走向高考·高考物理总复习·人教实验版：第十章综合测试题

第十章综合测试题

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，

考试时间90分钟． 第Ⅰ卷(选择题 共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．某水利发电站发电机发电后，先通过电站附近的升压变压器升压后，再通过输电线路把电能输送到远处的降压变压器，降压后，再用线路输送到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加较大，这时与用电低谷时比较( )

A．升压变压器的副线圈两端的电压变小 B．高压输电线路的电压损失变大 C．降压变压器副线圈中的电流变小 D．降压变压器副线圈两端的电压变大 [答案] B

[解析] 升压变压器的输入电压不变，输出电压也不变，A选项错误；此时输电线路输电功率变大，输电电压不变，输电电流变大，电压损失ΔU＝ΔI×R线也变大，B选项正确；降压变压器输入电压降低，输出电压降低，但输出功率变大，输出电流变大，C、D选项错误．

2．(2012·北京海淀模拟)

如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )

A．线圈中感应电流的方向为abcda B．线圈中的感应电动势为2nBl2ω C．穿过线圈磁通量随时间的变化率最大 n2B2l1l22ω

D．线圈ad边所受安培力的大小为 R[答案] CD

[解析] 根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba，A错；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值Em＝nBl1l2ω，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大， B错，C对；线圈adn2B2l1l22ω边所受安培力的大小F＝nBIl2＝，D对． R

3．(2012·大连模拟)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是( )

A．t＝0时刻穿过线圈的磁通量的变化率均为零 B．t＝0时刻线圈与中性面重合 C．交流电a的有效值为52V D．交流电b的最大值为5V [答案] D

[解析] t＝0时刻感应电动势为零，线圈与中性面重合， 穿过线圈的磁通量的变化率为零，A，B对；交流电a的有效值为U＝

Um2

＝52V，C对；交流电a最大值Um＝NBSω，交流电b的角速度是220

a的，所以最大值是V，D错．

33

4．(2010·信息卷)如图所示，图甲为理想变压器，图乙为一滑动变阻器的分压接法．正弦交变电流的电压瞬时值的表达式为u＝100sin25t(V)，则下列说法正确的是( )

A．该交变电流的频率为25Hz，电压的有效值为1002V B．如果让此交变电流分别接入图甲和图乙电路，通过调节匝数比或滑动触头的位置，理论上R可以得到任意电压值

C．如果让一恒定电流分别接入图甲和图乙电路，通过调节匝数比或滑动触头的位置，则图甲中R两端电压的调节范围大，图乙中R两端电压的调节范围小

D．若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W

[答案] D

25

[解析] 由该交变电流的瞬时值表达式可知，其频率为Hz，电

2π压的有效值为502V，选项A错误；如果让此交变电流分别接入图甲和图乙电路，通过调节匝数比甲图中R理论上可以得到任意电压值，而图乙电路不能升压，选项B错误；若接入恒定电流，图甲电路不能改变R两端的电压，选项C错误；若将该交流电压加在阻值U2?502?2

R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝R＝W＝

10050W，选项D正确．

5．(2012·郑州模拟)如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u－t图象．原、副线圈匝数比n1 ∶n2＝10 ∶1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1A，则( )

A．变压器原线圈所接交流电压的有效值为200V B．变压器输出端所接电压表的示数为222V C．变压器输出端交变电流的频率为50Hz D．变压器的输出功率为2202W [答案] AC

[解析] 由图象可知变压器原线圈所接交流电压的有效值为U1

＝220V，A正确；因为U1 ∶U2＝n1 ∶n2，可解得U2＝22V，变压器输出端所接电压的示数为有效值22V，B错误；变压器的输出功率等于输入功率，P＝U1I1 ＝220W，D错误；由图象可知交流电的周1

期为0.02s，频率为f＝T＝50Hz，C正确．

6．(2012·信息卷)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈加正弦交变电压U1，以下说法正确的是( )

A．S断开时，MN两端的电压最大，ON两端的电压为零 n1B．S断开时，MN两端的电压为零，ON两端的电压为U1

n2 n2C．S闭合时，MN两端的电压为U1

n1

D．S闭合时，且滑动触头向下滑动时，通过原线圈的电流变小，通过副线圈的电流变大

[答案] C

[解析] 当S断开时，副线圈处于断路状态无电流通过，故MN两端的电压为零，ON两端的电压等于副线圈由于互感产生的电动n2势，大小为UON＝U1，A、B错误；S闭合时，MN两端的电压等

n1于变压器的输出电压，由变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可得n2UMNn2＝，即UMN＝U1，C正确；当S闭合时，输出电压不变，滑U1n1n1动触头向下滑动时接在电路中的电阻减小，通过副线圈的电流增大， U2I2由U1I1＝U2I2，即I1＝，可得通过原线圈的电流I1增大，D错误．

U1

7．(2012·苏州模拟)如图所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L1，L2，L3都标有“5V 5W”字样，L4标有“5V 10W”字样，若它们都正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为( )

A．20W 25V B．20W 20V C．25W 25V [答案] C

[解析] 该电路的输入功率为4盏灯的功率总和，即Pab＝5W＋5W＋5W＋10W＝25W.通过L1的电流I1＝1A，根据输入功率等于输出功率可得U1I1＝20W，解得U1＝20V，故电源输入电压Uab＝U1＋UL1＝25V.本题选C.

