2012届高考物理 同心圆梦专题卷专题10

用心 爱心 专心 1 20122012 届同心圆梦专题十物理届同心圆梦专题十物理 考试范围 交变电流考试范围 交变电流 一 选择题 本题共一 选择题 本题共 1010 小题 每小题小题 每小题 4 4 分 共分 共 4040 分 在每小题给出的四个选项中 有的只分 在每小题给出的四个选项中 有的只 有一个选项符合题目要求 有的有多个选项符合题目要求 全部选对的得有一个选项符合题目要求 有的有多个选项符合题目要求 全部选对的得 4 4 分 选对但不分 选对但不 全的得全的得 2 2 分 有选错的得分 有选错的得 0 0 分 分 1 如下图所示的四种随时间变化的电流图象 其中属于交变电流的是 2 如右图所示 面积为S的单匝闭合线框在磁感应强度为B匀强磁场中 以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 下列说法中正确的是 A 在穿过线框的磁通量为的时刻 线框中的感应电动势为 2 BS 2 BS B 在穿过线框的磁通量为的时刻 线框中的感应电动势为 2 2BS 2 2 BS C 线框转动四分之一周过程中 感应电动势的平均值为 BS 2 D 线框转动一周过程中 感应电动势的平均值为 3 夏天由于用电器的增多 每年都会出现 用电荒 只好拉闸限电 若某发电站在供电过 程中 用电高峰时输电的功率是正常供电的 2 倍 输电线电阻不变 下列说法正确的是 A 若输送电压不变 则用电高峰时输电电流为正常供电时的 2 倍 B 若输送电压不变 则用电高峰时输电线损失的功率为正常供电时的 2 倍 C 若用电高峰时的输送输电电压变为正常供电的 2 倍 则此时输电电流为正常供电时的 4 倍 D 若用电高峰时的输送输电电压变为正常供电的 2 倍 则此时输电线损失的功率为正常 供电时的 4 倍 4 如右图所示 矩形线框置于竖直向下的磁场中 通过导线与灵敏电流表相连 线框在磁 场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 图中线框平面处于竖直面内 下述说法正确的是 A 当线框由此转过 90 时 线框转至中性面 则电流表示数为零 B 线框通过图中位置瞬间 穿过线框的磁通量最大 感应电流最大 C 当线框由此转过 90 时 穿过线框的磁通量最大 感应电流最大 D 若使线框转动的角速度增大一倍 那么通过电流表电流的示数也增大一倍 5 如右图所示的交变电压是矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中产生的 下列说法中正 确的是 A 交流电压的有效值为V25 B 交流电压的最大值为 10V 频率为 0 25Hz C 0 01s 末线框平面平行于磁场 通过线框的磁通量变化最快 D 0 02s 时通过线框的磁通量为零 6 如右图甲所示 在闭合的铁芯上绕着两个线圈 两个线圈的匝数比n1 n2 1 3 a b两 用心 爱心 专心 2 端加上如右图乙所示的交流电 c d两端接一个可变电阻R 下列说法正确的是 A c d两端电压的有效值是 933V B 通过电阻R的电流频率是 150Hz C 减小电阻R的阻值 a b两端的输入电流将变小 D 减小电阻R的阻值 a b两端的输入功率将增大 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 如右图所示 N匝矩形导线框以角速度 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO 匀速 转动 线框面积为S 线框的电阻 电感均不计 外电路接有电阻R 理想电流表和二 极管 D 二极管 D 具有单向导电性 即正向电阻为零 反向电阻无穷大 下列说法正确的 是 A 图示位置电流为 0 B R两端电压的有效值NBS U 2 C 交流电流表的示数NBS R I 2 D 一个周期内通过R的电荷量 R BS q 2 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 如右图所示 理想变压器输入端接在电动势为 内阻为r的交流电压上 输出端接负 载R 如果要求负载R上消耗的电功率最大 则 A 变压器原副线圈的匝数比为 R r2 B 变压器原副线圈的匝数比为 r R C 负载R上消耗的电功率最大值是 r4 2 用心 爱心 专心 3 D 负载R上消耗的电功率最大值是 r 2 二 非选择题 本题共二 非选择题 本题共 6 6 小题 共小题 共 6060 分 解答题应写出必要的文字说明 方程式和重要演分 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 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 10 分 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如下图甲所示 已知 发电机线圈内阻为 5 0 则外接一只电阻为 95 0 