《山东专用2020版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器综合检测含解析新人教版.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东专用2020版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器综合检测含解析新人教版.doc（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、交变电流传感器综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第17小题只有一个选项正确,第812小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.如图所示,矩形线框置于竖直向下的磁场中,通过导线与交流电流表相连,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(D)A.因为线框中产生的是交变电流,所以电流表示数始终为零B.线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大C.线框通过图中位置瞬间,通过电流表的电流瞬时值最小D.若使线框转动的角速度增大一倍,那么通
2、过电流表电流的有效值也增大一倍解析:交流电流表测量的是有效值,所以电流表有示数,故A错误;线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量为零,感应电动势最大,感应电流也最大,通过电流表的电流瞬时值最大,故B,C错误;根据Em=NBS可知,增大一倍,Em也增大一倍,根据I=可知,通过电流表电流的有效值也增大一倍,故D正确.2.教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I,U,R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的,则(B)A.R消耗的功率变为PB.电压表V的读数变为UC.电流表A的读数
3、变为2ID.通过R的交变电流频率不变解析:发电机线圈的转速变为原来的,由E=知,原线圈中输入电压U1变为原来的,交变电流的频率f变为原来的,D错误;根据=,则副线圈的输出电压U2变为原来的,即U2=U,B正确;R消耗的功率P2=P,A错误;副线圈中的电流I2变为原来的,根据=知,原线圈中的电流I1变为原来的,即电流表A的读数变为,C错误.3.小型手摇发电机线圈共有N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于线圈中心轴OO,线圈绕OO匀速转动,如图所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0,该发电机外接负载电阻,则(D)A.当线圈
4、处于中性面位置时磁通量的变化率最大B.线圈从中性面位置转过180过程中,线圈中磁通量的变化量为零C.线圈转动过程中电动势的有效值为NE0D.线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0解析:图示位置穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A错;线圈从中性面位置转过180过程中线圈中磁通量的变化量不为零,B错;每匝线圈产生的电动势的最大值为2E0,故N匝线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0,有效值为NE0,所以C错,D对.4.已知某交变电流在一个周期内的波形如图所示,则该电流通过一阻值为10 的电阻时的发热功率是(D)A.16 WB.18 WC.22.5 W D.28 W解析:由电流热效应可得2(
5、12R0.2+22R0.3)=I2R1,解得I2=2.8 A2,电阻的热功率P=I2R=28 W.5.如图(甲)所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度.给该台灯接220 V的正弦交流电压后加在灯管两端的电压如图(乙)所示,则此时交流电压表的示数为(C)A.220 VB.110 VC.110 VD.55 V解析:设电压表示数即灯管两端电压的有效值为U,将交流电压与直流电压分别加在电阻R两端,分析一个周期内产生的热量,交流电压产生的热量Q=+=T,直流电压产生的热量Q=T,解得U=110 V.6.如图(甲)所示,阻值为r=4 的矩形金属线框与理想电流表、理想变压