8．(2012·信息卷)如图甲所示，升压变压器原线圈的输入电压U1

D．25W 20V

＝240V，输入电流i随时间t变化的规律如图乙所示．输电线的总电阻R＝10Ω，通过输电线的电流I＝10A，变压器均为理想变压器，则( )

A．升压变压器原、副线圈匝数比为202 ∶1 B．升压变压器副线圈两端的电压为U2＝4800V C．用户得到的功率是47kW

D．用户电路中交变电流的频率是50Hz [答案] BCD

Im[解析] 由n1I1＝n2I2，I1＝＝200A，I2＝I＝10A，可知原、副

2n1U1线圈匝数比n1 ∶n2＝1 ∶20，A错误；由＝可知U2＝4800V，B

n2U2正确；用户得到的功率是P′＝P－ΔP＝U1I1－I2R＝47kW，C正确；1

交流电频率f＝T＝50Hz，D正确．

9．(2012·太原模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10 ∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表．从某时刻开始在原线圈c，d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin100πt(V)．当单刀双掷开关与a连接时，下列判断正确的是( )

A．电压表V2的示数为22V B．当t＝(10＋

1

)s时，电压表V1的示数为220V 600

C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表V2示数增大，电流表示数变小

D．若将单刀双掷开关由a扳向b，电压表V2和电流表的示数均变小

[答案] BC

[解析] 原线圈电压的有效值U1＝220V，根据n1 ∶n2＝U1 ∶U2，副线圈电压有效值U2＝22V，电压表V2的示数是滑动变阻器两端的电压，小于22V，A错；电压表V1的示数为原线圈电压的有效值，与时间t无关，B对；在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大， 所以电压表V2示数增大，电流表示数变小，C对；若将单刀双掷开关由a扳向b，根据U1 ∶U2＝n1 ∶n2，可得副线圈的电压要增大，电压表V2和电流表的示数均变大，D错．

10．(2012·信息卷)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 ∶n2＝2 ∶1，交流电源的瞬时值表达式为e＝20sinωt(V)，R0、r为定值电阻且阻值相同，直流电源的电动势为10V，其内阻与定值电阻R0的阻值相等，下列说法正确的是( )

A．当闭合K1，断开K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，灯泡L会变亮

B．当断开K1，闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，灯泡L会变暗

C．当断开K1，闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，电源的输出功率一定增大

D．在滑动变阻器阻值一定的前提下，闭合K1，断开K2与断开K1、闭合K2时灯泡L一样亮

[答案] BC

[解析] 无论是闭合K1、断开K2还是断开K1、闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，电路中的总电阻都增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，通过R0的电流增大，通过灯泡L的电流减小， 灯泡L会变暗，B对，A错．当断开K1，闭合K2，向上移动滑动变阻器的滑片时，外电阻增大，并且外电阻的阻值小于内阻的阻值，因而可判断电源的输出功率一定增大，C对．根据理想变压器10原、副线圈的匝数比可得，副线圈电压最大值为10V，有效值为V

2＝52V，又直流电源的电动势为10V，因此选项D的两个情景中灯泡L不会一样亮，D错．

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)

二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)

11．(6分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V的交流电压上，副线圈上电压为________V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.

2

[答案] 24 6[解析] 由

U1n1＝得U2＝24V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率U2n2

等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最大值，即

?ΔΦ?Em22022??m＝＝Wb/s＝Wb/s. n13206?Δt?

12．(6分)(2012·海口模拟)如图所示，甲图为一理想变压器，其原副线圈匝数比n1 ∶n2＝10 ∶1.当原线圈接乙图所示的正弦交流电．副线圈接负载电阻R＝10Ω时， 理想电压表________V，理想电流表读数应为________A.

读数应为

[答案] 3.6 0.036

[解析] 由图乙可知该正弦交流电的最大值为：Um＝362V，输UmU110

入电压的有效值为：U1＝＝36V，由理想变压器知识：＝?U2

U212U22＝3.6V；理想变压器P1＝P2，可得U1I1＝R?I1＝0.036A.

