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自命试题物理


高二年级489班自命试题

物理(第一次)

一、本题共10小题;每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,有的 小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分,选不 全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.一交变电压的表达式为 u=100 2 sin100π t V,由此表达式可知 [ A.用电压表测该电压

其示数为 100 V B.该交变电压的周期为 0.02 s C.将该电压加在 100 Ω 的电阻两端,电阻消耗的电功率为 50 W D.t =1/400 s 时,该交流电压的即时值为 50 V 2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势 e-t 图像如图 1 所示,则( ) ]

A.t1,t3 线圈通过中性面

C.t1,t3 线圈中磁通量变化率最大

图1

B.t2,t4 线圈中磁通量最大

D.t2,t4 线圈平面与中性面垂直

3、在远距离输电时,输送的电功率为 P ,输电电压为 U ,所用输电导线的电阻率为 ? , 截面面积为 S ,导线的总长度为 L .输电线上损耗的电功率为 P1 ,用户得到的电功率为 ( P2 ,下列关于 P1 和 P2 的表达式中正确的是: )
a l b

A、 P 1 ?

U 2S ?L U 2S ?L

B、 P 1 ?

P 2 ?L U 2S
P?L ) U 2S

B

C、 P2 ? P ?

D、 P2 ? P (1 ?

图2

4、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为 L,它在磁感应强度为 B、方向如图 2 的匀强磁场中匀速转动,转速为 n,导线在 a、b 两处通过电刷与外电路连接,外电

路有额定功率为 P 的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯 泡的电阻应为(
2 2


2 2 2 2 2 2

A、(2π L nB) /P ;B、2(π L nB) /P ;C、(L nB) /2P ;D、(L nB) /P ; 5、如图 3 所示,平行金属板间有一静止的正电粒子,若两板间加电压 u=Umsinω t,则粒子的( ) B、速度一定按正弦规律变化; D、粒子在两板间作简谐运动; 图3 6、 正弦交变电源与电阻 R、 交流电压表按照图 4 所示的方式连接, R=10 Ω, 交流电压表的示数是 10V, 图 5 是交变电源输出电压 u 随时间 t 变化的图象.则( )
交变电源

A、位移一定按正弦规律变化; C、加速度一定按正弦规律变化;

~
Um O -Um u/V 1 图5 图4

V

A、通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i=1.414cos100π t (A) B、通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i=1.414cos50π t (A) C、R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u=7.07cos100π t (V) D、R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u=7.07cos50π t (V) 7、如图 6,四图中的 a 、 b 均为输入端,接交流电源; c 、 d 均为输 出端,则 A 、 B 、C、D 四图中,输出电压大于输入电压的电路是 ( )

2 t/×10-2s

图6 8、图 7 中是电流互感器使用原理,以下说法正确的是: ( A、图中电流表的示数比直接接在 ab 间时示数小; B、图中电流表的示数就是 ab 间的电流大小; C、原理图有错误,原线圈匝数应比副线圈匝数少; D、 因变压器将电压升高了,所以电流表示数比把电流表直接接到 ab 间时示数大; 图 7 9.如图 8 为“热得快”热水器电路图和简易图。现接通电 源,发现该热水器没有发热,并且热水器上的指示灯也 不亮,现用交流电压表测得热水器 A、B 两端的电压为 220V,指示灯两端电压为 220V。该热水器的问题在于 ( ) A.连接热水器和电源之间的导线断开 B.电阻丝熔断,同时指示灯烧毁 )

C.连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路 D.同时发生了以上各种情况 10.在交变电流电路中,如果电源电动势的最大值不变, 频率可以改变,在如图所示电路的 a、b 两点间逐次将图 9 中的电路元件甲、乙、丙单独接入,当使交流电频率增加 时,可以观察到下列论述的哪种情况( ) A.A1 读数不变,A2 增大,A3 减小 B.A1 读数减小,A2 不变,A3 增大 C.A1 读数增大,A2 不变,A3 减小 D.A1,A2 ,A3 读数均不变

