（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 全章闖關(guān)檢測(cè)（含解析）

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1、全章闖關(guān)檢測(cè) 一、選擇題 1.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。通過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率最大 B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變 C.t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大 D.t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 答案　B　磁通量為零,線圈平面在與中性面垂直的位置,磁通量變化率最大,電動(dòng)勢(shì)最大;磁通量最大,線圈平面在中性面上,磁通量變化率為零,經(jīng)過(guò)此位置,電流方向要改變,故選B。 2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波,下列說(shuō)法中正確的是(　

2、　) A.均勻變化的電場(chǎng)在它的周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) B.電磁波既有橫波,也有縱波 C.電磁波和機(jī)械波一樣依賴于媒質(zhì)傳播 D.只要空間中某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場(chǎng)或磁場(chǎng),就能產(chǎn)生電磁波 答案　D　根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知,均勻變化的電場(chǎng)在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),知A錯(cuò);因電磁波中每一處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直的,且與波的傳播方向垂直,所以電磁波是橫波,B錯(cuò)誤;電磁波可以在真空中傳播,傳播不需要介質(zhì),C錯(cuò)誤;只要空間中某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場(chǎng)或磁場(chǎng),就在周期性變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生相同周期變化的磁場(chǎng),周期性變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生相同周期變化的電場(chǎng),這樣由近及遠(yuǎn)傳播,形成了電磁波,D正確。

3、3.一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示,由圖可知(　　) A.該交流電的電壓的有效值為100 V B.該交流電的頻率為25 Hz C.該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=100 sin 25t V D.若將該交流電壓加在阻值為100 Ω的電阻兩端,則該電阻消耗的功率為100 W 答案　B　由圖像可知該交變電流的電壓有效值u=1002 V=502 V,周期為4×10-2 s,所以頻率為25 Hz,A錯(cuò)誤,B正確;由ω=2πT=50π rad/s,得該交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u=100 sin 50π·t(V),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;該交流電加在阻值為100 Ω的電阻兩端,該電阻消耗的功率P

4、=U2R=50 W,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4.一個(gè)邊長(zhǎng)為6 cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)垂直,電阻為0.36 Ω。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示,則線框中感應(yīng)電流的有效值為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.2×10-5 A B.6×10-5 A C.22×10-5 A D.322×10-5 A 答案　B　由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律可得0~3 s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=ΔBΔt·S,產(chǎn)生的感應(yīng)電流I1=ER=ΔB·SΔt·R=2×10-5 A,3~5 s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2=3×10-5 A,且與0~3

5、 s內(nèi)方向相反,于是可作出i隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示。 由有效值的定義得I12Rt1+I22Rt2=I2Rt,代入數(shù)據(jù)可得I=6×10-5 A,故B選項(xiàng)正確。 5.如圖,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1, 和 均為理想電表,燈泡電阻RL=6 Ω,AB兩端電壓u1=122 sin 100πt(V)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.電流頻率為100 Hz B. 的讀數(shù)為24 V C. 的讀數(shù)為0.5 A D.變壓器輸入功率為6 W 答案　D　由u1=122 sin 100πt(V)可知,U

6、m=122 V,ω=100πHz,則頻率f=ω2π=50 Hz,A項(xiàng)錯(cuò)誤。U1=Um2=12 V,U2=n2n1·U1=6 V,B項(xiàng)錯(cuò)誤。I2=U2RL=1 A,C項(xiàng)錯(cuò)誤。P1=P2=U2I2=6 W,D項(xiàng)正確。 6.一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω,現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡,如圖乙所示,則(　　) A.電壓表的示數(shù)為220 V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 答案　D　電動(dòng)勢(shì)的有效值為E=22022 V=220 V

7、,所以電流的有效值I=ER+r=22095.0+5.0 A=2.2 A,所以電壓表的示數(shù)為U=IR=2.2×95.0 V=209 V,選項(xiàng)A錯(cuò);交流電的頻率為f=1T=50 Hz,每個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,故每秒鐘內(nèi)電流方向改變100次,選項(xiàng)B錯(cuò);燈泡實(shí)際消耗的功率為P燈=I2R=2.22×95.0 W=459.8 W,故選項(xiàng)C錯(cuò);發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2rt=2.22×5.0×1 J=24.2 J,選項(xiàng)D對(duì)。 7.如圖所示為模擬街頭變壓器通過(guò)降壓給用戶供電的示意圖,變壓器輸入的交流電壓可視為不變。變壓器輸出的低壓交流電通過(guò)輸電線輸送給用戶。定值電阻R0表示輸電線的電阻,

