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2013届高三物理一轮配套练习10 检测 新人教版选修3-2


阶段检测评估(十)
(时间:90 分钟 满分:100 分) 第Ⅰ卷(选择题 共 40 分) 一、本题 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 正确,有的小题有多个选项正确,全选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分.有选错或不答的得 0 分.
[来源:Zxxk.Com]

1.在电脑的温度传感器材料中有一种特殊的热敏电阻,这种热敏电阻会在特定的温度下电阻阻值 发生急剧变化,关于这种热敏电阻,下列说法正确的是( ) A.这种电阻在温度达到特定数值时使得电路中的电流急剧变大 B.这种电阻会在温度达到特定数值时使得电路中的电流急剧变大 C.这种电阻可以用于特定温度的检测 D.这种电阻可以用于限定较小 的温度范围 【解析】 不知道这种热敏电阻的阻值在特定温度下是变大还是变小,所以也就无法知道电路 中的电流变大还是变小,AB 项错误.根据这类热敏电阻的特性,可知 C D 正确 【答案】 CD 2.传感器 广泛应用在我们的生产生活中,常用的计算机键盘就是一种传感器.如图所示,键盘上每 一个键的下面都连一小金属片,与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片,这两 金属片组成一个小电容器.当键被按下时,此小电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路 就能够检测出哪个键被按下,从而给出相应的信号.这种计算机键盘使用的是( )

A.温度传感器 C.磁传感器 【答案】 B

B.压力传感器 D.光传感器

3.如图所示,理想变压器原、 副线圈 的匝数比 n1 ∶ n2 ? ?2∶1?,原线圈两端连接光滑金属导轨, 副线圈与电压表相连.当直导线 AB 在磁感应强度 B=2 T 的匀强磁场中,沿间距为?0.5 m 的? 平行导轨以速度 v=?10 m/s?匀速向右做切割磁感线运动时,电压表 ? V 的读数为( )

A.5 V B.2.5 V C.1.25 V D.0 【解析】 变压器的工作原理是互感现象 ,因此不能改变恒定电流的电流和电压关系,所以当导体

棒匀速运动时,副线圈中电压为零,故选 D. 【答案】 D 4.(2012 北京东城检测,3)如图所示,当交流电源的电压为 220 V,频率为?50 Hz?时,三只灯泡
L1 、 L2 、 L3 亮度相同.若保持交流电源的电压不变,只将其频率变为 100 Hz,则(

)

A. L1 、 L2 、 L3 的亮度都比原来亮 B.只有 L1 的亮度比原来亮 C.只有 L2 的亮度比原来亮 D.只有 L3 的亮度比原来亮 【解析】 电容器通高频阻低频,电感线圈通低频阻高频.频率变大后,容抗变小、电抗变大,而电 阻值不变,故和电容器串联的 L1 的亮度比原来亮,和电感线圈串联的 L2 的亮度比原来暗,和电 阻串联的 L3 的亮度和原来一样,选 B. 【答案】 B 5.给额定功率 60 W、额定电压 220 V 的白炽灯加上如图所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压
U 0 的大小约为 … (

)

A.220 V

B.310 V

C.350 V

D.440 V

2 【解析】 设电灯的电阻为 R,加上图示的电压时的功率为 P L ? P L t2 ? (U 0 / R )t1 ? 0( 式中 }rm }rm

t1 ? 8
2

ms ? t2 ? 20
2

ms). 由 题 意

P }rm

L

? (U 0

2

/

R )t1

/

t2 ? U 额
2

/R=60

W ? U 0 ? U 额t2 / t1 ? ? U 0 ? ?350 V,选 C.

