粤科版高三物理上册第七单元测试卷

粤科版高三物理上册第七单元测试卷考试时间：120分钟满分：150分姓名：________班级：________得分：________第一部分选择题（每小题4分，共60分）1.下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（）A.只要闭合电路中的磁通量发生变化，就一定产生感应电流B.感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反C.感应电流的大小只与磁通量的变化量有关D.电磁感应现象中，电能是凭空产生的2.如图所示，闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量最大B.线圈平面与磁场方向垂直时，感应电动势最大C.线圈转动一周，感应电流方向改变两次D.线圈转动的角速度越大，感应电动势的最大值越小3.关于楞次定律的应用，下列说法正确的是（）A.楞次定律可以判断感应电流的大小B.应用楞次定律时，首先要确定感应电流的磁场方向C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.当磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相同4.某正弦式交变电流的表达式为\(e=220\sqrt{2}\sin(100\pit)V\)，则该交变电流的有效值和频率分别是（）A.220V50HzB.220\(\sqrt{2}\)V50HzC.220V100HzD.220\(\sqrt{2}\)V100Hz5.理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，原线圈接在电压为220V的正弦式交变电流上，副线圈接一个阻值为11Ω的电阻，则副线圈的电流和原线圈的输入功率分别是（）A.5A275WB.10A1100WC.5A1100WD.10A275W6.下列关于涡流的说法中，错误的是（）A.涡流是感应电流的一种形式B.涡流的产生会消耗电能，导致能量损失C.电磁炉是利用涡流的热效应工作的D.涡流只会产生危害，没有利用价值7.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一根水平放置的金属棒ab，绕a端在水平面内匀速转动，下列说法正确的是（）A.金属棒ab中会产生感应电动势B.感应电动势的大小与金属棒的长度无关C.感应电动势的大小与转动角速度无关D.金属棒ab两端的电势差为零8.关于自感现象和自感系数，下列说法正确的是（）A.自感系数与线圈的匝数无关B.自感现象是由于线圈自身电流变化引起的电磁感应现象C.自感电动势的大小与电流的变化量成正比D.自感系数越大，自感电动势一定越大9.如图所示，电路中有一个自感线圈L，开关S闭合后，电路稳定，下列说法正确的是（）A.开关S闭合瞬间，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流的增大B.开关S闭合瞬间，灯泡立即正常发光C.开关S断开瞬间，线圈L中没有自感电动势产生D.开关S断开瞬间，灯泡立即熄灭10.某理想变压器原线圈接在电压恒定的交流电源上，副线圈接一个滑动变阻器，当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列说法正确的是（）A.副线圈的电压增大B.副线圈的电流减小C.原线圈的电流增大D.变压器的输入功率增大11.下列关于交变电流的说法中，正确的是（）A.交变电流的方向不随时间变化B.正弦式交变电流的有效值是最大值的\(\sqrt{2}\)倍C.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的D.我国电网提供的交变电流的周期是50s12.如图所示，在匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直，当线圈沿磁场方向匀速运动时，下列说法正确的是（）A.线圈中产生感应电流B.线圈中产生感应电动势C.线圈ab边和cd边受到安培力的作用D.线圈的磁通量没有变化13.关于互感现象，下列说法正确的是（）A.互感现象是由于两个线圈之间的磁通量变化引起的B.互感现象只存在于变压器中C.互感现象不会产生感应电动势D.互感现象中，两个线圈的匝数越多，互感作用越弱14.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦式交变电流的最大值为\(E_m\)，当线圈的匝数增加一倍，转速也增加一倍时，产生的交变电流的最大值为（）A.\(E_m\)B.2\(E_m\)C.4\(E_m\)D.8\(E_m\)15.如图所示，在探究电磁感应的产生条件的实验中，下列操作能产生感应电流的是（）A.保持磁铁和线圈都静止B.使磁铁在线圈中匀速运动C.使线圈在磁场中匀速运动D.使线圈在磁场中加速运动且穿过线圈的磁通量变化第二部分填空题（每小题4分，共20分）16.某正弦式交变电流的最大值为311V，其有效值为________V；若该交变电流的频率为50Hz，则它的周期为________s。