图8

图9

二.本题共3小题,共20分。把答案填在题中的横线上或按题目的要求作答。
11. (1)(3 分)下列学生实验中,哪些实验使用的电源必须是交变电源( A.研究匀变速直线运动 B.验证机械能守恒定律 C.测定金属的电阻率 D.测定电源的电动势的内阻 (2)(3 分)用示波器观察交流信号时,为了能在荧光屏上呈现稳定的波形,必须满足的条 件是( ) A.扫描电压的周期等于信号电压周期 B.扫描电压的周期是信号电压周期的奇数倍 C.扫描电压的周期是信号电压周期的偶数倍 D.扫描电压的周期是信号电压周期的整数倍 12.为了测量和描绘“ 220 V 40 W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线,可以利用调压变 压器供电 .调压变压器是一种自耦变压器,它只有一组线圈 L 绕在闭合的环形铁芯上, 输入端接在 220 V 交流电源的火线与零线间,输出端有一个滑动触头 P,移动它的位 置,就可以使输出电压在 0~ 250 V 之间连续变化,图 10 甲中画出的是调压变压器的 电路图符号 .实验室内备有交流电压表,交流电流表,滑动变阻器,开关,导线等实验 器材 . (1)在图 10 甲中完成实验电路图; (2)说明按你的实验电路图进行测量,如果电表内阻的影响不能忽略,在电压较高 段与电压较低段相比较,哪段的误差更大?为什么? (3)如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如图 10 乙所示,试根据图线确定:把两 个完全相同的“220 V 40 W”白炽电灯串联在 220 V 交流电源的火线与零线间,这两只 电灯消耗的总电功率是多大? )

火 线 零 线 L P ' P 0 . 3 0 . 2 0 . 1

I / A

5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0U / V


图 10
2 2



13、如图 11 线圈的面积 1×10 cm ,共 100 匝。处在 B=0.5T 的匀强磁场中, 以 100/π Hz 的转速匀速转动,已知线圈电阻为 1Ω ,外接电阻为 9Ω ,那 么: 1)K 打开时电压表的读数是多少? 2)K 合上后电压表的读数是多少? 3)K 合上后以图示位置为计时零点,写出电流的表达式。 5)K 合上后电阻 R 上消耗的功率是多少? 14. (13 分)为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站。三峡水利工 程中某一水电站发电机组设计为:水以 v1=3m/s 的速度流入水轮机后以 v2=1m/s 的速 度流出,流出水位比流入的水位低 10m,水流量为 Q=10m3/s,水轮机效率为 75﹪, 发电机效率为 80﹪,求: (1)发电机组的输出电功率是多少? (2)如果发电机输出电压为 240V,用户需电压 220V,输电线路中能量损失为 5﹪,输 电线电阻为 图 11 4)求线圈从中性面开始转过 90°角的过程中,通过线圈导线截面的电量。

50 Ω ,那么所需升降变压器的原副线圈匝数比分别是多少? 3

15. (13 分)如图 12 甲所示,A、B 表示真空中水平放置的相距为 d 的平行金属板,板长为 L, 两板加电压后板间电场可视为匀强电场,图乙表示一周期性的交流电压波形,在 t=0 时, 将图 12 乙的交变电压加在 A、B 两板,此时恰有一质量为 m、电量为 q 的粒子在板间中 央沿水平方向以速度 v0 射入电场,若此粒子在离开电场时恰能以平行 A、B 两板的速度飞 出,求 (1)A、B 两板上所加交变电压的频率应 满足的条件。 (2)该交变电压 U0 的取值范围(忽略粒

子的重力) 。 16. (13 分)曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图 13 为其结构示 意图。图中 N、S 是一对固定的磁极,abcd 为固定在转轴上的矩形线框,转轴过 bc 边中 点、与 ab 边平 行, 它的 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B

