2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 本章綜合能力提升練（含解析）教科版

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1、本章綜合能力提升練 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2018·湖北省黃岡市質(zhì)檢)如圖1所示，n匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻不計(jì).線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接入一只額定電壓為U的燈泡，燈泡正常發(fā)光.從線圈通過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A.圖示位置穿過(guò)線框的磁通量變化率最大 B.燈泡中的電流方向每秒改變次 C.線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e＝nBSωsinωt D.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為 答案　C 2.(2018·廣東省高考第一次模擬)在如圖2所示

2、的電路中，理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝600匝，副線圈的匝數(shù)n2＝120匝，當(dāng)原線圈接入u＝180sin50πt(V)的正弦式交變電流時(shí)，下列判斷正確的是(　　) 圖2 A.正弦式交變電流的頻率為50Hz B.副線圈兩端電壓的有效值為36V C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的電功率一定增大 D.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向a端滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的總電功率一定增大 答案　C 解析　正弦交流電的頻率為f＝＝Hz＝25Hz，A錯(cuò)誤；原線圈兩端電壓的有效值為U1＝V＝90V，根據(jù)＝可得副線圈兩端電壓的有效值為U2＝18V，B錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，燈泡兩端的電壓增大，故

3、燈泡消耗的電功率一定增大，C正確；滑動(dòng)變阻器滑片向a端滑動(dòng)過(guò)程中，其連入電路的電阻分為兩部分，一部分增大，一部分減小，所以其消耗的總功率不一定增大，D錯(cuò)誤. 3.(2019·河北省邢臺(tái)市調(diào)研)如圖3所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1為1000匝，所加電壓為U＝220V，串聯(lián)了一個(gè)阻值為r＝4Ω的電阻；副線圈接入電路的匝數(shù)n2可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié)，副線圈接有電阻R＝9Ω；R相當(dāng)于變壓器在原線圈電路中的電阻，當(dāng)n2取下列哪個(gè)值時(shí)，R消耗的功率最大(　　) 圖3 A.2000匝 B.1500匝 C.600匝 D.400匝 答案　B 解析　變壓器在原線圈電路中的等效電阻為r′＝R；變

4、壓器初次級(jí)電壓滿足：＝，次級(jí)電流I2＝＝，則初級(jí)電流I1＝，則U＝I1(r＋r′)，解得：U1＝，I1＝，變壓器輸入功率等于輸出功率：P2＝P1＝I1U1＝×＝，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)＝4n2，即當(dāng)n2＝1.5n1＝1500匝時(shí)，變壓器輸出功率最大，R上的功率最大，故B正確. 4.(2018·四川省涼山州三模)圖4甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)示意圖，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化如圖乙所示.已知發(fā)電機(jī)線圈的匝數(shù)為100匝，電阻r＝2Ω，外電路的小燈泡電阻恒為R＝6Ω，電壓表、電流表均為理想電表.下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A.電壓表的讀數(shù)為4V B.電流表讀數(shù)0.5A C.1s內(nèi)流過(guò)小燈泡的電

5、流方向改變25次 D.線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量最大為Wb 答案　B 解析　由題圖乙可知，交流電的最大值為：Em＝4V，有效值為：E＝＝4V，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知：U＝R＝×6V＝3V，A錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為：I＝＝A＝0.5A，B正確；由題圖乙可知，T＝4×10－2s，f＝＝25Hz，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，所以，1s內(nèi)流過(guò)小燈泡的電流方向改變50次，C錯(cuò)誤；根據(jù)Em＝nBSω可知，Φm＝BS＝＝＝Wb＝Wb，D錯(cuò)誤. 5.(2018·山東省泰安市上學(xué)期期末)如圖5，電阻R、電容器C和電感線圈L并聯(lián)后，接入輸出電壓有效值、頻率可調(diào)的交流電源.當(dāng)電路中交流電的頻率為f時(shí)，通過(guò)R