的灯泡 如下图乙所示 求 1 电压表的示数 2 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热 3 若发电机是单匝线圈 通过线圈的最大磁通量 12 10 分 如下图所示 匀强磁场磁感应强度B 0 5T 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 25cm 宽为d 20cm 线圈每分钟转 动 1500r 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 写出交流感应电动势e的瞬时值表达式 2 若每匝线圈本身电阻r 0 02 外接一阻值为 13 的用电器 使线圈与外电路组成 闭合电路 写出交流感应电流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 表达式如何 用心 爱心 专心 4 13 9 分 核发电在我们国家的技术已比较成熟 一个直径不足 3 米的圆球 一天能发 100 万度电 足够一个中型城市的工 农业需求 考虑到安全 应将其建在偏远山区 输电时 要考虑尽量减少输电线上的功率损失 有一个小型发电站 输送的电功率为P 1000kw 输 电线电阻为当使用U 5kv 的电压输电时 测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表 一昼夜示数相差 8000 度 求 1 这时的输电效率 和输电线的总电阻r 2 若想使输电效率提高到 98 又不改变输电线 那么电站应使用多高的电压向外输电 14 9 分 如下图所示 一个变压器 可视为理想变压器 的原线圈接在 220V 的市电上 向额定电压为 18V 的霓虹灯供电 使它正常发光 为了安全 需在原线圈回路中接入熔断 器 若副线圈电路中电流超过 12A 时 熔丝就熔断 1 求变压器原副线圈匝数比 2 熔丝的熔断电流是多大 3 当副线圈电路中电流为 10A 时 变压器的输入功率是多大 用心 爱心 专心 5 15 9 分 如下图甲所示 理想变压器原线圈通有正弦式交变电流 副线圈接有 3 个电阻和 一个电容器 已知R1 R3 20 R2 40 原 副线圈的匝数比为 10 1 原线圈的输入功 率为P 35W 已知通过R1的正弦交流电如下图乙所示 求 1 原线圈输入电压 2 电阻R2的电功率 3 电容器C流过的电流 16 13 分 北京奥运场馆的建设体现了 绿色奥运 的理念 如下图所示 作为北京奥运 台主场馆之一的国家体育馆 鸟巢 拥有 9 1 万个座位 其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙 不仅给人以赏心悦目之感 还隐藏着一座年发电量约为 98550 千瓦时的太阳能光伏发电系 统 供给体育馆内的照明灯等使用 假如该发电系统的输出功率为 1 105W 求 1 按平均每天太阳照射 6 小时计 该发电系统一年 365 天计 能输出多少电能 2 假若输出电压 250V 现准备向远处输电 所用输电线的总电阻为 8 要求输电时 在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的 5 用户获得 220V 电压 求应选用匝数比 多大的升压变压器和降压变压器 用心 爱心 专心 6 20122012 届同心圆梦专题卷物理专题十答案与解析届同心圆梦专题卷物理专题十答案与解析 1 命题立意命题立意 本题考查交流电的定义 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握两个关键知识点 交流电的定义 y轴正负半轴图象 的含义 答案答案 CD 解析解析 交变电流是大小方向都随时间变化的电流 所以 C D 正确 A B 仅 是电流的大小发生变化而方向不变 故不属于交变电流 2 命题立意命题立意 本题考查磁通量的计算及交流电瞬时值 平均值的计算 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下几个关键的知识点 磁通量是穿过线圈的磁感线的 条数 交流电瞬时值的计算方法 交流电平均值的计算方法 答案答案 BCD 解析解析 闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 若从中 性面开始计时 穿过线框的磁通量 按余弦规律变化 线框中产生的感应电动势按正弦 规律变化 在穿过线框的磁通量为的时刻 线圈转过 60 此时的电动势 2 BS A 错误 穿过线框的磁通量为的时刻 线框中的感应电动势等于 2 3 60sin BS BS e 2 2BS B 正确 线框转动四分之一周过程中 感应电动势的平均值为 2 2 45sin BS BS E 线框每转动一周 磁通量的改变量等于零 平均感应电动势等于零 C D BS t E 2 正确 3 命题立意命题立意 考查远距离输电的导线损失功率的计算 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握两个关键知识点 