2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器章末檢測卷

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器章末檢測卷 一、選擇題(本題共14小題，每小題4分，共56分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9～14題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分．) 圖1 1．兩只相同的電阻，分別通過正弦交流電和方形波的交流電．兩種交變電流的最大值相等，波形如圖1所示 ，在正弦交流電的一個(gè)周期內(nèi)，正弦交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q1與方形波交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q2之比為(　　) A．3∶1　　　　　　　 B．1∶2 C．2∶1 D.4∶3 【解析】　題圖甲為正弦交流電，其有效值為

2、I1＝＝ A. 題圖乙為方波電流，由于電流的熱效應(yīng)與電流的方向無關(guān)，所以其有效值為I2＝Im＝1 A，因此＝＝. 【答案】　B 2. 如圖2所示，以300 r/min繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈abdc的面積是0.05 m2，線圈共100匝，線圈電阻r＝1 Ω，定值電阻R＝9 Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝T，從如圖所示的線圈位置開始計(jì)時(shí)，則(　　) 圖2 A．電路中電壓表的示數(shù)約為32 V B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng) s時(shí)，磁通量的變化量大小為Wb C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng) s時(shí)，通過電阻R的電流為 A D．線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻R的電荷量為 C 【解析】　線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢為e＝nB

3、Sωcos ωt＝100 cos 10πt(V)，所以電壓表示數(shù)為U＝≈64 V，A錯(cuò)；線圈轉(zhuǎn)動(dòng) s, 即線圈轉(zhuǎn)過的角度為θ＝ωt＝，磁通量的變化量大小為ΔΦ＝BSsin ＝ Wb，B錯(cuò)；線圈轉(zhuǎn)動(dòng) s時(shí)，通過電阻R的電流為i＝＝cos(A)＝5 A，C錯(cuò)；由q＝t＝＝＝C，D對． 【答案】　D 3. 如圖3所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場邊界)．則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　) 圖3 A.　　　 B. C. D. 【解析】　扇形閉合導(dǎo)線框切割磁感線的有

4、效長度始終是半徑L，各點(diǎn)的平均速度v＝，導(dǎo)線框進(jìn)磁場和出磁場時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由法拉第電磁感應(yīng)定律和有效值的定義有：E＝，×＝I2RT，可得I＝，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤． 【答案】　D 4．一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為(　　) A．5 V　　B．5 V　　C．10 V　　D．10 V 【解析】　設(shè)電熱器電阻為R，正弦交流電源的電壓有效值為U效，接10 V直流電源時(shí)，P＝＝①；接交流電源時(shí)，＝②，聯(lián)立①②得U效＝5 V，故最大值Um＝U效＝10 V，

5、C選項(xiàng)正確． 【答案】　C 5．(xx·山東濰坊市模擬)如圖4甲所示電路中，L1、L2、L3為三只“6 V　3 W”的燈泡，變壓器為理想變壓器，各電表均為理想電表，當(dāng)ab端接如圖4乙所示的交變電壓時(shí)，三只燈泡均正常發(fā)光．下列說法中正確的是(　　) 甲 乙 圖4 A．變壓器原副線圈的匝數(shù)比為3：1 B．輸出端交流電的頻率為50 Hz C．電流表的示數(shù)為0.5 A D．電壓表的示數(shù)為18 V 【解析】　由乙圖可知ab端接入的交流電有效值U＝ V＝18 V，燈泡正常發(fā)光，說明燈泡電壓為6 V，那么變壓器輸入電壓U1＝18 V－6 V＝12 V，輸出電壓U2＝6 V，原副

6、線圈匝數(shù)比為＝＝，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由乙圖可知輸入交流電的頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，經(jīng)變壓器后頻率不變，B項(xiàng)正確；L2、L3正常發(fā)光，額定電流I＝ A＝ A，電流表示數(shù)為2I＝1 A，C錯(cuò)誤；電壓表示數(shù)為原線圈輸入電壓，即U1＝12 V，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　B 6．(xx·湖南長沙二模)如圖5甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，原線圈接交流電源，副線圈通過電阻為R的導(dǎo)線與熱水器、抽油煙機(jī)連接．測得副線圈兩端的電壓按圖5乙所示規(guī)律變化，現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機(jī)，下列說法正確的是(　　) 圖5 A．原線圈兩端電壓表示數(shù)為1 100 V B．抽油煙機(jī)上電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝2

