2020年人教版(山東專用)高考物理練習：《交變電流傳感器》綜合檢測

1、交變電流傳感器綜合檢測（時間：90 分鐘滿分:100 分）一、選擇題（本題共 12 小題，每小題 4 分，共 48 分.在每小題給出 的四個選項中，第 17 小題只有一個選項正確，第 812 小題有 多個選項正確，全部選對的得 4 分，選對但不全的得 2 分,有選錯 或不選的得 0 分）1.如圖所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導線與交流 電流表相連,線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動 , 圖中線框平面處于豎直面內.下述說法正確的是（D ）A. 因為線框中產生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B. 線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C. 線框通過圖中位置瞬間，通過電流表

2、的電流瞬時值最小D. 若使線框轉動的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的有效值也增大一倍解析:交流電流表測量的是有效值,所以電流表有示數(shù),故 A 錯誤；線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量為零，感應電動勢最大，感應電流也最大，通過電流表的電流瞬時值最大，故 B,C 錯誤；通過電流表電流的有效值也增大一倍，故 D 正確.根據(jù) En=NBSw 可知3增大一倍，Em也增大一倍2.教學用發(fā)電機能夠產生正弦式交變電流 .利用該發(fā)電機（內阻 可忽略）通過理想變壓器向定值電阻 R 供電，電路如圖所示，理想 交流電流表 A、理想交流電壓表 V 的讀數(shù)分別為 l,U,R 消耗的功 率為 P.若發(fā)電機線圈的轉速

3、變?yōu)樵瓉淼?1 則（B ）A. R 消耗的功率變?yōu)锽. 電壓表 V 的讀數(shù)變?yōu)镃. 電流表 A 的讀數(shù)變?yōu)?2ID. 通過 R 的交變電流頻率不變入電壓 Ui 變?yōu)樵瓉淼?H,交變電流的頻率 f 變?yōu)樵瓉淼摹?D 錯誤;叢圖則副線圈的輸出電壓U2變?yōu)樵瓉淼呢?即 L2=U,B 正讀數(shù)變?yōu)?Ll,c錯誤.解析:發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼膔2,由 E=:亞根據(jù)R 消耗的riP,A 錯誤;副線圈中的電流I2變?yōu)樵瓉砟慷T知,原線圈中的電流11變?yōu)樵瓉淼闹?原線圈中輸3.小型手搖發(fā)電機線圈共有N 匝,每匝可簡化為矩形線圈 abed, 磁極間的磁場視為勻強磁場，磁感應強度大小為 B,方向垂直于線 圈中心

4、軸 00 ,線圈繞 00 勻速轉動，如圖所示.矩形線圈 ab 邊 和 ed 邊產生的感應電動勢的最大值都為Eo,該發(fā)電機外接負載電阻，則（D ）A. 當線圈處于中性面位置時磁通量的變化率最大B. 線圈從中性面位置轉過 180過程中，線圈中磁通量的變化量 為零C. 線圈轉動過程中電動勢的有效值為 匚 NED. 線圈轉動過程中電動勢的最大值為2NE解析:圖示位置穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零,A錯；線圈從中性面位置轉過180。過程中線圈中磁通量的變化量不為零,B 錯;每匝線圈產生的電動勢的最大值為2 呂,故 N 匝線圈轉動過程中電動勢的最大值為2NE,有效值為因 NE,所以 C 錯,D

5、對.4.已知某交變電流在一個周期內的波形如圖所示,則該電流通過一阻值為 10Q的電阻時的發(fā)熱功率是（D ）A. 16 W B.18 W C.22.5 W D.28 W解析:由電流熱效應可得 2 x(12xRX0.2+22xRX o.3)=l2RX1,解得 12=2.8 A2,電阻的熱功率 P=I2R=28 W.5.如圖（甲）所示，為一種調光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控示數(shù)為（A.220 V B.110 V C.110D VD.55匚 V解析:設電壓表示數(shù)即燈管兩端電壓的有效值為U,將交流電壓與直流電壓分別加在電阻 R 兩端,分析一個周期內產生的熱量，交6.如圖（甲）所示，阻值為 r=4Q的矩