8、變阻器R表示用戶用電器的總電阻。若變壓器為理想變壓器,電表為理想電表,則在變阻器的滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中(　　) A.V2示數(shù)變小 B.V1示數(shù)變大 C.A2示數(shù)變大 D.A1示數(shù)變小 答案　D　由U1U2=n1n2知,在變壓器原、副線圈匝數(shù)不變時(shí),U1不變,則U2不變,故A、B均錯(cuò)誤;變阻器的滑片P向上移動(dòng),副線圈中負(fù)載電阻增大,由I2=U2R0+R可知,當(dāng)R增大時(shí),I2減小,即A2示數(shù)減小,又由I1I2=n2n1,可知當(dāng)I2減小時(shí),I1隨之變小,即A1示數(shù)變小,故C錯(cuò)誤,D正確。 8.過(guò)強(qiáng)的電磁輻射對(duì)人體有很大危害,影響人的心血管系統(tǒng),使人心悸、失眠、白細(xì)胞減少、免疫功能下降等

9、。按照有關(guān)規(guī)定,工作場(chǎng)所的電磁輻射強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量)不得超過(guò)0.5 W/m2。一個(gè)人距離無(wú)線電通訊裝置50 m,為保證此人的安全,無(wú)線電通訊裝置的電磁輻射功率至多是(　　) A.4.51 kW B.3.14 kW C.15.7 kW D.0.78 kW 答案　C　根據(jù)題意,要使此人是安全的,則此處的輻射功率小于或者等于0.5 W/m2,則可得:P4πR2=0.5 W/m2,所以P=4πR2×0.5 W=4×3.14×502×0.5 W=15.7 kW,所以C正確。 9.某水電站,用總電阻為2.5 Ω的輸電線輸電給500 km外的用戶,其輸出電功率是3×106

10、 kW?，F(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.輸電線上輸送的電流大小為2.0×105 A B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV C.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108 kW D.輸電線上損失的功率為ΔP=U2/r,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻 答案　B　輸電線上輸送的電流為I=PU=3×106×103500×103 A=6×103 A,A錯(cuò);輸電線上損失的電壓為U損=Ir=6×103×2.5 V=1.5×104 V=15 kV,B項(xiàng)正確;當(dāng)用 5 kV電壓輸電時(shí),輸電線上損失的功率若超過(guò)3×106 kW,與實(shí)際情況不符,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;

11、當(dāng)用公式ΔP=U2r 計(jì)算損失的功率時(shí),U為輸電線上損失的電壓而不是輸電電壓,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10.用遙控器調(diào)換電視頻道的過(guò)程,實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程,下列屬于這類傳感器的是(　　) A.紅外報(bào)警裝置 B.走廊照明燈的聲控裝置 C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 答案　A　紅外報(bào)警裝置是把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置,故A正確。走廊照明燈的聲控裝置是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置是將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);電飯煲中的溫控器是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),故B、C、D均錯(cuò)誤。 二、非選擇題 11.如圖所示是“探究變壓器原、副線

12、圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.與燈泡連接的線圈叫原線圈 B.測(cè)量變壓器輸出電壓要用直流電壓表 C.若只增加副線圈的匝數(shù),變壓器的輸出電壓變大 D.若只增加副線圈的匝數(shù),變壓器的輸出電壓變小 答案　C　與燈泡連接的線圈叫副線圈,A錯(cuò);變壓器輸入和輸出均為交流電壓,其測(cè)量要用交流電壓表,B錯(cuò); 由關(guān)系U1U2=n1n2知,增加副線圈的匝數(shù),變壓器的輸出電壓變大,C對(duì)D錯(cuò)。 12.利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器,一般體積很小,可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化,反應(yīng)快,而且精確度高。 (1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一

13、個(gè)電路,其他因素不變,只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低,電路中電流將變　　　　(選填“大”或“小”)。? (2)上述電路中,我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度,就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度。如果刻度盤正中的溫度為20 ℃(如圖甲所示),則25 ℃刻度應(yīng)在20 ℃刻度的　　　　(選填“左”或“右”)側(cè)。? (3)將該熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化,請(qǐng)用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路。 答案　(1)小　(2)右　(3)見(jiàn)解析圖 解析　(1)因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí),電阻增大。故電路中電流會(huì)變小。 　　(2)由(1)的分析知,溫度越高,電流越

14、大,25 ℃的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流,故在20 ℃的刻度的右側(cè)。 (3)電路如圖所示。 13.某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置,如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為49π,磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab=cd=l、bc=ad=2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中,兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為R。求: (1)線圈切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em; (2)線圈切割磁感線時(shí),bc邊所受安培力的大小F; (3)外接電阻上電流的有效值I。