7、20 sin(100 πt)V C．抽油煙機(jī)工作時(shí)，熱水器的實(shí)際功率增大 D．抽油煙機(jī)工作時(shí)，變壓器的輸入功率減小 【解析】　由u-t圖象知，U2＝220 V，則U1＝U2＝1 100 V，A項(xiàng)正確；因線路有電阻，故抽油煙機(jī)上的電壓小于副線圈兩端的電壓，B項(xiàng)錯(cuò)；抽油煙機(jī)工作時(shí)，副線圈中的電流變大，電阻R上損失的電壓變大，則熱水器兩端電壓變小，實(shí)際功率變小，C項(xiàng)錯(cuò)；抽油煙機(jī)工作時(shí)，變壓器的輸出功率增大，則輸入功率增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　A 7．(xx·浙江重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體調(diào)研)如圖6所示，導(dǎo)體棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷與導(dǎo)線c、d

8、相接．c、d兩個(gè)端點(diǎn)接在匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一個(gè)滑動(dòng)變阻器，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，導(dǎo)體棒ab長為L(電阻不計(jì))，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．如果變阻器的阻值為R時(shí)，電流表的讀數(shù)為I，則(　　) 圖6 A．變阻器上消耗的功率為P＝10I2R B．變壓器原線圈兩端的電壓U1＝10IR C．取ab在環(huán)的最低端時(shí)t＝0，則棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i＝Isin ωt D．a(chǎn)b沿環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F＝BIL 【解析】　根據(jù)變壓器原副線圈匝數(shù)比可知，副線圈(變阻器)中的電流為10I

9、，副線圈的電壓為10IR，故變阻器的功率為100I2R，故A錯(cuò)誤．原線圈的電壓為100IR，B錯(cuò)誤．當(dāng)ab棒在環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)切割的速度最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(電流)最大，電流表達(dá)式應(yīng)為i＝I cos ωt，C錯(cuò)誤．a(chǎn)b棒上最大電流為I，所以最大安培力為BIL，D正確． 【答案】　D 8. (xx·江蘇蘇北四校調(diào)研)如圖7所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin 100πt(V)的交流電．則(　　) 圖7 A．交流電的頻率為100 Hz B．通過R1的電流為2 A C．通過R2的電流為 A D．變

10、壓器的輸入功率為200 W 【解析】　原線圈接u＝220sin 100πt(V)的交流電．所以T＝＝0.02 s，交流電的頻率f＝＝50 Hz，故A錯(cuò)誤；由原線圈接u＝220sin 100πt(V)的交流電，電壓有效值是220 V，原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2＝22∶5，根據(jù)原副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比可知，副線圈的電壓為U2＝×220 V＝50 V，通過R1的電流I＝＝2 A，故B錯(cuò)誤；由于二極管的單向?qū)щ娦裕ㄟ^R2的只有正向的電流，不是完整的交流電，根據(jù)有效值的定義有：＋0＝T，解得R2兩端電壓的有效值為U＝25 V，所以通過R2的電流為I2＝＝ A，故C正確；副線圈的電阻R1消耗的功

11、率P＝＝100 W，電阻R2消耗的功率為P′＝×W＝50 W，所以副線圈的輸出功率應(yīng)為150 W，由輸出功率等于輸入功率可知變壓器的輸入功率為150 W，D錯(cuò)誤． 【答案】　C 9. (xx·江蘇高考改編)如圖8所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來．若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有(　　) 圖8 A．減少線圈的匝數(shù) B．提高交流電源的頻率 C．將金屬杯換為瓷杯 D．取走線圈中的鐵芯 【解析】　當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢或減小電阻

