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1、
2020年高考物理復(fù)習(xí) 知能演練提升:第十章 章末小結(jié)與達(dá)標(biāo)檢驗(yàn)
(時(shí)間:50分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分,每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確,選對(duì)但不全得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.如圖1所示,原、副線圈匝數(shù)比為2∶1的理想變壓器正常工作時(shí),以下說(shuō)法不正確的是( )
圖 1
A.原、副線圈磁通量之比為2∶1
B.原、副線圈電流之比為1∶2
C.輸入功率和輸出功率之比為1∶1
D.原、副線圈磁通量變化率之比為1∶1
解析:由于原、副線圈共用一個(gè)鐵芯,故通過(guò)原、副線圈磁通量之比和原、副線圈磁通量變化率之比均為1∶1,選
2、項(xiàng)A錯(cuò)誤而D正確;由I1∶I2=n2∶n1得,I1∶I2=1∶2,選項(xiàng)B正確;由于理想變壓器不考慮變壓器自身的功率損失,故選項(xiàng)C正確,本題選擇不正確的選項(xiàng),故應(yīng)選A。
答案:A
2.如圖2所示,三個(gè)燈泡是相同的,額定功率足夠大,直流電源E1內(nèi)阻可以忽略,交流電源E2電動(dòng)勢(shì)的有效值與E1相等,自感線圈電阻不計(jì)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到接點(diǎn)A時(shí),三燈亮度相同,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到接點(diǎn)B時(shí)( )
A.甲、乙、丙三燈亮度相同
B.甲燈最亮,丙燈不亮 圖 2
C.甲燈和乙燈等亮,丙燈不亮
D.乙燈最亮,丙燈不亮
解析:當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到A點(diǎn)時(shí),三個(gè)相同的燈泡亮度相同,說(shuō)明通過(guò)三個(gè)燈泡的電流
3、大小相等,三個(gè)支路對(duì)所加頻率的交流電的阻礙作用相同。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B點(diǎn)時(shí),由于所加的是直流電,含電阻支路的阻礙作用不變,含電感線圈支路的阻礙作用減小(線圈有“阻交流,通直流”的作用),含電容支路的阻礙作用變?yōu)闊o(wú)窮大(電容有“通交流,隔直流”的作用)。所以甲燈亮度不變,乙燈變亮,丙燈不亮。
答案:D
3.如圖3所示的電路中,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,D為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)光越強(qiáng)),且R與D距離不變,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率增大
B.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率減小 圖 3
C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí),L消耗
4、的功率可能不變
D.無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)觸頭,L消耗的功率不變
解析:滑動(dòng)變阻器觸頭P向左移動(dòng)時(shí),電阻減小,通過(guò)D的電流變大,發(fā)光二極管發(fā)出的光增強(qiáng),光照射光敏電阻,R的阻值減小,通過(guò)L的電流變大,L消耗的功率變大;反之,P向右移動(dòng)時(shí),L的功率變小。
答案:A
4.全自動(dòng)洗衣機(jī)中的排水閥是由程序控制器控制其動(dòng)作的,當(dāng)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí),控制鐵芯1的線圈通電,使鐵芯2運(yùn)動(dòng),從而牽引排水閥的閥門(mén),排除污水(如圖4所示)。以下說(shuō)法中正確的是( )
圖 4
A.若輸入的控制電流由a流入,由b流出,則鐵芯2中A端為N極,B端為S極
B.若輸入的控制電流由a流入,由b流出,則鐵芯2中A端
5、為S極,B端為N極
C.若a、b處輸入交變電流,鐵芯2不能被吸入線圈中
D.若a、b處輸入交變電流,鐵芯2仍能被吸入線圈中
解析:控制電流由a→b,由安培定則,電磁鐵左端為N極,右端為S極,鐵芯2被磁化,A端為N極,B端為S極,而被吸入線圈中。若a、b處輸入交變電流,鐵芯1磁性不斷變化,鐵芯2磁性也隨之變化,仍能被吸入線圈。
答案:AD
5.利用如圖5所示的電流互感器可以測(cè)量被測(cè)電路中的電流,若互感器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶100,交流電流表A的示數(shù)是50 mA,則( )
A.被測(cè)電路的電流有效值為0.5 A
B.被測(cè)電路的電流平均值為0.5 A
C.被測(cè)電路的電流
