山大附中高二物理3月月考试题新人教版.doc

山西大学附中2013高二第二学期3月考试
物理试题
考查时间：90分钟；考查内容：以《交变电流》为主；
一、选择题（共60分；每题可能有一个或多个选项正确，全对每题得5分；部分对每题得3分，错选没分）
1．如图所示, 面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动, 能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是(　 )

2．如图10－1－10所示, 在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T, 转轴O1O2垂直于磁场方向, 线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时, 线圈转过60°时的感应电流为1 A. 那么(　 )
A. 线圈消耗的电功率为4 W
B. 线圈中感应电流的有效值为2 A
C. 任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cost
O′
O
N
N
S
S
a
b
甲
A

R
丙
N
N
N
N
S
S
S
S
S
S
S
S
N
N
N
N
乙
D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝sint
3．某学习小组设计了一种发电装置如图甲所示，图乙为其俯视图。将8块外形相同的磁铁交错放置组合成一个高h=0.5m、半径r=0.2m的圆柱体，其可绕固定轴OO′逆时针（俯视）转动，角速度ω=100rad/s。设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B=0.2T、方向都垂直于圆柱体侧表面。紧靠圆柱体外侧固定一根与其等高、电阻R1=0.5Ω的细金属杆ab，杆与轴OO′平行。图丙中阻值R=1.5Ω的电阻与理想电流表A串联后接在杆a、b两端。下列说法正确的是（ ）
A．电流表A的示数约为1.41A
B．杆ab产生的感应电动势的有效值E=2V
C．电阻R消耗的电功率为2W
D．在圆柱体转过一周的时间内，流过电流表A的总电荷量为零
4、如图所示, 图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系. 若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻, 则经过1 min的时间, 两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为(　　)
A. 1∶　　　　　　　　　 B. 1∶2
C. 1∶3 D. 1∶6

5．随着社会经济的发展, 人们对能源的需求也日益扩大, 节能变得越来越重要. 某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电, 用户通过降压变压器用电, 若发电厂输出电压为U1, 输出功率为P输电导线总电阻为R, 在某一时段用户需求的电功率为P0, 用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下, 下列说法正确的是(　)
A. 输电线上损耗的功率为
B. 输电线上损耗的功率为
C. 若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D. 采用更高的电压输电会降低输电的效率
6．中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为（ ）
A．P/4 B．P/2 C．2P D．4P
7、如右图所示，L1和L2是输电线，用电压互感器和电流互感器测输电功率。若已知甲的两线圈匝数比为50∶1，乙的两线圈匝数比为20∶l，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为 （ ）
A．甲是电压互感器，乙是电流互感器
B．乙是电压互感器，甲是电流互感器
C．1.21×107W
D．1.1×106W
8．如图所示，图a中的变压器为理想变压器，其原线圈接到U1=220V的交流电源上，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路；图b中阻值为R2的电阻直接接到电压为U1=220V的交流电源上，结果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为（ ）
A. B.
C. D.
9．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如下图所示。当开关S闭合后 （ ）
A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数变小，V1与V2示数的比值不变
10．在图甲所示电路中，流过二极管D的电流iD如图乙所示，该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加，流过电感和电容的电流分别为iL、iC．下列关于iL、iC随时间t变化的图象中，可能正确的是（ ）

11、有一电路连接如图8所示，理想变压器初级线圈接电压一定的交流电，则下列说法中正确的是（ ）
A．只将s。从2拨向1时，电流表示数变小
B．只将s：从4拨向3时，电流表示数变大
C．只将S。从闭合变为断开，电阻R两端电压增大
D．只将变阻器R，的滑动触头上移，变压器的输入功率减小
12、如图10－2－24所示, 两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P, 且L1、L2、L3为相同的灯泡, 匝数比为n1∶n2＝3∶1, 则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为(　)
A. P、P B. 9P、P
C.P、9P D.P、9P
填空题（共10分）
13、下图是交流发电机的示意图。为了清楚，老师只画出了一匝线圈（实际共有N匝）。线圈AB边（长l1）连在金属环K上，CD边（长也为l1）连在滑环L上；导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动，如图甲至丁。（左边为N极，右边为S极;外面是K环,里面是L环）

