2019-2020年高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器章末检测卷.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器章末检测卷一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第914题有多项符合题目要求全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)图11两只相同的电阻，分别通过正弦交流电和方形波的交流电两种交变电流的最大值相等，波形如图1所示 ，在正弦交流电的一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比为()A31B12C21D.43【解析】题图甲为正弦交流电，其有效值为I1 A.题图乙为方波电流，由于电流的热效应与电流的方向无关，所以其有效值为I2Im1 A，因此.【答案】B2. 如图2所示，以300 r/min绕中心轴匀速转动的线圈abdc的面积是0.05 m2，线圈共100匝，线圈电阻r1 ，定值电阻R9 ，匀强磁场的磁感应强度大小BT，从如图所示的线圈位置开始计时，则()图2A电路中电压表的示数约为32 VB线圈转动 s时，磁通量的变化量大小为WbC线圈转动 s时，通过电阻R的电流为 AD线圈转过90的过程中通过电阻R的电荷量为 C【解析】线圈匀速转动产生的电动势为enBScos t100 cos 10t(V)，所以电压表示数为U64 V，A错；线圈转动 s, 即线圈转过的角度为t，磁通量的变化量大小为BSsin Wb，B错；线圈转动 s时，通过电阻R的电流为icos(A)5 A，C错；由qtC，D对【答案】D3. 如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()图3A.B.C.D.【解析】扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L，各点的平均速度v，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E，I2RT，可得I，故D正确，A、B、C错误【答案】D4一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 VB5 VC10 VD10 V【解析】设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U效，接10 V直流电源时，P；接交流电源时，联立得U效5 V，故最大值UmU效10 V，C选项正确【答案】C5(xx山东潍坊市模拟)如图4甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6 V3 W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当ab端接如图4乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光下列说法中正确的是()甲乙图4A变压器原副线圈的匝数比为3：1B输出端交流电的频率为50 HzC电流表的示数为0.5 AD电压表的示数为18 V【解析】由乙图可知ab端接入的交流电有效值U V18 V，灯泡正常发光，说明灯泡电压为6 V，那么变压器输入电压U118 V6 V12 V，输出电压U26 V，原副线圈匝数比为，A项错误；由乙图可知输入交流电的频率f Hz50 Hz，经变压器后频率不变，B项正确；L2、L3正常发光，额定电流I A A，电流表示数为2I1 A，C错误；电压表示数为原线圈输入电压，即U112 V，D项错误【答案】B6(xx湖南长沙二模)如图5甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为51，原线圈接交流电源，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接测得副线圈两端的电压按图5乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是()图5A原线圈两端电压表示数为1 100 VB抽油烟机上电压的瞬时值表达式为u220 sin(100 t)VC抽油烟机工作时，热水器的实际功率增大D抽油烟机工作时，变压器的输入功率减小【解析】由ut图象知，U2220 V，则U1U21 100 V，A项正确；因线路有电阻，故抽油烟机上的电压小于副线圈两端的电压，B项错；抽油烟机工作时，副线圈中的电流变大，电阻R上损失的电压变大，则热水器两端电压变小，实际功率变小，C项错；抽油烟机工作时，变压器的输出功率增大，则输入功率增大，D项错误【答案】A7(xx浙江重点中学协作体调研)如图6所示，导体棒ab两个端点分别接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接c、d两个端点接在匝数比为n1n2101的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一个滑动变阻器，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为L(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO以角速度匀速转动如果变阻器的阻值为R时，电流表的读数为I，则()图6A变阻器上消耗的功率为P10I2RB变压器原线圈两端的电压U110IRC取ab在环的最低端时t0，则棒ab中感应电流的表达式是iIsin tDab沿环转动过程中受到的最大安培力FBIL【解析】根据变压器原副线圈匝数比可知，副线圈(变阻器)中的电流为10I，副线圈的电压为10IR，故变阻器的功率为100I2R，故A错误原线圈的电压为100IR，B错误当ab棒在环的最低点时切割的速度最大，感应电动势(电流)最大，电流表达式应为iI cos t，C错误ab棒上最大电流为I，所以最大安培力为BIL，D正确【答案】D8. (xx江苏苏北四校调研)如图7所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2225，电阻R1R225 ，D为理想二极管，原线圈接u220sin 100t(V)的交流电则()图7A交流电的频率为100 HzB通过R1的电流为2 AC通过R2的电流为 AD变压器的输入功率为200 W【解析】原线圈接u220sin 100t(V)的交流电所以T0.02 s，交流电的频率f50 Hz，故A错误；由原线圈接u220sin 100t(V)的交流电，电压有效值是220 V，原、副线圈的匝数比n1：n2225，根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知，副线圈的电压为U2220 V50 V，通过R1的电流I2 A，故B错误；由于二极管的单向导电性，通过R2的只有正向的电流，不是完整的交流电，根据有效值的定义有：0T，解得R2两端电压的有效值为U25 V，所以通过R2的电流为I2 A，故C正确；副线圈的电阻R1消耗的功率P100 W，电阻R2消耗的功率为PW50 W，所以副线圈的输出功率应为150 W，由输出功率等于输入功率可知变压器的输入功率为150 W，D错误【答案】C9. (xx江苏高考改编)如图8所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()图8A减少线圈的匝数B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯【解析】当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱所以选项B正确，选项A、C、D错误【答案】AB10(xx湖南四校联考)为了保证行车安全和乘客身体健康，地铁车厢内装有烟雾报警装置，其原理如图9所示M为纯电阻的烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大到临界值，S装置发出警报下列说法正确的是() 