1

AB AD BD B C A C C 答案 一端有 一半径 r0=1.0cm 的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图 3 所示。当车轮转 动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动。设线框由 N=800 匝导线圈组 成,每匝线圈的面积 S=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度 B=0.010T,自 行车车轮的半径 R1=35cm,小齿轮的半径 R2=4.0cm,大齿轮的半径 R3=10.0cm(见图 14) 。现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压 的有 效值 U = 3.2V ? (假 定摩 擦小 轮与自行车轮之间无相对滑动)

C

图 13 参考答案 一、选择题 11. (1)AB (2)D

图 14

12. (1)如下图所示.开关应连接在火线上,电流表外接与内接都可以.

火线 零线 A V P L P' S

调压变压器

(2)如果采用电流表外接法,电压较高段误差更大,因为电压越高,灯丝电阻越大, 由于电压表分流而造成的误差越大;如果采用电流表内接法,电压较低段误差更大,因为 电压越小,灯丝电阻越小,由于电流表分压造成的误差越大. (3)47 W±1 W 13. (1)70.7v (2)63.63v (3)i=10cos200t 14.解: (1)水轮机获得的机械能为 E k ? [mgh ? = [Qt ?gh ? (4)0.05C (5)450J

1 2 2 m(v1 ? v 2 )] ×75﹪ 2

1 2 2 Qt ? (v1 ? v 2 )] ×75﹪, 2

代入数据,得 Ek ? 78?104 t 则发电机的输出电能: E电 ? Ek ? 80﹪= 624? 10 t
3

发电机的输出功率: P0 ? E电 / t ? 624KW (2)发电机的输出电流为 I 1 ?

P0 624? 103 ? ? 2600A U1 240
3

输电线路损失 ?P ? P0 × 5﹪= 31.2 ? 10 W 输电电流由焦耳定律得, I 2 ? ?P / R ,得 I 2 ? 43.3 A 则升压变压器原副线圈匝数比 n1 : n2 ? I 2 : I1 ? 433: 26000 用 户 端 降 压 变 压 器 的 输 出 功 率 等 于 降 压 变 压 器 的 输 入 功 率
P ? P0 ? ?P ? 592.8 ?103 W
3 输出电流 I 3 ? P ? 592.8 ? 10 ? 2694 .5 A U2 220

2

所以用户降压变压器原副线圈匝数比 n3 : n4 ? I 3 : I 2 ? 26945: 433

15.解: (1)粒子在电场中运动时间 t ? L / v0 ,为使粒子离开电场时竖直分速度为零, 它在电场中运动时间必为交变电压周期的整数倍。 t ? nT ( n ? 1,2,3?) 交变电压的频率应满足: f ?
1 nv0 ( n ? 1,2,3?) ? T L

(2)粒子在电场中的加速度大小: a ?

qU 0 ,设粒子在一个周期内的侧位移为 y,则 md

1 T 1 qU0 L 2 y ? y1 ? y 2 ? 2 y1 ? 2 ? a( ) 2 ? ? ( ) 2 2 4 md nv0
离子刚好打不到板上且水平射出需满足
2

d ? ny ( n ? 1,2,3?) 2

所以可得, U 0 ?

2nd 2 mv0 ( n ? 1,2,3?) qL2

16.解:当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动,线框中 产生一正弦交流电动势,其最大值ε =ω0BSN 式中 ω0 为线框转动的角速度,即摩擦 小轮转动的角速度。发电机两端电压的有效值 U= 2 Em/2 设自行车车轮转动的角速度为 ω1,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,有 R1ω 1=R0ω 0 小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为 ω1。
-1

设大齿轮转动的角速度为 ω,有 R3ω=R2ω 1 由以上各式解得ω =( 2 U/BSN)(R2r0/R3R1) 代入数据得 ω=3.2s


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