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2018年至2019年高中物理选修3-2粤教版:模块综合检测(二)

如图所示,该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图象,下列说法中不正确的是

A. 它的频率是50HZ
B. 电压的有效值为311V
C. 电压的周期是 0.02s
D. 电压的瞬时表达式是u="311" sin314t v

【答案】B
【解析】
试题从图像中可以知道电压最大值311V,周期0.02s,所以有效值220V,频率为50Hz,所以ACD对,答案为B

下述仪器或装置没有用到传感器的是(  )
A. 自动报警器
B. 弹簧测力计
C. 电视遥控器
D. 红外线探测仪

【答案】B
【解析】
试题自动报警器是利用了光敏电阻,电视遥控器和红外线探测仪是利用了红外线,弹力测力计是根据弹簧的伸长量和拉力成正比工作的,没有用到传感器,故选B

一台家用电冰箱的铭牌上标有“220V 100W”,这表明所用交变电压的 ( )
A. 峰值是311V B. 峰值是220V
C. 有效值是220V D. 有效值是311V

【答案】AC
【解析】试题分析:但是涉及到交流点的均应该是有效值,即有效值为220V,根据交流电最大值和有效值的关系,最大值为

如图所示,闭合线圈正上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下但未插入线圈内部。当磁铁向上运动时( )

A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥

【答案】B
【解析】当磁铁向上运动时,穿过线圈的磁通量变小,原磁场方向向下,所以感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则,拇指表示感应磁场的方向,四指弯曲的方向表示感应电流的方向,故可判断出产生了如图中箭头方向相反的的感应电流.根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用,故磁铁与线圈相互吸引.故选B.

如图是一种焊接方法的原理示意图。将圆形待焊接金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以某种电流,待焊接工件中会产生感应电流,感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化,待焊工件就焊接在一起。我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的。下列说法中正确的是( )

A. 线圈中的电流是很强的恒定电流
B. 线圈中的电流是交变电流,且频率很高
C. 待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小
D. 焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反

【答案】B
【解析】
试题分析: 恒定电流不能在工件中产生感应电流,A错误;线圈中的电流是交变电流,且频率很高,磁通量变化快,产生的感应电动势较大,B正确;待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻大,产生的热量多,C错误;若磁通量减少时,焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同,D错误;

在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中,金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,PQ中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为3B,其它条件不变,所产生的感应电动势大小变为E2,则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为( )

A. 1∶3,a→b B. 3∶1,b→a
C. 3∶1,a→b D. 1∶3,b→a

【答案】A
【解析】
试题分析: PQ中产生的感应电动势为E=BLv,若磁感应强度增为2B,其它条件不变时,E与B成正比,则有E1:E2=1:3;由右手定则判断可知通过电阻R的感应电流方向为a→b.

电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是

A. 从a到b,上极板带正电
B. 从a到b,下极板带正电
C. 从b到a,上极板带正电
D. 从b到a,下极板带正电

【答案】D
【解析】
试题由图知,穿过系安全带磁场方向向下,在磁铁向下运动的过程中,线圈的磁通量在增大,故感应电流的磁场方向向上,再根据右手定则可判断,流过R的电流从b到a,电容器下极板带正电,所以A、B、C错误,D正确。

如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000sin 100πt(V)的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“200 V、880 W”的电器RL供电,该电器正常工作.由此可知 ( ).

A. 原、副线圈的匝数比为50∶1
B. 交变电压的频率为100 Hz
C. 副线圈中电流的有效值为4 A
D. 变压器的输入功率为880 W

【答案】C
【解析】试题分析:根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根据电压与匝数成正比即可求得结论.
解:输入电压的有效值为11000 V,用电器的额定电压为220 V,所以变压器的输出电压大于220 V,原副线圈的匝数比小于50:1,故A错误;
B、由输入电压的表达式知,f=Hz="50" Hz,故B错误;
C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同,I="4" A,故C正确;
D、变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和,大于880 W,所以变压器的输入功率大于880 W,故D错误.
故选C

如图(甲)所示,一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框,在外力作用下,以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场.这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反.线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直.取逆时针方向的电流为正.若从图示位置开始计时,线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图像,图(乙)中正确的是

