浙江省2022-2023版高中物理 第13章 光章末檢測(cè)卷 新人教版選修3-4

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1、浙江省2022-2023版高中物理 第13章 光章末檢測(cè)卷 新人教版選修3-4 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的選項(xiàng)中。至少有一項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分) 1.(2018·浙江省嘉興市高二月考)當(dāng)搖動(dòng)如圖1所示的手搖交流發(fā)電機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡閃爍。此時(shí)流過(guò)小燈泡的電流是(　　) 圖1 A.交流電 　 　B.直流電 C.恒定電流 　 　D.渦流 解析　手搖交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流大小、方向均變化是交流電，A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　A 2.下列提到的交流電，不是指有效值的是(　　)

2、A.交流電壓表的讀數(shù) B.保險(xiǎn)絲熔斷電流 C.電容器擊穿電壓 D.220 V交流電壓 解析　電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值。 答案　C 3.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電的圖象如圖2所示，由圖可以知道(　　) 圖2 A.0.01 s時(shí)刻線圈處于中性面位置 B.0.01 s時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 C.該交流電流的有效值為2 A D.該交流電流的頻率為50 Hz 解析　由圖象可知，線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，0.01 s時(shí)線圈與磁場(chǎng)平行，磁通量為0，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確；電流的有效值為×6.28 A≈4.44 A，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該交流

3、電的頻率為25 Hz，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 4.某中學(xué)的學(xué)生食堂新安裝了磁卡就餐系統(tǒng)，使用不到一周，便出現(xiàn)了電源總開(kāi)關(guān)總是無(wú)法接通的問(wèn)題。經(jīng)檢查，電源總開(kāi)關(guān)中漏電保護(hù)器切斷了電源。漏電保護(hù)器電路如圖3所示，變壓器A處用火線與零線雙股平行繞制成線圈，然后接到磁卡機(jī)上，B處有一個(gè)輸出線圈，一旦線圈B中的電流經(jīng)放大器放大后便推動(dòng)漏電保護(hù)器切斷電源。造成漏電保護(hù)器切斷電源的原因判斷為磁卡機(jī)用電端(　　) 圖3 A.零線與火線之間漏電 B.火線與地之間漏電 C.零線與地之間漏電 D.磁卡機(jī)裝得過(guò)多，造成電流太大 解析　由題意知，火線和零線均繞在鐵芯上，故只有火線與零線中電流大小不

4、等時(shí)，才會(huì)引起漏電保護(hù)器切斷電源，故可能是火線與地之間漏電，也可能是零線與地之間漏電。 答案　BC 5.(2018·紹興一中高二期末)在下列四幅交流電的圖象中，能正確反映我國(guó)居民生活所用交流電的是(　　) 解析　我國(guó)居民生活所用的交流電的頻率為50 Hz，即周期為0.02 s，有效值為220 V，則電壓的峰值為220 V＝311 V，C項(xiàng)正確。 答案　C 6.(2017·臺(tái)州市高二期中)如圖4所示，A、B兩輸電線間的電壓是u＝200sin 100πt(V)，輸電線電阻不計(jì)，把電阻R＝50 Ω的用電器接在A、B兩輸電線上，對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A.電流表示

5、數(shù)為4 A B.電壓表示數(shù)為200 V C.通過(guò)R的電流方向每秒鐘改變50 次 D.用電器消耗的電功率為1.6 kW 解析　根據(jù)u＝200 sin 100πt(V)，可知，交流電壓的有效值U＝＝ V＝200 V，則電壓表的示數(shù)為200 V，電流I＝＝ A＝4 A，所以電流表的示數(shù)為4 A，A、B項(xiàng)正確；周期T＝＝ s＝0.02 s一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，則通過(guò)R的電流方向每秒鐘改變100次，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)P＝得：P＝ W＝800 W，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　AB 7.(2018·南充高二檢測(cè))如圖5所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈回路中的電阻A與副線

