江苏省徐州市铜山区2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷（原卷版+解析版）

这是一份江苏省徐州市铜山区2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷（原卷版+解析版），文件包含精品解析江苏省徐州市铜山区2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷原卷版docx、精品解析江苏省徐州市铜山区2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
一、单选题
1. 如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1T，线圈所围面积S＝0.1m2，转速12r/min。若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为（ ）
A. e＝12πsin120t（V）B. e＝24πsin120πt（V）
C. e＝0.04πsin0.4πt（V）D. e＝0.4πcs2πt（V）
【答案】C
【解析】
【详解】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，若从中性面计时，感应电动势的瞬时表达式为
其中
则瞬时表达式为
（V）
故选C。
2. 如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的8倍时，两灯泡均能正常发光，则（ ）
A. 原、副线圈匝数之比为7∶1B. 原、副线圈匝数之比为8∶1
C. 此时a和b的电功率之比为1∶1D. 此时a和b的电功率之比为1∶8
【答案】A
【解析】
【详解】AB．灯泡正常发光，则其电压均为额定电压，说明原线圈输入电压为7U，输出电压为U，由
故A正确；B错误；
CD．根据变压器原理可知
又
此时a和b的电功率之比为1∶7。故CD错误。
故选A。
3. 如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置与中性面垂直B. 回路中产生稳恒直流电
C. 时，电流方向将发生改变D. 时刻穿过线框的磁通量为0
【答案】D
【解析】
【详解】A．题中图示的位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，选项A错误；
B．回路中将产生正弦式交变电流，选项B错误；
CD．t=时，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不发生改变，选项C错误、D正确。
故选D。
4. 街头变压器通过降压给用户供电的示意图如图．输出电压通过输电线输送给用户，输电线总电阻为，变阻器R代表用户用电器的总电阻．若变压器视为理想变压器，且输入电压保持不变，理想电流表的示数为I，理想电压表的示数为U，当滑片下移（相当于用户的用电器增加）时（ ）
A. I减小B. U减小C. 消耗功率减小D. 变压器输入功率减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．当滑片下移时，变压器输出电路的总电阻减小，根据
可知副线圈电流增大，由
易知理想电流表的示数增大。故A错误；
B．根据
易知理想电压表的示数减小。故B正确；
C．根据
可知消耗的功率增大。故C错误；
D．变压器输入功率为
易知随着变压器输入电流的增大其输入功率增大。故D错误。
故选B。
5. 如图所示，某水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为。已知输电电流，两条输电线路总电阻，变压器均视为理想变压器，则（ ）
A. 用户得到电功率为95kWB. 升压变压器的匝数比
C. 降压变压器的匝数比D. 发电机的输出的电流
【答案】A
【解析】
【详解】D．发电机输出的电流为
D错误。
A．线路损耗的功率为
两理想变压器不改变功率，故用户得到的电功率为95kW，A正确；
B．升压变压器的副线圈输出电压为
升压变压器的匝数比为
B错误；
C．输电线损耗电压
降压变压器的原线圈电压
故降压变压器的匝数比为
C错误。
故选A。
6. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=10：1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除变阻器R以外其余电阻均不计．在原线圈c、d两端加u1=220sin100πt(V)的交变电压．则错误的是
A. 若单刀双掷开关接b，则电压表示数为22V
B. 若单刀双掷开关接a，将滑动变阻器触片P向上移时，电压表示数保持不变
C. 若将单刀双掷开关由a拨向b，则两电流表的示数均变大
D. 若将单刀双掷开关由a拨向b，则变阻器R消耗的功率变大
【答案】A
【解析】
【详解】（1）当开关接b时，其它条件不变，原、副线圈匝数比变为为5:1，原线圈两端电压有效值为220V，根据原、副线圈电压与匝数比关系可知，副线圈两端电压为44V，故A错误，满足题意；
（2）当开关接a时，原、副线圈匝数比为10:1保持不变，原、副线圈两端电压保持不变，滑动变阻器触头向上移动的过程中，副线圈负载总电阻增大，电流减小，故B正确；
（3）开关从a拨向b的瞬间，匝数比增大，副线圈电压增大，故电压表和电流表示数均变大，根据P=I2R，则变阻器R消耗的功率变大，故CD正确；
7. 如图所示，理想变压器的匝数之比为，电压表为理想电表，小灯泡的电阻，定值电阻，滑动变阻器的最大电阻为。导体棒在光滑导轨上以速度运动，导轨间距，不计导体棒与导轨电阻，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 时，电压表示数零
B. 线圈为原线圈
C. 的滑片向下移动，小灯泡上的电流减小
D. 当时，上消耗的功率最大
【答案】D
【解析】
【详解】A．导体棒切割磁感线产生的感应电动势
则
根据理想变压器变比公式得
解得线圈两端的电压
