全國通用版2018高考物理大一輪復(fù)習(xí)交變電流綜合檢測

1、交變電流綜合檢測(時間:90分鐘滿分:100分)【測控導(dǎo)航】考點題號1.交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律交變電流圖像1,3,152.交變電流的四值2,6,173.變壓器4,5,7,8,9,10,164.遠距離輸電12,185.傳感器116.實驗13,14一、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題只有一個選項正確,第812題有多項正確,全部選對得4分,選對但不全得2分,有選錯或不選的得0分)1. (2016·北京豐臺模擬)如圖所示,矩形線框置于磁場中,該磁場可視為勻強磁場.線框通過導(dǎo)線與電阻構(gòu)成閉合電路,線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動

2、,下列說法正確的是(C)A.線框通過圖中位置瞬間,線框中的電流方向由A到BB.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,通過電阻的電流瞬時值最大D.若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍,那么通過電阻電流的有效值變?yōu)樵瓉淼?2倍解析:邊AB和CD切割磁感線產(chǎn)生電流,根據(jù)右手定則可知電流由B指向A,故選項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(yīng)電動勢最大,所以感應(yīng)電流也最大,通過電阻的電流瞬時值最大,故選項B錯誤,C正確;根據(jù)E=NBS可知,增大一倍,E也增大一倍,根據(jù)I=E2r可知,通過電阻電流的有效值也增大一倍,故選項D錯誤.2. (2016·無錫期

3、末)一正弦式交變電流隨時間變化的規(guī)律如圖所示,由圖可知(D)A.該交變電流的電流瞬時值的表達式為i=2sin 100t(A)B.該交變電流的頻率是50 HzC.該交變電流的電流有效值為22 AD.若該交變電流通過R=10 的電阻,則電阻消耗的功率是20 W解析:由圖像可知,交變電流電流的最大值為2 A,周期為0.04 s,交變電流的角速度=2T=20.04 rad/s=50 rad/s,所以交變電流的電流瞬時值的表達式為i=2sin 50t(A),A錯誤;交變電流的頻率為f=1T=25 Hz,B錯誤;交變電流的電流有效值為I=22 A=2 A,C錯誤;交變電流的電流有效值為2 A,所以電阻消耗

4、的功率P=I2R=(2)2×10 W=20 W,D正確.3.(2016·貴州遵義模擬)如圖(甲)所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖(乙)中曲線a,b所示,則(B)A.兩次t=0時刻線圈平面均與中性面垂直B.曲線a,b對應(yīng)的線圈角速度之比為32C.曲線a表示的交變電動勢頻率為50 HzD.曲線b表示的交變電動勢有效值為102 V解析:在t=0時刻,電動勢為零,磁通量變化率為零,線圈處在中性面位置,故選項A錯誤;由題圖(乙)可知,a的周期為4×10-2 s,b的周期為6×10-2 s,

5、則由=2T可知,角速度與周期成反比,故角速度之比為32,選項B正確;曲線a表示的交變電流的頻率f=1Ta=25 Hz,故選項C錯誤;曲線a,b對應(yīng)的線圈角速度之比為32,曲線a表示的交變電動勢最大值是15 V,根據(jù)Em=nBS得曲線b表示的交變電動勢最大值是10 V,則有效值為E=102 V=52 V,故選項D錯誤.4. (2016·河北唐山模擬)如圖所示,水平銅盤半徑為r,置于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中,銅盤繞通過圓盤中心的豎直軸以角速度做勻速圓周運動,銅盤的邊緣及中心處分別通過導(dǎo)線與理想變壓器的原線圈相連,該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1,變壓器的副線圈與電阻為

6、R的負載相連,則(D)A.負載R兩端的電壓為Br22nB.原線圈中的電流為通過R電流的1nC.變壓器的副線圈磁通量為0D.通過負載R的電流為0解析:銅盤切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Brv=12Br2,為恒定的電動勢,經(jīng)過變壓器后,負載兩端電壓為零,通過負載的電流為零,故選項A錯誤,D正確;副線圈中無電流,原線圈中有電流,能產(chǎn)生磁場,原、副線圈中磁通量都不為零,故選項B,C錯誤.5. (2016·廣東廣州一模)如圖所示變壓器可視為理想變壓器,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接有一正弦交流電源.若兩電阻消耗的電功率相等,則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為(C)A.12