A.
B.
C.
D.

【答案】B
【解析】线框从开始进入到全部进入第一个磁场时,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,故C一定错误;因切割的有效长度均匀增大,故由E=BLV可知,0- 时间内,切割的有效长度均匀增大,电动势也均匀增加,感应电流均匀增加,-时间内,切割的有效长度均匀减小,电动势也均匀减小,感应电流均匀减小,故D错误.-时间内,垂直向外的磁通量增多,向内的减少,由楞次定律可知,电流方向为顺时针,由于分处两磁场的线圈两部分产生的电流相同,且有效长度是均匀变大的,所以在时刻感应电动势是时刻的两倍,故A错误,B正确.故选B.

某种角速度计,其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时,元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压,电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀,装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端,当系统以角速度转动时,不计摩擦,则( )

A. 电路中电流随角速度的增大而增大
B. 电路中电流随角速度的增大而减小
C. 弹簧的伸长量为
D. 输出电压U与的函数式为

【答案】D
【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时,无论角速度增大还是减小,BC的电阻不变,根据闭合电路欧姆定律得知,电路中电流保持不变,与角速度无关.故AB错误.设系统在水平面内以角速度ω转动时,弹簧伸长的长度为x,则对元件A,根据牛顿第二定律得kx=mω2(L+x),解得,又输出电压,联立两式得.故C错误,D正确.故选D.

如图所示,在水平方向的匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO′轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,下列不可行的方法是(  )

A. 将线圈的转速减半
B. 将线圈的匝数减半
C. 将匀强磁场的磁感应强度减半
D. 将线圈的边长减半

【答案】B
【解析】A、由,得,故A、C不符合题意;
B、又因为电阻R与匝数有关,当匝数减半时电阻R也随之减半,则不变,故B符合题意;D、当边长减半时,面积S减为原来的,而电阻减为原来的,故D不符合题意。

远距离输电线路的示意图如图,若发电机的输出电压不变,那么当用户用电的总功率增大时  

A. 升压变压器的原线圈中的电流保持不变
B. 降压变压器的输出电压升高
C. 降压变压器的输出电压降低
D. 输电线上损失的功率增大

【答案】CD
【解析】
发电机输出电压不变,升压变压器原副线圈电压不变,当用户用电的总功率增大时,输电电流增大,则原线圈的电流增大,故A错误;用户用电的总功率增大,用户电流增大,输电电流增大,降压变压器原线圈电流增大,导线损失电压增加,从而导致降压变大器的原线圈电压减小,因此输出电压也减小,故B错误,C正确;输电电流I增大,输电导线电阻不变,由P=I2R可知输电损失功率变大,故D正确;故选CD.

如图所示,电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,R为定值电阻,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流,下列说法正确的是

A. 保持U1不变,S由b切换到a,则R上消耗的功率减小
B. 保持U1不变,S由b切换到a,则I1减小
C. 保持U1不变,S由b切换到a,则I1增大
D. 保持U1不变,S由b切换到a,则I2减小

【答案】C
【解析】试题分析:理想变压器输入功率等于输出功率,原副线圈电压与匝数成正比.
S由b切换到a,副线圈匝数变多,所以副线圈电压变大,电阻不变,副线圈中的电流增大,而根据所以R上消耗的功率变大,则原线圈的输入功率变大,根据P=UI可知增大,故ABD错误C正确.

如图所示,是某同学站在压力传感器上,做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线可知,该同学的体重约为650N,在2s~8s时间内

A. 该同学做了一次下蹲再起立的动作
B. 该同学做了两次下蹲再起立的动作
C. 下蹲过程中人一直处于失重状态
D. 下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态

【答案】A
【解析】试题分析:人下蹲动作分别有失重和超重两个过程,先是加速下降失重,到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重,起立对应先超重再失重,对应图象可知,该同学做了一次下蹲-起立的动作,故A正确,B错误;由图可知,下蹲过程既有失重又有超重,且先失重后超重,故CD错误;故选A。

如图,面积为0.2 m2的100匝线圈A处在磁场中,磁场方向垂直于线圈平面.磁感应强度随时间变化的规律是B=(6-0.2t) T,已知R1=4 Ω,R2=6 Ω,电容C=30 μF.线圈A的电阻不计.求:

(1)闭合S后,通过R2的电流强度大小.
(2)闭合S一段时间后再断开S,S断开后通过R2的电量是多少?

