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高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作）
模块检测
(时间:60分钟 满分:100分)
【测控导航】 知识点 1.电磁感应现象 2.楞次定律 3.交变电流的描述 4.自感现象 5.传感器 6.变压器 7.法拉第电磁感应定律 8.远距离输电 9.互感器 题号 1 2 3、13 4、5 7、11 9 8、13 10、12 6
一、选择题(每小题6分,共60分)
1.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是( D ) A.只要有磁感线穿过电路,电路中就有感应电流
B.只要闭合电路在做切割磁感线运动,电路中就有感应电流
C.只要穿过闭合电路的磁通量足够大,电路中就有感应电流 D.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电流
解析:产生感应电流的条件:一是电路闭合,二是穿过电路的磁通量发生变化,两者必须同时满足,A、C项错误,D项正确;闭合电路切割磁感线时,穿过其中的磁通量不一定变化,也不一定产生感应电流,B错误.
2.如图所示螺线管中感应电流的方向是( A ) A.如图中箭头所示 B.与图中箭头方向相反 C.无感应电流
D.与条形磁铁运动加速还是减速有关,故无法判断
解析:当条形磁铁靠近线圈时,线圈内的磁通量增加,根据楞次定律可知A正确.
3.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中,线框中的最大磁通量为Φm,最大感应电动势为Em.下列说法中正确的是( BD ) A.当磁通量为零时,感应电动势为零
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B.当磁通量减小时,感应电动势在增大
C.当磁通量等于0.5Φm时,感应电动势等于0.5 Em D.角速度ω等于Em/Φm
解析:线框在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动时,磁通量为零时,磁通量的变化率最大,感应电动势最大,A错;根据Φ=Φmcos ωt时,e=Emsin ωt,磁通量减小时,感应电动势增大,B正确;Φ=0.5Φm
时,e=Em,C错误;根据正弦式电流的产生及其变化规律(设从中性面开始),e=Emsin ωt=BSω·sin ωt=Φm·ωsin ωt可知D是正确的.
4.(2012年吉林省东北师大附中高二上学期期末)一个称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器(自感线圈).几位做实验的同学手拉手连成一排,另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们和首、尾两位同学的手相连,如图所示,在开关闭合或断开时就会使连成一排的同学都有触电感觉,则( AC ) A.该实验的原理是镇流器的自感现象 B.该实验的原理是1.5 V的电压让人感到触电 C.人有触电感觉是在开关断开的瞬间
D.人有触电感觉是在开关闭合的瞬间
解析:在开关闭合或断开时,通过镇流器的电流发生变化,使得镇流器产生自感电动势阻碍电路中电流的变化.在开关闭合的瞬间,电路中电流几乎为零,不会有触电感觉,而在开关断开瞬间,镇流器会产生很强的自感电动势,从而会使连成一排的同学都有触电感觉.
5.如图所示,电阻R和电感L的值很大,电源内阻不可不计,A、B是完全相同的两只灯泡,当开关S闭合时,下列判断正确的是( B )
A.灯A比灯B先亮,然后灯A熄灭 B.灯B比灯A先亮,然后灯B逐渐变暗
C.灯A与灯B一起亮,而后灯A熄灭 D.灯A与灯B一起亮,而后灯B熄灭
解析:开关S闭合时,B灯立即亮,A灯由于电感L的自感作用,将逐渐变亮,由于总电流逐渐变大,路端电压变小,B灯逐渐变暗,选项B符合要求.
6.(2012年福建省大田一中、德化一中高二第二学期阶段联考)如图所示,L1和L2是输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器.若已知变压比为1 000∶1,变流比为100∶1,并且知道电压表两端实际电压为220 V,电流表所通过的实际电流为10 A,则输电线的输送功率为( C )
3-2
A.2.2×10 W B.2.2×10 W C.2.2×10 W D.2.2×10 W
53
解析:设输电线两端电压为U,输电线中电流为I,则U∶220=1 000∶1,I∶10=100∶1,得U=2.2×10 V,I=10 A,
8
则输电线的输送功率P=UI=2.2×10 W.
8
4
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利用=和I1n1=I2n2互感器可分别用于测高电压和强电流.
