（北京專用）2020版高考物理總復習 第十三章 全章闖關檢測（含解析）

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1、全章闖關檢測 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'勻速轉動,線圈平面位于如圖甲所示的勻強磁場中。通過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A.t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大 B.t1、t3時刻線圈中感應電流方向改變 C.t2、t4時刻線圈中磁通量最大 D.t2、t4時刻線圈中感應電動勢最小 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,電動勢最大;磁通量最大,線圈平面在中性面上,磁通量變化率為零,經(jīng)過此位置,電流方向要改變,故選B。 2.關于電磁場和電磁波,下列說法中正確的是(　

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

3、3.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(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.該交流電壓瞬時值的表達式為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錯誤,B正確;由ω=2πT=50π rad/s,得該交流電壓瞬時值表達式為u=100 sin 50π·t(V),故選項C錯誤;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D錯誤。 4.一個邊長為6 cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場垂直,電阻為0.36 Ω。磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖所示,則線框中感應電流的有效值為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.2×10-5 A B.6×10-5 A C.22×10-5 A D.322×10-5 A 答案　B　由法拉第電磁感應定律和歐姆定律可得0~3 s內產生的感應電動勢E=ΔBΔt·S,產生的感應電流I1=ER=ΔB·SΔt·R=2×10-5 A,3~5 s內產生的感應電流I2=3×10-5 A,且與0~3

5、 s內方向相反,于是可作出i隨時間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項錯誤。U1=Um2=12 V,U2=n2n1·U1=6 V,B項錯誤。I2=U2RL=1 A,C項錯誤。P1=P2=U2I2=6 W,D項正確。 6.一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內阻為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.燈泡實際消耗的功率為484 W D.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為24.2 J 答案　D　電動勢的有效值為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A錯;交流電的頻率為f=1T=50 Hz,每個周期內電流方向改變2次,故每秒鐘內電流方向改變100次,選項B錯;燈泡實際消耗的功率為P燈=I2R=2.22×95.0 W=459.8 W,故選項C錯;發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為Q=I2rt=2.22×5.0×1 J=24.2 J,選項D對。 7.如圖所示為模擬街頭變壓器通過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向上移動的過程中(　　) 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,U1不變,則U2不變,故A、B均錯誤;變阻器的滑片P向上移動,副線圈中負載電阻增大,由I2=U2R0+R可知,當R增大時,I2減小,即A2示數(shù)減小,又由I1I2=n2n1,可知當I2減小時,I1隨之變小,即A1示數(shù)變小,故C錯誤,D正確。 8.過強的電磁輻射對人體有很大危害,影響人的心血管系統(tǒng),使人心悸、失眠、白細胞減少、免疫功能下降等

9、。按照有關規(guī)定,工作場所的電磁輻射強度(單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得超過0.5 W/m2。一個人距離無線電通訊裝置50 m,為保證此人的安全,無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;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項正確;當用 5 kV電壓輸電時,輸電線上損失的功率若超過3×106 kW,與實際情況不符,故C項錯誤;

11、當用公式ΔP=U2r 計算損失的功率時,U為輸電線上損失的電壓而不是輸電電壓,D項錯誤。 10.用遙控器調換電視頻道的過程,實際上就是傳感器把光信號轉換成電信號的過程,下列屬于這類傳感器的是(　　) A.紅外報警裝置 B.走廊照明燈的聲控裝置 C.自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 答案　A　紅外報警裝置是把光信號轉換成電信號的裝置,故A正確。走廊照明燈的聲控裝置是將聲音信號轉換為電信號;自動洗衣機中的壓力傳感裝置是將力信號轉換為電信號;電飯煲中的溫控器是將溫度信號轉換為電信號,故B、C、D均錯誤。 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)的關系”的實驗裝置,下列說法正確的是(　　) A.與燈泡連接的線圈叫原線圈 B.測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;變壓器輸入和輸出均為交流電壓,其測量要用交流電壓表,B錯; 由關系U1U2=n1n2知,增加副線圈的匝數(shù),變壓器的輸出電壓變大,C對D錯。 12.利用負溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器,一般體積很小,可以用來測量很小范圍內的溫度變化,反應快,而且精確度高。 (1)如果將負溫度系數(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 ℃刻度應在20 ℃刻度的　　　　(選填“左”或“右”)側。? (3)將該熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內檢測大棚內溫度變化,請用圖乙中的器材(可增加元器件)設計一個電路。 答案　(1)小　(2)右　(3)見解析圖 解析　(1)因為負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時,電阻增大。故電路中電流會變小。 　　(2)由(1)的分析知,溫度越高,電流越

14、大,25 ℃的刻度應對應較大電流,故在20 ℃的刻度的右側。 (3)電路如圖所示。 13.某興趣小組設計了一種發(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區(qū)域的圓心角α均為49π,磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=l、bc=ad=2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉動,bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為R。求: (1)線圈切割磁感線時,感應電動勢的大小Em; (2)線圈切割磁感線時,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邊的運動速度v=ωl2 感應電動勢Em=4NBlv 解得Em=2NBl2ω (2)電流Im=Emr+R,安培力F=2NBIml 解得F=4N2B2l3ωr+R (3)一個周期內,通電時間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1

16、2 A時,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)當副線圈電路中電流為10 A時,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)由變壓器的變壓關系得U1U2=n1n2,所以n1n2=22018=1109。 (2)設原、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I2=12 A時,I1即為熔斷電流 代入數(shù)據(jù),得I1=0.98 A (3)設副線圈中電流為I2'=10 A時,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)電機的端電壓為220 V,輸出電功率為44 kW,輸電導線的電阻為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)畫出全過程的線路圖; (2)求用戶得到的電壓和功率; (3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶,求用戶得到的功率和電壓。 答案　見解析 解析　該題是輸電線路的分析和計算問題,結合電路結構和輸電過程中的電壓關系和電流關系可解此題。 (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江流域治理開發(fā)的關鍵工程,建成后將是中國規(guī)模最大的水利工程,樞紐控制流域面積1×106 km2,占長江流域面積的56%,壩址處年平均水流量Q=4.51×1011 m3。水利樞紐的主要任務包括防洪、發(fā)電、航運三方面,在發(fā)電方面,三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺,總裝機容量(26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(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,以緩解這兩個地區(qū)的供電緊張局面,閱讀上述資料,解答下列問題。(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計算,試推導三峽電站將水流的勢能轉化為電能的效率η的公式,并計算出效率η的數(shù)值。 (2)若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電,要達到年發(fā)電量的要求,每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間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)電站的能量轉化效率為 η=W電W機=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