若用多用电表测灯泡两端的电压,多用电表示 数为( )

A.

B.

C.

D.

7. (3 分)如图所示,矩形线圈的匝数为 N,面积为 S,内阻为 r,绕 OO′轴以角速度 ω 做匀 速转动.在它从如图所示的位置转过 90°的过程中,下列说法正确的是( )

A. 通过电阻的电荷量为 B. 通过电阻的电荷量为

C. 外力所做的功为

D. 外力所做的功为

8. (3 分) (2015 春?江津区校级期中)如图,理想变压器原、副线圈匝数比 n1:n2=4:1,当 导体棒向右匀速切割磁感线时,电流表 A1 的读数是 12mA,则副线圈中电流表 A2 的读数应该 为( )

A.3mA

B.48mA

C.0

D.与 R 阻值有关

9. (3 分) (2015?广州校级模拟)如图是 4 种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽 灯泡相同,且都是“220V,40W”.当灯泡所消耗的功率都调至 20 瓦时,哪种台灯消耗的功率 最小 ()

A.

B.

C.

D.

二、填空题 10. (3 分)频率为 50Hz 的交变电流,其电压 u=120 sinωt V,把它加在激发电压、熄灭电 压均为 84V 的霓虹灯的两端,则在半个周期内霓虹灯点 亮的时间为 . ( =1.4)

11. (3 分) 阻值 R=50Ω 的电热丝接在电压 u=100 为

sin100πt V 的交流电源上,电流表的示数 A,电热丝两端电压表的示数为 V,在前 0.005s 内,流过电热丝的 平均电流为 A.如果将一个电容器接在该交流 电源上,要使电容器不被击穿,所选的电容器能承受的最大电压应不小于 V.

三、计算题 12. (2010 秋?锦州期末)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 ω 绕垂直 于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数 n=100.穿过每匝线圈的磁通量 Φ 随时间按正弦规律变 化,如图所示, 发电机内阻 r=5.0Ω, 外电路电阻 R=95Ω.已知感应电动势的最大值 Em=nωΦm, 其中 Φm 为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读 数.

2013-2014 学年湖南省湘潭市凤凰中学高二(下)周测物 理试卷(理科) (1)
参考答案与试题解析

一、选择题

1. (3 分) (2013?和平区校级模拟)一只矩形线圈匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动穿, 过线圈的磁通量随时间变化的图象如图中甲所示,则下列说法中正确的是( )

A. B. C. D.

t=0 时刻线圈平面与中性面垂直 t=0.01s 时刻,Φ 的变化率达最大 t=0.02s 时刻,交流电动势达到最大 该线圈相应的交流电动势图象如图乙所示

考点: 交流发电机及其产生正弦式电流的原理. 专题: 交流电专题. 分析: 线圈在中性面时磁通量最大,电动势最小,与中性面垂直时,通过的磁通量最小, 电动势为最大. 解答: 解:A、由甲图知 t=0 时刻磁通量最大,线圈平面应在中性面,A 错误; B、t=0.01s 时刻,磁通量等于零,但 Φ 的变化率达最大,B 正确; C、t=0.02s 时刻,磁通量最大,交流电动势为零,C 错误; D、由甲图知交流电动势的图象 应为正弦图象,D 错误; 故选 B 点评: 了解交流电产生的原理,特别是两个特殊位置:中性面和垂直中性面时,磁通量和 电动势的变化.
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2. (3 分) (2010 秋?东阳市校级期中)一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内 的固定轴转动,下述说法正确的是( ) A. 穿过线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大 B. 穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大 C. 若加大线圈的转速(其他条件不变) ,则线圈中交变电流的频率变大 D. 若加大线圈的转速(其他条件不变) ,则线圈中交变电流的最大值不变 考点: 正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率. 专题: 交流电专题. 分析: 矩形线圈在匀强磁场内绕固定轴转动, 线圈中的感应电动势 e 随于时间 t 的变化规律 可得,线圈从垂直中性面开始计时;磁通量为零时,磁通量变化率最大;每当线圈经过中性 面时,电流方向改变. 解答: 解:A、穿过线圈的磁通量最大时,磁通量的变化率为零,线圈中感应电流为零,故 A 错误; B、穿过线 圈的磁通量为零时,磁通磁通量的变化率最大,线圈中感应电流最大,故 B 正确; C、若加大线圈的转速(其他条件不变) ,则线圈中交变电流的频率变大,故 C 正确; D、感应电动势的最大值 Em=nBSω,加大线圈的转速(其他条件不变) ,ω 增大,交变电流的 最大值增大,故 D 错误; 故选:BC.
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点评: 学会通过瞬时感应电动势来判定在什么时刻,线圈处于什么位置;同时还能画出磁 通量随着时间变化的图象及线圈中的电流随着时间变化的规律. 3. (3 分) (2014 春?晋江市校级期中)处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd,以恒定的角速度绕 ab 边转动,磁场方向平行于纸面并与 ab 垂直.在 t=0 时刻,线圈平面与纸面重合(如图) ,线 圈的 cd 边离开纸面向外运动. 若规定由 a→b→c→d→a 方向的感应电流为正, 则能反映线圈中 感应电流 I 随时间 t 变化的图线是( )

