新高考人教物理一輪作業(yè)章末檢測卷（十一）交變電流傳感器

章末檢測卷(十一)交變電流傳感器(滿分：100分時間：60分鐘)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。1～5題只有一個選項正確，6～8題有多個選項正確，全選對得6分，選對但不全得3分)1．如圖甲所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流電如圖乙所示，設(shè)沿abcda方向為電流正方向，則()A．乙圖中Oa時間段對應(yīng)甲圖中A圖至B圖的過程B．乙圖中c時刻對應(yīng)甲圖中的C圖C．若乙圖中d等于0.02s，則1s內(nèi)電流的方向改變了50次D．若乙圖中b等于0.02s，則交流電的頻率為50Hz解析：由交變電流的產(chǎn)生原理可知，甲圖中的A、C兩圖中線圈所在的平面為中性面，線圈在中性面時電流為零，再經(jīng)過eq\f(1,4)個周期電流達(dá)到最大值，再由楞次定律判斷出電流的方向，因此甲圖中A至B圖的過程電流為正且從零逐漸增大到最大值，A正確；甲圖中的C圖對應(yīng)的電流為零，B錯誤；每經(jīng)過中性面一次線圈中的電流方向?qū)⒁淖円淮?，所以一個周期以內(nèi)電流方向要改變兩次，所以在乙圖中對應(yīng)Od段等于交變電流的一個周期，若已知d等于0.02s，則頻率為50Hz,1s內(nèi)電流的方向?qū)⒏淖?00次，C錯誤；而D選項頻率應(yīng)該是25Hz。答案：A2．一只電阻分別通過四種不同形式的電流，電流隨時間變化的情況如圖所示，在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()解析：選項A、B中交變電流的有效值都為eq\r(2)A，選項C中恒定電流的大小為1.5A，選項D中交變電流的有效值為2A，根據(jù)熱量的表達(dá)式Q＝I2Rt得出選項D正確。答案：D3．某小組用如圖甲所示的可拆變壓器探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系，在實驗時組裝的變壓器如圖乙所示。在鐵芯上原、副線圈接入的匝數(shù)分別為n1＝800匝和n2＝200匝，原線圈兩端與正弦式交流電源相連，用交流電壓表測得原、副線圈兩端的電壓分別為10V和0.8V，這與其他小組的正確實驗結(jié)論明顯不一致。對于這個小組實驗結(jié)論出現(xiàn)明顯偏差的原因，最有可能的是()A．副線圈的匝數(shù)太少B．副線圈的電阻太小C．原線圈的匝數(shù)太多，電阻過大D．沒有將鐵芯B安裝在鐵芯A上解析：根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可知副線圈輸出電壓U2＝2.5V，即測出來的結(jié)果偏低，這是由于該同學(xué)實驗中沒有將鐵芯B安裝在鐵芯A上，有漏磁現(xiàn)象，存在電能損失，導(dǎo)致變壓器的輸出電壓變低，故A、B、C錯誤，D正確。答案：D4．(2021·浙江名校聯(lián)盟新高考創(chuàng)新卷)2019年7月1日，被譽(yù)為“疆電東送”高速通道的±1100千伏“新疆淮東—安徽皖南”特高壓直流工程正式投運，它是目前世界上電壓等級最高、送電距離最遠(yuǎn)的特高壓直流輸電工程。在輸送功率不變的情況下，和試投運電壓±550千伏相比的優(yōu)點是()A．可節(jié)省輸電線的材料B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C．輸電速度是試投運時速度的2倍D．因輸電線上的電阻而損失的電功率減少到試投運的25%解析：高壓輸電不能節(jié)省輸電線的材料，選項A錯誤；特高壓直流輸電不可以調(diào)節(jié)交流電的頻率，選項B錯誤；特高壓直流輸電不會改變輸電速度，選項C錯誤；根據(jù)P＝UI得，全壓輸電電壓升為試壓電壓的2倍時，輸電電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，根據(jù)P損＝I2R輸電線上的功率損失將變?yōu)樵噳汗β蕮p失的eq\f(1,22)＝eq\f(1,4)＝25%，故D正確。答案：D5．(2021·適應(yīng)性測試廣東卷)科學(xué)中心某款手搖點火器原理如圖所示。當(dāng)鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5000V時可以產(chǎn)生電火花。已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為0.2T，手搖發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.25m2，共50匝，不計內(nèi)阻。變壓器為理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)比為1∶100。下列說法正確的是()A．線圈轉(zhuǎn)速等于2r/s時，點火器可以產(chǎn)生電火花B．線圈轉(zhuǎn)速等于4r/s時，點火器可以產(chǎn)生電火花C．電壓表的示數(shù)為5V時，點火器可以產(chǎn)生電火花D．