2019-2020学年高二下学期第五单元训练卷
物 理 （一）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第1～6题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第7～10题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
1．某小型发电机产生的交流电动势为e＝50sin(100πt) V。对此电动势，下列表述正确的有( )
A．周期是0.02 s B．频率是100 Hz
C．有效值是25 V D．最大值是50 V
2．如图所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是( )
A．升高U1会增大输电电流I2
B．升高U1会增大线路的功率损耗
C．升高U1会增大线路的电压损耗
D．升高U1会提高电能的利用率
3．一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方∶Q正等于( )
A．1∶ B．∶1 C．1∶2 D．2∶1
4．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则( )
A．R消耗的功率变为P
B．电压表V的读数变为U
C．电流表A的读数变为2I
D．通过R的交变电流频率不变
5．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A．原线圈的输入功率为220 W
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为110 V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
6．如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是( )
A．变压器输入功率为484 W
B．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
C．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝3∶11
7．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则( )
A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线
B．t＝1 s时，线圈中的电流改变方向
C．t＝1.5 s时，线圈中的感应电动势最大
D．一个周期内，线圈产生的热量为8π2 J
8．如图甲为电热毯电路示意图，交流电压u＝311sin(100πt) V，当开关S闭合时，电热丝的电功率为P0；当开关S断开时，加在电热丝上的电压如图乙所示，则( )
A．开关闭合时，交流电压表的读数为220 V
B．开关闭合时，交流电压表的读数为311 V
C．开关断开时，交流电压表的读数为311 V，电热丝功率为P0
D．开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为P0
9．如图所示，将一根电阻为R的绝缘硬金属导线弯成一个标准的正弦曲线形状，其两端a、b通过小金属环保持与长直金属杆有着良好接触但无摩擦，导线与杆相交处二者绝缘，金属导线两端a、b间距离为2d，最高点到ab连线的距离为L，金属杆电阻忽略不计，空间中存在有理想边界的匀强磁场，宽度为d，方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，磁场的边界与金属杆垂直，M和N位于磁场区域的边界上，在外力的作用下，导线以恒定的速度v向右匀速运动，从b位于M左侧的某一位置运动到a位于N右侧的某一位置，则在此过程中，以下说法正确的是( )
A．导线上有电流通过的时间为
B．导线上有电流通过的时间为
C．外力所做的功为
D．金属导线所产生的焦耳热为
10．如图所示，图乙中理想变压器的原线圈接如图甲所示的交变电流。理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶3，定值电阻的阻值为11 Ω，滑动变阻器的总阻值为22 Ω。下列说法中正确的是( )
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电阻R两端的电压不变
C．滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，通过电阻R的电流为8.45 A
D．滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为132 W
二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题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。)
11．(6分)一电热器接在最大值为36 V的正弦交流电源上时产生的热功率为P，若接到某直流电源上时产生的热功率为，忽略电阻随温度的变化，则所接直流电源的电压U＝________V。
12．(10分)如图所示，电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2 A，电容器C的击穿电压为300 V。若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为________A，电压表的读数为________V。
13．(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω。已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数。
13．(10分)交流发电机电枢电阻为2 Ω，感应电动势瞬时值表达式为e＝389sin(100πt) V，给电阻R＝8 Ω的用电器供电，则：
(1)通过用电器的电流为多少?
(2)电源输出功率和发电总功率为多少?
(3)发电机输出端电压为多少?
14．(12分)如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300 V，副线圈两端电压为U2＝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。则：
(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＝5 A。则电流表A1的示数I1为多少?
(3)在(2)中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1'等于多少?
15．(12分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，匝数为n＝50匝的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴OO'匀速转动，每匝线圈长为L＝25 cm，宽为d＝20 cm。线圈每分钟转动1500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时。
(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式。
(2)若每匝线圈本身电阻r＝0.02 Ω，外接一阻值为13 Ω 的用电器，使线圈与外电路组成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式。
(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e'和感应电流i'的瞬时值表达式如何?