【答案】 C 6.(2011 福建福州期末质检)用电高峰期,电灯往往会变暗,其原理如下图所示,可简化为如下物理 问题:在理想变压器的副线圈上,通过 输电线连接两只灯泡 L1 和 L2 ? 输电线的等效电阻为 R,原 线圈输入有效值恒定的交流电压,当开关 S 闭合时,以下说法正确的是( )

A.R 两端的电压增大 B.原线圈输入功率减小 C.副线圈输出电压减小 D.原线圈中电流减小 【解析】 开关 S 闭合时,负载电阻变小,流过副线圈的电流变大,等效电阻 R 上电压变大,两灯上 电压变小,两灯变暗,故 A 项对,D 项错.因变压器为理想变压器,故副线圈输出电压不变,C 项错; 副线圈电流变大,故原线圈电流也变大,原线圈输入功率变大,B 项错. 【答案】 A 7.利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电流,若互感器原、副线圈的匝数比 n1 ∶
n2 ? 1 ∶100,交流电流表 A 的示数是 50 mA,则(

)

A.被测电路的电流有效值为 0.5 A B.被测电路的电流平均值为 0.5 A C.被测电路的电流最大值为 5 2 A D.原、副线圈中的电流同时达到最大值 【解析】 交流电流表示数为副线圈中电流的有效值,即 I 2 ? ?50 mA?=0.05 A,根据
? I1 ? 5 A,A、B 均错误;原线圈(被测电路)中电流的最大值 I}rm m ?
I1 I2

?

n2 n1



2 I1 ? 5 2 A,C 项正确;

原线圈中电流最大时,线圈中磁通 量的变化率等于零,此时副线圈中的电流最小;原线圈中电 流等于 0 时,磁通量的变化率最大,此时副线圈电流最大,D 错误,选 C.

【答案】 C 8.(2011 山东理综,20)为保证用户电压稳定在 220 V,变电所需适时进行调压,图甲为变压器示意 图.保持输入电压 u1 不变,当滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压
u2 随时间 t 变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是(

)

A. u2 ? 190 2 sin50 ? t(V) B. u2 ? 190 2 sin100 ? t(V) C.为使用户电压稳定在 220 V,应将 P 适当下移 D.为使用户电压稳定在 220 V,应将 P 适当上移 【解析】 由电压 u2 随时间 t 变化的曲线可知,用户电压的最大值是 190 2 V,周期是 2 ? 10?2 s 则? ?
2? T

? 100 ? rad/s,所以 u2 ? 190 2 sin100 ? t(V),A 错误,B 正确;由于 u2 偏小,为使其
u1 n1 n2

增大为 220 V,根据变压器的变压规律 u ?
2

可知,应减小变压比,即将 P 适当上移,选项 D 正

确. 【答案】 BD 9.如图所示,M 是一小型理想变压器,接线柱 a、b 接在电压?u=?311sin314t(V)的正弦交流电源 上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中 R2 为用半导体热敏材料制成的传感器,所 有电表均为理想电表,电流表 A 2 为值班室的显示器,显示通 过 R1 的电流,电压表 V 2 显示加在 报警器上的电压(报警器未画出 )? R3 为一定值电阻.当传感器 R2 所在处出现火情时,以下说法 中正确的是( )

A. A1 的示数增大 ? A2 的示数减小 B. A1 的示数增大 ? A2 的示数增大 C. V1 的示数增大 ? V2 的示数增大 D. V1 的示数不变 ? V2 的示数减小 【解析】 R2 为半导体热敏材料,出现火情时,电阻变小,变压器副线圈中电流变大, V2 读数变小
? A2 读数变小;因副线圈电流变大,故原线圈中电流变大 ? A1 变大 ? V1 的读数不变.

【答案】 AD 10.(2011 江苏苏北四市调研,8)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为 5∶1,原线 圈接入图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电压表和电流表均为理想电 表 ? R0 为定值电 阻,R 为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小.下列说法中正确?的是 ? … ( )

A.图乙中电压的有效值为 110 2 V B.电压表的示数为 44 V C.R 处出现火警时电流表示数增大 D.R 处出现火警时电阻 R0 消耗的电功率增大 【解析】
(220) R
2

?T ? 2

U R

2

T ? U ? 110 2 V,A 项对;电压表示数 U1 ?

n2 n1

U ? 1 ? 110 2 V ? 22 2 5

V,故 B 项错;R 处出现火警时,温度升高,其电阻变小,副线圈电流变大,导致原线圈电流也变大, 故 C 项对;出现火警时,副线圈电流变大,电阻 R0 消耗的电功率增大,故 D 项对. 【答案】 ACD 第Ⅱ卷(非选择题 共 60 分) 二、本题共包括 2 个小题,共 16 分,把答案填到题中横线上或按要求作答. 11.(8 分)如图所示,单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中,线框 面积为 S,电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 ? 匀速转动,线框中感应电流 的有效值 I= .线框从中性面开始转过 ? 的过程中,通过导线横截面的电荷量 2

q=

.