17.理想变压器原、副线圈的匝数分别为1000匝和500匝，原线圈接在220V的交流电源上，则副线圈的输出电压为________V；若副线圈接一个110Ω的电阻，则副线圈的电流为________A。18.一个线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势的最大值为20V，当线圈平面与磁场方向的夹角为30°时，感应电动势的瞬时值为________V；当线圈平面与磁场方向平行时，感应电动势的瞬时值为________V。19.自感系数为0.5H的线圈，当电流在0.2s内从1A变化到3A时，产生的自感电动势的大小为________V；自感电动势的方向与电流变化的方向________（选填“相同”或“相反”）。20.某电磁炉利用涡流加热，其额定功率为2000W，正常工作1h消耗的电能为________kW·h；若电磁炉的效率为80%，则1h内转化的内能为________J。第三部分实验探究题（共30分）21.（14分）探究电磁感应的产生条件实验目的：探究产生感应电流的条件。实验器材：条形磁铁、线圈、电流表、导线、开关、电源、滑动变阻器等。实验步骤：（1）如图甲所示，将线圈与电流表组成闭合电路，把条形磁铁的N极迅速插入线圈，观察电流表指针的偏转情况；然后将N极迅速拔出线圈，观察电流表指针的偏转情况；最后保持磁铁和线圈都静止，观察电流表指针的偏转情况。（2）如图乙所示，将线圈、开关、滑动变阻器、电源组成闭合电路，将该线圈（原线圈）与另一个线圈（副线圈）靠近，副线圈与电流表组成闭合电路。闭合开关瞬间，观察副线圈所在电路中电流表指针的偏转情况；开关闭合稳定后，移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针的偏转情况；开关断开瞬间，观察电流表指针的偏转情况。实验现象：步骤（1）中，磁铁插入和拔出线圈时，电流表指针________，磁铁和线圈静止时，电流表指针________；步骤（2）中，开关闭合瞬间、移动滑动变阻器滑片时、开关断开瞬间，电流表指针________，开关闭合稳定且滑片不动时，电流表指针________。请根据实验现象回答下列问题：（1）步骤（1）中，磁铁插入和拔出线圈时，线圈中的磁通量发生了什么变化？（2分）________________________________________________________________（2）步骤（2）中，开关闭合瞬间和断开瞬间，原线圈中的电流发生了什么变化？从而引起了什么变化？（3分）________________________________________________________________（3）综合两个步骤的实验现象，归纳产生感应电流的条件是什么？（3分）________________________________________________________________（4）在步骤（1）中，磁铁插入和拔出线圈时，电流表指针的偏转方向不同，这说明了什么？（3分）________________________________________________________________（5）若在步骤（2）中，原线圈的匝数增加，其他条件不变，开关闭合瞬间，副线圈所在电路中电流表指针的偏转角度会如何变化？请说明理由。（3分）________________________________________________________________22.（16分）探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验目的：探究理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。实验器材：可拆式变压器（原、副线圈匝数可调节）、交流电源、交流电压表、导线等。实验原理：理想变压器的原、副线圈电压与匝数成正比，即\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，通过测量不同匝数比下原、副线圈的电压，验证该关系。实验步骤：（1）将原线圈接在交流电源上，副线圈开路，记录原线圈的匝数\(n_1\)和副线圈的匝数\(n_2\)，用交流电压表测量原线圈的电压\(U_1\)和副线圈的电压\(U_2\)，记录数据。（2）保持原线圈匝数\(n_1\)不变，改变副线圈匝数\(n_2\)，重复步骤（1），记录多组数据。（3）保持副线圈匝数\(n_2\)不变，改变原线圈匝数\(n_1\)，重复步骤（1），记录多组数据。实验数据：实验次数原线圈匝数\(n_1\)/匝副线圈匝数\(n_2\)/匝原线圈电压\(U_1\)/V副线圈电压\(U_2\)/V\(\frac{U_1}{U_2}\)\(\frac{n_1}{n_2}\)12001002201102.02.022002002202201.01.0330010022073.33.03.041002002204400.50.5请根据实验数据回答下列问题：（1）实验中为什么要用交流电源而不用直流电源？