6、最大值為5 A 圖 5
D.原、副線圈中的電流同時(shí)達(dá)到最大值
解析:交流電流表示數(shù)為副線圈中電流的有效值,即I2=50 mA=0.05 A,根據(jù)=得,I1=5 A,A、B均錯(cuò)誤;原線圈(被測(cè)電路)中電流的最大值Im=I1=5 A,C正確;原線圈中電流最大時(shí),線圈中磁通量的變化率等于零,此時(shí)副線圈中的電流最小;原線圈中電流等于0時(shí),磁通量的變化率最大,副線圈中電流最大。所以原、副線圈電流有相位差,故不能同時(shí)達(dá)到最大值,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:C
6.(2020·江蘇蘇北四市調(diào)研)如圖6甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1,R1=10 Ω,R2=20 Ω,電容器電容C
7、=100 μF。已知電阻R1兩端的正弦交流電壓如圖乙所示,則( )
圖 6
A.原線圈輸入電壓的最大值為400 V
B.交流電的頻率為100 Hz
C.電容器所帶電荷量恒為2×10-3 C
D.電阻R1消耗的電功率為20 W
解析:由題圖乙可知變壓器輸出的電壓最大值為20 V,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1,所以原線圈輸入電壓的最大值為400 V,A選項(xiàng)正確;副線圈交流電的周期為0.02 s,頻率為50 Hz,原、副線圈交流電的頻率一致,B選項(xiàng)不正確;電容器所帶最大電荷量為Q=CU=1.414×10-3 C,C選項(xiàng)不正確;R1消耗的電功率P==20 W,D選項(xiàng)正確。
8、
答案:AD
7.如圖7所示,R1是定值電阻,R2是正溫度系數(shù)熱敏電阻,L為小燈泡,當(dāng)溫度降低時(shí)以下判斷錯(cuò)誤的是( )
A.R1兩端的電壓增大
B.電流表的示數(shù)增大 圖7
C.小燈泡的亮度變小
D.小燈泡的亮度變大
解析:正溫度系數(shù)熱敏電阻,隨溫度的降低而減小,當(dāng)溫度降低時(shí),外電路總電阻減小,干路總電流增大,路端電壓減小,而R1上的電壓會(huì)增大,使得并聯(lián)的部分電壓減小,因此通過(guò)小燈泡的電流減小,亮度變小,選項(xiàng)A、B、C正確,D錯(cuò)誤。
答案:D
8.如圖8所示,單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線OO′與磁感線垂直。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T
9、,線圈所圍面積S=0.1 m2,轉(zhuǎn)速12 r/min。若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為( )
A.e=12πsin120t(V)
B.e=24πsin120πt(V) 圖8
C.e=0.04πsin0.4πt(V)
D.e=0.4πcos2πt(V)
解析:矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為
Em=BSω=BS·2πn=1×0.1×0.4π(V)=0.04π(V)
角速度:ω=2πn=2π× rad/s=0.4 π rad/s
初相:Φ0=0
則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為
e=Emsin(ωt+Φ0)=0
10、.04πsin0.4πt(V)
由此可知選項(xiàng)C是正確的。
答案:C
9.(2020·綏化模擬)圖9甲是一教學(xué)演示用發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律如圖乙。發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.5 Ω,外接電阻為2.5 Ω,則( )
圖9
A.線圈轉(zhuǎn)速為50 r/s
B.電壓表的示數(shù)為2.5 V
C.電路中電流的最大值為 A
D.若線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,外接電阻消耗的功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍
解析:由題圖乙可知,交流電的周期為T(mén)=0.02 s,由T=可得,轉(zhuǎn)速n=50 r/s,選項(xiàng)A正確;交流電的有效值為E==3 V,電壓表的示數(shù)U=R=2.5 V,選項(xiàng)B正確;電路
11、中電流的最大值為Im== A,選項(xiàng)C正確;外電阻消耗的功率為PR=()2R,若轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,由Em=nBSω,E=得,電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,外接電阻消耗的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
答案:ABC
二、實(shí)驗(yàn)題(本題共1小題,共14分,請(qǐng)按題目要求作答)