12、．增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢．瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱．所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　AB 10．(xx·湖南四校聯(lián)考)為了保證行車安全和乘客身體健康，地鐵車廂內(nèi)裝有煙霧報(bào)警裝置，其原理如圖9所示．M為純電阻的煙霧傳感器，其阻值RM隨著煙霧濃度的改變而變化，電阻R為可變電阻．車廂內(nèi)有人抽煙時(shí)，煙霧濃度增大，導(dǎo)致S兩端的電壓增大到臨界值，S裝置發(fā)出警報(bào)．下列說法正確的是(　　) 圖9 A．RM隨煙霧濃度的增大而減小 B．RM隨煙霧濃度的增大而增大 C．若要提高報(bào)警靈敏度可增大R D．若要提高報(bào)警靈敏度可減小R

13、【解析】　煙霧濃度增大，導(dǎo)致S兩端的電壓增大到臨界值，說明傳感器阻值減小，則有RM隨煙霧濃度的增大而減小，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；要提高報(bào)警靈敏度，就是要使S兩端電壓達(dá)到臨界值時(shí)煙霧濃度更小，傳感器阻值比調(diào)整前更大，此時(shí)并聯(lián)部分阻值應(yīng)和調(diào)整前相同，故R應(yīng)適當(dāng)減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 【答案】　AD 11．(xx·山東臨沂3月質(zhì)檢)某交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖10所示，輸出功率是20 kW，現(xiàn)用5 000 V高壓輸電，輸電線上的總電阻是40 Ω，再利用n1∶n2＝22∶1的降壓變壓器降壓后供給用戶，則下列說法正確的是(　　) 圖10 A．交變電流的頻率為100 Hz B

14、．發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為220 V C．流過高壓輸電線的電流為125 A D．降壓變壓器輸出電壓的有效值為220 V 【解析】　由交變電流的圖象可知交變電流的頻率為50 Hz，發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為220 V，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)正確，由P＝UI得輸電電流I＝＝4 A，C項(xiàng)錯(cuò)；輸電線路上損失的電壓ΔU＝IR線＝160 V，降壓器輸出電壓的有效值為U2＝U1＝×(5 000－160)V＝220 V，D項(xiàng)正確． 【答案】　BD 12．(xx·浙江麗水中學(xué)月考)如圖11所示是通過街頭變壓器降壓給用戶供電的示意圖．輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時(shí)輸入電壓不會(huì)有大的波動(dòng)．輸出電壓通過輸電線送給

15、用戶，兩條輸電線總電阻用R0表示．當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，則(　　) 圖11 A．電壓表、的示數(shù)幾乎不變 B．電流表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)增大 D．電壓表、的示數(shù)之差與電流表的示數(shù)的比值不變 【解析】　據(jù)題意可知，電壓表和分別測量原線圈電壓和副線圈電壓，因原線圈輸入電壓不變，則副線圈的電壓也不變，所以A選項(xiàng)正確；負(fù)載增加，則副線圈電流增大，即示數(shù)增大，據(jù)副線圈電流決定原線圈電流，則原線圈電流也增大，所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于增大，則R0所分擔(dān)電壓增大，又知副線圈兩端電壓不變，則示數(shù)減小，C錯(cuò)誤；電壓表、的示數(shù)之差與電流表的示數(shù)的比值其實(shí)是輸電線的總

16、電阻R0，而輸電線電阻大小不變，所以D選項(xiàng)正確． 【答案】　AD 13．如圖12所示，某變電站用10 kV的高壓向10 km外的小區(qū)供電，輸送的電功率為200 kW.現(xiàn)要求在輸電線路上損耗的功率不超過輸送電功率的2%，下列不同規(guī)格的輸電線中，符合要求的是(　　) 圖12 選項(xiàng) 型號 千米電阻(Ω/km) A DYD30/C 1 B DYD50/C 0.6 C DYD100/C 0.3 D DYD150/C 0.2 【解析】　由P＝UI解得輸電電流I＝＝20 A，輸電線路上損耗的功率不超過P線＝200 kW×2%＝4 kW，由P線＝I2R，解得R＝10