A.

B.

C.

D.

考点: 正弦式电流的图象和三角函数表达式. 专题: 交流电专题. 分析: 矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生交流电. 则由楞次定则可判定感应电 流 的方向,图示时刻的电动势最大,电流最大. 解答: 解:cd 边离开纸面向外运动开始计时,线圈磁通量在变大,则感应电流的磁场会阻 碍其变大,即感应电流的磁场与原磁场方向相反, 根据右手定则得感应电流方向是 a→b→c→d→a,与规定的正方向相同,此时感应电动势最大, 感应电流也最大,是余弦图象.故 ABD 错误,C 正确. 故选:C. 点评: 本题的关键是知道在转动的瞬间,感应电动势最大,根据楞次定律判断感应电流的 方向.
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4. (3 分) (2012 春?涪城区期末)如图所示,把电阻、电感器、电容器并联接到一交流电源 上,三个电流表的示数相同.若保持电源电压不变,而将频率加大,则三 个电流表的示数 I1、 I2、I3 大小的关系是( )

A.

I1=I2=I3

B.I3>I1>I2 C. I2>I1>I3 D. I1>I2>I3

考点: 电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用. 分析: 交流电流通过电感线圈时,线圈中会产生感应电动势来阻止电流的变化,因而有一 种阻止交流电流通过的作用,我们称之为“感抗”.实验证明,感抗在数值上就是电感线圈上电 压和电流的有效值之比,感抗的单位是“Ω(欧姆)”,符号是“L”.感抗公式为:xL=2πfL. 与感抗类似, 交流电流通过电容时, 电容器也有一种阻止交流电流通过的作用, 我们称之为“容 抗”. 实验证明, 容抗在数值上就是电容上电压和电流的有效值之比, 容抗的单位是“Ω (欧姆) ”,
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符号是“C”.容抗公式为:xC=



解答: 解:随着交变电流频率的增加,电阻原件的阻抗(电阻)不变,电感原件的感抗增 加,电容器的容抗减小,故根据欧姆定律,可得:通过电阻的电流不变,通过电容的电流变 大,通过电感的电流变小,由于原来电流相等,故 I3>I1>I2. 故选:B. 点评: 本题关键是明确电阻、电容、电感对交变电流的阻碍作用的大小取决于各自的电抗, 会计算阻抗、容抗和感抗. 5. (3 分) (2013 春?东莞市校级月考)一交流电压的图象如图所示,将该交流电压加在一阻 值为 22Ω 的电阻两端,下列说法中正确的是( )

A. B. C. D.

该电阻消耗的功率为 550 W 该交流电压的瞬时值表达式为 u=110 sin100πt V 并联在该电阻两端的交流电压表的示数为 110 V 流过电阻的电流方向每秒改变 50 次

考点: 正弦 式电流的图象和三角函数表达式;电功、电功率;正弦式电流的最大值和有效 值、周期和频率. 专题: 交流电专题. 分析: 由图读出交流电压的最大值,由最大值与有效值的关系求出有效值,根据有效值求 解电阻消耗的功率.读出周期,求出角频率 ω,写出交流电压的瞬时值表达式.交流电压表测 量的是有效值.交流电一个周期内电流方向改变两次,根据频率求出电流方向每秒改变的次 数. 解答: 解:
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A、由图读出,电压的最大值为 Um=110

V,有效值为 U=

=110V,该交流电压加在阻

值为 22Ω 的电阻两端时 ,电阻消耗的功率为 P=

=550W.故 A 正确.