13．(6分)

如图所示，一交流发电机线圈共50匝，ab＝0.2m，bc＝0.1m，总电阻为10Ω，它在B＝0.5T的匀强磁场中从中性面位置开始以100r/s的转速匀速转动，外电路中接有R为40Ω的电阻，当线圈转过1/4周期时，则：

(1)电流表的读数是________A； (2)电压表的读数是________V；

(3)这段时间内通过外电阻R的电量q是________C； (4)在外电阻R上产生的焦耳热Q是________J. [答案] (1)4.4 (2)176 (3)0.01 (4)1.94 [解析] (1)电动势最大值为：

Em＝nBSω＝50×0.5×0.02×200πV＝100πV Em有效值：E＝＝502πA

2

502πE

电流表示数：I＝＝A＝4.4A

R＋r40＋10(2)电压表读数： U＝IR＝4.4×40V＝176V (3)电量为：q＝I·Δt＝

n·ΔΦ

·Δt＝0.01C ΔtR

T

(4)电热为：Q＝I2R＝1.94J

4

三、论述计算题(共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

14．(10分)交流发电机的原理如图(甲)所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图(乙)所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω，求：

(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？ (2)矩形线圈转动的周期是多少？ (3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？

(4)保持线圈匀速转动，1min内外力对线圈做的功是多少？ [答案] (1)2A (2)4×10－3s (3)4W (4)240J [解析] (1)由题图知，Im＝2A (2)T＝4×10－3s (3)电流有效值I＝Im/2

2Im电阻上产生的电热功率P＝I2R＝R＝4W

2

(4)外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1min内外力对线圈做的功W＝Pt＝240J

15．(10分) 某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器后向80km远处供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝

2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%.求：

(1)升压变压器的输出电压． (2)输电线路上的电压损失． [答案] (1)8×104V (2)3.2×103V

2×80×102l－8

[解析] (1)导线电阻r＝ρS＝2.4×10×Ω＝25.6Ω，

1.5×10－4输电线路损失功率为输出功率的4%，则 4%P＝I2r，代入数据得：I＝125A.由P入＝P出及P＝UI得：

P107

输出电压U＝I＝V＝8×104V.

125(2)输电线路上电压损失

U′＝Ir＝125×25.6V＝3.2×103V.

16．(11分)如图，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V.求：

3

(1)原线圈n1等于多少匝？

(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A.则电流表A1的示数I1为多少？

(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？

12

[答案] (1)1650匝 (2)A (3)A 33

[解析] (1)由电压与变压器匝数的关系可得： U1/n1＝U2/n2，则n1＝1650匝． (2)当开关S断开时，有： U1I1＝U2I2，I1＝

U2I21＝A U13

(3)当开关S断开时，有：RL＝U2/I2＝44Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝RL/2＝22Ω，副线圈中的总电流为I2′，U2I2′2则I2′＝U2/R′＝10A.由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝A

U13

17．(11分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，匝数n＝6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω＝200rad/s.已知ab＝0.1m，bc＝0.2m，线圈的总电阻R＝40Ω，试求：

(1)感应电动势的最大值，感应电流的最大值；

(2)设t＝0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

(3)画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；

(4)当ωt＝30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？

π

(5)线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多

2大？

(6)线圈的发热功率多大？

[答案] (1)48V 1.2A (2)e＝48sin200tV (3)见解析图 (4)0.02Wb 0.6A (5)30.6V (6)28.8W

[解析] (1)因为线圈匀速转动，感应电动势的最大值就出现在题图所示位置

Em＝nBSω＝6×2×0.1×0.2×200V＝48V 感应电流最大值 Em48

Im＝R＝A＝1.2A

40

(2)感应电动势的瞬时值表达式： e＝Em·sinωt＝48sin200tV (3)i－ωt图象如图所示

(4)当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e分别为：

1Φ＝BL1L2·sin30°＝2×0.1×0.2×Wb 2＝0.02Wb

e＝48sin30°V＝24V

e由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：i＝R＝0.6A

π

(5)线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化为ΔΦ＝B·S

2ππ

线圈转过所用的时间Δt＝ 22ω此过程中交变电动势的平均值

B·S222ΔΦ

E＝nΔt＝n ＝nBSω＝ Em＝×48V≈30.6V

π/2ωπππ(6)线圈的发热功率计算用电流有效值； Im2

P热＝()R＝28.8W

2

e由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：i＝R＝0.6A

π

(5)线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化为ΔΦ＝B·S

2ππ

线圈转过所用的时间Δt＝ 22ω此过程中交变电动势的平均值

B·S222ΔΦ

E＝nΔt＝n ＝nBSω＝ Em＝×48V≈30.6V

π/2ωπππ(6)线圈的发热功率计算用电流有效值； Im2

P热＝()R＝28.8W

2

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