6、、C和L的電流有效值恰好相等.若將頻率降低為f，輸出電壓有效值不變，分別用I1、I2和I3表示此時(shí)通過(guò)R、C和L的電流的有效值，則(　　) 圖5 A.I1＝I2＝I3 B.I1>I2>I3 C.I3>I1>I2 D.I1>I2＝I3 答案　C 解析　將頻率降低時(shí)，通過(guò)R的電流不變，電容器的容抗增大，通過(guò)C的電流減小，則有I1>I2，電感線圈的感抗減小，通過(guò)L的電流增大，則有I3>I1，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確. 6.(2018·河南省周口市期末)如圖6所示，一理想變壓器的原線圈兩端接在電壓為u＝220sin100πtV的交流電源上，此時(shí)變壓器副線圈電路中標(biāo)有“44V,220W”

7、的電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作.其中A為理想電流表，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為r＝2Ω，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖6 A.該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶5 B.電流表的示數(shù)為5A C.該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為170W D.若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)突然被卡住，則電動(dòng)機(jī)線圈的熱功率為50W 答案　C 解析　根據(jù)u＝220sin100πtV知，原線圈兩端的電壓有效值為U1＝220V，副線圈兩端的電壓為U2＝44V，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝U1∶U2＝5∶1，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作，理想變壓器的輸出功率為220W，輸入功率為220W，由P＝UI得I1＝1A，即電流表的

8、示數(shù)為1A，故B錯(cuò)誤；該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為P出＝U2I2－I22r＝44×5W－52×2W＝170W，故C正確；若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)突然被卡住，則電動(dòng)機(jī)線圈的熱功率為P′＝＝W＝968W，故D錯(cuò)誤. 7.(2018·河南省商丘市上學(xué)期期末)用電壓為U的正弦交流電源通過(guò)甲、乙兩種電路給額定電壓為U0(正常工作時(shí)電阻為R0)的同一小電珠供電.圖7甲中R為滑動(dòng)變阻器，圖乙中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，若小電珠均能正常工作，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A.變壓器可能是升壓變壓器 B.甲、乙電路消耗電功率之比為 C.電阻R與小電珠消耗功率之比為－1 D.滑動(dòng)

9、變阻器接入電路的阻值R＝R0 答案　C 解析　由題圖甲可知，電源電壓等于變阻器兩端的電壓與小電珠兩端的電壓之和，因此U>U0，在題圖乙中根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系即＝>1，可得n1>n2，所以變壓器是降壓變壓器，故A錯(cuò)誤；由于小電珠均能正常工作，甲電路消耗的功率為UI，乙電路消耗的功率為U0I，甲、乙電路消耗電功率之比為＝，故B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器消耗功率為(U－U0)I，所以滑動(dòng)變阻器與小電珠消耗功率之比為＝－1，故C正確；題圖甲中滑動(dòng)變阻器與小電珠串聯(lián)，則有＝，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R＝＝，故D錯(cuò)誤. 二、多項(xiàng)選擇題 8.(2018·廣東省惠州市第三次調(diào)研)如圖8所示，理想變壓器初

10、級(jí)線圈接一交變電流，交變電流的電壓有效值恒定不變.副線圈接有光敏電阻R1(其阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小)、R2和R3，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖8 A.只將S1從2撥向1時(shí)，電流表示數(shù)變小 B.只將S2從4撥向3時(shí)，電流表示數(shù)變小 C.只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，電阻R2兩端電壓增大 D.僅增大光照強(qiáng)度，原線圈的輸入功率增大 答案　BD 解析　只將S1從2撥向1時(shí)，原線圈匝數(shù)變小，根據(jù)變壓比公式，輸出電壓變大，故輸出電流變大，輸出功率變大，輸入功率等于輸出功率，故輸入功率變大，輸入電流變大，A錯(cuò)誤；只將S2從4撥向3時(shí)，副線圈匝數(shù)變小，根據(jù)變壓比公式，輸出電壓變小，故輸出電流

