北京市昌平区新学道临川学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

北京市昌平区新学道临川学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

北京市昌平区新学道临川学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ ‎1.如图所示，观察电流表的指针，可以看到（ ）‎ A. 指针随着线圈转动而摆动，并且线圈旋转一周，指针左右摆动一次 B. 当线圈平面转到跟磁力线垂直的平面位置时，电流表的指针的偏转最大 C. 当线圈平面转到跟磁力线平行的位置时，电流表的指针的偏转最大 D. 在匀强磁场中匀速转动的线圈里产生感应电动势和感应电流是按正弦规律变化的 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】当线圈转动时磁通量变化，产生感应电流，导致指针摆动；每当线圈通过中性面位置时，电流方向改变，则线圈旋转一周电流改变方向两次，指针左右摆动一次，故A正确；当线圈平面转到跟磁感线垂直的平面位置时，即中性面位置，则电流表的指针读数为零，故B错误； 当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线框切割速度最大，则感应电动势最大，电流表的指针偏转最大，故C正确； 在匀强磁场中匀速转动的线圈里产生感应电动势和感应电流是按正弦规律变化的，故D正确。‎ ‎2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电 伏，那么（ ）‎ A. 频率50赫兹 B. 当t = 0时，线圈平面恰好与中性面重合 C. 当t=1/200秒时，e有最大值 D. 有效值为伏特 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ 线圈的角速度为，故其频率为：，故A正确；当t=0时e=0，此时线圈处在中性面上，故B正确。当时，，所以e有最大值，故C正确；有效值为，故D错误；故选ABC。‎ ‎【点睛】根据交流电的表达式，可以知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等．‎ ‎3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为(　　)‎ A. 2∶π B. π∶2‎ C. 2π∶1 D. 无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈产生的感应电动势的最大值为，线圈从中性面开始转动180°的过程中，磁通量的变化量为，所用时间为，根据法拉第电磁感应定律得平均电动势为，因此平均感应电动势和最大感应电动势之比为，A正确．‎ ‎4.有一个交流电U = 311 sin314t 伏，则下列说法中正确的是-（ ）‎ A. 这个交流电的频率是50赫兹 B. 它可以使“220V，100W”的灯泡正常发光 C. 用交流电压表测量时，读数为311伏 D. 使用这个交流电的用电器，每通过一库仑的电量时，电流做功220焦耳 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】由交流电u=311sin314tV可知ω=314rad/s，则频率，故A正确。由题电压的最大值Um=311V．有效值U=Um=220V，可以使“220V100W”的灯泡正常发光。用交流电压表测量时，读数为220V．故B正确；C错误。使用此交流电的用电器，每通过‎1C的电量时，电流作功W=qU=220J．故D正确。‎ ‎5.对于图所示的电路，下列说法正确的是　　‎ A. a、b两端接稳恒直流，灯泡将不发光 B. a、b两端接交变电流，灯泡将不发光 C. a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度相同 D. a、b两端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度将会减弱 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】a、b端接稳恒直流电，灯泡会发光，故A错误；a、b端接交变电流，灯泡发光，故B错误；根据电流的有效值概念可知，a、b端由稳恒的直流电压换成有效值相同的交变电压，灯泡亮度相同，故C正确，D错误．故选C．‎ ‎6.一电热器接在10V直流电源上，产生某一大小热功率。现将电热器接在交流电源上，要使它产生的热功率是原来的一半，则交流电源的有效值和最大值分别是 A. 7.07‎V和10V B. 10V和14.1V C. 5V和7.07V D. 2.5V和25.2V ‎【答案】A ‎【解析】‎ 设电热器的电阻为R,t时间内产生的热量为Q,根据焦耳定律得:‎ 则：‎ 此热量是接交流电源上产生的热功率的2倍,即 所以:‎ 计算得出:‎ 所以最大值为 A正确 故选A .‎ ‎7.某交流电电路中，有一正工作的变压器，它的原线圈匝数n1=600匝，电源电压为U1=220V，原线圈串联一个‎0.2A的保险丝，副线圈n2=120匝，为保证保险丝不烧断，则（　　）‎ A. 负载功率不能超过44W B. 副线圈电流最大值不能超过‎1A C. 副线圈电流有效值不能超过‎1A D. 