10.(14分)現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。如圖10所示,試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路。要求溫度低于某一溫度時(shí),電爐絲自動(dòng)通電供熱,超過(guò)某一溫度時(shí),又可以自動(dòng)斷電,畫(huà)出電路圖并說(shuō)明工作過(guò)程。
圖10
解析:熱敏電阻R1與滑動(dòng)變阻器及電磁繼電器構(gòu)成低壓控制電路。
(1)電路圖如圖所示
12、(2)工作過(guò)程:閉合S,當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值增大,通過(guò)電磁繼電器的電流不能使它工作,K接通電爐絲加熱。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),熱敏電阻減小到某值,通過(guò)電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流,K斷開(kāi),電爐絲斷電,停止供熱。當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值,又重復(fù)前述過(guò)程。
答案:見(jiàn)解析
三、計(jì)算題(本題共2小題,共32分,要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)
11.(15分)如圖11甲所示是一種振動(dòng)發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)由一個(gè)半徑為r=0.1 m的50匝的線圈套在輻形永久磁鐵槽上組成,假設(shè)磁場(chǎng)的磁感線均沿半徑方向均勻分布(如圖乙)。線圈運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為 T,方向不變,線圈的總電阻
13、為2 Ω,它的引出線接有8 Ω的電珠L(zhǎng),外力推動(dòng)線圈的P端,使線圈做往復(fù)運(yùn)動(dòng),便有電流通過(guò)電珠,當(dāng)線圈向右的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)(x取向右為正)。
圖11
(1)畫(huà)出線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像(取電流從a→L→b為正方向);
(2)在0.1 ~0.15 s內(nèi)推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的作用力;
(3)求該發(fā)電機(jī)的輸出功率(其他損耗不計(jì))。
解析:(1)在0 s~0.1 s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=nBLv1
v1= m/s=1 m/s
L=2πr,I1==0.2 A
在0.1 ~0.15 s內(nèi):v2=2 m/s,E2=nBLv2,I2==0.4 A。
(2)因?yàn)橥?/p>
14、力勻速推動(dòng)線圈,所以有:F=F安=nBI2L=nBI2·2πr=50××0.4×2π×0.1 N=0.8 N。
(3)電流的有效值為I,則有:
I2R×0.15=0.22R×0.1+0.42R×0.05
I2=
所以P出=I2R=×8 W= W=0.64 W。
答案:(1)見(jiàn)解析 (2)0.8 N (3)0.64 W
12.(17分)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,是中國(guó)規(guī)模最大的水利工程,樞紐控制流域面積1.0×106 km2,占長(zhǎng)江流域面積的56%,壩址處年平均流量為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
15、裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái),總裝機(jī)容量(指26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作時(shí)的總發(fā)電功率)為P=1.82×107 kW,年平均發(fā)電量約為W=8.40×1010 kW·h。主要向華中、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,g取10.0 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),送電功率為P1=4.5×106 kW,采用超高壓輸電,輸電電壓為U=500 kV,而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約為U0=18 kV,要使輸電線上的損耗的功率等于輸送電功率的5%,求:發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻。
解析:(1)電站能量轉(zhuǎn)化效率為:
η===
代入數(shù)據(jù)得η≈67.1%
(2)據(jù)P=有t=
t=≈192.3(天)
(3)升壓變壓器匝數(shù)比為===
據(jù)P1=IU得I=9.0×103 A
由P損=I2R=5%P1
得R=2.78 Ω。
答案:(1) 67.1% (2)192.3天 (3)
2.78 Ω