2020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、第十章 交變電流 傳感器 一、選擇題(本題共7小題，每小題42分，共48分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不選的得0分．) 1．(2020·新鄉(xiāng)模擬)一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流e＝220sin 100πt (V)，那么(　　) A．該交變電流的頻率是100 Hz B．當(dāng)t＝0時，線圈平面恰好與中性面垂直 C．當(dāng)t＝ s時，e最大 D．該交變電流電動勢的有效值為220 V 解析：根據(jù)交變電流的表達(dá)式可知該交變電流的頻率f＝＝50 Hz，有效值為220 V

2、，選項(xiàng)A、D錯誤；當(dāng)t＝0時，e＝0，所以線圈平面恰好處于中性面，選項(xiàng)B錯誤；當(dāng)t＝ s時，e有最大值220 V，選項(xiàng)C正確． 答案：C 2．(2020·石家莊模擬)正弦交變電流經(jīng)過匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的理想變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按圖甲所示方式連接，R＝10 Ω.圖乙是R兩端電壓U隨時間變化的圖象，Um＝10 V，則下列說法中正確的是(　　) A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝cos 100πt(A) B．電流表A的讀數(shù)為0.1 A C．電流表A的讀數(shù)為 A D．電壓表V的讀數(shù)為10 V 解析：由圖乙知T＝2×10－2s，f＝50

3、 Hz，ω＝2πf＝100π rad/s，Im＝＝1 A，故iR＝cos 100πt (A)，選項(xiàng)A錯誤；通過R的電流的有效值I2＝＝ A，再根據(jù)＝知，I1＝ A，選項(xiàng)B錯誤，C正確；電壓表讀數(shù)應(yīng)為副線圈兩端電壓的有效值，即U＝＝ V，故選項(xiàng)D錯誤． 答案：C 3．(2020·太原模擬)如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin 314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)，其中R2是用半導(dǎo)體熱敏材料(電阻隨溫度升高而降低)制成的傳感器，電流表A2是值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3是一

4、定值電阻．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，下列說法正確的是(　　) A．A1的示數(shù)不變，A2的示數(shù)增大 B．V1的示數(shù)增大，V2的示數(shù)增大 C．V1的示數(shù)減小，V2的示數(shù)減小 D．A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)減小 解析：當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，R2的電阻減小，導(dǎo)致電路的總電阻減小，所以電路中的總電流將會增加，A1測量的是原線圈中的總電流，由于副線圈的電流增大了，所以原線圈的電流也要增大；由于電源的電壓不變，原、副線圈的電壓也不變，所以V1的示數(shù)不變，由于副線圈中電流增大，R3兩端的電壓變大，所以V2的示數(shù)要減小，即R1兩端的電壓也要減小，所以A2的示數(shù)要減小，故A、B、C錯誤，

5、D正確． 答案：D 4．(2020·大連模擬)如圖所示，動圈式話筒能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?交變電流)．產(chǎn)生的電信號一般都不是直接送給擴(kuò)音機(jī)，而是經(jīng)過一只變壓器(視為理想變壓器)之后再送給擴(kuò)音機(jī)放大，變壓器的作用是為了減少電信號沿導(dǎo)線傳輸過程中的電能損失，關(guān)于話筒內(nèi)的這只變壓器，下列判斷正確的是(　　) A．一定是降壓變壓器，因?yàn)镻＝I2R，降壓后電流減少，導(dǎo)線上損失的電能減少 B．一定是降壓變壓器，因?yàn)镻＝，降壓后電壓降低，導(dǎo)線上損失的電能減少 C．一定是升壓變壓器，因?yàn)镮＝，升壓后，電流增大，使到達(dá)擴(kuò)音機(jī)的信號加強(qiáng) D．一定是升壓變壓器，因?yàn)镻＝UI，升壓后，電流減

6、小，導(dǎo)線上損失的電能減少 解析：根據(jù)變壓器的作用是為了減少電信號沿導(dǎo)線傳輸過程中的電能損失可知，話筒內(nèi)的這只變壓器一定是升壓變壓器，因?yàn)镻＝UI，升壓后，電流減小，導(dǎo)線上損失的電能減少，選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．(2020·保定模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成．當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有(　　) A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開