副线圈电流有效值不能超过 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 原、副线圈的匝数分别为匝、匝，所以副线圈电压是，根据电流与匝数反比，副线圈允许的最大电流为，所以负载功率不能超过P=UI=44×1=44W，故AC正确，BD错误；故选AC。‎ ‎【点睛】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，结合保险丝得额定电流计算出副线圈中允许的最大电流和功率．‎ ‎8.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1﹕n2=4﹕1，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示数为（ ）‎ A. 3 mA B. 0 mA C. 48 mA D. 与负载R的值有关 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E=Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0mA；故ACD错误，B正确。‎ ‎9.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则（ ）‎ A. 输电线上的电压损失减少到原来的(n-1)/n倍 B. 输电线上的电能损失不变 C. 输电线上的电能损失减少到原来的(n2-1)/n2‎ D. 每根输电线上的电压损失减少到原来的1/n ‎【答案】D ‎【解析】‎ 因为功率一定，根据P=UI知，输送电压提高到n倍，则输送电流变为原来的倍，根据知，电压损失降为原来的倍，根据，得电能损失降到原来的倍。故D正确，ABC错误。故选D。‎ ‎【点睛】抓住功率不变，根据P=UI得出输电线上的电流变化，结合求出电压损失的变化，根据得出电能的损失．‎ ‎10.远距离送电，已知升压变压器输出电压为U，功率为P，降压变压器的输入电压为U′，输电线的电阻为R，则线路损耗的热功率P损可用下面哪种方法计算（ ）‎ A. P损=U2/R B. P损=U′2/R C. （U2-U′2）/R D. P损＝P2R/U2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：根据功率和输出电压得出输送电流的大小，根据P损=I2R=求出线路损耗的功率．‎ 解：根据P=U1I得，输电线上的电流I=，则输电线上损耗的功率P损=I2R=．又输电线上电压U线=U﹣U′，则输电线上损耗的功率P损==．故D正确，A、B、C错误．故选：D．‎ ‎11.如图所示，一理想变压器原线圈、副线圈匝数比为3∶1，副线圈接三个相同的灯泡，均能正常发光，若在原线圈再串一相同的灯泡L，则（电源有效值不变）（　 ）‎ A. 灯L与三灯亮度相同 B. 灯L比三灯都暗 C. 灯L将会被烧坏 D. 无法判断其亮度情况 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 设每只灯的额定电流为I，额定电压为U ‎，因并联在副线圈两端的三只小灯泡正常发光，若在原线圈上再串联一个相同的灯泡L，则原线圈的输入电压减小，副线圈的输出电压减小，所以副线圈三个灯泡都会变暗，电流变小，设此时副线圈每个灯泡的电流为，则副线圈电流为，则原线圈电流为，所以灯L与三灯亮度相同，但比正常发光时要暗，A正确．‎ ‎【点睛】本题解题的突破口在副线圈中灯泡正常发光，得到电流的大小，再根据原副线圈的电流关系求解原线圈电流．‎ ‎12. 如图所示，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，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是(　　)‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：在t＝0时刻线圈与磁场方向平行，此时线圈磁通量变化率最大，产生的感应电流最大，此时线圈的cd边离开纸面向外运动，此后穿过线圈的磁通量增大，则根据楞次定律可得产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，为正，所以C正确；‎ 考点：考查了交流电产生，楞次定律 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ 二、填空题 ‎13.把标有“36V，40W”的灯泡，接在交流电源上，若它的实际功率只有20W，则交流电源电压的最大值Um=_______V.‎ ‎【答案】36V；‎ ‎【解析】‎ 根据，可得灯泡的电阻：，实际电功率为20W时，交流电的等效电压：，交流电源电压的最大值：。‎ ‎【点睛】根据求出灯泡的电阻，再根据求出灯泡两端的等效电压，交流电源电压的最大值为等效电压的倍．‎ ‎14.一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示，则：‎ ‎（1）当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数_______A．‎ ‎（2）当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数_______A．此时输入功率为_______W，变压器的效率为________．