電壓表的示數(shù)為25V時，點火器可以產(chǎn)生電火花解析：線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電，設(shè)轉(zhuǎn)速為n，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的最大電動勢為Em＝NBSω＝NBS·2πn發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的最大電動勢等于變壓器的輸入線圈電壓的最大值，U1m＝Em，根據(jù)變壓器兩端的匝數(shù)比等于電壓比，有eq\f(U1m,U2m)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,100)鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5000V時可以產(chǎn)生電火花，現(xiàn)令U2m＝5000V，聯(lián)立各方程解得U1m＝50V，n＝eq\f(10,π)r/s≈3.18r/s故線圈轉(zhuǎn)速等于4r/s時，副線圈的電壓最大值超過了5000V，能產(chǎn)生電火花，故A錯誤，B正確；電壓表的示數(shù)為原線圈兩端的電壓有效值，剛點火時UV＝eq\f(U1m,\r(2))＝25eq\r(2)V5V和25V均小于25eq\r(2)V，則不能達(dá)到點火電壓，故C、D錯誤。答案：B6．如圖甲所示，在勻強(qiáng)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)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()A．兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動勢頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動勢有效值為10V解析：由題圖乙知t＝0時兩次轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的瞬時電動勢都等于零，故選項A正確。由圖乙知兩次轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的交變電動勢的周期之比Ta∶Tb＝2∶3，再由周期與轉(zhuǎn)速的關(guān)系n＝eq\f(1,T)得na∶nb＝3∶2，故選項B錯誤。因Ta＝4×10－2s，故fa＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，選項C正確。因Ema＝15V，而Em＝NBSω＝eq\f(2πNBS,T)，故Emb＝eq\f(Ta,Tb)Ema＝10V，Eb＝eq\f(Emb,\r(2))＝5eq\r(2)V，選項D錯誤。答案：AC7．(2021·山東聊城高三模擬)如圖所示，磁極N、S間的磁場看作勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，矩形線圈ABCD的面積為S，線圈共n匝，電阻為r，線圈通過滑環(huán)與理想交流電壓表V和阻值為R的定值電阻相連，AB邊與滑環(huán)E相連；CD邊與滑環(huán)F相連。線圈繞垂直于磁感線的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動，圖示位置恰好與磁感線方向垂直。以下說法正確的是()A．線圈在圖示位置時，電阻R中的電流方向為從M到NB．線圈從圖示位置開始轉(zhuǎn)過180°的過程中，通過電阻R的電荷量為eq\f(2B0S,R＋r)C．線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中克服安培力做的功為eq\f(ωπn2B\o\al(2,0)S2,R＋r)D．線圈在圖示位置時電壓表示數(shù)為eq\f(nB0Sω,\r(2)R＋r)R解析：線圈在圖示位置時，穿過線圈磁通量最大，此時電流為0，故A錯誤；線圈自圖示位置開始轉(zhuǎn)過180°的過程中，通過電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R＋r)Δt＝eq\f(nΔΦ,ΔtR＋r)Δt＝eq\f(2nB0S,R＋r)，故B錯誤；由功能關(guān)系可知，線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中克服安培力做的功等于回路中產(chǎn)生的熱量即為Q＝I2(R＋r)T＝[eq\f(Em,\r(2)R＋r)]2(R＋r)eq\f(2π,ω)＝[eq\f(nB0Sω,\r(2)R＋r)]2(R＋r)eq\f(2π,ω)＝eq\f(πωn2B\o\al(2,0)S2,R＋r)，故C正確；電壓表的示數(shù)為交變電流的有效值，為U＝IR＝eq\f(nB0Sω,\r(2)R＋r)R，故D正確。答案：CD8．(2021·四川棠湖中學(xué)高三月考)如圖甲所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為4∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，除R以外其余電阻不計。從某時刻開始單刀雙擲開關(guān)擲向a，在原線圈兩端加上如圖乙所示交變電壓，則下列說法中正確的是()A．當(dāng)開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為55VB．當(dāng)開關(guān)與a連接時，滑動變阻器觸片向下移，電壓表示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大C．開關(guān)由a扳到b時，副線圈電流表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)樵瓉?