导线上的电流与输送电流的关系 损失功率的计算方法 答案答案 A 解析解析 高压输电时P UI I是输送电路上的电流 用电高峰时 若输送电压 不变 则I为正常时的 2 倍 A 正确 高压线上的热耗功率 P I2R线则热耗功率变为 4 倍 B 错误 用电高峰时 若输送电压也加倍 则I不变 与正常时相同 C 错误 由 P I2R线则热耗功率也不变 D 错误 4 命题立意命题立意 本题考查中性面的性质与交流电仪表的读数特点 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下三个关键的知识点 中性面的性质特点 交流电 仪表的读数为交流电的有效值 交流电最大值与转速的关系 答案答案 D 解析解析 线框在匀强磁场中匀速转动时 在中性面即线框与磁感线垂直时 磁 通量最大感应电动势最小 而在题中图示位置线框与磁感应线平行时 磁通量最小感应电 动势最大 电流表示数为有效值 不为零 A B C 错误 电流的有效值 现在其 R nBS I 2 余的量都不变 角速度增大一倍后 电流也增大一倍 则电流表示数也增大一倍 D 正确 5 命题立意命题立意 本题考查交流电图象的意义 交流电最大值与有效值之间的关系 用心 爱心 专心 7 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下三个关键的知识点 交流电图象能够提供哪些信息 线圈转动过程中磁通量变化率的意义 交流电最大值与有效值的关系 答案答案 AC 解析解析 由图象可知 交流电压的最大值为 10V 有效值为v 周期25 T 0 04s 则f 25Hz 故 A 正确 B 错误 0 01s 末交流电压达到最大值 线框平面 1 T 应与磁场平行 C 正确 0 02s 末交流电压为零 线框平面与磁场垂直 磁通量最大 D 错 误 6 命题立意命题立意 本题综合考查交流电的图象和变压器的的有关知识 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下四个关键的知识点 交流电图象能够提供的信息 交流电有效值与最大值之间的关系 变压器的变压 变流决定关系 变压器输入功 率与输出功率的关系 答案答案 D 解析解析 由图可知 该电流频率是 50Hz 变压器不改变交流电的频率 B 错误 a b两端电压的最大值为 311V 有效值为 220V 所以c d两端电压的有效值是 660V 故 A 错误 电阻R减小 负载电流增大 故原线圈电流增大 C 错误 由 输出电 R U P 2 出 压不变 故输出功率增大 输入功率变大 D 正确 7 命题立意命题立意 电流 电压互感器的基本知识 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下几个关键的知识点 电压 电流互感器的接法及线 圈匝数关系 变压器电流 电压的计算 交流电输送功率的计算 答案答案 AD 解析解析 电压互感器并联在电路中 电流互感器串联在电路中 故甲是电压互 感器 乙是电流互感器 A 对 B 错 由U1 U2 n1 n2得U1 220 50V 1 1 104V 由 I1n1 I2n2得I1 1 0 102A 故输送功功率P I1U1 1 1 106W D 对 8 命题立意命题立意 交流电路的分析与计算 非正弦交流电有效值的计算 及二极管的性质 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下几个关键的知识点 二极管的单向导电性 交流 电有效值的定义与非正弦交流电有效值的计算 交流电路的分析与计算 电路中电量 的计算方法 答案答案 C 解析解析 由题图可知 图示位置通过R的电流为最大值 A 选项错误 R两端电 压的瞬时值可用上图来表示 设电压的有效值为U 在一个周期内有 T解得 U NBS 电流的有效值I 在一个周期 f NBS r 2 2 R T 2 U2 R 1 2 U R NBS 2R 内 只有半周期的时间有电流通过R 故 R NBS R Nq 2 9 命题立意命题立意 交流电路变压器的动态分析 用心 爱心 专心 8 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下几个关键的知识点 交流电路的电路分析 交流 电路原副线圈的电流 电压的决定关系与动态变化关系 答案答案 A 解析解析 由于是理想变压器 开关闭合前后理想电压表的读数 比值均不变 由于负载并联个数增多 电阻减小 故 A1 A2均增大 但比值不变 与变压器匝数成反比 故 A 正确 10 命题立意命题立意 本题综合考查变压器的工作原理以及闭合电路欧姆定律的功率问题 思路点拨思路点拨 解答本题要掌握三个关键点 一是原线圈组成的回路 求出输出电压 二是 副线圈与用电器组成的回路 求出负载R上消耗的电功率 三是利用数学知识求极值 答案答案 C 解析解析 设原副线圈的匝数分别为n1 n2 电流分别为I1 I2 电压分别为 U1 U2 则 电阻R消耗的电功率为 即rIU 11 1122 