由于电压表为理想电表，所以电压表示数为，故A错误；
B．接有交流电源的线圈为原线圈，线圈为副线圈，故B错误；
C．小灯泡并联在电路种，的滑片向下移动，不影响小灯泡两端得电压，小灯泡上的电流不变，故C错误；
D．两端电压始终为，将等效为电源内阻，所以当
此时，上消耗的功率最大，故D正确。
故选D。
8. 关于交变电流有效值和峰值，下列说法中不正确的是（ ）
A. 任何形式的交变电流的有效值和峰值都满足
B. 只有正、余弦式交变电流才有的关系
C. 照明电压动力电压指的都是交变电流的有效值
D. 交流电压表和交流电流表测量的都是交变电流的有效值
【答案】A
【解析】
【详解】AB．只有正弦交流电压的有效值与最大值之间才是的关系，其它交流电没有这样的关系，故A错误，B正确；
C．机器铭牌上所标注的值、生活中通常所说的值都是指有效值，“照明电压、动力电压”指的都是有效值．故C正确；
D．交流电压表和交流电流表，测的是交流电的有效值，不是瞬时值，故D正确。
故选A。
9. 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1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则（ ）
A. 电压表的示数为6V
B. 在2.0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零，线圈与中性面平行
C. 在1.0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈处于中性面
D. 发电机的输出功率为3.24W
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图象可知，发电机产生的电压的最大值为6V，那么有效电压就是6V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为U=×9V=5.4V，故A错误；
B．在t=2×10﹣2s时刻，由图象可知此时的电动势最大，那么此时的磁通量变化率最大，故B错误；
C．在1.0×10﹣2s时刻，由图象可知此时的电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，故C错误；
D．发电机的输出功率为P==3.24W，故D正确.
10. 如图所示，面积为S的N匝矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以角速度ω匀速转动，就可在线圈中产生正弦交流电，图示位置线圈平面与磁场平行，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈从图示位置转90°的过程磁通量的变化为NBS
B. 线圈转到中性面位置时产生的感应电动势为NBSω
C. 线圈转到图示位置时磁通量的变化率为BSω
D. 线圈从图示位置开始计时，感应电动势e随时间t变化的函数为e=NBSωsinωt
【答案】C
【解析】
【详解】A．线圈从图示位置转90°的过程，磁通量的变化
故选项A错误；
B．线圈转到中性面位置时，瞬时速度方向与磁场方向平行，产生的感应电动势为0，故选项B错误；
C．图示位置时，感应电动势最大，则
磁通量的变化率
故选项C正确；
D．线圈从图示位置开始计时，感应电动势e随时间t变化的函数为
故选项D错误。
故选C。
11. 图（乙）中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1 ，原线圈连接的发电机产生的交流电如图（甲）所示，电路中电表均为理想电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小。则（ ）
A. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt（V）
B. 0.01s时刻电压表示数为0V
C. R1电功率为0.02W
D. R2处温度升高时，电流表示数大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图像可知，周期为0.02s，最大值为 ，所以可得变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 ，选项A错误；
B．电压表显示的为电压的有效值，且正弦式交流电的有效值等于峰值的，再结合理想变压器的原副线圈的端电压之比等于匝数之比，所以电压表的示数为1V，选项B错误；
C．R1两端的电压为1V，根据，可得R1的电功率为0. 2W，选项C错误；
D．R2处温度升高时，R2的电阻减小，所以副线圈的总电阻减小，又副线圈的端电压不变，所以副线圈的电流增大，再结合理想变压器的电流特点，可知电流表示数变大，选项D正确。
故选D。
二、实验题
12. 某兴趣小组用如图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
（1）下列说法正确的是___________。
A． 变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B． 变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能
C． 理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失
D． 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（2）实际操作中将电源接在原线圈“0”和“800”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为___________。
A． 3V B． 5.3V C． 6.0V D． 6.2V
（3）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当=___________时，R获得的功率最大。
【答案】 ①. BC ②. D ③.