(4)画出(1)(2)中的e－t、i－t图象。
2019-201920学年高一下学期第五单元训练卷
物 理（一）答 案
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第1～6题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第7～10题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
1．A
由ω＝2πf＝100π rad/s得f＝50 Hz，B错误；T＝＝0.02 s，A正确；从中性面开始计时，交流电动势的表达式为e＝Emsin ωt，因e＝50sin(100πt) V，所以最大值Em＝50 V，D错误；有效值E＝＝25 V，C错误。
2．D
升高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝I1，所以I2将减小，故A错误；线路功率损耗P损＝R，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，故D正确。
3．D
对于方波交流电源，电压的有效值和最大值相等，即u方＝u0，在周期T内产生的热量为Q方＝·T，对于正弦交流电源，电压的有效值u正＝，在周期T内产生的热量为Q正＝·T，整理可得Q方∶Q正＝2∶1，选项D正确。
4．B
本题考查交变电流的产生和变压器原理，清楚感应电动势的决定因素是解题的关键，另外要知道交流电表测的是交变电流的有效值。发电机线圈转速变为原来一半时，产生电动势的最大值和有效值均变为原来的一半，变压器匝数比不变，故副线圈上的电压表示数变为原来的一半，选项B正确；对负载电阻R，由P＝可得，R消耗的功率变为原来的，即副线圈消耗的功率变为原来的，故原线圈消耗的功率也变为原来的，而原线圈电压变为原来的一半，故原线圈中的电流(电流表示数)变为原来的一半，选项A、C均错误；发电机线圈转速变为原来一半时，线圈转动的角速度变为一半，由f＝可得交变电流的频率变为原来的2倍，选项D错误。
5．B
由得U2＝110 V，故P入＝P出＝＝220 W，A项错误。由I2＝得I2＝2 A，，故I1＝1 A，电流表示数为1 A，B项正确。电压表示数为有效值，即110 V，C项错误。T＝＝0.02 s，故D项错误。
6．C
变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，选项A错误；由，选项D错误；由得I1＝I2＝×2.2 A＝0.6 A，选项C正确；根据I＝得通过副线圈的电流的最大值I2m＝I2＝ A，选项B错误。
7．AD
t＝0时，磁通量为零，故线圈平行于磁感线，故A正确；t＝1 s时，由题图可知，磁通量为零，磁通量变化率最大，此时斜率方向不变，感应电流方向不变，故B错误；当t＝1.5 s时，磁通量最大但磁通量变化率为零，感应电动势为0，故C错误；由题图可知，有效值E＝Em＝nΦmω＝2π V，在一个周期内产热Q＝T＝8π2 J，故D正确。
8．AD
交流电压表的读数为有效值，计算热功率要用有效值。开关接通时，交流电压峰值Um＝311 V，所以有效值U＝＝220 V，A正确；开关断开时，取一个周期T，电热丝产生的热量减半，所以由P＝，电热丝功率为，由P＝，电压有效值为≈156 V，电压表示数为156 V。
9．BC
导线上有电流即导线在磁场中切割磁感线时，导线在运动过程中的距离为3L，所以时间为t＝，故B正确；外力所做的功等于金属导线上产生的热量，金属导线产生的感应电动势瞬时值为e＝Byv，y是有效切割长度y＝Lsin ωt，得到e＝BLvsin ωt，ω＝，则线圈中产生正弦式交变电流，其感应电动势的有效值为E＝，故导线全部穿过磁场过程，外力F所做功为W＝，故C正确。
10．AD
由交变电流的图象可知，加在原线圈中电流的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz，由于变压器不能改变电源的频率，副线圈输出电压的频率为50 Hz，故A正确；滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路总电阻变小，电流变大，由U＝IR可知，电阻R两端的电压变大，故B错误；原线圈电压的有效值U1＝＝440 V，根据U1∶n1＝U2∶n2可得副线圈的电压U2＝66 V，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，通过电阻R的电流为I2＝＝6 A，故C错误；滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为P2＝＝132 W，故D正确。
二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题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。)
11．(6分)
18
设电热器的电阻为R，接交流电源时，有P＝；接直流电源时，有＝，联立解得U＝18 V。
12．(10分)
2 212.1
电阻R0和R串联接入交流电路中，通过保险丝的电流与通过电流表的电流相等；电容器与电阻R并联，故电容器两端的电压与R两端的电压相同。电压表的读数是电阻R两端电压的有效值，而电容器的击穿电压是加在电容器两端的交流电压的最大值，故电流表的读数为2 A，电压表的读数为 V＝212.1 V。
13．(10分)
感应电动势的最大值：Em＝nBSω＝nΦmω
设线圈在磁场中转动的周期为T，则有ω＝
根据欧姆定律，电路中的电流的最大值为：Im＝
有效值：I＝Im
由题中给定的Φ－t图象可得：
Φm＝1.0×10－2 Wb，T＝3.14×10－2 s
解以上各式，并代入数据，得：I＝1.41 A。
13．(10分)
(1)交流电动势的有效值为E＝ V≈275 V
根据闭合电路欧姆定律I＝ A＝27.5 A。
(2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率P出＝I2R＝6050 W
发电总功率为P＝EI＝275×27.5 W＝7 562.5 W。
(3)发电机的路端电压为U＝IR＝27.5×8 V＝220 V。
14．(12分)
(1)由电压与变压器匝数的关系可得：
＝U
则n1＝1650匝。
(2)当开关S断开时，有：
U1I1＝U2I2，I1＝ A。
(3)当开关S断开时，有：R1＝＝44 Ω