B、由图读出周期 T=0.02s,则 ω=

=100πrad/s,该交流电压的瞬时值表达式为

u=Umsinωt=110 sin100πt(V) .故 B 正确. C、并联在该电阻两端的交流电压表的示数为电压的有效值,即为 110V.故 C 错误. D、该交流电压的频率 f= =50Hz,交流电一个周期内电流方向改变两次,则该交流电流过电 阻的电流方向每秒改变 100 次.故 D 错误. 故选:AB 点评: 本题考查交流电有效值、瞬时值、频率等知识.交流电压测量的是有效值,计算交 流电的电功、电功率和焦耳热等与热效应等有关的量都用有效值. 6. (3 分) (2010?河西区一模)家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流 电压的波形截去一部分来实 现的, 由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方便且体积小, 某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示,若用 多用电表测灯泡两端的电压,多用电表示 数为( )

A.

B.

C.

D.

考点: 交流的峰值、有效值以及它们的关系. 专题: 交流电专题. 分析: 根据电流的热效应:由一个周期内交变电流通过电阻 R 的产生热量与直流电通过电 阻 R 一个周期内产生热量相等,求解有效值. 解答: 解:设交流电的有效值为 U,将交流电与直流电分别通过相同电阻 R,分析一个周期 内热量:
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交流电 Q1= 直流电 Q2= 解得:U= 故选 C 点评: 求解交流电的有效值,从有效值的定义出发,根据一个周期内通过相同的电阻,发 热量相同,此直流的值即为交流电的有效值.

7. (3 分 )如图所示,矩形线圈的匝数为 N,面积为 S,内阻为 r,绕 OO′轴以角速度 ω 做匀 速转动.在它从如图所示的位置转过 90°的过程中,下列说法正确的是( )

A. 通过电阻的电荷量为 B. 通过电阻的电荷量为

C. 外力所做的功为

D. 外力所做的功为

考点: 交流的峰值、有效值以及它们的关系. 专题: 交流 电专题. 分析: 解本题的关键是理解描述交流电的“四值”即:有效值、瞬时值、平均值、最大值的物 理意义和求法.求电功、电功率用有效值,求电量用平均值,氖管发光用的是瞬时值,电容 器的击穿电压是指所加电压的最大值.
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解答: 解:A、求流过电阻的电量要用平均值:I=n 磁通量的变换量为:△?=BS ② 通过电阻的电量为:Q=It ③ 联立①②③得:Q= ,故 A 错误,B 正确;



C、产生交流电的电压有效值为:U=

=



根据功能关系可知,外力做功和整个电路中产生的焦耳热相等,所以有: W=Q= t= ,故 C 错误,D 正确.

故选:BD. 点评: 本题考察了对描述 交流电“四值”的理 解,尤其是要明确有效值的含义.

8. (3 分) (2015 春?江津区校级期中)如图,理想变压器原、副线圈匝数比 n1:n2=4:1,当 导体棒向右匀速切割磁感线时,电流表 A1 的读数是 12mA,则副线圈中电流表 A2 的读数应该 为( )

A.

3mA

B. 48mA

C. 0 D. 与 R 阻值有关

考点: 变压器的构造和原理;导体切割磁感线时的感应电动势. 专题: 交流电专题. 分析: 变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源 的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈; 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交 流电流时,铁芯(或磁芯) 中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流) . 解答: 解:导体棒向右匀速切割磁感线时,根据公式 E=BLv,产生恒定的感应电动势; 变压器工作原理是互感现象,由于变压器输入的是恒定电流,不会发生电磁感 应现象,故输 出电压为零; 故选 C. 点评: 本题关键明确: (1)变压器的工作原理; (2)用法拉第电磁感应定律求感应电动势.
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9. (3 分) (2015?广州校级模拟)如图是 4 种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽 灯泡相同,且都是“220V,40W”.当灯泡所消耗的功率都调至 20 瓦时,哪种台灯消耗的功率 最小 ()

A.

B.

C.

D.