7、B.21C.11D.14解析:原、副線圈電流之比與匝數(shù)之比的關(guān)系為I2I1=n1n2,兩電阻消耗的功率相等,即I12R=I22R,由以上兩式得n1n2=11,故選C.6. 如圖所示,單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd一半處于磁感應(yīng)強度為B的水平有界勻強磁場中,線框面積為S,電阻為R.線框繞與其中心線重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動,固定轉(zhuǎn)軸恰好位于勻強磁場的右邊界.則線框中感應(yīng)電流的有效值為(A)A.2BS4R B.2BS2RC.BS4R D.BS2R解析:線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=12BS,則線框中感應(yīng)電流的有效值為I=Im2=Em2R=2BS4R,選項A正確.7. (2016&#

8、183;海南文昌一模)如圖所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1 000,副線圈匝數(shù)n2=200,原線圈中接一交變電源,交變電壓u=2202sin 100t(V).副線圈中接一電動機,電阻為11 ,電流表A2示數(shù)為1 A.電表對電路的影響忽略不計,則(D)A.此交變電流的頻率為100 HzB.電壓表示數(shù)為2202 VC.電流表A1示數(shù)為5 AD.此電動機輸出功率為33 W解析:此交變電流的頻率為f=2=1002 Hz=50 Hz,選項A錯誤;電壓表示數(shù)為交變電流的有效值,即U1=22022 V=220 V,選項B錯誤;根據(jù)I1n1=I2n2可知I1=n2n1I2=0.2 A,選項C錯誤;變壓器副

9、線圈兩端電壓U2=n2n1U1=44 V,故此電動機輸出功率為P=I2U2-I22r=(1×44-12×11) W=33 W,選項D正確.8.(2016·皖南八校聯(lián)考)如圖所示的理想變壓器,左端輸入有效值不變的正弦交流電u,電壓表和電流表都是理想電表,忽略小燈泡電阻的變化,則開關(guān)S閉合后與閉合前相比較,下列說法正確的是(AD)A.L1變亮 B.L2變亮C.電流表A的示數(shù)變小 D.電壓表V的示數(shù)變小解析:設(shè)理想變壓器副線圈所接電路的總電阻為R總,原、副線圈的電流分別為I1,I2,原、副線圈的電壓分別為U1,U2,開關(guān)S閉合后,R總減小,副線圈的輸出功率增大,而原線圈

10、的輸入功率由副線圈的輸出功率決定也隨著增大,左端輸入有效值不變的正弦式交變電流u,而P輸入=I1U,因此原線圈的電流I1增大,而燈泡L1的電阻不變,故燈泡L1的功率PL1=I12RL1也增大,即L1變亮,A正確;燈泡L1的電壓UL1=I1RL1增大,故原線圈的電壓U1=U-UL1將減小,由電壓之比得U1U2=n1n2可知U2也將減小,即電壓表V的示數(shù)變小,D正確;燈泡L2兩端電壓減小,因此L2變暗,B錯誤;由理想變壓器的電流之比I1I2=n2n1,可知I2增大,即電流表A的示數(shù)變大,C錯誤.9.(2016·山東濟南模擬)圖(甲)是小型交流發(fā)電機的示意圖,A為理想交流電流表,V為理想交

11、流電壓表.內(nèi)阻不計的矩形線圈繞垂直于磁場方向的水平軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為32,副線圈接有滑動變阻器,從某時刻開始計時,副線圈輸出電壓如圖(乙)所示,以下判斷正確的是(ABC)A.電壓表的示數(shù)為15 VB.副線圈輸出電壓瞬時值表達式u=102sin 100t(V)C.若滑動觸頭P的位置向上移動時,電流表讀數(shù)將減小D.把發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话?則變壓器的輸入功率將減小到原來的一半解析:副線圈兩端電壓有效值為U2=1022 V=10 V,原線圈兩端電壓即電壓表讀數(shù)為U1=n1n2U2=15 V,選項A正確;交變電流的周期T=2×1

12、0-2 s,則=2T=100 rad/s,故副線圈輸出電壓瞬時值表達式u=102sin 100t(V),選項B正確;若滑動觸頭P的位置向上移動時,電阻R增大,副線圈中電流減小,則原線圈中電流減小,則電流表讀數(shù)減小,選項C正確;把發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话?根據(jù)Em=nBS可知,交流電壓最大值變?yōu)樵瓉淼囊话?變壓器的輸入電壓減半,副線圈兩端電壓減半,根據(jù)P=U22R可知輸出功率變?yōu)樵瓉淼乃姆种?則變壓器的輸入功率將減小到原來的四分之一,選項D錯誤.10.(2016·內(nèi)蒙古赤峰聯(lián)考)電流表、電壓表均為理想電表,R是光敏電阻(其阻值隨光強增大而減小).原線圈接入如圖(乙)所示的正弦交

