浙江省2018-2019版高中物理 第13章 光章末檢測卷 新人教版選修3-4.doc

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第13章 光 章末檢測卷 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的選項中。至少有一項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1.(2018浙江省嘉興市高二月考)當(dāng)搖動如圖1所示的手搖交流發(fā)電機時，發(fā)現(xiàn)小燈泡閃爍。此時流過小燈泡的電流是(　　) 圖1 A.交流電 　 　B.直流電 C.恒定電流 　 　D.渦流 解析　手搖交流發(fā)電機產(chǎn)生的電流大小、方向均變化是交流電，A項正確，B、C、D項錯誤。 答案　A 2.下列提到的交流電，不是指有效值的是(　　) A.交流電壓表的讀數(shù) B.保險絲熔斷電流 C.電容器擊穿電壓 D.220 V交流電壓 解析　電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值。 答案　C 3.一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電的圖象如圖2所示，由圖可以知道(　　) 圖2 A.0.01 s時刻線圈處于中性面位置 B.0.01 s時刻穿過線圈的磁通量為零 C.該交流電流的有效值為2 A D.該交流電流的頻率為50 Hz 解析　由圖象可知，線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，0.01 s時線圈與磁場平行，磁通量為0，故選項A錯誤、選項B正確；電流的有效值為6.28 A≈4.44 A，故選項C錯誤；該交流電的頻率為25 Hz，故選項D錯誤。 答案　B 4.某中學(xué)的學(xué)生食堂新安裝了磁卡就餐系統(tǒng)，使用不到一周，便出現(xiàn)了電源總開關(guān)總是無法接通的問題。經(jīng)檢查，電源總開關(guān)中漏電保護器切斷了電源。漏電保護器電路如圖3所示，變壓器A處用火線與零線雙股平行繞制成線圈，然后接到磁卡機上，B處有一個輸出線圈，一旦線圈B中的電流經(jīng)放大器放大后便推動漏電保護器切斷電源。造成漏電保護器切斷電源的原因判斷為磁卡機用電端(　　) 圖3 A.零線與火線之間漏電 B.火線與地之間漏電 C.零線與地之間漏電 D.磁卡機裝得過多，造成電流太大 解析　由題意知，火線和零線均繞在鐵芯上，故只有火線與零線中電流大小不等時，才會引起漏電保護器切斷電源，故可能是火線與地之間漏電，也可能是零線與地之間漏電。 答案　BC 5.(2018紹興一中高二期末)在下列四幅交流電的圖象中，能正確反映我國居民生活所用交流電的是(　　) 解析　我國居民生活所用的交流電的頻率為50 Hz，即周期為0.02 s，有效值為220 V，則電壓的峰值為220 V＝311 V，C項正確。 答案　C 6.(2017臺州市高二期中)如圖4所示，A、B兩輸電線間的電壓是u＝200sin 100πt(V)，輸電線電阻不計，把電阻R＝50 Ω的用電器接在A、B兩輸電線上，對此，下列說法正確的是(　　) 圖4 A.電流表示數(shù)為4 A B.電壓表示數(shù)為200 V C.通過R的電流方向每秒鐘改變50 次 D.用電器消耗的電功率為1.6 kW 解析　根據(jù)u＝200 sin 100πt(V)，可知，交流電壓的有效值U＝＝ V＝200 V，則電壓表的示數(shù)為200 V，電流I＝＝ A＝4 A，所以電流表的示數(shù)為4 A，A、B項正確；周期T＝＝ s＝0.02 s一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，則通過R的電流方向每秒鐘改變100次，C項錯誤；根據(jù)P＝得：P＝ W＝800 W，D項錯誤。 答案　AB 7.(2018南充高二檢測)如圖5所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的電阻B阻值相等，a、b兩端加一定的交變電壓U后兩電阻消耗的功率之比PA∶PB為(　　) 圖5 A.4∶1 B.1∶4 C.16∶1 D.1∶16 解析　設(shè)電路中通過A、B的電流分別為IA、IB，有IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4，故PA∶PB＝＝1∶16，選項D正確。 答案　D 8.如圖6甲所示，一個理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝6∶1，副線圈兩端接三條支路，每條支路上都接有一只燈泡，電路中L為電感線圈，C為電容器，R為定值電阻。當(dāng)原線圈兩端接有如圖乙所示的交流電時，三只燈泡都能發(fā)光。如果加在原線圈兩端的交流電的最大值保持不變，而將其頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則對于交流電的頻率改變之后與改變前相比，下列說法中正確的是(　　) 圖6 A.副線圈兩端的電壓有效值均為216 V B.副線圈兩端的電壓有效值均為6 V C.燈泡Ⅰ變亮 D.燈泡Ⅲ變亮 解析　由圖乙知原線圈兩端電壓有效值為36 V，根據(jù)＝得U2＝6 V，A錯誤，B正確；將頻率增大，電感線圈對交變電流阻礙作用變大，電容器的阻礙作用變小。電阻與頻率無關(guān)，C錯誤，D正確。 答案　BD 9.如圖7，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10 sin 10πt (V)，則(　　) 圖7 A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動勢的有效值為10 V C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W D.電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A 解析　因e＝10 sin 10πt (V)，故ω＝10π rad/s，由ω＝2πf得f＝＝5 Hz，選項A錯誤；Em＝10 V，故其有效值E＝＝10 V，選項B錯誤；交流電表的示數(shù)及功率的計算均要用有效值，因此電路中電流表A的示數(shù)I＝＝1.0 A，選項D正確；外接電阻R所消耗的功率為P＝I2R＝1.029.0 W＝9 W，選項C錯誤。 答案　D 10.照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們在晚上七八點鐘用電高峰時開燈，電燈比深夜時要顯得暗些，這是因為此時(　　) A.總電阻比深夜時大，干路電流減小，每盞燈分到的電壓就小 B.總電阻比深度時大，干路電流小，每一支路的電流就小 C.總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失的電壓大 D.