15、 答案　(1)2NBl2ω　(2)4N2B2l3ωr+R　(3)4NBl2ω3(r+R) 解析　(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v=ωl2 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em=4NBlv 解得Em=2NBl2ω (2)電流Im=Emr+R,安培力F=2NBIml 解得F=4N2B2l3ωr+R (3)一個(gè)周期內(nèi),通電時(shí)間t=49T R上消耗的電能W=Im2Rt且W=I2RT 解得I=4NBl2ω3(r+R) 14.如下圖所示,一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220 V的市電上,向額定電壓為18 V的霓虹燈供電,使它正常發(fā)光。為了安全,需在原線圈回路中接入熔斷器,若副線圈電路中電流超過(guò)1

16、2 A時(shí),熔絲就熔斷。 (1)求變壓器原副線圈匝數(shù)比。 (2)熔絲的熔斷電流是多大? (3)當(dāng)副線圈電路中電流為10 A時(shí),變壓器的輸入功率是多大? 答案　(1)1109　(2)0.98 A　(3)180 W 解析　(1)由變壓器的變壓關(guān)系得U1U2=n1n2,所以n1n2=22018=1109。 (2)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,有 I1U1=I2U2 當(dāng)I2=12 A時(shí),I1即為熔斷電流 代入數(shù)據(jù),得I1=0.98 A (3)設(shè)副線圈中電流為I2'=10 A時(shí),變壓器的輸入功率為P1,根據(jù)理想變壓器的

17、輸入功率等于輸出功率,有 P1=I2'U2,代入數(shù)據(jù)得,P1=180 W 15.發(fā)電機(jī)的端電壓為220 V,輸出電功率為44 kW,輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 Ω,如果用原、副線圈匝數(shù)之比為1∶10 的升壓變壓器升壓,經(jīng)輸電線路后,再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶。 (1)畫出全過(guò)程的線路圖; (2)求用戶得到的電壓和功率; (3)若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶,求用戶得到的功率和電壓。 答案　見(jiàn)解析 解析　該題是輸電線路的分析和計(jì)算問(wèn)題,結(jié)合電路結(jié)構(gòu)和輸電過(guò)程中的電壓關(guān)系和電流關(guān)系可解此題。 (1)線路圖如圖所示: (2)升壓變壓器副線圈上的輸出電壓U2=

18、n2n1U1=2 200 V 升壓變壓器副線圈上的輸出電流I2=n1n2I1 升壓變壓器原線圈上的輸入電流,由P=U1I1得 I1=PU1=44×103220 A=200 A 所以I2=n1n2I1=20 A 輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為 UR=I2R=4 V,PR=I22R=0.08 kW 加到降壓變壓器原線圈上的輸入電流和電壓分別為 I3=I2=20 A,U3=U2-UR=2 196 V 降壓變壓器副線圈上的輸出電壓和電流分別為 U4=n4n3U3=219.6 V,I4=n3n4I3=200 A 用戶得到的功率P4=U4I4=43.92 kW。 (3)若不采

19、用高壓輸電,線路損失電壓為UR'=I1R=40 V 用戶得到的電壓U'=U1-UR'=180 V 用戶得到的功率為P'=U'I1=36 kW。 16.三峽水利樞紐工程是長(zhǎng)江流域治理開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工程,建成后將是中國(guó)規(guī)模最大的水利工程,樞紐控制流域面積1×106 km2,占長(zhǎng)江流域面積的56%,壩址處年平均水流量Q=4.51×1011 m3。水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面,在發(fā)電方面,三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái),總裝機(jī)容量(26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作時(shí)的總發(fā)電功率)P=1.82×107 kW,年平均發(fā)電約W=8.40×1010 kW·h,該工程于2009年全部竣工,電站主要向華中

20、、華東電網(wǎng)供電,以緩解這兩個(gè)地區(qū)的供電緊張局面,閱讀上述資料,解答下列問(wèn)題。(水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,取重力加速度g=10 m/s2) (1)若三峽電站上下游水位差按H=100 m計(jì)算,試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式,并計(jì)算出效率η的數(shù)值。 (2)若26臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部建成并發(fā)電,要達(dá)到年發(fā)電量的要求,每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天? (3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū),送電功率P1=4.5×106 kW;采用超高壓輸電,輸電電壓U=500 kV,而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約U0=18 kV,要使輸電線上損耗的功率等于輸送電功率5%,求發(fā)電站的升壓變壓器原

21、、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻。 答案　(1)η=WρghQ　67.1% 　　(2)192.3天　(3)9∶250　2.78 Ω 解析　(1)電站的能量轉(zhuǎn)化效率為 η=W電W機(jī)=W年電ρVgH=WρgHQ 代入數(shù)據(jù)解得 η=8.40×1010×3600×10001.0×103×4.51×1011×10×100×100%=67.1%。 (2)根據(jù)P=Wt得 t=WP=8.40×10101.82×107×24天=192.3天。 (3)升壓變壓器的匝數(shù)比為 n1n2=U0U=18×103V500×103V=9250 根據(jù)P1=IU得 I=9.0×103 A 由P損=I2R=5%P1 解得R=2.78 Ω。 12