高中习题物理10章末综合检测

第10章末综合检测一、选择题(本题共11小题，每小题4分，共44分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)1．交流发电机在工作时的电动势为E＝E0sinωt，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为()A．E0sin2ωtB．2E0sin2ωtC．E0sinωt2D．2E0sinωt2解析：交变电压瞬时值表达式为E＝E0sinωt，而E0＝NBSω，电枢的转速提高1倍即ω加倍，其他条件不变时E0加倍，应选B项．答案：B2．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流电动势e＝2202sinωt，则()A．交流的频率是50HzB．交流电的有效值是220VC．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面重合D．当t＝1200s时，e有最大值2202V解析：由题设知，电动势最大值为2202V，故有效值是220V；t＝0时，e＝0，故B、C正确．ω未知，f无法确定，t＝1200s时，电压瞬时值无法确定，A、D错．答案：BC3．如图1所示为一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定轴匀速转动时，下列说法正确的是()图1A．穿过线圈的磁通量始终为零B．穿过线圈的磁通量的变化率不为零C．线圈中将产生恒定电流D．线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次解析：由题图可知，穿过线圈的磁通量显然不为零，且变化率不为零，据右手定则，线圈中将产生交变电流，大小不变，方向每转一周改变两次，B、D对．答案：BD图24．如图2所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R＝44Ω，电流表A1的示数为0.20A．下列判断中正确的是()A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1.0AD．电流表A2的示数为0.4A解析：对于理想变压器，P1＝U1I1＝220×0.20W＝44W，则负载电阻消耗的功率P2＝P1＝44W，据P2＝U22R，得U2＝P2R＝44×44V＝44V，则n1n2＝U1U2＝22044＝5，故B正确．A2的读数I2＝U2R＝4444A＝1A，故C正确．答案：BC5．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图3所示．如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值和周期分别变为()图3A．200V,0.08sB．25V,0.04sC．50V,0.08sD．50V,0.04s解析：据交流电电动势最大值表达式Em＝nBSω可知，若转速减半，则ω减半，最大值减半，为50V，原周期为4×10－2s，转速减半，周期加倍为8×10－2s，故C正确．答案：C6．全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图4所示)．以下说法中正确的是()图4A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中解析：通交流电时，铁芯2仍被磁化而被吸入线圈中，故D项对．易知其它选项中B对．答案：BD7．某理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图5所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40W，则下列判断正确的是()图5A．副线圈两端输出的电压为362VB．原线圈中电流表的示数约为0.18AC．变压器的输入、输出功率之比为55∶9D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πtV解析：根据变压器的原、副线圈的电压之比等于匝数之比，故副线圈两端输出的电压为U2＝n2n1U1＝36V，A错；根据理想变压器知P1＝P2，故有I1＝P1U1≈0.18A，B选项正确，C错；原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πtV，D错．答案：B8．在如图6所示的(a)(b)两电路中，当a、b端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V，若分别在c、d和g、h两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为()A．220V,220VB．220V,110VC．110V,110VD．220V,0V图6解析：本题关键在于区分变压器和滑动变阻器的变压原理．变压器变压依靠电磁感应，原、副线圈匝数比与电压比总相等，因nabncd＝UabUcd＝220V110V＝21故cd接110V时，Uab＝nabncd×110V＝220V.滑动变阻器变压时关键看电阻上的电压分配关系，ef通电时，Reg和Rgh属串联关系，Ugh为总电压Uef的一部分，当gh通电时，Reg中无电流，则Ueg＝0，故Uef＝Ugh＝110V，故选B.答案：B9．面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图7甲、乙所示的磁场中．甲图中有磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为B＝B0cos2πTt，从图示时刻(t＝0时刻)起计时，则()A．两线圈中的磁通量变化规律均为Φ＝B0Scos2πTtB．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C．两线圈中产生的交变电流的有效值不同D．从此刻起，T/4时间内流过线圈截面的电荷量相同图7解析：由于线圈在磁场中以周期T绕OO′轴做匀速转动，所以其角速度为2πT，在面积相同的情况下两者的磁通量变化规律均为Φ＝B0Scos2πTt，那么二者实际产生的交变电流是相同的，因此感应电动势达到最大值的时刻、交变电流的有效值、T/4时间内流过线圈截面的电荷量都是相同的．故AD正确．答案：AD10．如图8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和R4均为固定电阻，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8A．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U1不变，所以U2不变，故两电压表的示数均不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流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的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．答案：BC11．一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为ω时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2ω，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为()A．E＝2E0，T＝12T0，P＝2P0B．E＝E0，T＝12T0，P＝2P0C．E＝2E0，T＝T0，P＝2P0D．E＝2E0，T＝12T0，P＝4P0解析：设线圈为n匝，面积为S，所在区域磁感应强度为B，当角速度为ω时产生的最大感应电动势E0＝NBSω，周期T0＝2πω，外力提供的功率P0＝E2有R＝NBSω222R＝N2B2S2ω22R.当角速度为2ω时产生的最大感应电动势E＝2NBSω＝2E0，周期T＝2π2ω＝πω＝12T0，外力提供的功率p＝NBS2ω222R＝4N2B2S2ω22R＝4P0.故选项D对．答案：D二、填空、实验题(2小题，共计15分)图912．如图9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ω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π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝__________.解析：电流的最大值Im＝ωBSR，电流的有效值I＝Im2＝2ωBS2R.穿过导体某横截面的电荷量Q＝ΔΦR＝BSR.答案：2BSω2RBSR13．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018①根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．图10②如图10所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻Rp(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．解析：①光敏电阻随光照度变化的曲线如图11甲所示，其特点是：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．图11②当光照度降至1.0(lx)时，光敏电阻的阻值为RP＝20kΩ，设计原理图如图11乙所示．根据欧姆定律与串联电阻的分压．U12RP＝E－U12R，即2V20kΩ＝3V－2VRR＝10kΩ即与RP串联的电阻应选R1＝10kΩ.答案：①图象如图11甲所示阻值随光照度的增大非线性减小②电路如图11乙所示三、计算题(本题包括4小题，共41分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．如图12所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动，磁感应强度B＝0.1T，角速度为ω＝300πrad/s，电阻为R＝10Ω，求：图12(1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图12所示，图示位置为t＝0时刻)．解析：(1)当从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流，Em＝NBSω＝30V，则Im＝EmR＝3A.(2)由题意知：i＝Imsinωt，而Im＝3A．ω＝300πrad/s，所以：i＝3sin300πtA.答案：(1)3A(2)i＝3sin300πtA15．如图13所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．已知自行车车轮半径r＝35cm，摩擦小轮半径r0＝1.00cm，线圈有n＝800匝，线圈框横截面积S＝20cm2，总电阻R1＝40Ω.旋转磁极的磁感应强度B＝0.010T，车头灯电阻R2＝10Ω.当车轮转动的线速度ω＝8rad/s时求：(1)发电机磁极转动的角速度．(2)车头灯中电流的有效值．图13解析：(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有：ω0r0＝ωr，ω0＝ωrr0＝8×0.350.01rad/s＝280rad/s①(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝nBω0S＝800×0.010×280×20×10－4V＝4.48V②感应电动势的有效值：E＝Em2＝4.483V＝3.2V③通过灯泡的电流有效值I＝ER1＋R2＝3.240＋10A＝64mA④答案：(1)280rad/s(2)64m