7.如图(甲)是录音机的录音电路原理图,(乙)是研究自感现象的实验电路图,(丙)是光电传感的火灾报警器的部分电路图,(丁)是电容式话筒的电路原理图,下列说法中正确的是( AC )
A.(甲)图中录音机录音时,由于话筒的声电转换,线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 B.(乙)图电路开关断开瞬间,灯泡会突然闪亮一下,并在开关处产生电火花
C.(丙)图电路中,当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射,表现出电阻的变化 D.(丁)图电路中,根据电磁感应的原理,声波的振动会在电路中产生变化的电流
解析:(甲)图中声波的振动由话筒转换为变化的电流,通过线圈在磁头缝隙处产生变化的磁场,A正确;(乙)图电路开关断开瞬间,线圈中产生很高的自感电动势,但由于电路不能构成回路,所以不会产生感应电流,灯泡不会突然闪亮一下,选项B错误;(丙)图是火灾报警器主要元件,是通过烟雾进入罩内,对光的散射作用,使部分光线照射到光电三极管上改变电阻而报警的,C正确;(丁)图电路中,声波的振动会改变M、N间的距离,从而改变了电容值大小,在电路中产生变化的充放电电流,选项D错误.
8.如图所示,导体棒ab长为4L,匀强磁场的磁感应强度为B,导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动,aO=L.则a端和b端的电势差Uab的大小等于( B )
2222
A.2BLω B.4BLω C.6BLω D.8BLω
解析:导体棒旋转切割磁场线而产生的感应电动势由公式得:Uab=UaO+UO b=-Bω·L+Bω·(3L)=4B
2
ω·L.
9.图(甲)为一理想自耦变压器,输入端接交流稳压电源,其电压随时间变化关系如图(乙)所示.已知n1、n2的比值为2∶1,负载电阻R的阻值为5 Ω,下面正确的说法有( AB )
22
A.通过负载电阻R的电流的最大值为31.1 A B.通过负载电阻R的电流的有效值为22 A C.通过负载电阻R的电流的频率为100 Hz D.通过负载电阻R的电流的频率为25 Hz
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解析:由图象可知电压最大值Um=311 V,故其有效值U=Um=220 V,周期T=0.02 s,频率f==50
Hz;由=得U2=110 V,由欧姆定律I2==22 A,最大值Im2=22 A=31.1 A,A、B正确;变压器只改变电压、电流,不改变交流电的频率和功率,C、D错.
10.某电站用11 kV交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为R,现若用变压器将电压升高到330 kV送电,下面哪个选项正确( BD )
A.因I=,所以输电线上的电流增为原来的30倍 B.因I=,所以输电线上的电流减为原来的1/30
C.因P=,所以输电线上损失的功率为原来的900倍
D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的半径减为原来的1/30
解析:输送功率P=UI一定,电压升高后,电流变为原来的=,A错误,B正确;由P损=I·R得,损失功
2
率变为原来的()=
2
,P=,其中U不是输送电压,是损失电压,C错误;半径变为原来的
,根据公式R=ρ,电阻变为原来的900倍,P损=I·R,功率保持不变,D正确.
2
二、填空题(8分)
11.电流传感器可以像电流表一样测量电流,它的优点是反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化,还可以与计算机相连,能在很短的时间内画出电流随时间变化的图象.
按图(甲)连接电路,提供8 V直流电源,先使开关S与1相连,电源向电容器充电,这个过程可在瞬间完成,然后把开关S掷向2,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏上显示出电流随时间变化的It曲线,如图(乙)所示.
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(1)图(乙)中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端),其面积表示的物理意义是 ; (2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是 C; (3)根据以上数据估算,电容器的电容是 F.
解析:(1)图象纵坐标为电流I,横坐标为时间t,由公式q=It可知,矩形面积为放电电荷量.
-3-3
(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q0=0.08×10C,共有75格,则放电电荷量Q=75q0=6.0×10C. (3)由Q=CU可知C==7.5×10F.
-3
答案:(1)0.1 s内的放电电荷量 (2)6.0×10
-4
(3)7.5×10
-4
三、计算题(共32分)
12.(2012年福建省大田一中、德化一中高二第二学期阶段联考)(14分)某小水电站,输出功率P1=40 kW,输出电压U1=500 V,向远处输电,导线总电阻R=5 Ω,升压变压器匝数比为1∶5,降压变压器匝数比为11∶1,向用户供电.求:
(1)用户得到的电压;
(2)此输电过程的效率有多高? 解析:输电电路如图所示:
(1)升压过程:
U1=500 V,I1=P1/U1=80 A
U2=n2U1/n1=2 500 V,I2=n1I1/n2=16 A 电压损耗UR=I2R=16×5 V=80 V
2
功率损耗PR=R=16×5 W=1.28 kW 降压过程:
U3=U2-UR=(2 500-80)V=2 420 V
U4=U3=×2 420 V=220 V.
(2)根据η=P有/P总===0.968=96.8%.
答案:(1)220 V (2)96.8%
在远距离输送电能的过程中,由电能的转化和守恒定律可知,发电机的总功率应等于线路上损失的热
功率和用户得到的功率之和.
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