11、變小，輸出功率變小，輸入功率等于輸出功率，故輸入功率變小，輸入電流變小，B正確；只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，少一個(gè)支路，但電阻R2與R3串聯(lián)的支路的電壓不變，故通過(guò)電阻R2的電流不變，電壓也不變，C錯(cuò)誤；僅增大光照強(qiáng)度，副線圈負(fù)載總電阻變小，故輸出電流變大，輸出功率變大，輸入功率等于輸出功率，故輸入功率增大，D正確. 9.(2018·湖南省株洲市上學(xué)期質(zhì)檢一)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中研究遠(yuǎn)距離輸電.由于輸電線太長(zhǎng)，他將每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來(lái)代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用).第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測(cè)得輸電線上損失的功率為P1.第二次采用如圖9所示的電路輸電，其中理想

12、變壓器T1與電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，理想變壓器T2與用電器相連，測(cè)得輸電線上損失的功率為P2.下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A.前后兩次實(shí)驗(yàn)都可用于研究遠(yuǎn)距離直流輸電 B.實(shí)驗(yàn)可以證明，減小輸電電流能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失 C.若輸送功率一定，則P2∶P1＝n12∶n22 D.若輸送功率一定，則P2∶P1＝n1∶n2 答案　BC 解析　變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實(shí)驗(yàn)只能研究遠(yuǎn)距離交流輸電，故A錯(cuò)誤；根據(jù)P＝I2r可知，減小輸電電流能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失，故B正確；第一次實(shí)驗(yàn)輸電線上的電流I＝，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝R，第二次

13、實(shí)驗(yàn)，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝U1，輸電線上的電流I′＝，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝R，所以：＝＝，故C正確，D錯(cuò)誤. 10.(2018·陜西省師大附中模擬)如圖10所示，面積為0.02m2、內(nèi)阻不計(jì)的100匝矩形線圈ABCD，繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100rad/s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T(mén).矩形線圈通過(guò)滑環(huán)與理想變壓器相連，觸頭P可移動(dòng)，副線圈所接電阻R＝50Ω，電表均為理想交流電表.當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí).下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖10 A.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e＝100cos (100t) V B.P上移時(shí)，電流表示數(shù)

14、減小 C.t＝0時(shí)，電壓表示數(shù)為100V D.當(dāng)原、副線圈匝數(shù)比為2∶1時(shí)，電阻R上消耗的功率為50W 答案　AD 解析　矩形閉合線圈ABCD在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電壓的最大值為：Em＝NBSω＝100××0.02×100V＝100V，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e＝100cos (100t) V，故A正確；P上移時(shí)，原線圈的匝數(shù)減小，導(dǎo)致副線圈電壓增大，那么副線圈電流也增大，則原線圈的電流會(huì)增大，電流表示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；由于正弦式交流電最大值為有效值的倍，所以交流電壓的有效值為U＝100V，當(dāng)t＝0時(shí)，電壓表示數(shù)為100V，故C錯(cuò)誤；當(dāng)原、副線圈匝數(shù)比為2∶1時(shí)，電阻R上消耗的功率

15、為：PR＝＝W＝50W，故D正確. 11.(2018·山東省青島市二模)如圖11所示為某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率為20kW.在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻為10Ω，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖11 A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流 B.升壓變壓器的輸出電壓U2＝2000V C.用戶獲得的功率為19kW D.將P下移，用戶獲得的電壓將增大 答案　BC 解析　根據(jù)高壓輸電原理，提高輸電電壓，輸電電流減小，A錯(cuò)誤；根據(jù)電流互感器的原理，輸電電流：I2＝×1A＝10A，升

16、壓變壓器的輸出電壓：U2＝＝V＝2000V，B正確；輸電線上的功率損失：P損＝I22R＝102×10W＝1kW，用戶獲得的功率為：P用＝P－P損＝20kW－1kW＝19kW，C正確；將P下移，降壓變壓器原線圈匝數(shù)增加，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律，副線圈的電壓減小，用戶獲得的電壓將減小，D錯(cuò)誤. 12. (2018·福建省漳州市期末調(diào)研)如圖12，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，在原、副線圈的回路中接入的電阻阻值均為R，電壓表和電流表均為理想電表，a、b端接有電壓為220sin10πtV的交流電，開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，設(shè)電壓表讀數(shù)為U，原、副線圈回路中電阻R消耗的功率之比為k，則(　　)