6、器原线圈构成回路,标有“12 V36 W”字样的灯泡L与理想变压器的副线圈构成回路,灯泡L恰能正常发光,理想变压器原、副线圈的匝数比为31,矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律如图(乙)所示,则(D)A.理想变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u=40sin 100t(V)B.理想电流表A的示数为 AC.t=0.01 s时,矩形金属线框平面与磁场方向平行D.灯泡L与理想变压器的副线圈构成的回路中的电流方向每秒改变100次解析:灯泡正常发光,故副线圈两端的电压为U2=12 V,根据=得U1=U2=36 V,输入端的最大电压为Em=36 V,又= rad
7、/s=100 rad/s,故原线圈输入电压的瞬时值表达式为u=36sin 100t(V),故A错误;通过副线圈的电流为I2= A=3 A,根据=得,I1=1 A,故电流表的示数为1 A,故B错误;t=0.01 s时,由(乙)图可知,产生的感应电动势最小,线框在中性面位置,即矩形金属线框平面与磁场方向垂直,故C错误;由(乙)图可知,周期为0.02 s,在一个周期内电流方向改变2次,则1 s内电流改变的次数为100次,故D正确.7.在如图所示的理想变压器的电路中,变压器原、副线圈的匝数比为21,电阻R1=R2,电流表和电压表均为理想电表,若电流表的示数为0.5 A,电压表的示数为5 V,则电阻R1
8、的大小为(D)A.10 B.15 C.20 D.25 解析:电压表的示数为5 V,则副线圈中的电流I2=;原线圈中的电流I1=I2=;原线圈电压U1=U2=10 V;R1的电流IR1=;由题意可知+=0.5,解得R=25 ,故选D.8.冬季雨雪冰冻天高压电线容易覆冰,为清除高压输电线上的冰凌,有人设想利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热损耗功率为P;除冰时,输电线上的热损耗功率需变为4P.输电功率和输电线电阻认为是不变的,则除冰时(CD)A.输电电流为 B.输电电压为2UC.输电电压为 D.输电电流为2I解析:根据P=I2r,输电线上的热损失功率变为原来的4
9、倍,电流增加为原来的2倍,即为2I;由P=UI知,输送电压变为,故C,D正确.9.如图所示,将一根电阻为R的绝缘硬金属导线弯成一个标准的正弦曲线形状,其两端a,b通过小金属环保持与长直金属杆有着良好但无摩擦的接触,导线与杆相交处二者绝缘,金属导线两端a,b间距离为2d,最高点到ab连线的距离为L,金属杆电阻忽略不计,空间中存在有理想边界的匀强磁场,宽度为d,方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B,磁场的边界与金属杆垂直,M和N位于磁场区域的边界上,在外力的作用下,导线以恒定的速度v向右匀速运动,从b位于M左侧的某一位置运动到a位于N右侧的某一位置,则在此过程中,以下说法正确的是(BD)A.导线
10、上有电流通过的时间为B.导线上有电流通过的时间为C.外力所做的功为D.金属导线所产生的焦耳热为解析:由题意得,电流的产生时间b到M开始,a到N结束,则导线上有电流的时间t=,故A错误,B正确;在导线穿过磁场的过程中规定电流沿金属杆从a到b为电流的正方向,产生的电流随时间变化的图象如图所示.热量Q的计算式为Q=()2Rt+()2Rt,又t=,解得Q=,由功能关系可知,外力做功W=Q=,故C错误,D正确.10.如图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=500,副线圈匝数n2=100,原线圈中接一交流电源,交流电源电压u=220sin 100t(V),副线圈中接一电动机,内阻为10 ,电流表A2示数为1
11、 A.电表对电路的影响忽略不计,则下列说法正确的是(CD)A.此交变电流的频率为100 HzB.此电动机输出功率为44 WC.电流表A1示数为0.2 AD.如果电动机被卡住而不损坏,则电源的输出功率变为原来的4.4倍解析:=100 rad/s,频率f= Hz=50 Hz,故A错误;原线圈两端电压的有效值为U1= V=220 V,由=,得U2=U1=220 V=44 V,输给电动机的电功率P入=U2I2=441 W=44 W,电动机内阻消耗的功率P损=r=1210 W=10 W,电动机的输出功率P出=P入-P损=34 W,故B错误;根据变压器输入功率等于输出功率即U1I1=U2I2,得I1= A
12、=0.2 A,故C正确;如果电动机被卡住而不损坏,电源输出功率P2= W=193.6 W,电源的输出功率为原来的=4.4倍,故D正确.11.如图所示,理想变压器为降压变压器,原线圈通过灯泡L1与正弦式交变电流相连,副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连,开始时开关S处于断开状态.当S闭合后,所有灯泡都能发光.下列说法中正确的是(AB)A.灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等B.灯泡L2两端的电压变小C.灯泡L1变亮,灯泡L2的亮度不变D.变压器原线圈的输入功率不变解析:降压变压器n1n2,则I1I2,当S接通后,I1等于灯泡L1的电流,I2是灯泡L2和L3的电流之和,则灯泡L1,L2中的