13、流電壓u(原、副線圈匝數(shù)比為101),下列說法正確的是(BD)A.電壓u的頻率為100 HzB.電壓表的示數(shù)為22 VC.照射R的光變強時,燈泡變暗D.照射R的光變強時,電流表的示數(shù)變大解析:根據(jù)(乙)圖,電壓u的頻率為50 Hz,A錯誤;根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,原線圈的電壓的最大值為2202 V,所以副線圈的電壓的最大值為222 V,電壓表的示數(shù)為電壓的有效值,所以示數(shù)為U=Um2=22 V,B正確;照射R的光變強時,其阻值減小,副線圈中的電流I2增大,燈泡變亮,C錯誤;副線圈中的電流I2增大,原線圈中的電流I1增大,電流表的示數(shù)變大,D正確.11. 壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小

14、,某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置,其裝置示意圖如圖所示,將壓敏電阻平放在電梯內(nèi),受壓面朝上,在上面放一物體m,電梯靜止時電流表示數(shù)為I0,電梯在不同的運動過程中,電流表的示數(shù)分別如圖所示,下列判斷中正確的是(ACD)解析:A圖,電流不變,壓敏電阻的電壓不變,由歐姆定律知,其阻值不變,壓力不變,則電梯可能做勻速直線運動,故A正確;B圖,當(dāng)電流變化時,其電阻是變化的,則壓力也是變化的.而勻加速運動壓力不變,故B錯誤;C圖,電流為靜止時的兩倍,而且不變,由歐姆定律知,其電阻減小,且不變,則壓力增大且不變,電梯可能做勻加速上升運動,故C正確;D圖,當(dāng)電流均勻減小時,其電阻是增大的,則

15、壓力變小,電梯可能做加速度減小的減速運動,故D正確.12.(2016·海南文昌模擬)在雨雪冰凍天,為清除高壓輸電線上的凌冰,有人設(shè)計了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應(yīng)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;除冰時,輸電線上的熱損耗功率需變?yōu)?P,則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)下列說法不正確的是(ABC)A.輸電電流為I9 B.輸電電流為9IC.輸電電壓為3U D.輸電電壓為U3解析:因輸電線上的熱損耗功率需變?yōu)?P,則根據(jù)P=I2r可知,輸電電流變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)P=IU可知輸電電壓為U3,故選項D正確.二、非選擇題(共52分)13.(6分)

16、(2016·廣東百校質(zhì)檢)如圖所示,圖(甲)為熱敏電阻Rt圖像,圖(乙)為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱控制電路,繼電器線圈的電阻為150 .當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時,繼電器的銜鐵被吸合.繼電器線圈供電的電池電動勢E=6 V,內(nèi)阻不計.圖中的“電源”是恒溫箱加熱的電源.(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在 (選填“A,B”或“C,D”)端. (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持150 ,可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)為 . 解析:(1)當(dāng)溫度較低的時候,熱敏電阻的阻值較大,電路中的電流較小,此時繼電器的銜鐵與AB部分連接,此時是需要加熱的,恒溫箱內(nèi)的加熱器要

17、工作,所以應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A,B端.(2)當(dāng)溫度達到150 時,加熱電路就要斷開,此時的繼電器的銜鐵要被吸合,即控制電路的電流要達到20 mA,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得,I=ER+R'+R0,即0.02=6150+30+R',解得R=120 .答案:(1)A,B(2)120評分標(biāo)準:每空3分.14.(9分)(2016·河南開封一模)有一種測量人的體重的電子秤,其測量部分的原理圖如圖中的虛線框所示,它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻),顯示體重大小的儀表A(實質(zhì)是電流表).壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1×107 Pa,

18、且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示.設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計,接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V,取g=10 N/kg.請回答:壓力F/N02505007501 0001 2501 500電阻R/300270240210180150120(1)該秤零起點(即踏板空載時)的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤毫安處. (2)如果某人站在該秤踏板上,電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA,這個人的質(zhì)量是. (3)若壓桿與壓力傳感器之間的接觸面積是2 cm2,則該秤的儀表(電流表)量程是毫安. 解析:(1)踏板空載時電流表讀數(shù)為I=UR=4.8V300=0.