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R'，有R'＝＝22 Ω，副线圈中的总电流为I2'＝＝10 A
由U1I1'＝U2I2'可知：I1'＝ A。
15．(12分)
(1)线圈匝数n＝50，磁场的磁感应强度B＝0.5 T，线圈转动的角速度ω＝2πf＝2π× rad/s＝50π rad/s，线圈的面积S＝Ld＝0.05 m2
所以Em＝nBSω＝50×0.5×0.05×50π V≈196 V
从图示位置计时，有e＝Emcos ωt＝196cos(50πt) V。
(2)若r＝0.02 Ω，则r'＝50r＝0.02×50 Ω＝1 Ω
R总＝R+r'＝13 Ω+1 Ω＝14 Ω
Im＝ A＝14 A
所以i＝Imcos ωt＝14cos(50πt) A。
(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e'＝196sin(50πt) V，i'＝14sin(50πt) A。
(4)因为ω＝50π rad/s，所以T＝＝0.04 s，Em＝196 V，Im＝14 A。(1)(2)中的e－t、i－t图象分别如图甲、乙所示。
2019-2020学年高二下学期第五单元训练卷
物 理 （二）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第1～6题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第7～10题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
1．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n1：n2和电源电压U1分别为( )
A．1∶2 2U B．1∶2 4U
C．2∶1 4U D．2∶1 2U
2．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )
A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
3．测电笔中的氖管启辉电压为86.6 V，把它接到有效值电压为70.7 V、频率为50 Hz的余弦交流电源上，则氖管( )
A．不能发光
B．能发光，每秒发光50次
C．能发光，每秒发光100次
D．能发光，每秒发光200次
4．如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡L和交流电风扇电动机D，电动机线圈电阻为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I，则下列说法正确的是( )
A．理想变压器的输入功率为
B．灯泡L中的电流为
C．风扇电动机D输出的机械功率为(I－)
D．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为
5．如图所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R的输电线对用电器供电，设两盏灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的触头P向N移动，会出现的现象是( )
A．电流表?的示数不变，灯泡L1变暗，L2变亮
B．电流表?的示数变大，灯泡L1变亮，L2变暗
C．电流表?的示数变大，灯泡L1、L2均变暗
D．电流表?的示数变小，灯泡L1、L2均变暗
6．如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则( )
A．I2＝
B．输电效率为×100%
C．用户的用电器的数量增多时，U3将增大
D．用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率
7．如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表?接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
8．如图甲所示，为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其e－t图象如图乙所示。发电机线圈的内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则( )
A．电压表的示数为6 V
B．发电机的输出功率为4 W
C．在1.0×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量最大
D．在2.0×10－2 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大
9．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则( )
A．乙图中电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πt V
B．乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V，所以＝
C．通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
10．一个理想变压器的线圈绕向如图甲所示，原线圈输入电流的i－t图象如图乙所示，第1 s内电流方向在图甲中已标出，则( )
A．灯泡中的电流变化周期为2 s
B．输入电流的有效值小于 A
C．前2 s内灯泡中电流方向从b到a
D．前2 s内铁芯中磁通量的变化率恒定
二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题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。)
11．(6分)(1)某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是 。
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
(2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 ；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法。(均选填“增大”“减小”或“不变”)?
