(新课标)2014年高考物理二轮复习精题巧练二十九

-1-新课标2014年高考二轮复习之精题巧练二十九一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)1．如下图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是()A．电动机两端电压为IRB．电动机消耗的功率为I2RC．原线圈中的电流为nID．变压器的输入功率为UIn【答案】D【解析】电动机两端电压为Un，故电动机消耗的功率为IUn，即为变压器的输入功率，原线圈中的电流I0＝I/n.2．(2011·广东惠州调研)如图所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是()A．图中M是闭合的铁芯，它由整块铁组成B．发电机应与线圈Ⅰ相连，升高后的电压由c、d两端输出C．发电机应与线圈Ⅱ相连，升高后的电压由a、b两端输出D．变压器的输出电压频率高于输入电压的频率【答案】C【解析】变压器的铁芯由相互绝缘的钢片组成，A错误；变压器为升压变压器，变压器的输入电压与输出电压之比等于原线圈与副线圈匝数之比，故发电机应与线圈Ⅱ相连，线圈Ⅰ为输出端，C正确，B错误；根据电磁感应定律，输出电压频率等于输入电压频率，D错误．3．某水利发电站发电机发电后，先通过电站附近的升压变压器升压后，再通过输电线路把电能输送到远处的降压变压器，降压后，再用线路输送到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加较大，这时与用电低谷时比较()A．升压变压器的副线圈两端的电压变小B．高压输电线路的电压损失变大-2-C．降压变压器副线圈中的电流变小D．降压变压器副线圈两端的电压变大【答案】B【解析】升压变压器的输入电压不变，输出电压也不变，A选项错误；此时输电线路输电功率变大，输电电压不变，输电电流变大，电压损失ΔU＝I×R线也变大，B选项正确；降压变压器输入电压降低，输出电压降低，但输出功率变大，输出电流变大，C、D选项错误．4．钳形电流表的外形和结构如图(a)所示．图(a)中电流表的读数为1.2A，图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则()A．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4AB．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4AC．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(b)的读数为3.6A【答案】C【解析】钳形电流表的工作原理是电磁感应，所以它只能测定交变电流，根据变压器的原理，I1n1＝I0n0，其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数，n0指待测电流导线的匝数，I0指外接电流．当在图(b)中用同一电缆线绕了n0′＝3匝，则n0′＝3n0，则满足I2n1＝I0n0′，解得I2＝3I1＝3.6A.二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．以下各小题四个选项中，只有两个选项符合题意．若只选一个且正确的给3分；若选两个且都正确的给6分，但只要选错一个或不选，该小题就为0分)5．面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如下图甲、乙所示的磁场中．甲图中是磁感应强度为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-3-C．两线圈中产生的交流电流的有效值不同D．从此刻起，T/4时间内流过线圈横截面的电荷量相同【答案】AD【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、交流电流的有效值、T/4时间内流过线圈横截面的电荷量都是相同的．6．有一个电子器件，当其两端电压高于100V时导电，等于或低于100V时则不导电，若把这个电子器件接到100V、50Hz的正弦交流电源上，这个电子器件将()A．不导电B．每秒钟内导电50次C．每秒钟内导电100次D．每次导电的时间为0.005s【答案】CD【解析】由e＝Emsinωt，ω＝2πf＝100π，可知100＝1002sin100πt，所以sin100πt＝12，100πt＝π4，所以t＝1400s＝0.25×10－2s，故每次导电时间间隔为0.005s．画出其e－t图如图，由图可知：每个周期导电2次，每秒导电100次．综上可知：C、D选项正确．7．如图所示，两只相同的灯泡，分别接在理想变压器的原、副线圈上(灯泡电阻不随温度变化)，已知原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，电源电压为U，则()A．通过A、B灯的电流之比IA∶IB＝2∶1B．灯泡A、B两端的电压之比UA∶UB＝1∶2C．灯泡A、B两端的电压分别是UA＝15U，UB＝25UD．灯泡A、B消耗的功率之比PA∶PB＝1∶1【答案】BC【解析】通过电灯的电流分别为变压器原、副线圈的电流，IA/IB＝n2/n1＝1/2，因为是相同的两只灯泡，所以两端的电压比等于电流比，消耗的功率比等于电流的平方比．