图9ARM随烟雾浓度的增大而减小BRM随烟雾浓度的增大而增大C若要提高报警灵敏度可增大RD若要提高报警灵敏度可减小R【解析】烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大到临界值，说明传感器阻值减小，则有RM随烟雾浓度的增大而减小，A项正确，B项错误；要提高报警灵敏度，就是要使S两端电压达到临界值时烟雾浓度更小，传感器阻值比调整前更大，此时并联部分阻值应和调整前相同，故R应适当减小，C项错误，D项正确【答案】AD11(xx山东临沂3月质检)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图10所示，输出功率是20 kW，现用5 000 V高压输电，输电线上的总电阻是40 ，再利用n1n2221的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是()图10A交变电流的频率为100 HzB发电机输出电压的有效值为220 VC流过高压输电线的电流为125 AD降压变压器输出电压的有效值为220 V【解析】由交变电流的图象可知交变电流的频率为50 Hz，发电机输出电压的有效值为220 V，A项错；B项正确，由PUI得输电电流I4 A，C项错；输电线路上损失的电压UIR线160 V，降压器输出电压的有效值为U2U1(5 000160)V220 V，D项正确【答案】BD12(xx浙江丽水中学月考)如图11所示是通过街头变压器降压给用户供电的示意图输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动输出电压通过输电线送给用户，两条输电线总电阻用R0表示当负载增加时，则()图11A电压表、的示数几乎不变B电流表的示数增大，电流表的示数减小C电压表的示数增大，电流表的示数增大D电压表、的示数之差与电流表的示数的比值不变【解析】据题意可知，电压表和分别测量原线圈电压和副线圈电压，因原线圈输入电压不变，则副线圈的电压也不变，所以A选项正确；负载增加，则副线圈电流增大，即示数增大，据副线圈电流决定原线圈电流，则原线圈电流也增大，所以B选项错误；由于增大，则R0所分担电压增大，又知副线圈两端电压不变，则示数减小，C错误；电压表、的示数之差与电流表的示数的比值其实是输电线的总电阻R0，而输电线电阻大小不变，所以D选项正确【答案】AD13如图12所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是()图12选项型号千米电阻(/km)ADYD30/C1BDYD50/C0.6CDYD100/C0.3DDYD150/C0.2【解析】由PUI解得输电电流I20 A，输电线路上损耗的功率不超过P线200 kW2%4 kW，由P线I2R，解得R10 ，由于输电线长度需要20 km，所以可以选择千米电阻0.5 /km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D.【答案】CD14. (xx河南郑州预测)如图13所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1：n2401，在副线圈两端接有“6 V40 W”的电灯泡若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是()图13A在原、副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同B通过原、副线圈的交变电流的频率相同C变压器输入电压的最大值为240 VD变压器输入功率为40 W【解析】因为有铁芯的存在，铁芯的导磁性好，可以防止磁场外漏，理想变压器是无磁漏现象的，故A正确；变化的磁场(电场)产生同频率变化的电场(磁场)，所以原、副线圈的交变电流的频率相同，都与电源频率相同，故B正确；副线圈两端接有“6 V40 W”的电灯泡，且恰能正常发光，则副线圈的电压为U26 V，电流为I2 A；因原、副线圈的匝数比为n1n2401，由得原线圈的电压的有效值U1240 V，电流I1I2 A，所以变压器的输入功率为P入I1U140 W，故C错误、D正确【答案】ABD二、非选择题(本题共3小题，共44分按题目要求作答，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)15(14分) 某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图14所示测量时先调节输入端的电压使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)请完成对该物体质量的测量图14 (1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m.(3)请设想实验中可能会出现的一个问题【解析】(1)设计的电路如图所示(2)测量步骤与结果：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；将待测物体放在转换器上，记下输出电压U1；由U0km0g，得kU0/m0g，又知U1kmg，所以mm0U1/U0.(3)因电源的电压不够而使输出电压调不到零(或待测物体质量超出转换器量程)【答案】见解析16(15分)发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压【解析】该题是输电线路的分析和计算问题，给合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题(1)线路图如图所示：(2)升压变压器的输出电压U2U12 200 V升压变压器的输出电流I2I1由PU1I1得，升压变压器的输入电流I1 A200 A所以I2I1 A20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为URI2R4 V，PRIR0.08 kW降压变压器的输入电流和输入电压分别为I3I220 A，U3U2UR2 196 V降压变压器的输出电压和输出电流分别为U4U3219.6 V，I4I3200 A用户得到的功率P4U4I443.92 kW(3)若不采用高压输电，线路损失电压为URI1R40 V用户得到的电压UU1UR180 V用户得到的功率为PUI136 kW.【答案】见解析17(15分)如图15所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1：n221，交流电源电压u1311 sin (100 t) V，F为熔断电流为I01.0 A的保险丝，负载为一可变电阻图15(1)当电阻R100 时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？【解析】原线圈电压的有效值为U1 V220 V由得副线圈两端的电压U2U1220 V110 V(1)当R100 时，副线圈中电流I2 A1.10 A由U1I1U2I2得原线圈中的电流为I1I21.10 A0.55 A由于I1I0(熔断电流)，故保险丝不会熔断(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好达到熔断电流I0，即I11.0 A，则副线圈中的电流为I2I121.0 A2.0 A电阻R的阻值为：R0 55 此时变压器的输出功率为P2I2U22.0110 W220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，变压器输出的电功率不能超过220 W.【答案】见解析