6、形金屬線框與理想電流表、理想變壓器原線圈構成回路，標有“12 V 36 W”字樣的燈泡 L 與理想變壓器的副線圈構成回路，燈泡 L 恰能正常發(fā)光，理想變 壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 3 : 1,矩形金屬線框在勻強磁場中繞 與磁感線垂直的軸硅電子器件實現(xiàn)了無級調節(jié)亮度.給該臺燈接 220 V 的正弦交流電壓后加在燈管兩端的電壓如圖（乙）所示，則此時交流電壓表勻速轉動，產生的電動勢隨時間變化的規(guī)律如 圖（乙）所示,則（D ）A. 理想變壓器原線圈輸入電壓的瞬時值表達式為u=4 心 sin 100nt(V)B. 理想電流表 A 的示數(shù)為口 AC. t=0.01 s 時,矩形金屬線框平面與磁場方向平行D

7、. 燈泡 L 與理想變壓器的副線圈構成的回路中的電流方向每秒改變 100 次 解析:燈泡正常發(fā)光，故副線圈兩端的電壓為 U2=12 V,根據(jù)岀=1得 Ui 七 L2=36 V,輸入端的最大電壓為 &=3 迺 V,又宀 切屯空rad/s=100nrad/s,故原線圈輸入電壓的瞬時值表達式為u=3 遼 sin100nt(V),故 A 錯誤;通過副線圈的電流為丨2也至A=3 A,根據(jù)墜凹得,11=1 A,故電流表的示數(shù)為 1 A,故 B 錯誤;t=0.01 s 時，由(乙)圖可知，產生的感應電動勢最小，線框在中性面位置，即矩 形金屬線框平面與磁場方向垂直,故 C 錯誤;由(乙)圖可知,周期

8、為 0.02 s,在一個周期內電流方向改變 2 次，則 1 s 內電流改變 的次數(shù)為 100 次，故 D正確.7.在如圖所示的理想變壓器的電路中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 2 : 1,電阻 Ri=R2,電流表和電壓表均為理想電表,若電流表的示數(shù)為 0.5 A,電壓表的示數(shù)為 5 V,則電阻 Ri的大小為（D ）5解析:電壓表的示數(shù)為 5 V,則副線圈中的電流 I2國;原線圈中的可知兇+世=0.5,解得 R=25Q,故選 D.8.冬季雨雪冰凍天高壓電線容易覆冰，為清除高壓輸電線上的冰 凌,有人設想利用電流的熱效應除冰.若在正常供電時，高壓線上 送電電壓為 U,電流為 I,熱損耗功率為 P;除冰

9、時,輸電線上的熱損耗功率需變?yōu)?4AP.輸電功率和輸電線電阻認為是不變的則除冰時（CD ）A.輸電電流為 HB.輸電電壓為 2UC.輸電電壓為一D.輸電電流為 2I解析:根據(jù) P=I2r,輸電線上的熱損失功率變?yōu)樵瓉淼?4 倍,電流 增加為原來的 2 倍,即為 2I;由 P=UI 知,輸送電壓變?yōu)?U,故 C,D 正確.A.10QB.15QC.20r511=2I2=ni10原線圈電壓 Ui=n2U2=10 V;Ri的電流 IRI=R電流由題意09.如圖所示，將一根電阻為 R 的絕緣硬金屬導線彎成一個標準的 正弦曲線形狀,其兩端 a,b 通過小金屬環(huán)保持與長直金屬桿有著 良好但無摩擦的接觸，導線

10、與桿相交處二者絕緣，金屬導線兩端 a,b 間距離為2d,最高點到 ab 連線的距離為 L,金屬桿電阻忽略不計,空間中存在有理想邊界的勻強磁場，寬度為 d,方向垂直于 紙面向里，磁感應強度大小為 B,磁場的邊界與金屬桿垂直，M 和 N位于磁場區(qū)域的邊界上，在外力的作用下，導線以恒定的速度 v 向右勻速運動,從 b 位于 M 左側的某一位置運動到 a 位于 N 右側的某一位置，則在此過程中，以下說法正確的是（BD ）B. 導線上有電流通過的時間為D.金屬導線所產生的焦耳熱為解析:A.導線上有電流通過的時間為v2 C.外力所做的功為men由題意得，電流的產生時間 b 到 M 開始,a 到 N 結束，

