2020版高考物理一輪復習單元質檢11 交變電流傳感器(含解析).doc

1、單元質檢十一交變電流傳感器(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第15題只有一項符合題目要求,第68題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.右圖是一種測定壓力的電容式傳感器,A為固定電極,B為可動電極,組成一個電容大小可變的電容器?？蓜与姌O兩端固定,當待測壓力施加在可動電極上時,可動電極發(fā)生形變,從而改變了電容器的電容。現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián),組成閉合電路,已知電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉。當待測壓力增大時()A.電容器的電容將減小B.靈敏電流表

2、指針在正中央零刻線處不動C.靈敏電流表指針向左偏轉D.靈敏電流表指針向右偏轉答案D解析當待測壓力增大時,電容器極板間距離減小,由C=rS4kd知,電容器的電容增大,選項A錯誤;由于電容器與電源相連,故電壓U不變,由Q=CU知,電容器的電荷量將增加,即電容器需充電,故電流從電流表的正接線柱流入,指針將向右偏轉,選項B、C錯誤,D正確。2.遠距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R,變壓器為理想變壓器,下列關系式中正確的是()A.I1I2=n1n2B.I2=U2RC.I1U1=I22RD.I1U1=I2U2

3、答案D解析根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1=I2U2、I1I2=n2n1,公式中的U2不是加在R兩端的電壓,故I2U2R,而I1U1等于R上消耗的功率I22R與下一級變壓器的輸入功率之和。只有選項D正確。3.下圖為兩根間距為202 cm的無限長光滑金屬導軌,電阻不計,其左端連接一阻值為10 的定值電阻,兩導軌之間存在著磁感應強度為1 T的勻強磁場,磁場邊界虛線為正弦曲線的一部分。一阻值為10 的光滑導體棒,在外力作用下以10 m/s的速度勻速向右運動(接觸電阻不計),交流電壓表和交流電流表均為理想電表。則()A.回路中產生的是正弦式交變電流B.電壓表的示數(shù)是2 VC.導體棒運動到圖示虛線位置

4、時,電流表示數(shù)為零D.導體棒上消耗的熱功率為0.2 W答案A解析由磁場邊界虛線為正弦曲線的一部分,可知導體棒切割磁感線產生正弦式交變電流,A正確;感應電動勢最大值Em=Blmv=22V,電壓表測的是有效值,即為U=RR+rEm2=1V,B錯誤;電流表測的是有效值,所以導體棒運動到圖示虛線位置時,電流表示數(shù)不為0,C錯誤;導體棒上消耗的熱功率為P=Ur2r=1210W=0.1W,D錯誤。4.如圖所示,匝數(shù)為100的矩形線圈abcd位于磁感應強度B=6225 T的水平勻強磁場中,線圈面積S=0.5 m2,內阻不計。線圈繞垂直于磁場的軸以角速度=10 rad/s勻速轉動。線圈通過金屬滑環(huán)與理想變壓器

5、原線圈相連,在變壓器的副線圈接入一只“12 V12 W”的燈泡,燈泡正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.通過燈泡的交變電流的頻率是50 HzB.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為101C.矩形線圈中產生的電動勢的最大值為120 VD.若將燈泡更換為“12 V24 W”且保證其正常發(fā)光,需要增大矩形線圈的轉速答案B解析由=2f可得通過燈泡的交變電流的頻率是5Hz,選項A錯誤;矩形線圈在水平勻強磁場中轉動產生感應電動勢最大值為Em=NBS=10062250.510V=1202V,變壓器輸入電壓的有效值為120V,由變壓器變壓公式可知,變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為101,選項B正確,C錯誤;因副線圈電壓仍為12

6、V,故將燈泡更換為“12V24W”仍將正常發(fā)光,不需要增大線圈的轉速,選項D錯誤。5.如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1n2=551,原線圈接電壓u=2202sin 100t V的交流電源,電表均為理想電表。閉合開關后,在滑動變阻器的滑片P從最上端滑到最下端的過程中,下列說法正確的是()A.副線圈交變電流的頻率是100 HzB.電壓表的示數(shù)為4 VC.滑動變阻器兩端的電壓先變大后變小D.電流表的示數(shù)變小答案B解析由電壓公式知交變電流的角速度為=100rad/s,則頻率f=2=50Hz,變壓器不改變電流的頻率,故副線圈交變電流的頻率是50Hz,A錯誤;原線圈兩端的輸入電壓有效值為2