【答案】(1)通过R2的电流大小0.4A,从左向右流过R1;
(2)电容器的带电量是7.2×10﹣5C.
【解析】
试题根据法拉第电磁感应定律求出线圈产生的感应电动势,根据闭合电路欧姆定律求出电流强度的大小,根据楞次定律判断出感应电流的方向;断开S,电容器放电,所带的电量全部通过R2,闭合时,根据Q=CU求出R2所带的电量.
解:(1)根据B=6﹣0.2t
则有:=0.2T/s;
A线圈内产生的感应电动势:E=nS=100×0.2×0.2V=4V
S闭合后,电路中电流为:I==A=0.4A;
根据楞次定律可知,线圈A产生感应电流方向顺时针方向,那么通过R1的电流方向:从左向右流过R1.
(2)根据电容的公式,则有电容器的带电量为:Q=CU2=CIR2=30μF×0.4×6=7.2×10﹣5C;
答:(1)通过R2的电流大小0.4A,从左向右流过R1;
(2)电容器的带电量是7.2×10﹣5C.

如图所示,线圈abcd的面积是0.05 m2,共100匝,线圈电阻为1 Ω,外接电阻R=9 Ω,匀强磁场的磁感应强度为 ,当线圈以角速度ω=4πrad/s的转速匀速转动时,求:

(1) 电路中交流电压表的示数;
(2) 线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量.
(3) 线圈从图示位置转过360°的过程中,外力做的功是多大?

【答案】(1) 电压表的示数为≈12.7V
(2) 电阻R的电荷量q= ≈0.16C
(3) 外力做的功W= 10J
【解析】(1)线圈转动产生的最大感应电动势,代入数据得:
感应电动势有效值
电路中电流有效值 ,交流电压表的示数,解得:
电压表的示数为≈12.7V
(2) 线圈从图示位置转过90°的过程中,磁通量的变化,所用时间 ,感应电动势的平均值,回路中感应电流的平均值,通过R的电荷量,联立解得:
(3) 线圈从图示位置转过360°的过程中,外力做的功 ,回路中产生电热 ,转过360°的时间,联立解得:

(12分)某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向远处供电.已知输电导线的电阻为25.6 Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求:
(1)输电线上的电流;
(2)输电线路上的电压损失;
(3)升压变压器的原副线圈匝数比.

【答案】(1)1.25×102A (2)3.2 kV (3)
【解析】
试题(1)输电线路损失的功率为P线=P1×4%=107×4% W=4.0×105W (2分)
对输电线有P线=IR
求得I2=1.25×102A (2分)
(2)U线=I2R线=3.2 kV (4分)
(3)P1=P2=U2I2=104kW
代入数据得U2=80 kV (2分)
升压变压器的原副线圈匝数比(2分)

如图所示,光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为3m的重物,另一端系一质量为m、电阻为r的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计,磁感应强度为B0的匀强磁场与导轨平面垂直,开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好(忽略所有摩擦,重力加速度为g).求:

(1)电阻R中的感应电流方向;
(2)重物匀速下降的速度大小v;
(3)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的焦耳热QR;
(4)若将重物下降h时的时刻记作t=0,速度记为v0,从此时刻起,磁感应强度逐渐减小,若此后金属杆中恰好不产生感应电流,则磁感应强度B怎样随时间t变化(写出R与t的关系式).

【答案】(1) Q-R-F (2) (3) (4)
【解析】
(1)根据右手定则可得电阻R中的感应电流方向为Q→R→F;
(2)对系统由平衡关系得,又,解得
(3)设电阻中产生的总焦耳热为Q,则由能量守恒关系得:减少的重力势能等于增加的动能和焦耳热Q即:
所以电阻R中产生的焦耳热QR为:
(4)金属杆中恰好不产生感应电流,即磁通量不变:,式中

解得.

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