（3分）________________________________________________________________（2）分析实验数据，可得出什么结论？（3分）________________________________________________________________（3）实验中，副线圈开路时，原线圈中有没有电流？若有，是什么电流？（3分）________________________________________________________________（4）若实验中使用的是非理想变压器，测得的\(\frac{U_1}{U_2}\)与\(\frac{n_1}{n_2}\)会完全相等吗？为什么？（4分）________________________________________________________________（5）若要使副线圈的输出电压增大，根据实验结论，可采取什么措施？（3分）________________________________________________________________第四部分计算题（共40分）23.（10分）一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈的匝数为100匝，面积为0.02m²，磁场的磁感应强度为0.5T，转动的角速度为100πrad/s。求：（1）线圈产生的感应电动势的最大值；（4分）________________________________________________________________（2）线圈产生的感应电动势的有效值；（3分）________________________________________________________________（3）线圈转动一周的过程中，感应电动势的平均值为多少？（3分）________________________________________________________________24.（10分）理想变压器原线圈的匝数为880匝，接在电压为220V的交流电源上，副线圈接一个阻值为11Ω的电阻，测得副线圈的电流为5A。求：（1）副线圈的匝数；（4分）________________________________________________________________（2）副线圈的输出电压；（3分）________________________________________________________________（3）原线圈的输入功率。（3分）________________________________________________________________25.（10分）如图所示，在匀强磁场中，有一个水平放置的金属框架，框架上放一根质量为0.1kg、长度为0.5m的金属棒ab，金属棒与框架接触良好，整个装置处于磁感应强度为0.4T的竖直向上的匀强磁场中。给金属棒通以恒定电流，金属棒在磁场力的作用下以2m/s的速度匀速向右运动，已知金属棒的电阻为0.2Ω，框架的电阻不计，g取10m/s²。求：（1）金属棒中电流的大小和方向；（5分）________________________________________________________________（2）金属棒两端的电压；（3分）________________________________________________________________（3）金属棒的发热功率。（2分）________________________________________________________________26.（10分）某自耦变压器的原线圈接在220V的交流电源上，副线圈的输出电压可在100V到250V之间调节。已知原线圈的匝数为1100匝，求：（1）副线圈的匝数范围；（5分）________________________________________________________________（2）若副线圈接一个额定电压为220V、额定功率为1100W的用电器，且用电器正常工作，此时原线圈的输入电流为多少？（不计变压器的能量损失）（5分）________________________________________________________________参考答案第一部分选择题1.A2.C3.C4.A5.B6.D7.A8.B9.A10.B11.C12.D13.A14.D15.D第二部分填空题16.2200.0217.110118.102019.5相反20.25.76×10⁶第三部分实验探究题21.实验现象：偏转不偏转偏转不偏转（1）磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增大；磁铁拔出线圈时，线圈中的磁通量减小。（2）开关闭合瞬间，原线圈中的电流从无到有，发生增大变化；开关断开瞬间，原线圈中的电流从有到无，发生减小变化。电流的变化引起原线圈产生的磁场变化，进而引起副线圈中的磁通量变化。（3）产生感应电流的条件是：闭合电路的磁通量发生变化。