12．(10分)有一个教学用的可拆变压器，其铁心粗细一致，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。
(1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图中的a、b位置，则A线圈的电阻为 Ω，由此可推断 (选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。?
(2)如果把此变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请完成以下填空：
①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；
②将A线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和 (选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U；?
④则A线圈的匝数为 。(用已知和测得量的符号表示)?
13．(10分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100。穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω。已知感应电动势的最大值Em＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数。
14．(11分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝ T。为用此发电机所发出交变电流带动两个标有“220 V 11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：
(1)发电机的输出电压有效值为多少？
(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？
15．(11分)三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程，水利枢纽控制流域面积为1.0×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011 m3。水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P＝1.82×107 kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010 kW·h。(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，取重力加速度g＝10 m/s2)
(1)若三峡电站上、下游水位差按h＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值。
(2)若26台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均每年发电的时间为多少天？
(3)将该电站的电能输送到华中地区，输送的电功率为P1＝4.5×106 kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500 kV，而发电机组输出的电压约为U0＝18 kV，要求输电线上损耗的功率为输送的电功率的5%。求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻。
16．(12分)如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：
(1)从图示位置起转动转的时间内负载电阻R上产生的热量；
(2)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量；
(3)电流表的示数。
2019-2020学年高二下学期第五单元训练卷
物 理（二）答 案
一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第1～6题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第7～10题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
1．C
设灯泡正常发光时，额定电流为I0。由题图可知，原线圈中电流I原＝I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副＝2I0，U副＝U，根据理想变压器的基本规律：I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原/U副＝得U原＝2U，所以U1＝4U。C项正确。
2．D
根据图乙可知，发电机输出的交流电的周期为0.02 s，根据频率与周期的关系得发电机输出的交流电的频率为50 Hz，由于变压器在传输电能的过程中不改变交流电的频率，故用户用电器上交流电的频率为50 Hz，A项错误；根据图乙可知，发电机输出的交流电的最大值为500 V，由于该交流电是正弦式交变电流，根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系可得，发电机输出的交流电的有效值为250 V，故B项错误；根据输电线上的电流与升压变压器的输入电压U1、升压变压器的原、副线圈的匝数比、降压变压器的原、副线圈的匝数比、输电线上的电阻R线和负载电阻R负的关系可得I线＝I3＝()2，即I线＝，则当升压变压器的输入电压U1和输电线上的电阻R线一定时，输电线的电流I线与升压变压器的原、副线圈的匝数比、降压变压器的原、副线圈的匝数比和负载电阻R负都有关系，故C项错误；根据焦耳定律可得，输电线上损失的功率P损＝IR线，又I线＝，即P损＝则当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率将减小，故D项正确。