11、則導線上有 電流的時間 t 二閔,故 A 錯誤,B 正確;在導線穿過磁場的過程中規(guī) 定電流沿金屬桿從 a 到 b 為電流的正方向,產生的電流隨時間變化的圖象如圖所示.熱量 Q 的計算式為3dvB2L2W=Q=RI,故 C 錯誤,D 正確.10. 如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù) ni=500,副線圈匝數(shù) n2= 100,原線圈中接一交流電源，交流電源電壓 u=22 心 sin 100nt(V),副線圈中接一電動機，內阻為 10Q,電流表A示數(shù)為 1 A. 電表對電路的影響忽略不計，則下列說法正確的是(CD )A. 此交變電流的頻率為 100 HzB. 此電動機輸出功率為 44 WC. 電流表A

12、示數(shù)為 0.2 AD. 如果電動機被卡住而不損壞，則電源的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?4.4 倍pLvQ=(.-)2 R同 t+(仙)2 R亙解得 Q= 由功能關系可知，外力做功又 t=100U2=凹 11=刮X220 V=44 V,輸給電動機的電功率 P入=Ul2=44X1W=44W,電動機內阻消耗的功率 P損匸 r=12X10 W=10W,電動機的輸出功率 P出=P入-P損=34 W,故 B 錯誤;根據(jù)變壓器輸入功率等于4.4 倍,故 D 正確.11. 如圖所示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡 Li與正弦式交變電流相連,副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和 L3相連,開始時開關 S 處于斷

13、開狀態(tài).當 S 閉合后，所有燈泡都能發(fā)光.A.燈泡 Li和 L2中的電流有效值可能相等B. 燈泡 1_2兩端的電壓變小wl |100n|解析:=100nrad/s, 頻率 f=2TTHz=50 Hz,故 A 錯誤；原線圈兩端電壓的有效值為 Ui=丄 V=220 V,由輸出功率即 UiIi=U2I2,得 Ii=4x1220A=0.2 A,故 C 正確；如果電動機被卡住而不損壞SP2=的輸出功率為原來的m31-4F 列說法中正確的是（二 W=193.6 W,電源,電源輸出功率C. 燈泡 L1變亮,燈泡 L2的亮度不變D. 變壓器原線圈的輸入功率不變 解析：降壓變壓器 nin2,則 Iil2,當 S

14、接通后,1i等于燈泡 Li的電 流,12是燈泡 L2和 L3的電流之和，則燈泡 Li丄2中的電流有效值可 能相等，故 A 正確；當 S 閉合后，變壓器輸出端負載電阻變小，輸出 功率變大，輸出電流變大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以 變壓器的輸入功率變大，輸入電流變大，燈泡 Li的電壓增大變亮，原線圈電壓減小，匝數(shù)不變，故副線圈電壓減小，燈泡 L2兩端的電 壓變小，變暗,故 B 正確，故 C,D 錯誤.12.圖（甲）是交流發(fā)電機的示意圖，發(fā)出的電能直接輸出到理想 變壓器的原線圈， 為理想交流電壓表.變壓器的副線圈接有 三個支路，每個支路接有相同規(guī)格的小燈泡Li,L2和 L3,且 L2串有理想

15、電感器 L,L3串有電容器 C.發(fā)電機兩磁極 N,S 間的磁場可視 為水平方向的勻強磁場.線圈繞垂直于磁場的水平軸 00 沿逆時 針方向勻速轉動，從圖示位置開始計時，產生的交變電流隨時間 變化的圖像如圖（乙）所示.以下判斷正確的是（BC ）乙A.圖（甲）線圈位置叫中性面，此時所產生的感應電動勢最大，電 壓表示數(shù)為 10 VB. 線圈轉動的角速度為 100nrad/s,0.02 s時線圈內電流的流向是 DCBAC. 如果燈泡 Li恰好正常發(fā)光，那么 L2丄3兩小燈泡都能發(fā)光但比Li要暗D. 增大線圈的轉動速度 丄1丄2丄3三個小燈泡的亮度均不會變化 解析:圖（甲）線圈位置與中性面垂直，產生的感應