因为B灯电压-4-为副线圈输出电压，则原线圈电压是U1＝n1n2UB＝2UB.而A灯电压UA＝12UB，由于A灯跟原线圈串联在电源电压U上，即12UB＋2UB＝U，所以UB＝25U，UA＝15U.综上分析B、C选项正确．8．如下图所示为一理想变压器，A和B端接交流电源，C和D端接负载电阻R，P为滑动触头，当P向上滑动时，下面说法中正确的是()A．R两端的电压下降，电流减小B．R两端的电压升高，电流增大C．R两端的电压升高，电流减小D．R消耗的功率减小【答案】AD【解析】当P向上滑动时，原线圈匝数n1增大，根据U1n1＝U2n2，U2下降，所以R两端的电压下降，电流减小，R消耗的功率减小．9．一理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示．在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．原线圈两端接在电压为U的交流电源上，则()A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小【答案】BC【解析】根据理想变压器原副线圈上电压、电流决定关系知：在输入电压U1不变的情况下，U2不变．当保持Q的位置不动，滑动头P向上滑动时，副线圈上的电阻增大，电流减小，故输入电流I1亦随着减小，即电流表的示数变小，A错误B正确；当保持P的位置不动，将Q向上滑动时，由U1U2＝n1n2知，副线圈上匝数增大，引起副线圈上电压增大，即副线圈上电流增大，故原线圈上的电流亦随着增大，故电流表的示数增大，C正确D错误．三、非选择题(本题共3小题，共54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-5-出数值和单位)10．(18分)每逢节日，同学们往往能看到许多霓虹灯发出鲜艳绚丽的灯光，将城市装扮得异彩纷呈，赏心悦目．有一正弦交流电源，电压有效值U＝120V，把它加在激发电压和熄灭电压均为U0＝602V的霓虹灯上．(1)试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？(2)为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？【解析】(1)由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得：Um＝1202V，设t＝0时交流电的瞬时电压U＝0，则交流电的瞬时表达式为：U＝1202sin100πt(V)．如图所示，画出一个周期内交流电的U－t图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当U＝U0＝602V时，由瞬时表达式得t1＝1/600s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间：t＝T－4t1＝175s.再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t＝36001/50×175＝2400s.(2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有1/300s(如图t2时刻到t3时刻)，由于人的眼睛有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约1/16s，远大于1/300s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为灯短暂的熄灭而有所感觉．11．(18分)某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失．【解析】(1)设线路电阻为R，线路的损失功率为P损，线路的损失电压为U损，发电站的输出功率为P，升压变压器的输出电压为U.由电阻定律可求出输电线路的总电阻R＝ρlS＝2.4×10－8×2×80×1031.5×10－4Ω＝25.6Ω输电线路损失的电功率为输出功率的4%，则P损＝P×4%＝4×105W由P损＝I2R可求得输电线中通过的电流I＝P损R＝4×10525.6A＝125A由P＝UI可求得升压变压器的输出电压U＝PI＝104×103125V＝8×104V.(2)损失的电压U损＝IR＝125×25.6V＝3200V.-6-12．(18分)某小型发电站的发电机输出交流电压为500V，输出电功率为50kW，如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？【解析】用500V电压输送电时示意图如下图所示，50kW的电功率在输电线上的电流I0＝P/U0＝50×103/500A＝100A.用户获得电压U1＝U0－I0R＝(500－100×3)V＝200V，用户获得的功率P1＝I0U1＝2×104W.改用高压输送时，示意图如下图所示，要求P损＝0.6%P，即P损＝50×103×0.6%W＝300W.输电电流I＝P损/R＝300/3A＝10A.发电站升压后输电电压U＝PI＝50×10310V＝5000V，升压变压器匝数比n1/n2＝U0/U＝500/5000＝1/10，输电线上损失的电压U′＝I·R＝10×3V＝30V.到达用户输入变压器电压U2＝U－U′＝(5000－30)V＝4970V，降压变压器的匝数比n3n4＝U2U3＝4970220＝49722.