高中物理选修：第5章 阶段质量检测

PAGEPAGE1(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时 ()A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流解析：总电阻减小，总电流增大，线路电路造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些。答案：C2．一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1>n2，则 ()A．U1>U2，P1<P2 B．P1＝P2，I1<I2C．I1<I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2解析：因为变压器为理想变压器，故有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝P2，由题意知n1>n2，U1>U2，又因I1U1＝I2U2，则I1<I2，故B、C选项正确。答案：BC3．两个相同的电阻分别通以如图1所示的正弦式交流电和方波形交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等。则在一个周期内，正弦式交流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于 ()图1A．3∶1 B．1∶2C．2∶1 D．4∶3解析：正弦式交流电有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))，所以Q1＝eq\f(U\o\al(2,1),R)T＝eq\f(U\o\al(2,m)T,2R)，方波形交流电的有效值U2＝Um，所以Q2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)T＝eq\f(U\o\al(2,m)T,R)，所以Q1∶Q2＝1∶2，B项正确。答案：B4．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图2所示，由图象可知()①该交变电流的频率为0.2Hz②该交变电流的有效值为14.1A ③该交变电流的瞬时值表达式为i＝20sin0.02tA图2④t＝eq\f(T,8)时刻，该交变电流的大小与其有效值相等A．①② B．②④C．③④ D．①③解析：由图象可知T＝0.02s，频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz。电流最大值Im＝20A，故有效值为I＝eq\f(Im,\r(2))＝10eq\r(2)A，线圈转动的角速度ω＝2πf＝100π，瞬时值表达式为i＝20sin100πtA，得t＝eq\f(T,8)代入瞬时值公式i＝20sin(100π×eq\f(1,8)×0.02)A＝10eq\r(2)A，由以可知②④正确。答案：B5．下列关于电容器的说法，正确的是 ()A．由于电容器的两个极板是断开的，所以所有的直流电都不能够通过电容器B．交流电能够通过电容器，电容器对交流电无阻碍作用C．电压相同的交变电流若周期不同，通过电容器受到的阻碍作用不同，周期越大阻碍越小D．对于确定的电容器，交变电流通过时产生的容抗越小，说明交变电流的频率越大解析：由于电容器两个极板是断开的，形不成闭合电路，所以直流电不能通过，A正确。交流电能够通过电容器的实质是电容器的充放电电荷在极板上聚集，对电流有阻碍作用，故B错误。根据交流电的频率越高，电容器对交流电的阻碍作用就越小，故C错误，D正确。答案：AD6．如图3所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3、R4均为定值电阻，开关S是闭合的。○V1和○V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；○A1、○A2和○A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是 ()图3A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大解析：因为变压器的匝数与输入电压不变，所以输出电压与两电压表的示数均不变。当S断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1两端的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确。答案：BC7．一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e＝220sin100πtV，现有如下的说法，其中正确的是 ()A．在t＝0时，线圈中的磁通量为0B．该交流发电机线圈的转速为50r/sC．若加在标有“220V,100W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D．若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变解析：因为交变电流的瞬时表示式为e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω表示最大值，ω＝2πf。当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等。最大值为有效值的eq\r(2)倍，则该电动势的最大值为220V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项C、D错误，选项B正确。当t＝0时，e＝0，此时线圈处于中性面的位置，磁通量最大，因此选项A也不对。答案：B8.如图4所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上如图5所示的交变电压后，能使电子有可能做往返运动的是()图4图5解析：对A图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，eq\f(1,4)T时刻速度最大，由eq\f(1,4)T到eq\f(1,2)T做加速度增加的减速运动，eq\f(1,2)T时刻速度为零。从eq\f(1,2)T到eq\f(3,4)T电子反向做加速度减小的加速运动，eq\f(3,4)T时刻速度最大，由eq\f(3,4)T到T做加速度增大的减速运动，T时刻速度为零，回到原位置，即电子能做往复运动。同样的分析方法可得B、C也对。答案：ABC9．为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电站升压后通过远距离输送，再经变电站将高压变为低压，某变电站将电压u0＝11000eq\r(2)sin100πtV的交流电降为220V供居民小区用电，则变电站变压器 ()A．原、副线圈匝数比为50∶1B．副线圈中电流的频率是50HzC．原线圈的导线比副线圈的要粗D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析：变压器的输入端电压U1＝11000V，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)得n1∶n2＝50∶1，A项正确；变压器不改变交变电流的频率，故原、副线圈的频率都为f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，B项正确；因原线圈匝数多，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知原线圈的电流小，所以原线圈的导线比副线圈的要细，C错；各用电器电流之和应等于副线圈的电流，D错。答案：AB10.如图6甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化规律如图乙所示，则在t1～t2时间内 ()图6A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零解析：由于通过原线圈中的磁感应强度随时间发生均匀变化，故副线圈中的磁感应强度也应随时间发生均匀变化，所以副线圈将产生恒定电流，由于线圈L的内阻不计，所以A1与A2的示数相同。由于电容的“隔直流、通交流”作用，故A3的示数为零，答案为C。答案：C二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)有一个交流发电机产生的正弦交流电的电动势如图7所示，试求：(1)当t＝eq\f(1,200)s时，该交流电动势的瞬时值；(2)当电动势的瞬时值为最大值的一半时，线圈平面与磁感线的夹角。图7(3)已知线圈面积为16cm2，共25匝，求匀强磁场的磁感应强度。解析：(1)由题图可以写出该交流电动势的瞬时值表达式为e＝5sineq\f(2π,0.02)tV＝5sin100πtV当t＝eq\f(1,200)s时，电动势的瞬时值为e＝5sin(100π·eq\f(1,200))V＝5V。(2)当电动势的瞬时值为最大值的一半时，有2.5＝5sinθ，所以sinθ＝0.5，故线圈平面与磁感线之间的夹角为30°。(3)因为Em＝nBSω，又ω＝100π，所以B＝eq\f(Em,nSω)＝0.4T。答案：(1)5V(2)30°(3)0.4T12．(15分)某小河水流量为4m3/s，水流下落的高度为5m。现在利用它来发电，设所用发电机的总效率为50%，g＝9.8m/s2，求：(1)发电机的输出功率。(2)若输电导线的总电阻为4Ω，输电导线上损失的电功率为发电机输出功率的5%，则需用多大的电压输送电能？(3)输电导线上的电压损失。解析：(1)水由高处流下，重力势能转化为动能，推动水轮机做功，设水的流量为Q，则发电机的输入功率为P1＝ρQgh所以输出功率为P2＝ηP1＝ηρQgh＝50%×1.0×103×4×9.8×5W＝9.8×104W。(2)设输电电压为U，输电线上的电流为I，电阻为R，损