3．C
交变电流电压的最大值为×70.7 V≈100 V，大于启辉电压86.6 V，故能发光，一个周期内发光两次，每秒发光100次。
4．D
理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，则输出端电压为，灯泡L中的电流为，而电动机的输入功率为，故A、B项错误；电动机D的输入功率为，而电动机的线圈电阻消耗的功率为I2r，则电动机D的机械功率为－I2r，故C项错误；若电风扇由于机械故障被卡住可视为纯电阻，两电阻并联，则根据欧姆定律变压器原理＝可知，通过原线圈的电流为，故D项正确。
5．B
副线圈输出电压不变，滑动变阻器的触头P向N移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L2两端的电压减小，所以灯泡L2的电流减小，因为总电流增大，所以灯泡L1的电流增大，即灯泡L1变亮，灯泡L2变暗。因为副线圈上的电流增大，所以输出功率变大，输入功率变大，而输入电压不变，输入电流变大，电流表?的示数变大。
6．A
根据欧姆定律，I2＝，A正确；输电效率，B错误；用户的用电器的数量增多时，I4增大，I2增大，U3＝U2－I2R将减小，C错误；用户得到的电功率等于电厂输出的电功率加上线损功率，D错误。
7．BD
设变压器副线圈两端的电压为U2，则有＝，而U2＝Ucd，所以A项错误；增大负载电阻R，变压器的输出功率减小，所以电流表的读数减小，B项正确；负载电阻的阻值减小，Ucd不变，C项错误；将二极管短路，变压器的输出功率加倍，所以输入功率加倍，因此电流表的示数加倍，D项正确。
8．CD
根据e－t图象可知产生的交变电流的电动势最大值为6 V，有效值为6 V，根据闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数为U＝×6 V＝5.4 V，A错；根据电功率公式得发电机的输出功率为P＝()2×9 W＝3.24 W，B错；根据e－t图象可知在1.0×10－2 s时刻，电动势为零，说明此时线圈处于中性面，磁通量最大，C正确；在2.0×10－2 s时刻，电动势为最大，说明此时线圈处于与中性面垂直的位置，磁通量最小，但是磁通量的变化率最大，D正确。
9．AD
由于输电线上电阻会损失电压、电功率，使得U2＞U3，故P2＞P3，选项D正确；因为＝，＝，由于U1＝U4＝220 V，U2＞U3，所以＜，选项B错；由交流电及变压器基础知识可知选项A正确，C错。
10．BCD
由题图乙知i的变化周期为4 s，A项错误。当输入电流为正弦式交流电时，I有效＝ A，而此题中，电流的有效值要小于 A，B项正确。由楞次定律判知前2 s内灯泡内电流方向从b向a，C项正确。由图象可知在前2 s电流I的变化率恒定，由此产生的磁通量的变化率也是恒定的，D项正确。综上可知，B、C、D正确。
二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题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。)
11．(6分)
(1)D (2)增大 减小
(1)变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，故ABC错误，D正确。
(2)根据变压比公式，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；根据变压比公式，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。
12．(10分)
(1)24 A (2)绕制
(1)多用电表欧姆挡读数＝指针指示值×倍率，A的读数为24，倍率为×1，所以电阻为24 Ω。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B的大，所以A线圈匝数多。
(2)③因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接，变压器输入输出电压都是交流，所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压U。
④根据变压器电压比等于匝数比，有，所以nA＝n·。
13．(10分)
感应电动势的最大值：Em＝nBSω＝nΦmω
设线圈在磁场中转动的周期为T，则有ω＝
根据欧姆定律，电路中的电流的最大值为：
Im＝
有效值：I＝Im
由题中给定的Φ－t图象可得：
Φm＝1.0×10－2 Wb，T＝3.14×10－2 s
解得：I＝1.41 A。
14．(11分)
(1)由Em＝NBSω＝1100 V
得输出电压的有效值为U1＝＝1100 V。
(2)根据＝得＝。
(3)根据P入＝P出＝2.2×104 W
由P入＝U1I1，解得I1＝20 A。
15．(11分)
(1)电站的能量转化效率为
η＝＝×100%＝67.1%。
(2)根据P＝有t＝＝＝192.3(天)。
(3)升压变压器原、副线圈的匝数比为＝＝＝
输电线中的电流为I＝＝ A＝9.0×103 A
输电线上损耗的功率为P损＝5%P1＝2.25×108 W
由P损＝I2R得输电线路的总电阻为R＝＝ Ω＝2.78 Ω。
16．(12分)
线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流，此交变电流的电动势最大值为
Em＝BSω＝B·πr2·2πn＝π2Bnr2。
(1)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为E＝＝
电阻R上产生的热量Q＝()2R·＝＝。
(2)在线圈从图示位置转过1/4转时间内，电动势的平均值为＝
通过R的电荷量q＝·Δt＝·Δt＝＝。
(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得
·＝T，E′＝
故电流表的示数为I＝＝。
