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1、【高考導航】2020屆高考物理第一輪復習測試 10-1鞏固練習
(時間:45分鐘 滿分:100分)
一、單項選擇題(本題共6小題,每小題7分,共計42分,每小題只有一個選項符合題意)
1.一個矩形線圈繞與勻強磁場垂直的OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動,線圈的兩條引線分別與A、B兩半圓銅環(huán)相連,兩個銅環(huán)通過滑動電刷連入電路,電路中僅有一個電阻R.如下圖所示,在線圈轉(zhuǎn)動過程中,通過R的電流( )
A.大小和方向都不斷變化
B.大小不斷變化,方向從A→R→B
C.大小和方向都不變
D.大小不斷變化,方向從B→R→A
解析:線圈中產(chǎn)生交流電,由于電刷交替與兩銅環(huán)接觸,流過R的電流方向不變.根據(jù)右
2、手定則可知,通過R的電流方向是B→R→A.
答案:D
2.下圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化.下列說法正確的是( )
A.圖甲表示交流電,圖乙表示直流電
B.兩種電壓的有效值相等
C.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為U=311sin 100πt V
D.圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10∶1的變壓器變壓后,頻率變?yōu)樵瓉淼?
解析:因圖象的縱坐標上電壓的正負表示電壓的方向,因此兩圖均為交流電,A錯;對于正弦交流電才有U有效=,雖然兩圖的峰值相同,但圖乙非正弦(余弦)交流電,不適用上式有效值的求法,故B錯;正弦交流電電壓瞬時值的表達式為U=Umsin ωt,由圖
3、象可知Um=311 V,T=2×10-2 s,可得ω==100π rad/s,代入上式得U=311sin (100πt) V,故C對;由變壓器原理可知變壓器只能改變電壓和電流,它不會改變周期和頻率,故D錯.
答案:C
3.(2020年合肥模擬)在垂直紙面向里的有界勻強磁場中放置了矩形線圈abcd.線圈cd邊沿豎直方向且與磁場的右邊界重合.線圈平面與磁場方向垂直.從t=0時刻起,線圈以恒定角速度ω=繞cd邊沿圖所示方向轉(zhuǎn)動,規(guī)定線圈中電流沿abcda方向為正方向,則從t=0到t=T時間內(nèi),線圈中的電流I隨時間t變化關(guān)系圖象為( )
解析:在0~內(nèi),線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,
故產(chǎn)生
4、正弦式交流電,
由楞次定律知,電流方向為負值;
在~T,
線圈中無感應電流;在T時,
ab邊垂直切割磁感線,感應電流最大,
且電流方向為正值,
故只有B項正確.
答案:B
4.一周期性變化的電壓其變化規(guī)律如圖所示,周期為2T.由圖中數(shù)據(jù)可 求出此交流電壓( )
A.有效值為2a
B.最大值為2a
C.有效值為a
D.最大值為a
解析:設接入一個電阻R,一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=×T+×T=×2T,有效值為U有=a,故C正確.
答案:C
5.將硬導線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,它在磁感應強度為B、方向如圖所示的勻強磁場中
5、勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n,導線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計,燈泡的電阻應為( )
A. B.
C. D.
解析:單匝正方形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,將產(chǎn)生正弦式交變電流,則電動勢的最大值Em=Bl2ω=2πnBl2,其有效值E==,計算小燈泡的額定功率P要用其有效值,即P=.
R==,故只有B選項正確.
答案:B
6.把一只電熱器接在100 V的直流電源上,在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q;若將它分別接到U1=100sin ωt(V)和U2=50sin 2ωt(V)的交流電源上,仍要
6、產(chǎn)生Q的熱量,則所需時間分別是( )
A.t,2t B.2t,8t
C.2t,2t D.t,4t
解析:計算電熱器在t秒產(chǎn)生的熱量時應該用電壓的有效值.對U1=100sin ωt,電壓有效值為 V,故·t=2·t′,所以t′=2t.對U2=50sin 2ωt,電壓有效值為 V,故t=2·t″.
所以t″=8t.