IUIUP 1 2 111 IrIIrIP 可见当时 P有最大值此时 则 r I 2 1 r P 4 2 max 22 11 r r rIU 2 1 2 1 1 2 2 n n U n n U 又因 代入上述所求I1 I2得 说明当时 电阻R消耗 Rn n R U I 2 1 22 2 1 2 2 1 n n I I R r n n 2 1 R r n n 2 1 功率最大 11 命题立意命题立意 本题考查交流电的图象识别和交流电最大值的计算 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下三个关键知识点 通过交流电的图象能得到哪些信 息 交流电最大值的计算 最大值与有效值之间的关系 焦耳热的计算 答案答案 1 147 8V 2 12 17J 3 0 7Wb 解析解析 1 电压表示数为灯泡两端电压的有效值 由图象知电动势的最大值Em 220V 有效值 灯泡两端电压V 3 分 V2110 E 8 147 rR RE U 2 电路中的电流 A 1 分 56 1 rR E I 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为J 12 17J 2 分 1556 1 22 rtIQ 3 Em m 220V 由图知T 0 02s 又rad s 3 分 m 0 7Wb 1 分 100 2 T 12 命题立意命题立意 本题考查正弦交流电的电压和电流的瞬时值表达式的书写 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下三个关键的知识点 如何计算交流电感应电动势的 最大值 交流电流最大值的计算和瞬时值的书写方法 从中性面开始计时和与中性面 垂直开始计时 交流电的表达式的区别 答案答案 1 e 196cos 50 t V 2 i 14cos 50 t A 3 e 196sin 50 t V i 14sin 50 t A 解析解析 1 线圈匝数n 50 磁场的磁感应强度B 0 5T 线圈转动的角速度 2 f 2 rad s 50 rad s 60 1500 用心 爱心 专心 9 线圈的面积S Ld 0 05m2 2 分 所以Em nBS 50 0 5 0 05 50 V 196V 1 分 从图示位置计时 有e Emcos t 196cos 50 t V 1 分 2 若r 0 02 则r 50r 0 02 50 1 0 1 分 R总 R r 13 1 14 1 分 Im A 14 A 1 分 14 196 m 总 R E 所以i Im cos t 14cos 50 t A 1 分 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 电流的瞬时值分别为 e 196sin 50 t V 1 分 i 14sin 50 t A 1 分 13 命题立意命题立意 本题考查交流电输电损失的计算 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下几个关键的知识点 明确输电过程中1度的含义 输电损失功率的计算公式的选择 输电电流的计算 答案答案 1 66 7 r 8 35 2 20 4kv 解析解析 1 由于输送功率为P 1000kw 一昼夜输送电能E Pt 24000 度 终端得到的电 能E 16000 度 2 分 因此效率 66 7 输电线上的电流可由I P U计算 为 I 200A 2 分 而输电线损耗功率可由Pr I 2r计算 其中Pr 8000 24 334kw 因此可求 得r 8 35 2 分 2 输电线上损耗功率 现在要求 计算可得输电电压应调节为 r U P P 2 S kw20 S P 3 分 kv420 U 14 命题立意命题立意 本题考查变压器的相关计算 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握以下两个关键知识点 变压器的变压比的求法 变压 器输入 输出功率的关系及计算 答案答案 1 2 0 98A 3 180W 9 110 解析解析 1 由变压器的变压关系得 所以 3 分 2 1 2 1 n n U U 9 110 18 220 2 1 n n 2 设原 副线圈上的电压 电流分别为U1 U2 I1 I2 根据理想变压器的输入功率等 于输出功率 有I1U1 I2U2 当I2 12 A 时 I1即为熔断电流 代入数据 得I1 0 98A 3 分 3 设副线圈中电流为I2 10A 时 变压器的输入功率为P1 根据理想变压器的输入功 率等于输出功率 有P1 I2 U2 代入数据得 P1 180W 3 分 15 命题立意命题立意 本题考查变压器的计算 交流电图象的识别及变压器负载电路的分析 思路点拨思路点拨 解答本题需要掌握三个关键的知识点 电容器的特点 变压器副线圈电路 的分析 变压器的电压 电流的计算 含电容器支路的特点 用心 爱心 专心 10 答案答案 1 U 200V 2 P2 10W 3 I3 0 25A 解析解析 1 电