6、圈回路中的電阻B阻值相等，a、b兩端加一定的交變電壓U后兩電阻消耗的功率之比PA∶PB為(　　) 圖5 A.4∶1 B.1∶4 C.16∶1 D.1∶16 解析　設(shè)電路中通過(guò)A、B的電流分別為IA、IB，有IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4，故PA∶PB＝＝1∶16，選項(xiàng)D正確。 答案　D 8.如圖6甲所示，一個(gè)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝6∶1，副線圈兩端接三條支路，每條支路上都接有一只燈泡，電路中L為電感線圈，C為電容器，R為定值電阻。當(dāng)原線圈兩端接有如圖乙所示的交流電時(shí)，三只燈泡都能發(fā)光。如果加在原線圈兩端的交流電的最大值保持不變，而將其頻率變?yōu)樵?/p>

7、來(lái)的2倍，則對(duì)于交流電的頻率改變之后與改變前相比，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖6 A.副線圈兩端的電壓有效值均為216 V B.副線圈兩端的電壓有效值均為6 V C.燈泡Ⅰ變亮 D.燈泡Ⅲ變亮 解析　由圖乙知原線圈兩端電壓有效值為36 V，根據(jù)＝得U2＝6 V，A錯(cuò)誤，B正確；將頻率增大，電感線圈對(duì)交變電流阻礙作用變大，電容器的阻礙作用變小。電阻與頻率無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確。 答案　BD 9.如圖7，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻。閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10 sin 10πt (V)，則(　　)

8、 圖7 A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W D.電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A 解析　因e＝10 sin 10πt (V)，故ω＝10π rad/s，由ω＝2πf得f＝＝5 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；Em＝10 V，故其有效值E＝＝10 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；交流電表的示數(shù)及功率的計(jì)算均要用有效值，因此電路中電流表A的示數(shù)I＝＝1.0 A，選項(xiàng)D正確；外接電阻R所消耗的功率為P＝I2R＝1.02×9.0 W＝9 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案　D 10.照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們?cè)谕砩掀甙它c(diǎn)鐘

9、用電高峰時(shí)開(kāi)燈，電燈比深夜時(shí)要顯得暗些，這是因?yàn)榇藭r(shí)(　　) A.總電阻比深夜時(shí)大，干路電流減小，每盞燈分到的電壓就小 B.總電阻比深度時(shí)大，干路電流小，每一支路的電流就小 C.總電阻比深夜時(shí)小，干路電流大，輸電線上損失的電壓大 D.干路電流一定，支路比深夜時(shí)多，分去了一部分電壓 解析　此時(shí)用電器多，電阻小(因?yàn)橛秒娖鞫际遣⒙?lián)的)，而變壓器輸出電壓U不變，由I＝可知，干路電流大，輸電線上損失電壓大，電燈兩端電壓小，故比深夜暗，故C正確。 答案　C 二、填空題(本題共3小題，共18分，請(qǐng)將正確的答案填在橫線上) 11.(6分)(2017·湖州市高二期中)發(fā)電機(jī)電樞以轉(zhuǎn)速n＝3 0

10、00 r/min在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面與磁感線方向平行時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 000 V，若從線圈平面與中性面重合時(shí)計(jì)時(shí)，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式________ V，當(dāng)t＝0.03 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______ V。 解析　當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則Em＝1000 V，ω＝2πn＝100π rad/s，若從線圈平面與中性面重合時(shí)計(jì)時(shí)，則瞬時(shí)表達(dá)式e＝Emsin ωt＝1 000 sin 100πt V。 當(dāng)在t＝0.03 s時(shí)，e＝1 000×sin 100π×0.03 V＝0。 答案　1 000 sin 100πt　0 12.(6

11、分)一交流電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖8所示，則此交流電的頻率是________ Hz，若將該電壓加在10 μF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于______ V；若將該電壓加在一阻值為1 kΩ的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，電路中保險(xiǎn)絲的額定電流不能低于________ A。 圖8 解析　由題圖知T＝0.02 s，Um＝200 V而f＝ 所以f＝50 Hz，電容器耐壓值應(yīng)不小于200 V， I＝·＝ A≈0.14 A。 因?yàn)楸ｋU(xiǎn)絲熔斷電流指有效值，所以電路中保險(xiǎn)絲熔斷電流不能低于0.14 A。 答案　50　200　0.14 13.(6分)如圖9所示