16、電動勢最大，電 壓表示數(shù)為有效值，U=LJ V=10 V,故 A 錯誤；線圈轉動的角速度為3=P=xio_ |rad/s=100nrad/s,0.02 s 時線圈內電流的流向與 0 時刻線圈內電流的流向相同，根據(jù)右手定則知電流流 向是DCBA 故 B 正確；由于線圈有感抗，電容有容抗，所以燈泡 L2,L3兩端的電壓比燈泡 L1兩端的電壓小，則 L2丄3兩小燈泡都能發(fā) 光但比 L1要暗，故 C 正確；增大線圈的轉速，則頻率增大，感抗增大, 容抗減小，且變壓器的輸出電壓增大，則燈泡 L1變亮,燈泡 L2亮度 變化情況無法判斷，燈泡 L3變亮,故 D 錯誤.二、非選擇題（共 52 分）13.（6 分

17、）熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線如圖（甲）所示，由熱敏電阻 R 作為傳感器制作的自動報警器電路圖如圖（乙）所示，為了使溫度過高時報警器響鈴,c 應與_（填“a”或“ b”）連接;若使報警的報警溫度提高些，應將 P 向_（填“左”或“右”）移動.解析:根據(jù)圖（甲）中曲線的趨勢可以得出，熱敏電阻的阻值隨溫 度的升高而減小，為了使溫度過高時發(fā)送報警信息，則熱敏電阻阻值小，通過電磁鐵的電流大，銜鐵被吸附，觸點與 a 接通時，報 警器所在電路應接通，故開關 c 應該接在 a 處，若使報警的報警溫 度提高些，應使電路中電阻增大，則滑動變阻器的滑片P 向左移動.答案:a左評分標準:每空 3 分.14.（9

18、分）某同學利用滿偏電流為500 卩 A 的電流表、熱敏電阻等制作電子溫度計. 制作的過程中需要測出該電流表G 的內阻，所用的電路如圖（甲）,主要步驟是:1閉合開關 Si,調節(jié)滑動變阻器 R,使 G 指針偏轉到滿刻度；2保持 R 不變,再閉合開關 S2,調節(jié)電阻箱 甩使 G 指針偏轉到滿 刻度的一半，讀出此時 民的阻值為 299.0Q,可認為 Rg二淹實驗 時,圖（甲）電路中的滑動變阻器 R 和電源有下列器材可供選擇:A. 滑動變阻器（0200Q）B. 滑動變阻器（020 kQ）C. 電源（1.5 V,內阻不計）D. 電源（9 V,內阻不計）為了使測量 Rg盡量精確,Ri應選_,電源應選_ .（

19、填選項前的字母）溫度 0300C范圍內，某熱敏電阻的阻值 R 隨溫度 t（ C ）的 變化情況為 R=200+50t（Q）,把這個熱敏電阻、標準定值電阻、 電池、開關與電流表 G 串聯(lián)起來,電路如圖（乙）,電流表 G 的表盤 如圖（丙） .用該熱敏電阻作探頭，將 G 表盤上的電流刻度值改成 對應的溫度值，制作成簡單的電子溫度計.已知電池的電動勢 E=1.5 V,內阻未知，標準定值電阻的阻值 R=2 500Q,根據(jù)（1） 中測得的 R 值和閉合電路歐姆定律，得出電流表 G 表盤上 500 卩 A 刻度處對應的溫度刻度值是 0C,則 300 卩 A 刻度處對應的溫 度刻度值是C.(3)由于用圖(甲