17、 圖12 A.U＝88V，k＝ B.U＝110V，k＝4 C.當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)會(huì)減小 D.當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電壓表的讀數(shù)會(huì)減小 答案　AD 解析　由＝＝＝2，原線圈回路中電阻R消耗的功率P1＝I12R，副線圈回路中電阻R消耗的功率P2＝I22R，則有k＝＝＝，副線圈的電流I2＝，原線圈回路中I1＝I2＝，原線圈回路中電阻R的電壓UR＝I1R＝，a、b端電壓有效值為U有＝＝220V，由題意可知輸入電壓有效值為220＝2U＋，解得U＝88V，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，副線圈總電阻R′I1，原線圈回路中電阻R兩

18、端的電壓UR＝I1′R＝·，由題意可知輸入電壓有效值為220＝2U＋·，解得U<88V，故C錯(cuò)誤，D正確. 13.(2018·湖南省常德市一模)如圖13甲所示，一交流發(fā)電機(jī)向遠(yuǎn)距離的理想變壓器輸電，輸電線等效電阻R1＝2Ω，變壓器匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，發(fā)電機(jī)輸出的交變電壓隨時(shí)間的變化圖像如圖乙所示，理想交流電壓表示數(shù)為5V，則(　　) 圖13 A.通過(guò)R2的交變電流頻率為50Hz B.圖像上對(duì)應(yīng)的0.01s時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈與中性面垂直 C.R2兩端的電壓為10V D.發(fā)電機(jī)輸出功率為12.5W 答案　AC 解析　理想變壓器不改變交流電的頻率，故通過(guò)R2的交變電流的頻

19、率為f＝Hz＝50Hz，A正確；圖像上對(duì)應(yīng)的0.01s時(shí)刻，交流電壓為零，此時(shí)通過(guò)發(fā)電機(jī)中的線圈的磁通量最大，磁通量變化率最小為零，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好與中性面重合，B錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為U＝V＝25V，故原線圈兩端電壓為U1＝U－UR1＝20V，根據(jù)公式＝可得副線圈兩端電壓，即R2兩端電壓為U2＝U1＝10V，C正確；通過(guò)R1的電流I1＝＝2.5A，由＝，得副線圈中電流I2＝I1＝5A，發(fā)電機(jī)輸出功率為電阻R1消耗的電功率與副線圈中消耗的電功率之和，故發(fā)電機(jī)輸出功率為P＝W＋5×10W＝12.5W＋50W＝62.5W，D錯(cuò)誤. 14. (2019·福建省龍巖市模擬)如圖14所示，M

20、N、PQ是兩條在水平面內(nèi)、平行放置的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與阻值為R的電阻組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝k，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng).質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律是v＝vmsin(t)，范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軌道平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、導(dǎo)線電阻不計(jì)，電流表為理想交流電表.則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖14 A.導(dǎo)體棒兩端的最大電壓為BLvm B.電阻R上的電壓為 C.電流表的示數(shù)為 D.導(dǎo)體棒克服安培力做功的功率為 答案　ABD 解析　根據(jù)題意，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為：e＝BLvmsin(t)，則最大電動(dòng)勢(shì)為：Em＝BLvm，故選項(xiàng)A正確； 由于最大電動(dòng)勢(shì)為：Em＝BLvm，則電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E＝，則有＝＝k，則U2＝，故選項(xiàng)B正確； 副線圈電流為：I2＝＝，再根據(jù)＝＝k，則電流表讀數(shù)為I1＝＝，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒，導(dǎo)體棒克服安培力做功的功率等于電阻R的熱功率，故P＝＝，故選項(xiàng)D正確. 10