19、016 A=16 mA.(2)當(dāng)電流為20 mA時,壓力傳感器的電阻為R=UI'=4.8V0.02 A=240 ,由表中信息可知壓力傳感器受到的壓力為F=500 N,人的質(zhì)量m=Gg=Fg=500N10 N/kg=50 kg.(3)傳感器能承受的最大壓力F=pS=1×107 Pa×2×10-4 m2=2 000 N,分析表中的數(shù)據(jù)可以看出,壓力每增加250 N,電阻減小30 ,所以壓力為2 000 N時,壓力傳感器的電阻為R=60 ,此時電路中的電流I=UR=4.8V60=0.08 A=80 mA,即儀表(電流表)的量程為80 mA.答案:(1)16 (2

20、)50 kg(3)80評分標(biāo)準:每空3分.15. (8分)如圖所示,一矩形線圈在勻強磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動,磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直.線圈匝數(shù)n=40,電阻r=0.1 ,長l1=0.05 m,寬l2=0.04 m,角速度=100 rad/s,磁場的磁感應(yīng)強度B=0.2 T.線圈兩端外接電阻R=9.9 的用電器和一個交流電流表.求:(1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢;(2)電流表的讀數(shù);(3)用電器上消耗的電功率.解析:(1)Em=nBS=nBl1l2=1.6 V.(2分)(2)Im=EmR+r=0.16 A,(2分)電流表讀數(shù)為有效值I=Im2=0.11 A.(2分)(3)P=I2R=0.12 W.(

21、2分)答案:(1)1.6 V(2)0.11 A(3)0.12 W16. (8分)(2016·江蘇無錫期末)有一個阻值為R的電阻,若將它接在電壓為20 V的直流電源上,其消耗的功率為P;若將它接在如圖所示的理想變壓器的副線圈兩端時其消耗的電功率為P2.已知變壓器輸入電壓為u=220sin 100t(V),不計電阻隨溫度的變化,求:(1)理想變壓器副線圈兩端電壓的有效值.(2)此變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比.解析:(1)將R接在直流電源上有P=(20V)2R,(2分)接在理想變壓器的副線圈兩端時P2=U22R,解得U2=102 V.(2分)(2)原線圈電壓的有效值U1=2202 V=110

22、2 V,(2分)由n1n2=U1U2得n1n2=1102102=111.(2分)答案:(1)102 V(2)11117.(10分)一小型交流發(fā)電機產(chǎn)生正弦式交變電流,其電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖所示.發(fā)電機線圈電阻為5 ,當(dāng)發(fā)電機輸出端僅接入一個95 的純電阻用電器時,用電器恰能正常工作.求:(1)通過該用電器的電流值;(2)該用電器的額定功率是多少?解析:(1)由電壓圖像可知,發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流電壓的有效值為100 V,(2分)由電路歐姆定律可得,通過該用電器的電流值I=UR+r=100V95+5=1 A.(4分)(2)由于用電器正常工作.故其額定功率是P=I2R=(1 A)2×

23、;95 =95 W.(4分)答案:(1)1 A(2)95 W18.(11分)某小型發(fā)電站的發(fā)電機輸出交流電壓為500 V,輸出電功率為50 kW,如果用電阻為3 的輸電線向遠處用戶送電,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示,輸電線上的電流I0=PU0=50×103500 A=100 A.(1分)用戶獲得電壓U1=U0-I0R=(500-100×

24、;3) V=200 V;(1分)用戶獲得的電功率P1=I0U1=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.(1分)輸電電流I=P損R=3003 A=10 A.(1分)發(fā)電站升壓后輸電電壓U=PI=50×10310 V=5 000 V,(1分)升壓變壓器匝數(shù)比n1n2=U0U=5005 000=110.(1分)輸電線上損失的電壓U=I·R=10×3 V=30 V,(1分)降壓變壓器的輸入電壓U2=U-U=(5 000-30) V=4 970 V,(1分)

25、降壓變壓器的匝數(shù)比n3n4=U2U3=4 970220=49722.(2分)答案:200 V2×104 W11049722【備用題組】1. (2016·北京期末)(多選)如圖所示,理想變壓器原線圈兩端的輸入電壓為220 V,副線圈兩端接有兩只標(biāo)有“12 V24 W”字樣的燈泡,當(dāng)開關(guān)S1和S2都閉合時,兩燈泡均正常發(fā)光.下列說法中正確的是(ACD)A.該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比應(yīng)為553B.該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比應(yīng)為355C.將開關(guān)S1斷開,則通過該變壓器原線圈的電流將變小D.將開關(guān)S1斷開,則該變壓器原線圈的輸入功率將變小解析:因為燈泡正常發(fā)光,故其兩端的電壓為12 V,則由變壓器的原副線圈的匝數(shù)比等于其電壓之比的規(guī)律可知,變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比應(yīng)為n1n2=U1U2=220V12V=553,選項A正確,B錯誤;將開關(guān)S1斷開,副線圈上連接的電阻變大,消耗的電功率減小,變壓器原線圈的輸入功率將變小,故原線圈中的電流也將減小,故選項C,D正確.2. (2016·廣東深圳月考)(多選)如圖所示,有一矩形線圈,面積為S,匝數(shù)為N,整個線圈的電阻為r,在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,線圈繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動,外電阻為R,當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,下列說法