20、)電路測定電流表的內阻 R 在原理上存在一定 的系統(tǒng)誤差，因而制作的電子溫度計在測量溫度時，測量值比真實值_(選填“偏大”或“偏小”).解析：(1)首先我們要知道半偏法測量電流表內阻的方法以及測 量原理:如題中的(甲)圖，電源的電動勢為 E,內阻為 r,S2斷開時,設電流表滿偏電流 lg+心十實驗要求 R? R,Ri? r,這樣才有I 500uA 刻度處等于,當 S 閉合時,R2和 R 并聯(lián)，并聯(lián)后總阻 值 R并vR? R,這樣才有S閉合后，電路中總電流幾乎不變，仍然近似等于；調節(jié) R2使電流表半偏為 LI,所以流過 R?的電流也為 LI, 所以R=R.從上述原理可知，S2斷開與閉合，近似認為

21、干路中電流 不變,前提是 R?甩故實驗器材選擇應滿足電源電動勢盡可能 大，R 盡可能大，所以 R 選用大量程 B,電源選用電動勢較大的D.電流表 G 表盤上 500uA 刻度處 R 揭-r-Rg-Ro=2OOQ,300uA 刻度處 R=r-Rg-R=2 200Q,則有 2 200=200+50t, 解得 t=40C.測量的電流表內阻的測量值比真實值要偏小，則對應熱敏電阻阻值偏大，則測量的溫度偏大.答案:(1)B D (2)40(3)大評分標準:(1)問每空 2 分;(2)問 3 分;(3)問 2 分15. (8 分)如圖所示，一矩形線圈在勻強磁場中繞 00 軸勻速轉 動,磁場方向與轉軸垂直.線

22、圈匝數(shù) n=40,電阻 r=0.1Q,長 l1=0.05 m,寬 12=0.04 m,角速度宀=100 rad/s,磁場的磁感應強度B=0.2 T.線圈兩端外接電阻 R=9.9Q的用電器和一個交流電流(1)線圈中產生的最大感應電動勢電流表的讀數(shù)；(3)用電器上消耗的電功率.解析:(1)E n=nBSw =nBI1I23=1.6 V.(2(2)I n=l=0.16 A,分)電流表讀數(shù)為有效值1=風 0.11 A.分)2(3)P=I R=0.12 W.(2(2(2答案:(1)1.6 V (2)0.11 A (3)0.12 W16. （8 分）如圖所示，理想變壓器的原線圈接在 220 V、50 Hz

23、 的 正弦交流電源上，副線圈接有一理想二極管（正向電阻為零，反向 電阻為無窮大）和一阻值為 10Q的電阻，已知原副線圈的匝數(shù)比 為 2 : 1.（1）二極管的耐壓值至少為多少伏？（2） 電阻 R 上 1 s 內產生的焦耳熱為多少？（3）通過電阻 R 的電流的有效值為多少 ?（結果保留三位有效數(shù)字）解析：（1）原線圈兩端電壓有效值 U=220 VU2=UIL=110 V（1分）則副線圈兩端電壓最大值 U2n=11 匸 V.（1分）即二極管耐壓值為 156 V.過電阻.電阻 R 上 1 s 內產生的焦耳熱（2）交變電流的周期 TTT=f_=50則 1 s 內有 50 個周期由于二極管只允許正向電流

24、通過s 內只有 0.5 s 有電流通(1(2s=0.02 s,1WZ-Rt=10X0.5 J=605 J.Q設通過電阻 R 的電流的有效值為 I,分)答案:(1)156 V (2)605 J (3)7.78 Aad=25 cm,放在磁感應強度 B=0.4 T 的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的 00 軸以 n=3 000 r/min 的轉 速勻速轉動,線圈電阻 r=1Q,外電路電阻 R=9Q,t=0 時線圈 平面與磁感線平行,ab 邊正好轉出紙外，cd 邊轉入紙里.(1) 在圖中標出 t=0 時感應電流的方向；(2) 寫出線圈感應電動勢的瞬時值表達式；(3) 線圈轉一圈外力做功多少？解析:(1)根據(jù)右手定則得出感應電流的方向是adcb,如圖.010解得匸2RX10分)A=7.78 A.(2(117.(10 分)如圖所示,N=50 匝的矩形線圈ab