【解析】
【详解】（1）[1]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，故B正确；
C．理想变压器忽略能量损失，原线圈输入功率全部转到副线圈输出功率，故C正确；
D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端电压不变，不为0，故D错误。
故选BC。
（2）[2]若是理想变压器，则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为
当变压器的原线圈接“0”和“800”两个接线柱之间，副线圈的“0”和“400”两个接线柱时，可知原副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3V，则原线圈电压应该为6V；实际操作中，不是理想变压器，需要考虑损失部分，则原线圈所接电压大于6V。
故选D。
（3）[3]把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当做电源内阻，当内外电阻相等时，即
此时，输出功率最大，根据
得
将公式
代入上式，可得
从而得出
此时获得的功率最大。
三、解答题
13. 有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？
【答案】C的峰值最大，AB峰值相等；三个电压的周期相等。
【解析】
【详解】由图可知，C的峰值最大，AB峰值相等；三个电压的周期相等。
14. 如图所示线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻，外接电阻R=9，匀强磁场的磁感应强度，线圈以角速度匀速转动.若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势峰值和瞬时值的表达式.
【答案】(1) (2)
【解析】
【详解】感应电动势最大值为
由于从中性面开始计时则瞬时值表达式为：
答：感应电动势峰值为1000V，瞬时值的表达式为．
15. 如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1=50cm，bc边和ad边的长度L2=20cm，匝数n=100匝，线圈的总电阻r=5.0Ω，线圈转动的角速度ω=282rad/s，外电路的定值电阻R=45Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.05T。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，计算中取π=3.14，=1.41。求：
(1)请推导出线圈在匀速转动过程中感应电动势最大值Em的表达式（用题中已知物理量的符号表示），并求出此最大值Em；
(2)求线圈匀速转动过程中电流表的示数I；
(3)线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e。
【答案】(1)；；(2)2A；(3)70.5V
【解析】
【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律，当线框转动到垂直中性面位置时，线速度与磁感线垂直，切割速度最大，此时电动势最大；边（或）边一根导线切割磁感线所产生的电动势
对于匝线圈，边与边构成的电源串联一起切割磁感线，则有
代入数据解得
(2)线圈匀速转动过程中，电流表的示数为有效值，则有
则可得，电流表的示数为
(3)线圈从图示位置开始转过时的瞬时感应电动势
16. 单相交流发电机的路端电压为220 V，输出的电功率为4 400 W，发电机到用户单根输电线的电阻为2 Ω.求：
(1)用户得到的电压和电功率各是多少？
(2)如果用变压比为1∶10的升压变压器升压后向用户输电，用户处再用变压比为10∶1的降压变压器降压后使用，那么用户得到的实际电压和电功率又是多少？
【答案】(1)140 V 2 800 W (2)219.2 V 4 384 W
【解析】
【详解】解：(1)不用变压器，直接输电时，干线中电流
电线损失的电压为
损失的功率为
用户得到的电压
用户得到的功率
(2)用变压器时，电路如图所示
由得
由得