高考一轮复习物理选修3-2专练

高考一轮复习物理选修3-2专练1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重．其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格，可采取的措施有()A．提高输送功率B．应用超导体材料做输电线C．提高高压输电的电压D．减小输电导线的横截面积2．室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大，使得电视机更清晰，放大器放置在室外的天线附近，为它供电的电源盒放置在室内，连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能：既是天线放大器的50Hz低频电源线，同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内，供电视机使用，这就是说，低频电流和高频电流共用一个通道．室内电源盒的内部电路如图示，关于电容器C和电感线圈L的作用，下面说法正确的是()A．高频电视信号经过电容器C输送给电视机B．电容器C对高频电视信号没有阻碍作用C．电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器D．电感线圈L对50Hz低频电流没有阻碍作用3．(2013·南通模拟)某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是()A．交变电流的频率为0.02HzB．交变电流的瞬时表达式为i＝5cos50πt(A)C．在t＝0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其产生的热功率为5W4．(2013·大连一模)如图所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等．某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是()5．(2013·江苏启东质检)如图所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V 和10A ，已知图甲中原、副线圈匝数比为100：1，图乙中原、副线圈匝数比为1：10，则( )A ．图甲中的电表是电压表，输电电压为22013VB ．图甲是电流互感器，输电电流是100AC ．图乙中的电表是电压表，输电电压为22013VD ．图乙是电流互感器，输电电流是10A6．(2013·福建质检)如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ( )A ．线圈先后两次转速之比为3：2B ．两种情况在0.3s 内通过线圈的磁通量之比为1：1C ．两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Q a ：Q b ＝3：2D ．两种情况在相等时间内产生的焦耳焦之比Q a ：Q b ＝9：47．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1n ，副线圈接有一个定值电阻R ，则 ( )A ．若ab 之间接电动势为U 的蓄电池，则R 中的电流为nURB ．若ab 之间接电动势为U 的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零C ．若ab 之间接电压为U 的交流电，则原线圈中的电流为n 2URD ．若ab 之间接电压为U 的交流电，则副线圈中的电流为nUR8．平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t ＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是 ( )9．如图所示，面积为S 、匝数为N 、电阻为r 的线圈与阻值为R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R 的两端．线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动．设线圈转动到图示位置的时刻t ＝0.则 ( )A ．在t ＝0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R 的电流为0，电压表的读数也为0B ．1秒钟内流过电阻R 的电流方向改变ωπ次C ．在电阻R 的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D ．在电阻R 的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变10．(2013·北京模拟)如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U ，额定功率均为P ，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n 1：n 2和电源电压U 1分别为 ( )A ．1：2 2UB ．1：2 4UC ．2：1 4UD ．2：1 2U11．有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V 的交流电压上，副线圈上电压为________V ，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.12．如图所示，水平铜盘半径为r ，置于磁感应强度为B ，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕过中心轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的中心及边缘处分别用滑片与一理想变压器的原线圈相连，理想变压器原、副线圈的匝数之比为n ，变压器的负线圈与一电阻为R 的负载相连，则变压器原线圈两端的电压为________，通过负载R 的电流为________．13．如图所示，4只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原副线圈回路中，当原线圈的a、b 两端接入恒定的交流电压U0时，4只灯泡均正常发光，则三组线圈的匝数比为n1：n2：n3＝________，灯泡的额定电压U＝________.14．(2013·江苏模拟)交流发电机的原理如图(甲)所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图(乙)所示，已知线圈的电阻为R＝2.0Ω，求：(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1min内外力对线圈做的功是多少？15．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，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＝2V.求：(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A.则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？16．一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100W，使用的区间变压器匝数比为1656，恰好能使额定电压为220V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250W，若变压器输入电压仍为6600V，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？17．风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，如图所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．(1)利用总电阻R＝10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率P0＝300kW，输出电压U＝10kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能P m；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施．