17、Ω，由于輸電線長度需要20 km，所以可以選擇千米電阻0.5 Ω/km以下的型號DYD100/C或型號DYD150/C，符合要求的是選項(xiàng)C、D. 【答案】　CD 14. (xx·河南鄭州預(yù)測)如圖13所示，一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n1：n2＝40∶1，在副線圈兩端接有“6 V　40 W”的電燈泡．若燈泡正常發(fā)光，則下列說法中正確的是(　　) 圖13 A．在原、副線圈中，通過每匝線圈的磁通量時(shí)時(shí)刻刻都相同 B．通過原、副線圈的交變電流的頻率相同 C．變壓器輸入電壓的最大值為240 V D．變壓器輸入功率為40 W 【解析】　因?yàn)橛需F芯的存在，鐵芯的導(dǎo)磁性好，可以防

18、止磁場外漏，理想變壓器是無磁漏現(xiàn)象的，故A正確；變化的磁場(電場)產(chǎn)生同頻率變化的電場(磁場)，所以原、副線圈的交變電流的頻率相同，都與電源頻率相同，故B正確；副線圈兩端接有“6 V　40 W”的電燈泡，且恰能正常發(fā)光，則副線圈的電壓為U2＝6 V，電流為I2＝＝ A；因原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝40∶1，由＝得原線圈的電壓的有效值U1＝240 V，電流I1＝I2＝ A，所以變壓器的輸入功率為P入＝I1U1＝40 W，故C錯(cuò)誤、D正確． 【答案】　ABD 二、非選擇題(本題共3小題，共44分．按題目要求作答，解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，

19、有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 15．(14分) 某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖14所示．測量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓．使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)．請完成對該物體質(zhì)量的測量． 圖14 (1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，畫出完整的測量電路圖． (2)

20、簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m. (3)請?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問題． 【解析】　(1)設(shè)計(jì)的電路如圖所示． (2)測量步驟與結(jié)果：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0；③將待測物體放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U1；由U0＝km0g，得k＝U0/m0g，又知U1＝kmg，所以m＝m0U1/U0. (3)因電源的電壓不夠而使輸出電壓調(diào)不到零(或待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程)． 【答案】　見解析 16．(15分)發(fā)電機(jī)的端電壓為220 V，輸出電功率為44 kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)之

21、比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶． (1)畫出全過程的線路圖； (2)求用戶得到的電壓和功率； (3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓． 【解析】　該題是輸電線路的分析和計(jì)算問題，給合電路結(jié)構(gòu)和輸電過程中的電壓關(guān)系和電流關(guān)系可解此題． (1)線路圖如圖所示： (2)升壓變壓器的輸出電壓U2＝U1＝2 200 V 升壓變壓器的輸出電流I2＝I1 由P＝U1I1得，升壓變壓器的輸入電流 I1＝＝ A＝200 A 所以I2＝I1＝ A＝20 A 輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為 UR＝

22、I2R＝4 V，PR＝IR＝0.08 kW 降壓變壓器的輸入電流和輸入電壓分別為 I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V 降壓變壓器的輸出電壓和輸出電流分別為 U4＝U3＝219.6 V，I4＝I3＝200 A 用戶得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW (3)若不采用高壓輸電，線路損失電壓為UR′＝I1R＝40 V 用戶得到的電壓U′＝U1－UR′＝180 V 用戶得到的功率為P′＝U′I1＝36 kW. 【答案】　見解析 17．(15分)如圖15所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1：n2＝2∶1，交流電源電壓u1＝311 sin (100

23、πt) V，F(xiàn)為熔斷電流為I0＝1.0 A的保險(xiǎn)絲，負(fù)載為一可變電阻． 圖15 (1)當(dāng)電阻R＝100 Ω時(shí)，保險(xiǎn)絲能否被熔斷？ (2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷，電阻R的阻值應(yīng)不小于多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？ 【解析】　原線圈電壓的有效值為U1＝ V＝220 V 由＝得副線圈兩端的電壓 U2＝U1＝×220 V＝110 V (1)當(dāng)R＝100 Ω時(shí)，副線圈中電流 I2＝＝ A＝1.10 A 由U1I1＝U2I2得原線圈中的電流為 I1＝I2＝×1.10 A＝0.55 A 由于I1