倍解析：根據(jù)輸入電壓的圖象可讀出變壓器原線圈兩端的電壓有效值為U1＝eq\f(U1m,\r(2))＝220V，而變壓器兩端的電壓比等于匝數(shù)比，有U2＝eq\f(n2,n1a)U1＝eq\f(1,4)×220V＝55V，電壓表測量的是副線圈輸出電壓的有效值為55V，故A正確；當(dāng)開關(guān)與a連接時，滑動變阻器觸片向下移，因U1＝220V不變，則U2＝55V不變，即電壓表的示數(shù)不變，負(fù)載電阻變小，則副線圈的電流變大，即電流表的示數(shù)變大，故B正確；開關(guān)由a扳到b時，副線圈的電壓變?yōu)閁2′＝eq\f(n2,n1b)U1＝eq\f(1,2)×220V＝110V，電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，負(fù)載電阻不變，則電流表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，故C正確；變壓器能改變電壓和電流，但不改變交流電的頻率，則當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，副線圈輸出電壓的頻率不變，故D錯誤。答案：ABC二、非選擇題(共3小題，52分)9．(16分)(2021·河南洛陽質(zhì)檢)為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)，光控開關(guān)可用光敏電阻控制，如圖甲所示是某光敏電阻阻值隨光的照度變化曲線，照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位：勒克斯(lx)。(1)如圖乙所示，電源電動勢為3V，內(nèi)阻不計，當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓上升至2V時控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)。要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0(lx)時控制開關(guān)接通照明系統(tǒng)，則R1＝________kΩ。(2)某同學(xué)為了測量光敏電阻在不同照度下的阻值，設(shè)計了如圖戊所示的電路進(jìn)行測量，電源(E＝3V，內(nèi)阻未知)，電阻箱(0～99999Ω)。實驗時將電阻箱阻值置于最大，閉合S1，將S2與1相連，減小電阻箱阻值，使靈敏電流計的示數(shù)為I，圖丙為實驗時電阻箱的阻值，其讀數(shù)為________kΩ；然后將S2與2相連，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值如圖丁所示，此時電流表的示數(shù)恰好為I，則光敏電阻的阻值R0＝________kΩ(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。解析：(1)電阻R1和R0串聯(lián)，eq\f(R0,R1)＝eq\f(U0,U1)＝eq\f(2,1)，當(dāng)照度1.0(lx)時，電阻R0＝20kΩ，則R1＝10kΩ；(2)由圖可知，圖丙的電阻為R2＝62.5kΩ，圖丁的電阻R2′＝22.5kΩ，本題采用等效法測電阻，前后兩次電路中的電流相等，則電路中的電阻相等，則有R2＝R0＋R2′，所以R0＝40.0kΩ。答案：(1)1010．(18分)圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的uabt圖象如圖乙所示。若只在ce間接一只Rce＝400Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80W。(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達(dá)式。(2)求只在ce間接400Ω電阻時，原線圈中的電流I1。(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比eq\f(nce,nde)。解析：(1)由題圖乙知ω＝200πrad/s，電壓瞬時值uab＝400sin200πtV。(2)電壓有效值U1＝200eq\r(2)V，理想變壓器P1＝P2＝80W，原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1)，解得I1≈0.28A(或eq\f(\r(2),5)A)。(3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1，則eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)，同理eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde)。由題意知eq\f(U\o\al(2,ce),Rce)＝eq\f(U\o\al(2,de),Rde)，解得eq\f(nce,nde)＝eq\r(\f(Rce,Rde))，代入數(shù)據(jù)得eq\f(nce,nde)＝eq\f(4,3)。答案：(1)uab＝400sin200πtV(2)0.28A或eq\f(\r(2),5)A(3)eq\f(4,3)11．(18分)一個小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓U0＝250V，內(nèi)電阻可以忽略不計，最大輸出功率為Pm＝30kW，它通過總電阻為R線＝2Ω的輸電線直接向遠(yuǎn)處的居民區(qū)供電。設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓為U＝220V的白熾燈，額定總功率為P用＝22kW，不計燈絲電阻隨溫度的變化。(1)當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時，電燈兩端的電壓是多少伏？發(fā)電機(jī)實際輸出的電功率為多大？(2)若采用高壓輸電，在發(fā)電機(jī)端用升壓變壓器，在用戶端用降壓變壓器，且不計變壓器和用戶線路的損耗。已知用戶端變壓器的降壓比為40∶1，當(dāng)全部用戶電燈正常發(fā)光時，輸電線上損耗的功率為多大？解析：(1)由P＝eq\f(U2,R)知居民區(qū)的總電阻為R用＝eq\f(