答案:B
二、多項選擇題(本題共4小題,每小題7分,共計28分,每小題有多個選項符合題意,全部選對的得7分,選對但不全的得4分,錯選或不答的得0分)
7.如圖所示的電路中,當a、b端加直流電壓時,L1燈發(fā)光,L2燈不亮,當接同樣電壓的交流電源
7、時,L1燈發(fā)光但較暗,L2燈發(fā)光較亮.那么以下正確的是( )
A.A中接的是電感線圈,B中接的是電容器
B.A中接的是電容器,B中接的是電感線圈
C.A中接的是電阻,B中接的是電容器
D.若加的交流電頻率增大,電壓不變,則L1燈變得更暗,L2燈變得更亮
解析:電感的特點是:通直流、阻交流,通低頻、阻高頻.電容的特點是:通交流、隔直流,通高頻、阻低頻.由題意:a、b兩端加直流電壓時,L2燈不亮;加交流電壓時,L2燈較亮,可知B為電容器,而L1燈先是亮的,后又較暗,可知A為電感線圈.交流電頻率越大時,線圈感抗越大,電容器容抗越小,故D正確.應選A、D.
答案:AD
8.(2020年
8、天津理綜)在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖甲所示,產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示,則( )
A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零
B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合
C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V
D.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為50 Hz
解析:線框中感應電動勢與磁通量的變化率成正比,而t=0.005 s時e最大,故A錯誤.t=0.01 s時e=0,故B正確.電動勢有效值為311× V≈220 V,故C錯誤.周期T=0.02 s,頻率f==50 Hz,故D正確.
答案:BD
9.(2020年四川理綜)如圖所示,在
9、勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向,線圈電阻為2 Ω.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時,線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應電流為1 A.那么( )
A.線圈消耗的電功率為4 W
B.線圈中感應電流的有效值為2 A
C.任意時刻線圈中的感應電動勢為e=4cos t
D.任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ=sint
解析:從線圈平面平行于磁感線開始計時,正弦交變電流的感應電動勢的一般表達式為e=Emcos θ,且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)(轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的情況除外),則感應電流i==cos θ,由題給條件有:1=×,Em=4 V,則Im=2 A,I有效= A,電功率P
10、=IR=4 W,所以A正確,B錯誤.e=4cos ωt=4cos t,即C正確.由Em=BSω=Φm·得Φm=,故Φ=sin t,即D錯誤.
答案:AC
10.如圖所示,圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖象,當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是( )
A.在圖中t=0時刻穿過線圈的磁通量均為零
B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3
C.交流電a的瞬時值為u=10sin 5πt(V)
D.交流電b的最大值為 V
解析:①t=0時刻線圈處于中性面位置,穿過線圈的磁通量最大,A錯誤;②由題中圖象可知交流電a、b周
11、期之比是2∶3,所以線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2,B錯誤;③交流電a的瞬時值為u=Umsin ωt=10sin t=10sin 5πt(V),C正確;④又由Um=nBSω可知Ubm=Uam=×10 V= V,D正確.
答案:CD
三、計算題(本題共2小題,共計30分,解答時請寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.)
11.(15分)(2020年南京模擬)在右圖所示區(qū)域(圖中直角坐標xOy的1、3象限)內(nèi)有勻強磁場,磁感應強度方向垂直于紙面向里,大小為B.半徑為l、圓心角為60°的扇形導線框OPQ以角速度ω繞O點在紙面
12、內(nèi)沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,導線框回路電阻為R.求線框旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的交變電流的有效值.
解析:線框從圖中位置轉(zhuǎn)過60°,經(jīng)時間Δt,轉(zhuǎn)過Δθ=ωΔt,回路中的磁通量增量為ΔΦ=Δθl2B,線框中感應電動勢為E=.因線框勻速轉(zhuǎn)動,故上述過程中的電動勢最大,由歐姆定律:I0=ωBl2.
根據(jù)交流電有效值的定義(這里交流電的周期為),則有2IR·=IR·,所以I有=I0=ωBl2.
答案:ωBl2
12.(15分)(2020年常州模擬)如圖甲所示,一固定的矩形導體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場.已知線圈的匝數(shù)n=100匝,電阻r=1.
13、0 Ω,所圍成矩形的面積S=0.040 m2,小燈泡的電阻R=9.0 Ω,磁場的磁感應強度按如圖乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=nBmS·cos,其中Bm為磁感應強度的最大值,T為磁場變化的周期.不計燈絲電阻隨溫度的變化,求:
(1)線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值;
(2)小燈泡消耗的電功率;
(3)在磁感應強度變化的0~的時間內(nèi),通過小燈泡的電荷量.
解析:(1)由圖象知,線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期T=3.14×10-2s,所以
Em=nBmSω==8.0 V.
(2)電流的最大值Im==0.80 A,
有效值I== A,
小燈泡消耗的電功率P=I2R=2.88 W.
(3)在0~時間內(nèi),電動勢的平均值=,
平均電流==,
流過燈泡的電荷量Q=Δt==4.0×10-3C.
答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3 C