13、电流有效值可能相等,故A正确;当S闭合后,变压器输出端负载电阻变小,输出功率变大,输出电流变大,变压器的输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率变大,输入电流变大,灯泡L1的电压增大变亮,原线圈电压减小,匝数不变,故副线圈电压减小,灯泡L2两端的电压变小,变暗,故B正确,故C,D错误.12.图(甲)是交流发电机的示意图,发出的电能直接输出到理想变压器的原线圈, 为理想交流电压表.变压器的副线圈接有三个支路,每个支路接有相同规格的小灯泡L1,L2和L3,且L2串有理想电感器L,L3串有电容器C.发电机两磁极 N,S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转
14、动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图(乙)所示.以下判断正确的是(BC)A.图(甲)线圈位置叫中性面,此时所产生的感应电动势最大,电压表示数为10 VB.线圈转动的角速度为100 rad/s,0.02 s时线圈内电流的流向是DCBAC.如果灯泡L1恰好正常发光,那么L2,L3两小灯泡都能发光但比L1要暗D.增大线圈的转动速度,L1,L2,L3三个小灯泡的亮度均不会变化解析:图(甲)线圈位置与中性面垂直,产生的感应电动势最大,电压表示数为有效值,U= V=10 V,故A错误;线圈转动的角速度为= rad/s=100 rad/s,0.02 s时线圈内电流的流向与0时刻线圈内电
15、流的流向相同,根据右手定则知电流流向是DCBA,故B正确;由于线圈有感抗,电容有容抗,所以灯泡L2,L3两端的电压比灯泡L1两端的电压小,则L2,L3两小灯泡都能发光但比L1要暗,故C正确;增大线圈的转速,则频率增大,感抗增大,容抗减小,且变压器的输出电压增大,则灯泡L1变亮,灯泡L2亮度变化情况无法判断,灯泡L3变亮,故D错误.二、非选择题(共52分)13.(6分)热敏电阻的阻值随温度变化的图线如图(甲)所示,由热敏电阻Rt作为传感器制作的自动报警器电路图如图(乙)所示,为了使温度过高时报警器响铃,c应与(填“a”或“b”)连接;若使报警的报警温度提高些,应将P向(填“左”或“右”)移动.解
16、析:根据图(甲)中曲线的趋势可以得出,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,为了使温度过高时发送报警信息,则热敏电阻阻值小,通过电磁铁的电流大,衔铁被吸附,触点与a接通时,报警器所在电路应接通,故开关c应该接在a处,若使报警的报警温度提高些,应使电路中电阻增大,则滑动变阻器的滑片P向左移动.答案:a左评分标准:每空3分.14.(9分)某同学利用满偏电流为500 A的电流表、热敏电阻等制作电子温度计.(1)制作的过程中需要测出该电流表G的内阻,所用的电路如图(甲),主要步骤是:闭合开关S1,调节滑动变阻器R1,使G指针偏转到满刻度;保持R1不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2,使G指针偏转到满刻度的
17、一半,读出此时R2的阻值为 299.0 ,可认为Rg=R2,实验时,图(甲)电路中的滑动变阻器R1和电源有下列器材可供选择:A.滑动变阻器(0200 )B.滑动变阻器(020 k)C.电源(1.5 V,内阻不计)D.电源(9 V,内阻不计)为了使测量Rg尽量精确,R1应选,电源应选.(填选项前的字母)(2)温度0300 范围内,某热敏电阻的阻值Rt随温度t()的变化情况为Rt=200+50t(),把这个热敏电阻、标准定值电阻、电池、开关与电流表G串联起来,电路如图(乙),电流表G的表盘如图(丙).用该热敏电阻作探头,将G表盘上的电流刻度值改成对应的温度值,制作成简单的电子温度计.已知电池的电动
18、势E=1.5 V,内阻未知,标准定值电阻的阻值R0=2 500 ,根据(1)中测得的Rg值和闭合电路欧姆定律,得出电流表G表盘上500 A刻度处对应的温度刻度值是 0 ,则300 A刻度处对应的温度刻度值是. (3)由于用图(甲)电路测定电流表的内阻Rg在原理上存在一定的系统误差,因而制作的电子温度计在测量温度时,测量值比真实值(选填“偏大”或“偏小”).解析:(1)首先我们要知道半偏法测量电流表内阻的方法以及测量原理:如题中的(甲)图,电源的电动势为E,内阻为r,S2断开时,设电流表满偏电流Ig=,实验要求R1Rg,R1r,这样才有Ig500 A刻度处等于,当S2闭合时,R2和Rg并联,并联