‎ ‎【答案】(1)0　0　(2)44　0.44　19.36　100%‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）根据理想变压器的匝数比和电压比的关系可以正确解答．‎ ‎（2）根据电势差的定义可以直接求解．‎ 解：（1）根据：，得：，‎ 电流表示数为：．‎ ‎（2）根据：，得：，‎ 电流表示数为：．‎ 输入功率：，变压器的效率为100%。‎ 考点：变压器的构造和原理．‎ 点评：本题比较简单，考查了物理中基本知识的理解和应用，对于这些基本知识，注意平时加强练习．‎ ‎15.从发电厂输出的电功率为220kW，输电线的总电阻为0.25Ω．若输送电压为1.1kV，输电线上损失的电功率为 ________ W；保持输送功率不变，要使输电线上损失的电功率不超过100W，输送电压至少为 ________ V．‎ ‎【答案】 (1). ; (2). ;‎ ‎【解析】‎ 输送功率为：P=UI 功率损耗为：△P=I2r 故：△P=（ ）2r 若输送电功率保持220kW不变，在用1.1kV电压输电时，线路上损失功率为：‎ 要输电线上损失的电功率不超过100W：‎ ‎△P2=I2r 则有： ；‎ 那么输送电压至少 三、计算题 ‎16.如图所示，ab=‎25cm，ad=‎20cm，匝数为50匝的矩形线圈。线圈总电阻 r=1Ω 外电路电阻R =9Ω 。磁感应强度B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线的OO’ 轴以角速度50rad/s匀速转动。求：‎ ‎（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式。‎ ‎（2）1min内R上消耗的电能。‎ ‎（3）当从该位置转过60°时，通过R上瞬时电功率是多少？‎ ‎（4）线圈由如图位置转过30°过程中，R的电量为多少？‎ ‎【答案】（1）（2）6750J（3）56.25W（4）‎‎0.05C ‎【解析】‎ ‎（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式：‎ e=nBsωcosωt=50×0.4×0.2×0.25×50cos50t=50cos50t  (V)‎ ‎（2）产生的感应电流按正弦规律变化，，‎ E=Q=I2Rt=6750J ‎（3）从该位置转过60°时，R上的瞬时电压u＝nBsωcos60°=22.5V R上的瞬时电功率P＝＝56.25W ‎（4）线圈由如图位置转过30°的过程中，通过R的电量 点睛：线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流．而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定．而通过某一电量时，则用平均值来求．‎ ‎17. 一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图16所示的交变电动势图象，试根据图象求出：‎ ‎（1）线圈转动的角速度；‎ ‎（2）电动势的有效值；‎ ‎（3）t = 1.0×10−2s时，线圈平面和磁场方向的夹角。‎ ‎【答案】（1）105rad/s（2）14.1 V（3）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）（3分）由图象得，交变电动势的周期T=6×10s 而周期 代入数值解得105rad/s ‎（2）（3分）由图象得，交变电动势的最大值为Em＝20V，‎ 电动势的有效值 代入数值解得14.1 V ‎（3）（3分）交变电动势的瞬时值表达式 线圈平面和磁场方向的夹角 将t = 1.0×10−2s代入，解得 ‎18.如图所示，理想变压器的输出端接有一交流电动机，电动机线圈的电阻为R，电动机正在将质量为m的重物以速度v匀速提升，若不计摩擦和空气阻力，变压器的输入功率为P，求图中电流表的示数．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】变压器的输入功率为P，则电动机的输入功率P，为线圈内阻消耗的功率与输出功率之和，则有：P=mgv+I2R，‎ 解得：‎ ‎19.如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1 ：n2 ：n3=10 ：5 ：1，其中n1接到220V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2 、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3＝‎2A，电阻R2＝ 110Ω，求通过电阻R2的电流和通过原线圈的电流．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 试题分析：闭合铁芯中磁通量的变化率处处相同，对绕在同一铁芯上的线圈来说，每一匝产生的感应电动势都相同，所以有U1：U2：U3=n1：n2：n3，‎ 根据功率关系，P1=P2+P3，则U1I1=U2I2+U3I3，‎ 由此可见，并不等于。‎ 由电压关系得通过R2电流，‎ 电功率关系有：U1I1=U2I2+U3I3，且。‎ 则 考点：本题考查变压器原副线圈电流的求法和闭合电路欧姆定律问题 点评：变压器具有多级副线圈的问题电压遵循匝数比，但是电流的求法已经不再适应了，应该用原副线圈功率相等求解电流。这是学生的易错点，应重点讲解。‎