12、，理想變壓器的原線圈接在220 V的正弦交流電源上，R＝10 Ω，副線圈b、c間匝數(shù)為10匝。當(dāng)把電鍵K由b擲向c時(shí)，通過(guò)R上的電流增加0.2 A，則通過(guò)變壓器鐵芯的最大磁通量變化率為_(kāi)_______。 圖9 解析　由＝＝得＝可得＝0.2 V/匝，即每匝線圈若接一個(gè)電壓表，其示數(shù)為0.2 V，所以結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可知，通過(guò)變壓器鐵芯的最大磁通量變化率為 Wb/s。 答案　 Wb/s 三、計(jì)算題(本題共3小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 14.(14分)如圖10所示，交流發(fā)

13、電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E＝20 V，內(nèi)阻不計(jì)，它通過(guò)一個(gè)R＝6 Ω的指示燈連接變壓器，變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V　0.25 W”，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計(jì)。求： 圖10 (1)降壓變壓器初、次級(jí)線圈匝數(shù)比； (2)發(fā)電機(jī)的輸出功率。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析　(1)彩色小燈泡額定電流IL＝ 次級(jí)線圈總電流I2＝24IL 變壓器輸入功率P入＝I1U1＝I2U2 變壓器原線圈電路中，交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì) E＝U1＋I(xiàn)1R 由理想變壓器的公式可得＝ 將E＝20 V代入以上式子可解得＝。 (2)發(fā)電機(jī)的輸出功率P出＝I1E 代入數(shù)據(jù)可得P出

14、＝6.67 W。 答案　(1)　(2)6.67 W 15.(14分)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220 匝，線圈面積S＝0.05 m2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T。如果用此發(fā)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)標(biāo)有“220 V　11 kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個(gè)理想變壓器，電路如圖11。求： 圖11 (1)發(fā)電機(jī)的輸出電壓為多少？ (2)變壓器原副線圈的匝數(shù)比為多少？ (3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多少？ 解析　(1)根據(jù)Em＝nBSω＝1 100

15、 V 得輸出電壓的有效值為U1＝＝1 100 V (2)根據(jù)＝＝ (3)根據(jù)P入＝P出＝2.2×104W 再根據(jù)P入＝U1I1，解得I1＝20 A 答案　(1)1 100 V　(2)5∶1　(3)20 A 16.(14分)如圖12是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場(chǎng)地上做“搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)”的示意圖。他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動(dòng)，銅芯線的兩端分別通過(guò)細(xì)銅線與靈敏交流電流表相連。搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))垂直。搖動(dòng)時(shí)，銅芯線所圍成半圓周的面積S＝2 m2，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω＝10rad/s，用電流表測(cè)得電路中電流I＝40 μA，電路總電阻R＝10 Ω，取＝2.25。

16、圖12 (1)求該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； (2)從銅芯線所在平面與該處地磁場(chǎng)平行開(kāi)始計(jì)時(shí)，求其轉(zhuǎn)過(guò)四分之一周的過(guò)程中，通過(guò)電流表的電量q； (3)求銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電路產(chǎn)生的焦耳熱Q。 解析　(1)銅芯線中產(chǎn)生的是正弦交流電，由于： Im＝I，Em＝ImR，Em＝BωS， 代入數(shù)據(jù)解得B＝2×10－5T (2)在銅芯線與地磁場(chǎng)平行開(kāi)始至銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周的過(guò)程中： E＝，ΔΦ＝BS，E＝IR，q＝It 代入數(shù)據(jù)解得q＝4×10－6 C (3)銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電路中產(chǎn)生的焦耳熱： 答案　(1)2×10－5 T　(2)4×10－6 C　(3)7.2×10－9 J