19、后总阻值R并RgR1,这样才有S2闭合后,电路中总电流几乎不变,仍然近似等于;调节R2使电流表半偏为,所以流过R2的电流也为,所以R2=Rg.从上述原理可知,S2断开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是R1Rg,故实验器材选择应满足电源电动势尽可能大,R1尽可能大,所以R1选用大量程B,电源选用电动势较大的D.(2)电流表G表盘上500 A刻度处Rt=-r-Rg-R0=200 ,300 A刻度处Rt=-r-Rg-R0=2 200 ,则有2 200=200+50t,解得t=40 .(3)测量的电流表内阻的测量值比真实值要偏小,则对应热敏电阻阻值偏大,则测量的温度偏大.答案:(1)BD(2)40
20、(3)大评分标准:(1)问每空2分;(2)问3分;(3)问2分15.(8分)如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直.线圈匝数n=40,电阻 r=0.1 ,长l1=0.05 m,宽l2=0.04 m,角速度=100 rad/s,磁场的磁感应强度B=0.2 T.线圈两端外接电阻R=9.9 的用电器和一个交流电流表.求:(1)线圈中产生的最大感应电动势;(2)电流表的读数;(3)用电器上消耗的电功率.解析:(1)Em=nBS=nBl1l2=1.6 V. (2分)(2)Im=0.16 A, (2分)电流表读数为有效值I=0.11 A. (2分)(3)P=I2R=0.12
21、W. (2分)答案:(1)1.6 V(2)0.11 A(3)0.12 W16.(8分)如图所示,理想变压器的原线圈接在220 V、50 Hz的正弦交流电源上,副线圈接有一理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)和一阻值为10 的电阻,已知原副线圈的匝数比为 21.(1)二极管的耐压值至少为多少伏?(2)电阻R上1 s内产生的焦耳热为多少?(3)通过电阻R的电流的有效值为多少?(结果保留三位有效数字)解析:(1)原线圈两端电压有效值U1=220 V由=得,U2=U1=110 V (1分)则副线圈两端电压最大值U2m=110 V. (1分)即二极管耐压值为156 V.(2)交变电流的周期T=
22、s=0.02 s,则1 s内有50个周期由于二极管只允许正向电流通过,故1 s内只有0.5 s有电流通过电阻. (1分)电阻R上1 s内产生的焦耳热Q=t=0.5 J=605 J. (2分)(3)设通过电阻R的电流的有效值为I,根据焦耳定律有=I2RT (2分)解得I= A=7.78 A. (1分)答案:(1)156 V(2)605 J(3)7.78 A17.(10分)如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,边长ab=20 cm,ad=25 cm,放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n=3 000 r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1
23、,外电路电阻 R=9 ,t=0时线圈平面与磁感线平行,ab边正好转出纸外,cd边转入纸里.(1)在图中标出t=0时感应电流的方向;(2)写出线圈感应电动势的瞬时值表达式;(3)线圈转一圈外力做功多少?解析:(1)根据右手定则得出感应电流的方向是adcb,如图.(2分)(2)n=3 000 r/min=50 r/s,所以线圈的角速度=2n=100 rad/s (1分)感应电动势的最大值Em=NBS=314 V (1分)所以感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcos t=314cos 100t(V). (2分)(3)电动势有效值E=,电流I=,周期T=,线圈转一圈外力做功等于电功的大小,即W=I2(
24、R+r)T=98.6 J. (4分)答案:(1)见解析(2)e=314cos 100t(V)(3)98.6 J18.(11分)如图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线总电阻R=10 ,升压变压器的原、副线圈匝数之比为15,降压变压器的原、副线圈匝数之比为41,副线圈与纯电阻组成闭合电路,用户用电器电阻R0=11 .若T1,T2均为理想变压器,T2的副线圈两端电压表达式为u=220sin 100t(V).求:(1)用户端的用电电流I3和输电电流I2;(2)输电线上损耗的电压U和损耗的功率P;(3)发电机的输出电压U1和输出功率P1.解析:(1)根据副线圈两端电压表达式可知,用户得到的电压有效值U3=220 V,I3= A=20 A, (2分)根据=,解得I2=5 A. (1分)(2)输电线上损失的电压U=I2R=510 V=50 V. (2分)输电线上损耗的功率P=R=5210 W=250 W. (2分)(3)根据降压变压器的原副线圈电压关系=,代入数据=解得U2=930 V (1分)再根据升压变压器的原副线圈电压关系=,解得U1=186 V (1分)根据能量守恒,P1=P2=U2I2=9305 W=4 650 W.(2分)答案:(1)20 A5 A(2)50 V250 W(3)186 V4 650 W