[来源:学科网]

【解析】
I ?
E R

电 动 势 的 最 大 值 Em ? BS ?? 电 动 势 的 有 效 值 E ?
2 BS ? 2R

Em 2

? 电流的有效值

?

;q=I ? t=? E ? t=?? ?HI ? t=? ? ? R R?t R
BS R

BS R

.

【答案】

2 BS ? 2R

( 每空 4 分)

12.(8 分)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1 ∶ n2 ? 4 ∶1,原线圈回路中的电阻 A 与副线圈回路中的 负载电阻 B 的阻值相等.a、b 端加一定交流电压后,两电阻两端电压之比
U A ∶U B ?

,两电阻消耗的电功率之比 PA ∶ PB ? ___________

. 【解析】 根据电流与匝数反比,有 I1 ∶ I 2 ? 1 ∶4, 故 U A ∶ U B ? I1 RA ∶ I 2 RB ? I1 ∶ I 2 ? 1 ∶4,
PA ∶ PB ? I1 RA ∶ I 2 RB ? 1 ∶16.
2 2

【答案】 1∶4 1∶16(每空 4 分) 三、本题包括 4 小题,共 44 分.解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最 后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值的单位. 13.(8 分)如图所示,图甲为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热 敏电阻 R 和继电器做成的温控电路,设继电器的线圈电阻为 Rx ? 50 ,当继电器线圈中的电

流大于或等于 I C ? 20 m A 时,继电器的衔铁被吸合,左侧电源的电动势为 6 V,内阻可不计,试 问温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?

【解析】 这是一个简单的温控电路.热敏电阻感应温度变化,通过控制电路转化为开关电信号,通 过题中图乙电路右侧小灯泡有亮暗状态,可知温度高于或低于某一值.由题中图甲热敏电阻的 Rt 图线可知,随着温度的升高,热敏电阻 R 的阻值降低;图乙是温度控制电路,其左边电路中的 电流为
I ?
E R ? Rx

(2 分)

可见,随着温度的升高,电流 I 增大,当 I ? I C ? 20 mA 时,电磁继电器的 衔铁被吸合,右侧电路接 通,小灯泡发光,此时 I ? I C ?
E R ? Rx

(1 分)

解得 R=250 (1 分) 再由图甲可得,当 R=250 时,t=50 ℃(2 分) 所以当热敏电阻满足 R ? 250 时,即温度 t ? 50 ℃时,电路右侧的小灯泡就会发光(2 分). 【答案】 R ? 250 或温度 t ? 50 ℃ 14.(10 分 ) 如 图 所 示 , 一 理 想 变 压 器 原 、 副 线 圈 匝 数 之 比 为 5 ∶ 1, 交 流 电 源 的 电 压 u=? 220 2 sin100 ? t(V)?,电阻 R=44 ,电压表、电流表均为理想电表.求:
[来源:Z#xx#k.Com]

(1)电阻 R 上的功率. (2)电压表 V 的示数和电流表 A1 的示数. 【解析】 根据 u ? 220 2 sin100 ? t 知 U1 ? 220 V(1 分).电压表 V 的示数 U 2 ? V=44 V(3 分) 电阻 R 上的功率为 PR ?
PR ? I1U1 (2 分)
U2 R
2

n2 n1

U1 ? 1 ? 220 5

?

44 44

2

W=44 W(3 分)

解得 I1 ? 0 .2 A(1 分). 【答案】 (1)44 W (2)44 V 0.2 A

15.(12 分)有一台内阻为 1 的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示.升压变压器匝数比为 1∶4,降压变压器的匝数比为 4∶1,输电线的总电阻 R=4 ,全校共 22 个班,每班有”220 V 40 W”灯 6 盏.若保证全部电灯正常发光,则:

(1)发电机输出功率为多大? (2)发电机电动势为多大? (3)输电线上损耗的电功率为多大? (4)输电效率是多少? 【解析】 题中未加特别说明,变压器即视为理想变压器,由于发电机至升压变压器及降压变压器 至学校间距离较 短,不必考虑该两部分输电导线上的功率损耗.
[来源:Z§xx§k.Com]