干路電流一定，支路比深夜時多，分去了一部分電壓 解析　此時用電器多，電阻小(因為用電器都是并聯(lián)的)，而變壓器輸出電壓U不變，由I＝可知，干路電流大，輸電線上損失電壓大，電燈兩端電壓小，故比深夜暗，故C正確。 答案　C 二、填空題(本題共3小題，共18分，請將正確的答案填在橫線上) 11.(6分)(2017湖州市高二期中)發(fā)電機電樞以轉(zhuǎn)速n＝3 000 r/min在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面與磁感線方向平行時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1 000 V，若從線圈平面與中性面重合時計時，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式________ V，當(dāng)t＝0.03 s時，電動勢為________ V。 解析　當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，則Em＝1000 V，ω＝2πn＝100π rad/s，若從線圈平面與中性面重合時計時，則瞬時表達(dá)式e＝Emsin ωt＝1 000 sin 100πt V。 當(dāng)在t＝0.03 s時，e＝1 000sin 100π0.03 V＝0。 答案　1 000 sin 100πt　0 12.(6分)一交流電壓隨時間變化的圖象如圖8所示，則此交流電的頻率是________ Hz，若將該電壓加在10 μF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于______ V；若將該電壓加在一阻值為1 kΩ的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，電路中保險絲的額定電流不能低于________ A。 圖8 解析　由題圖知T＝0.02 s，Um＝200 V而f＝ 所以f＝50 Hz，電容器耐壓值應(yīng)不小于200 V， I＝＝ A≈0.14 A。 因為保險絲熔斷電流指有效值，所以電路中保險絲熔斷電流不能低于0.14 A。 答案　50　200　0.14 13.(6分)如圖9所示，理想變壓器的原線圈接在220 V的正弦交流電源上，R＝10 Ω，副線圈b、c間匝數(shù)為10匝。當(dāng)把電鍵K由b擲向c時，通過R上的電流增加0.2 A，則通過變壓器鐵芯的最大磁通量變化率為________。 圖9 解析　由＝＝得＝可得＝0.2 V/匝，即每匝線圈若接一個電壓表，其示數(shù)為0.2 V，所以結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可知，通過變壓器鐵芯的最大磁通量變化率為 Wb/s。 答案　 Wb/s 三、計算題(本題共3小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。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) 14.(14分)如圖10所示，交流發(fā)電機電動勢的有效值為E＝20 V，內(nèi)阻不計，它通過一個R＝6 Ω的指示燈連接變壓器，變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V　0.25 W”，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計。求： 圖10 (1)降壓變壓器初、次級線圈匝數(shù)比； (2)發(fā)電機的輸出功率。(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析　(1)彩色小燈泡額定電流IL＝ 次級線圈總電流I2＝24IL 變壓器輸入功率P入＝I1U1＝I2U2 變壓器原線圈電路中，交流發(fā)電機電動勢 E＝U1＋I1R 由理想變壓器的公式可得＝ 將E＝20 V代入以上式子可解得＝。 (2)發(fā)電機的輸出功率P出＝I1E 代入數(shù)據(jù)可得P出＝6.67 W。 答案　(1)　(2)6.67 W 15.(14分)交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。一小型發(fā)電機的線圈共220 匝，線圈面積S＝0.05 m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)強度B＝ T。如果用此發(fā)電機帶動兩個標(biāo)有“220 V　11 kW”的電機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個理想變壓器，電路如圖11。求： 圖11 (1)發(fā)電機的輸出電壓為多少？ (2)變壓器原副線圈的匝數(shù)比為多少？ (3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多少？ 解析　(1)根據(jù)Em＝nBSω＝1 100 V 得輸出電壓的有效值為U1＝＝1 100 V (2)根據(jù)＝＝ (3)根據(jù)P入＝P出＝2.2104W 再根據(jù)P入＝U1I1，解得I1＝20 A 答案　(1)1 100 V　(2)5∶1　(3)20 A 16.(14分)如圖12是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場地上做“搖繩發(fā)電實驗”的示意圖。他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動，銅芯線的兩端分別通過細(xì)銅線與靈敏交流電流表相連。搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(可視為勻強磁場)垂直。搖動時，銅芯線所圍成半圓周的面積S＝2 m2，轉(zhuǎn)動角速度ω＝10rad/s，用電流表測得電路中電流I＝40 μA，電路總電阻R＝10 Ω，取＝2.25。 圖12 (1)求該處地磁場的磁感應(yīng)強度B的大??； (2)從銅芯線所在平面與該處地磁場平行開始計時，求其轉(zhuǎn)過四分之一周的過程中，通過電流表的電量q； (3)求銅芯線轉(zhuǎn)動一周的過程中，電路產(chǎn)生的焦耳熱Q。 解析　(1)銅芯線中產(chǎn)生的是正弦交流電，由于： Im＝I，Em＝ImR，Em＝BωS， 代入數(shù)據(jù)解得B＝210－5T (2)在銅芯線與地磁場平行開始至銅芯線轉(zhuǎn)動四分之一周的過程中： E＝，ΔΦ＝BS，E＝IR，q＝It 代入數(shù)據(jù)解得q＝410－6 C (3)銅芯線轉(zhuǎn)動一周，電路中產(chǎn)生的焦耳熱： 答案　(1)210－5 T　(2)410－6 C　(3)7.210－9 J