考点: 电功、电功率;变压器的构造和原理. 分析: 从该题题干的问法上可以看出,该题是正确选项为唯一选项的单选题,利用电阻变 化改变电流,电阻本身消耗电能,利用变压器改变电压和电流,变压器不损失能量. 解答 : 解:从该题题干的问法上可以看出,该题是正确选项为唯一选项的单选题.台灯的 消耗功率包含灯泡和其他辅助器件的总功率.由 A、B、C、D 四选项分析可知:C 中理想变 压器功率损耗为零,电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率 20 W.而其他选项 中,不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法,滑动变阻器上总有功率损耗,台灯的消耗功 率都大于 20 W.
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故选:C. 点评: 掌握选择题的解答技巧,知道电路中电功率消耗与那些因素有关. 二、填空题 10. (3 分)频率为 50Hz 的交变电流,其电压 u=120

sinωt V,把它加在激发电压、熄灭电 s . ( =1.4)

压均为 84V 的霓虹灯的两端,则在半个周期内霓虹灯点亮的时间为

考点: 正弦式电流的最大值 和有效值、周期和频率. 专题: 交流电专题. 分析: 由于霓虹灯管点亮时,霓虹灯的两端的激发电压、熄灭电压均为 84V,故我们可以结 合函数的解析式,构造一个不等式,解出半个周期内,电压为 84V 的两个时刻,两个时刻之 间的差值,即为霓虹灯管点亮的时间. 解答: 解:频率为 50Hz 的交变电流,周期 T=0.02s, 电压 u=120 sinωt V,最大值 Um=120 V, 画出一个周期内交流电的 u﹣t 图象如图 r 所示,其中阴影部分对应的时间 0~t1 表示霓虹灯不 能发光的时间,根据对称性,一个周 期内霓虹灯不能发光的时间为 4t1
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当 u=U0=60

V 时,由上式得 t1=

s s.

再由对称性求得半个周期内能发光的时间为:t= ﹣2t1= 故答案为: s

点评: 本题考查了交流电表达式的灵活应用,写出正弦式交流电的表达式,灵活应用数学 知识即可正确解答. 11. (3 分)阻值 R=50Ω 的电热丝接在电压 u=100 为 sin100πt V 的交流电源上,电流表的示数 2 A,电热丝两端电压表的示数为 100 V,在前 0.005s 内,流过 电热丝的平均电流为 1.8 A.如果将一个电容器接 在该交流电源上,要使电容器不被击穿,所选的电容器能承受的最大电压应不小于 100 V. 考点 : 交流的峰值、有效值以及它们的关系. 专题: 交流电专题.

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分析: 交流电流表和电压表测量的都是有效值,根据瞬时电压表达式求解出最大电压,根 据 U= 求解出电压的有效值,根据法拉第电磁感应定律,然后结合欧姆定律,求解平均电

流;电容器的耐压值指最大电压, 解答: 解:电压 U=100 sin10πt(V) 故电压最大值为 100 V,故电压有效值为:U= =100V;

根据欧姆定律,I= = 电压表的示数为 100V;

=2A;

根据法拉第电磁感应定律, 在前 0.005s 内, 感应电动势的平 均值:

=90.1V;

由闭合电路欧姆定律,则有:流过电热丝的平均电流为:

=

=1.8A;

电容器耐压值为最大电压,为:100 V; 故答案为:2,100,1.8,100 . 点评: 本题关键是明确电压的瞬时值、有效值、最大值的关系,知道计算热效应用有效值, 耐压值用最大值. 三、计算题 12. (2010 秋?锦州期末)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 ω 绕垂直 于磁 场方向的固定轴转动,线圈匝数 n=100.穿过每匝线圈的磁通量 Φ 随时间按 正弦规律变 化, 如图所示 , 发电机内阻 r=5.0Ω, 外电路电阻 R=95Ω. 已知感应电动势的最大值 Em=nωΦm, 其中 Φm 为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读 数.

考点: 正弦式电流的图象和三角函数表达式;正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率.
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专题: 交流电专题. 分析: 由题可知,线圈中产生正弦交变电流.交流电流表测量的是电流的有效值.由图读 出磁通量的最大值和周期,求出感应电流的最大值 Im,再由 I=0.707Im,求出电流的有效值. ﹣2 ﹣2 解答: 解:从 Φ﹣t 图象可以读出:Φm=1.0×10 Wb,T=3.14×10 s 感应电动势最大值 Em=nBSω=nωΦm,又 ω= 故电路中电流最大值 ,得到 Em=n Φm

Im=

=

=

A=2 A.

交流电流表读数 I=0.707Im≈1.4 A. 答:串联在外电路中的交流电流表的读数是 1.4 A. 点评: 对于正弦交变电流的最大值 Em=nBSω=nωΦm,要在理解的基础上加强记忆.交流电 流表和电压表 测量的是有效值.


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