7、關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 解析：由于零線、火線中電流方向相反，產(chǎn)生的磁場方向相反，所以家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零，選項(xiàng)A正確；家庭電路短路和用電器增多時均不會引起L2的磁通量的變化，選項(xiàng)B正確，C錯誤；地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，線圈L1中磁場變化引起L2中磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，使電磁鐵吸起開關(guān)K，切斷家庭電路，選項(xiàng)D正確． 答案：ABD 6．如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，從線圈一面與磁場方向平行時開始計(jì)時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，

8、在t＝時刻(　　) A．線圈中的電流最大 B．穿過線圈的磁通量最大 C．線圈所受的安培力為零 D．穿過線圈磁通量的變化率最大 解析：注意線圈轉(zhuǎn)動過程中通過兩個特殊位置(平行于磁感線和垂直于磁感線)時的特點(diǎn)；磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率不同；t＝＝，線圈轉(zhuǎn)過90°，本題應(yīng)選B、C. 答案：BC 7．(2020·杭州質(zhì)檢)遠(yuǎn)距離輸電裝置如圖所示，升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器．當(dāng)S由2改接為1時，下列說法正確的是(　　) A．電壓表讀數(shù)變大 B．電流表讀數(shù)變大 C．電流表讀數(shù)變小 D．輸電線損失的功率減小 解析：改接為1時，升壓變壓器的原線圈匝數(shù)

9、不變，副線圈匝數(shù)變大，所以輸送電壓變大，降壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓均變大，電壓表示數(shù)變大，A正確；降壓變壓器的輸出電壓變大時，流過燈泡的電流I燈也變大，輸電線上的電流I線也隨著I燈的變大而變大，所以電流表讀數(shù)變大，B正確，C錯誤；I線變大時，輸電線損失的功率P線＝IR變大，D錯誤． 答案：AB 二、非選擇題(本題共5小題，共58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，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(8分)(2020·濟(jì)寧模擬)(1)如圖甲所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與光

10、敏電阻Rg的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央．若用不透光的黑紙將Rg包裹起來，表針將向________(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射Rg，表針將向________(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動． (2)如圖乙所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央．若往RT上擦些酒精，表針將向________(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動；若用吹風(fēng)機(jī)熱風(fēng)吹向RT，表針將向________(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動． 解析：光敏電阻是對光敏感的電阻，當(dāng)有光照射的時候，其電阻減?。跉W姆表的表盤上，偏轉(zhuǎn)角度越大說明電

11、阻值越小，所以當(dāng)外界沒有光照的情況下，電阻很大，偏轉(zhuǎn)角度很小，故表針向左轉(zhuǎn)動，反則向右轉(zhuǎn)動．負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的含義是當(dāng)溫度升高時電阻阻值減?。?dāng)用酒精涂抹在熱敏電阻上的時候，酒精蒸發(fā)使溫度降低，電阻阻值增大，偏轉(zhuǎn)角度減小，故表針向左轉(zhuǎn)動，反則向右轉(zhuǎn)動． 答案：(1)左(2分)　右(2分)　(2)左(2分)　右(2分) 9．(12分)(2020·衡陽模擬)如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝20 cm，匝數(shù)n＝100，線圈的總電阻r＝0.20 Ω，線圈在磁感強(qiáng)度B＝0.050 T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動

12、，線圈兩端通過電刷E、F與阻值R＝4.8 Ω的定值電阻連接，當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機(jī)的輸出功率為2.16×103 W，計(jì)算中π取3. (1)推導(dǎo)發(fā)電機(jī)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值的表達(dá)式Em＝nBSω(其中S表示線圈的面積)； (2)求線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω； (3)求線圈以ω角速度轉(zhuǎn)動100圈過程中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能． 解析：(1)當(dāng)線圈平面與磁場平行時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大． Em＝2nBLv＝2nB·Lab·ω＝nBSω.(2分) (2)該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電動勢的有效值E＝，(2分) 發(fā)電機(jī)的輸出功率P出＝R.(2分) 聯(lián)立解得ω＝300 rad/s.(2分)