那么：(1）线圈转到上述图示的 位置时，线圈中电流最大；
（2）线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流的方向 ；
（3）当AD边和BC边长均为l2，磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场，整个电路总电阻设为R，以丙图位置计时t=0，则线圈中电流随时间变化的规律为i= .
三、计算题（共40分）
14、（8分）如图所示为一小型交变电流发电机的工作原理图，两磁极间的磁场可看成勻强磁场，磁感应强度为B，矩形线圈abcd以恒定角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴OO’逆时针方向转动，矩形abcd关于OO’对称，已知矩形线圈共有N匝，边长为L1,bc边长为L2，线圈电阻为r，外接电阻为R。
(1) 在线圈位于如图所示的垂直于磁场方向的位置开始计时,规定由a→b(或c→d)方向的感应电动势为正,推导出线圈中感应电动势e随时间t变化的表达式。
(2) 求交流电流表（内阻不计）的读数。

15、（12分）如图所示, 理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300 V, 副线圈两端电压U2为220 V, 输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2, 绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V,
(1)原线圈n1等于多少匝？
(2)当开关S断开时, 表A2的示数I2＝5 A, 则表A1的示数I1为多少？
(3)当开关S闭合时, 表A1的示数I1′等于多少？

16、（11分）某电厂要将电能输送到较远的用户, 输送的总功率为9.8×104 W, 电厂输出电压仅为350 V, 为减少输送功率损失, 先用一升压变压器将电压升高再输出. 已知输电线路的总电阻为4 Ω, 允许损失的功率为输送功率的5%, 所需电压为220 V, 求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？

V

A
17、（9分）如图所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小开始时随时间t不断增大，关系式为B=B0+t，当t=t1时刻后保持B1不变，其中B0、B1和t1均为已知。在0～t1的时间内，若保持线框静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。
求：（1）0～t1时间内电流表A的示数；
（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；
（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，电压表V的示数和通过电阻R的电荷量。
山西大学附中2013高二第二学期3月考试
物理试题答案
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
A
AC
BD
C
C
A
AD
C
A
BC
D
B
填空题
13、 (1)　　 乙和丁 （3分）　;(2)　 A→B （3分） (3) i＝（+/-)(NBl1l2ω0/R)sinω0t 　（4分）
14、 解析：.（1）从中性面开始经时间t，线圈abcd转至如图所示位置时，θ=ωt。
此时对于线圈ab边上每根导线切割磁感线产生的感应电动势大小为
e1=BL1v1x=BL1v1sinθ。
线圈ab边上每根导线切割磁感线产生的感应电动势大小为
e2=BL1v2x=BL1v2sinθ。
其中v1=v2=ωL2/2.
则每匝线圈产生的感应电动势大小为
e单=e1+ e2=BL1L2ωsinωt。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3分
N匝线圈产生的总感应电动势大小为e= Ne单=NBL1L2ωsinωt。
因为此时感应电动势为负方向，
所以e=-NBL1L2ωsinωt=NBL1L2ωsin(ωt+π)。 1分
(2)电动势最大值Em=NBL1L2ω。有效值E=Em=NBL1L2ω.。 2分
根据闭合电路欧姆定律，电路中电流，即交流电流表的读数
I==NBL1L2ω.。 2分
15、解析: (1)由电压与变压器匝数的关系可得＝ 3分
即n1＝n＝1650. 1分
(2)当开关S断开时,
由U1I1＝U2I2 3分
可知I1＝＝0.33 A. 1分
(3)当开关S断开时, 有RL＝U2/I2＝44 Ω 1分
当开关S闭合时, 设副线圈总电阻为R′
有R′＝RL/2＝22 Ω 1分
副线圈中的总电流为I2′
则I2′＝U2/R′＝10 A 1分
由U1I1′＝U2I2′可知I1′＝＝0.67 A. 1分
答案: (1)1650　(2)0.33 A　(3)0.67 A

16、由电路中损失功率P损＝P总×5%＝I22R得输电线路中电流为I2＝ ＝35 A. 2分
升压变压器输出电压U2＝＝2.8×103 V 2分
根据理想变压器电压比公式得, 升压变压器的原、副线圈匝数比为＝＝＝ 2分
降压变压器输入功率为
P3＝P总－P损＝P总－5%P总＝95%P总＝9.31×104 W 2分
所以降压变压器的初级电压为U3＝＝2660 V 2分
所以降压变压器的原、副线圈匝数比为
＝＝≈. 1分
答案: 1∶8　12∶1
（1）0～t1时间内，线框中的感应电动势为E=n ， 1分
根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流即为A表示数I=。 1分
线框产生感应电动势的最大值 Em=nB1 L1L2ω，
感应电动势的有效值E=nB1 L1L2ω，
通过电阻R的电流的有效值I=， 2分
线框转动一周所需的时间t=， 1分
此过程中，电阻R产生的热量 Q=I2Rt=πRω。 1分

第（3）问共3分

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