(3)已知风力发电机的输出功率为P与P m成正比．某风力发电机在风速v1＝9m/s时能够输出电功率P1＝540kW.我国某地区风速不低于v2＝6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时．参考答案1．C[解析] 电路中损失的功率P ＝I 2R ，可见，要减少远距离输电的损耗，一是可以减小输电线的电阻，如增加输电导线的横截面积，或换用导电性能好的材料，但目前超导材料还没有能进入大规模实用阶段，B 、D 不正确；二是减小输电电流，即提高高压输电的电压，C 正确．提高输送功率，损失也相应增加，不能达到目的，A 错．2．AC[解析] 电容器是通高频、阻低频，选项A 正确；电感线圈是通低频、阻高频，选项C 正确． 3．D[解析] 由图象知，交流电的周期为0.02s ，故频率为50Hz ，A 错；转动的角速度ω＝2πT＝100π，故电流瞬时表达式为i ＝5cos100πt (A)，B 错；t ＝0.01s 时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C 错；交流电电流的有效值I ＝I m 2＝52A ，故P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫522×0.4W ＝5W ，故D 正确．4．C[解析] 由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B 、导线有效长度L 和导线切割速率v 等都不变化，由E ＝BLv ，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变．根据右手定则，电流方向做周期性变化，C 正确．5．A[解析] 根据输入端的连接关系可知，图中甲为电压互感器，图中电表为电压表；乙为电流互感器，图中的电表为电流表．根据变压器的电压、电流与匝数的关系可得，图甲中原、副线圈电压关系为U 1220V ＝1001，所以输电电压U 1＝22013V ；图乙中原、副线圈中电流关系为I 110A ＝101，所以输电电流I 1＝100A ，A 正确．6．AD[解析] 两种情况T a ：T b ＝2：3，f a ：f b ＝3：2，线圈先后两次转速之比为3：2，选项A 正确．两种情况下在0.3s 内磁通量的变化量不同，选项B 错误．交流电的最大值E m ＝NBSω，电动势最大值之比为3：2，Q ＝U 2有Rt ，两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Q a ：Q b ＝9：4，选项D 正确．7．CD[解析] 蓄电池的电动势恒定，若a 、b 间接电动势为U 的蓄电池，在变压器的铁芯中不能产生变化的磁场，不能在副线圈中产生感应电动势，副线圈中无电流，但原线圈中电流不为零．故AB 错；若a 、b 间接电压为U 的交流电，副线圈两端的电压为n U ，电流为nU R ，由I 1：I 2＝n 2：n 1得：I 1＝n 2UR，故CD 均对．8． A[解析] 粒子的加速度a ＝qU 0md ＝定值，故CD 均错；由图知，0～T 2与T2～T 内粒子加速度大小相等，方向相反，故粒子做单向直线运动，速度没有反向，故A 对B 错．9．BC[解析] 图示位置为中性面，但由于产生的是正弦交流电，故流过电阻的电流和电压表的读数都为其有效值，不是0，故A 错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为2f ＝2×ω2π＝ωπ，B 正确；R 两端再并联电阻时，干路电流增大，路端电压减小，故电压表读数减小，C 正确；并上电容后，由于电路与交变电源相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D 错误．10．C[解析] 设灯泡正常发光时，额定电流为I 0. 由题图可知，原线圈中电流强度I 原＝I 0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流强度I 副＝2I 0，U 副＝U ，根据理想变压器的基本规律：I 原n 1＝I 副n 2得n 1：n 2＝2：1； U 原/U 副＝n 1/n 2得U 原＝2U ，所以U 1＝4U .11． 24 26[解析] 由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝24V ，穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的自感电动势的最大值，即⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt m ＝E m n ＝22021320Wb/s ＝26Wb/s. 12．12Bωr 2 0[解析] 原线圈两端的电压等于铜盘的边缘和中心的电势差，等效于一根长为r 的棒绕圆心以角速度ω转动，其两端的电势差为12Bωr 2，显然为一定值，所以，副线圈中无电流．13．3：2：1 U 04[解析] 设灯泡额定电压为U ，变压器原线圈的输入电压U 1＝U 0－U ，由理想变压器功率关系：I (U 0－U )＝(2U )22R ＋U 2R，而原线圈输入电流 I ＝UR，∴U R (U 0－U )＝3U 2R ，解得：U ＝U 04， 对原副线圈，分别有U 0－U 2U ＝n 1n 2，∴n 1n 2＝32，U 0－U U ＝n 1n 3，n 1n 3＝3∴n 1：n 2：n 3＝3：2：114．(1)2A (2)4×10－3s (3)4W (4)240J [解析] (1)由题图知，I m ＝2A.(2)T ＝4×10－3s.(3)电流有效值I ＝I m /2，电阻上产生的电热功率P ＝I 2R ＝I 2m 2R ＝4W.(4)外力对线圈做功，其他形式的能转化为电能再转化为内能，1min 内外力对线圈做的功W ＝Pt ＝240J.15．(1)1650匝 (2)13A (3)23A[解析] (1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1/n 1＝U 2/n 2＝U ，则n 1＝1650匝．(2)当开关S 断开时，有：U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2/U 1＝13A(3)当开关S 断开时，有：R 1＝U 2/I 2＝44Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L /2＝22Ω，副线圈中的总电流为I 2′＝U 2/R ′＝10A.由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′/U 1＝23A.16． 2209[解析] 未换时输电电流I ＝P 总U 用＝440×100220A ＝200A ，输送电压U 2＝n 2n 1U 1＝6165×6600V ＝240V ，则由U 线＝U 2－U 用＝IR 线知R 线＝240－220200Ω＝0.1Ω.换变压器后I ′＝P 总U 用＝440×250220A ＝500A.线路损失电压U 线′＝I ′R 线＝50V ，变压器输出电压U 2′＝U 用＋U 线′＝220V ＋50V ＝270V .变压器匝数之比为n 1：n 2＝U 1：U 2′＝6600：270＝220：9.17． (1)0.03 (2)12πρr 2v 3 措施见解析 (3)8×105kW·h[解析] (1)导线上损失的功率为P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2R ＝9kW损失的功率与输送功率的比值P P 0＝9×103300×103＝0.03(2)风垂直流向风轮机，提供的风能功率最大．单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρvS ，S ＝πr 2，风能的最大功率可表示为P m ＝12(ρvS )v 2＝12πρr 2v 3采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等．(3)风力发电机的输出功率为P 2＝⎝⎛⎭⎫v 2v 13P 1＝⎝⎛⎭⎫693×540kW ＝160kW ，最小年发电量为W ＝P 2t ＝160×5000kW·h ＝8×105kW·h。