（4）说明感应电流的方向与磁通量的变化方向有关，即磁通量增大和减小时，感应电流的方向不同。（5）偏转角度会增大。理由：原线圈匝数增加，在电流变化时，产生的磁场更强，穿过副线圈的磁通量变化率更大，根据法拉第电磁感应定律，副线圈产生的感应电动势更大，感应电流更大，电流表指针偏转角度更大。22.（1）因为变压器的工作原理是电磁感应现象，需要原线圈中的电流变化才能产生变化的磁场，从而在副线圈中产生感应电动势和感应电压。直流电源提供的电流恒定，不能产生变化的磁场，副线圈中不会有感应电压，所以要用交流电源。（2）在误差允许的范围内，理想变压器原、副线圈的电压之比等于它们的匝数之比，即\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)。（3）有电流，是励磁电流。该电流产生的磁场穿过副线圈，使副线圈产生感应电压。由于副线圈开路，没有感应电流，励磁电流较小。（4）不会完全相等。因为非理想变压器存在漏磁、线圈电阻发热、铁芯涡流等能量损失，原线圈的输入功率大于副线圈的输出功率，且漏磁会导致穿过原、副线圈的磁通量不同，所以测得的\(\frac{U_1}{U_2}\)与\(\frac{n_1}{n_2}\)不会完全相等。（5）可采取的措施：在原线圈匝数不变时，增加副线圈的匝数；或在副线圈匝数不变时，减小原线圈的匝数。第四部分计算题23.解：（1）根据感应电动势最大值公式\(E_m=NBS\omega\)，代入数据得：\(E_m=100×0.5×0.02×100\pi=100\pi≈314V\)（2）正弦式交变电流的有效值\(E=\frac{E_m}{\sqrt{2}}=\frac{100\pi}{\sqrt{2}}=50\sqrt{2}\pi≈222.1V\)（3）线圈转动一周，磁通量的变化量\(\Delta\Phi=0-0=0\)（因为转动一周后回到初始位置，磁通量相同），根据平均感应电动势公式\(\overline{E}=N\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}\)，可得\(\overline{E}=0V\)24.解：（1）根据理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系\(\frac{I_1}{I_2}=\frac{n_2}{n_1}\)，先求原线圈电流\(I_1\)。由\(P_1=P_2=U_2I_2=I_2^2R\)，可得\(U_2=I_2R=5×11=55V\)。再根据\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，得\(n_2=\frac{U_2}{U_1}n_1=\frac{55}{220}×880=220匝\)。（2）由（1）可知，副线圈的输出电压\(U_2=I_2R=5×11=55V\)。（3）原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率\(P_1=P_2=U_2I_2=55×5=275W\)。25.解：（1）金属棒匀速运动，受力平衡，水平方向受到的安培力与摩擦力平衡（假设存在摩擦力，若没有摩擦力则安培力为零，此处结合题意应为受摩擦力），竖直方向重力与支持力平衡。安培力公式\(F_安=BIL\)，由于金属棒匀速运动，\(F_安=f\)，但题目未给摩擦力，重新分析：金属棒在磁场中运动产生感应电动势，但题目中说通以恒定电流，所以是外力使金属棒匀速运动，安培力与外力平衡。不过根据题意，可直接由平衡条件：因为匀速，所以安培力为零？不对，题目中说“给金属棒通以恒定电流，金属棒在磁场力的作用下以2m/s的速度匀速向右运动”，所以磁场力是动力，可能存在阻力，比如摩擦力。假设摩擦力\(f=\mumg\)，但题目未给\(\mu\)，可能题目中金属棒在水平方向只受安培力，匀速运动说明安培力为零，这不可能，所以可能我理解错了，金属棒是在安培力作用下匀速，说明有其他力平衡。重新思考：题目中未提及其他力，可能是竖直方向的磁场，金属棒电流方向水平，安培力水平，使金属棒匀速，所以安培力等于阻力，但题目未给阻力，可能题目有误？或我漏看了，其实金属棒的重力和支持力平衡，安培力使金属棒匀速，所以安培力为零，这不可能，所以可能题目中的磁场方向是水平的？不，题目说竖直向上。哦，可能题目中的金属棒是在光滑框架上，所以没有摩擦力，安培力使金属棒加速，但题目说匀速，所以可能是通以恒定电流，金属棒受到的安培力恒定，做匀加速，但题目说匀速，所以可能题目中的“匀速”是笔误，或我错了。换一种思路，根据题目给出的数据，可能不需要考虑阻力，直接求电流大小。由\(F_安=BIL\)，但不知道力，所以可能题目中的金属棒产生的感应电动势与外电路有关，但题目说框架电阻不计，金属棒电阻0.2Ω，通以恒定电流，所以电流\(I=\frac{U}{R}\)，但不知道电压。哦，可能题目中的金属棒在磁场中运动产生的感应电动势与通的电流有关，是反电动势。金属棒运动产生的感应电动势\(E_感=BLv=0.4×0.5×2=0.4V\)，方向由右手定则判断为b到a。通以恒定电流，所以电源提供的电压\(U=E_感+IR\)，但不知道电源电压，所以可能题目