13、(3)根據(jù)Q＝t，(2分) t＝.(1分) 聯(lián)立解得Q＝4 500 J．(1分) 答案：(1)見解析　(2)300 rad/s　(3)4 500 J 10．(12分)(2020·棗莊模擬)如圖所示，某小型發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出交流電壓為500 V，輸出電功率為50 kW，如果用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)處用戶送電，這時用戶獲得的電壓和電功率是多少？假如，要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一個升壓變壓器，到達(dá)用戶前再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用，不考慮變壓器的能量損失，這兩個變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？ 解析：用500 V電壓送電時示意圖如圖所

14、示，則輸電線上的電流I0＝＝ A＝100 A，(2分) 用戶獲得電壓U1＝U0－I0R＝(500－100×3) V＝200 V，(1分) 用戶獲得的功率P1＝U1I0＝2×104 W．(1分) 改用高壓輸送時，示意圖如圖所示，要求P損＝0.6%P，即P損＝50×103×0.6%W＝300 W．(2分) 輸電電流I＝＝ A＝10 A，(1分) 發(fā)電站升壓后輸電電壓U＝＝ V＝5 000 V，(1分) 升壓變壓器匝數(shù)比＝＝＝，(1分) 輸電線上損失的電壓U′＝IR＝10×3 V＝30 V，(1分) 到達(dá)用戶輸入變壓器電壓U2＝U－U′＝(5 000－30) V＝4 970

15、V，(1分) 所以降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比為＝.(1分) 答案：200 V　2×104 W　1∶10　497∶22 11．(12分)如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動．線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連．線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，其中B0、B1和t1均已知．在0～t1的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．求：

16、 (1)0～t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大小； (2)線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量； (3)線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)動90°的過程中，通過電阻R的電荷量． 解析：(1)0～t1時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢 E＝n＝.(2分) 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流 I＝＝.(2分) (2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nB1L1L2ω，(1分) 感應(yīng)電動勢的有效值E＝nB1L1L2ω，(1分) 通過電阻R的電流的有效值I＝，(1分) 線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t＝，(1分) 此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω.(1分

17、) (3)線框從題圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中：平均感應(yīng)電動勢＝＝，(1分) 平均感應(yīng)電流＝.(1分) 通過電阻R的電荷量q＝Δt＝.(1分) 答案：(1)　(2)πRω (3) 12．(14分)(2020·運(yùn)城模擬)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示．在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角均為π，磁場均沿半徑方向．匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，bc和ad邊同時進(jìn)入磁場．在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動方向垂直．線圈的總電阻為r，外接電阻為R.求： (1)

18、線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的大小Em； (2)線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F； (3)外接電阻上電流的有效值I. 解析：(1)bc、ad邊的運(yùn)動速度v＝ω，(2分) 感應(yīng)電動勢Em＝4NBlv.(2分) 解得Em＝2NBl2ω.(1分) (2)電流Im＝，(2分) 安培力F＝2NBIml，(2分) 解得F＝.(1分) (3)一個周期內(nèi)，通電時間t＝T，(1分) R上消耗的電能 W＝IRt，(1分) 且W＝I2RT.(1分) 解得I＝.(1分) 答案：(1)2NBl2ω　(2)　(3) [教師用書備選題] 13．(2020·蘇北名校聯(lián)考)關(guān)于圖甲、

19、乙、丙、丁，下列說法正確的是(　　) A．圖甲中電流的峰值為2 A，有效值為 A，周期為5 s B．圖乙中電流的峰值為5 A，有效值為2.5 A C．圖丙中電流的峰值為2 A，有效值為 A D．圖丁中電流的最大值為4 A，有效值為 A，周期為2 s 解析：題圖甲是正弦式交變電流圖線，峰值(最大值)為2 A，有效值是峰值的，即 A，周期為4 s，所以選項(xiàng)A錯誤；題圖乙電流大小改變但方向不變，所以不是交變電流，計(jì)算有效值時因?yàn)闊嵝?yīng)與電流方向無關(guān)，所以仍是峰值的，即2.5 A，所以選項(xiàng)B正確；題圖丙是圖甲減半的脈沖電流，有效值不可能為峰值的，所以選項(xiàng)C錯誤；題圖丁是交變電流圖線，周期為2 s，根據(jù)有效值定義則有42×R×＋32×R×＝I2RT，解得電流有效值I＝2.5 A，所以選項(xiàng)D錯誤． 答案：B