发电机的电动势 E,一部分降在电源内阻上,即 I1r? 另一部分为发电机的路端电压 U1 ? 升压变压器 副线圈电压 U 2 的一部分降在输电线上,即 I 2 R? 其余的就是降压变压器原线圈电压 U 2 ? 而 U 3 应为灯的额定电压 U 额 ? 具体计算由用户向前递推即可. (1)对降压变压器: U 2 I 2 ? U 3 I 3 ? nP灯 ? 22 ? 6 ? ?40 W =?5 280 W (2 分) 而 U 2 ′ ? 4U 3 ? 880 V,所以 I 2 ? nP / U 2 ′=?6 A? (2 分) 灯
2 对升压变压器: U1 I1 ? U 2 I 2 ? I 2 R ? U 2 ′ I 2 ? 5 424 W,所以 P ? 5 424 W. (2 分) 出

(2)因为 U 2 ? U 2 ′ ? I 2 R ? 904 V,所以 U1 ? 1 U 2 ? ?226 V? (2 分) 4 又因为 U1 I1 ? U 2 I 2 ? 所以 I1 ? U 2 I 2 / U1 ? 4 I 2 ? 24 A,所以 E ? U1 ? I1r1 ? 250 V. (2 分)
2 (3)输电线上损耗的电功率 PR ? I R R ? ?144 W?. (1 分)
[来源:学科网]

(4)? ? P / P ? 100 % ? 出 有用

5280 5424

? 100 %=97%.

(1 分)

【答案】 见解析 16.(14 分)磁悬浮列车是一种高速运载工具.它具有两个重要系统.一是悬浮系统,利用磁力(可由 超导电磁铁提供)使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触.另一是驱动系统,在沿轨道上安 装(线圈)中,通上交流电,产生随时间、空间作周期性变化的磁场,磁场与连在车体下端的感应

金属板相互作用,使车体获得牵引力.如图所示,Oxy 平面代表轨道平面,磁场与轨道平面垂直, 磁感应强度 B 随空间位置 x 变化规律为 B ( x) ? B0 cos ( ? x)? 式中 B0 、d 均为已知常量.规定指 d 向纸外时 B 取正值,” ? ”和” ? ”的疏密程度表示沿 x 轴 B 的大小分布.一与轨道平面平行的 具有一定质量的金属矩形框 MNPQ 代表磁悬浮列车,MN 长为 l,MQ 长为 d,金属框的电阻为 R,金 属框的电感不计.通过一定的技术,可以使该磁场沿轨道平面以速度 v1 匀速向左移动,从而带 动线框运动,稳定时线框向左的速度为 v2 .求:

(1)从图示位置开始计时,在时刻 t,磁场作用于金属框的安培力. (2)求线框的平均发热功率. 【解析】 (1)稳定运动时,磁场以 v1 向左运动,线框以 v2 向左运动,则线框相对磁场向右运动, 相对速度为 v1 ? v2 . 因 MQ 长为 d,由 B 的变化规律可知,MN、PQ 两处处于反向等大的磁场中. 线框中的感应电动势 E ? 2 Bl (v1 ? v2 )
I ?
E R

①(2 分)

②(1 分)

F=2BIl ③(1 分) 所以 F ?
4 B l ( v1 ? v2 ) R
2 2

④(1 分) ⑤(1 分) ⑥(1 分) ⑦(2 分)

又 B ? B0 cos ? (v1 ? v2 )t d 所以 F ?
4 B0 l ( v1 ? v2 ) R
2 2

cos 2 ? (v1 ? v2 )t d

(2)因为 E ? 2 B0l (v1 ? v2 ) cos ? (v1 ? v2 )t d 所以 I m ?
Em R

?

2 B0l ( v1 ? v2 ) R

⑧(2 分)
2 B0 l ( v1 ? v2 ) R
2 2 2

则 P ? I 2R ? ( Q 【答案】 (1)

2 2

Im ) R ?
2

. ⑨(3 分)

4 B0 l ( v1 ? v2 ) R

2 2

cos 2 ? (v1 ? v2 )t d

(2)

2 B0 l ( v1 ? v2 ) R

2 2

2



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