7、20V,由U1U2=n1n2知,副線圈兩端電壓為U2=4V,即為電壓表的讀數(shù),故B正確;在滑動變阻器的滑片P從最上端滑到最下端的過程中,電路中的總電阻減小,根據(jù)歐姆定律可知,變壓器的輸出電流增大,則輸入的電流也增大,即電流表的示數(shù)變大,定值電阻R兩端的電壓變大,副線圈兩端電壓不變,所以滑動變阻器兩端電壓變小,故C、D錯誤。6.圖中甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。則下列說法正確的是()甲乙A.圖甲表示交流,圖乙表示直流B.兩種電壓的有效值相等C.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=311sin 100t VD.圖甲所示電壓經匝數(shù)比為101的變壓器變壓后,頻率不變答案CD

8、解析電流方向隨時間周期性變化的為交流,電流方向不改變的為直流,顯然題中兩圖表示的都是交流,A錯誤;兩種電壓的最大值相同,但題圖甲是正弦式交流電壓,其有效值為3112V=220V,題圖乙是鋸齒形交流電壓,有效值不能按正弦式交變電流有效值公式計算,B錯誤;題圖甲所示的正弦式交流電壓的周期為210-2s,則角速度=2T=100rad/s,所以交流電壓的瞬時值表達式為u=311sin100tV,C正確;變壓器不改變交變電流的頻率,D正確。7.右圖為一自耦變壓器,保持電阻R和輸入電壓不變,以下說法正確的是()A.滑片P向b方向移動,滑片Q下移,電流表示數(shù)減小B.滑片P不動,滑片Q上移,電流表示數(shù)不變C.

9、滑片P向b方向移動,滑片Q不動,電壓表示數(shù)增大D.滑片P不動,滑片Q上移或下移,電壓表示數(shù)始終不變答案AD解析由于U2=n2n1U1,所以P上移,U2減小,而Q下移,負載電阻R負增大,所以輸出功率P2=U22R負減小,I1減小,A正確;Q上移,負載電阻R負減小,但U2不變,所以輸出功率增大,電流表的示數(shù)增大,B錯;同理,分析可知,C錯,D正確。8.如圖所示,一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為41,原線圈接入電壓為220 V的正弦式交流電壓,副線圈上接有兩只理想二極管(正向電阻為0,反向電阻為無窮大)和兩個電阻,且電阻R1=R2=50 。電壓表和電流表均為理想交流電表,則下列說法正確的是()A

10、.電流表的示數(shù)為0.275 AB.電壓表的示數(shù)為55 VC.1 min內電阻R1上產生的熱量為3 630 JD.電阻R2消耗的電功率為60.5 W答案AB解析根據(jù)U1U2=n1n2,可得U2=55V,由于兩只理想二極管反接,R1=R2=50,所以電壓表的示數(shù)為U=U2=55V,故B正確;電流I2=U2R1=1110A,由I1I2=n2n1,可得I1=0.275A,故A正確;1min內電阻R1上產生的熱量為Q=12I22R1t=1815J,故C錯誤;電阻R2消耗的電功率為P=12I22R2=30.25W,故D錯誤。二、實驗題(20分)9.下圖為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變,且對溫度很敏

11、感)的I-U關系曲線圖。(1)為了通過測量得到如圖所示I-U關系的完整曲線,在圖甲和圖乙兩個電路中應選擇的是圖;簡要說明理由:。(電源電動勢為9 V,內阻不計,滑動變阻器的阻值為0100 )(2)丙在如圖丙所示電路中,電源電壓恒為9 V,電流表讀數(shù)為70 mA,定值電阻R1=250 。由熱敏電阻的I-U關系曲線可知,此時熱敏電阻兩端的電壓為 V,電阻R2的阻值為。答案(1)甲因為甲電路電壓可從0 V調到所需電壓,電壓調節(jié)范圍大(2)5.0117.6解析(1)應選擇圖甲。因為圖甲電路電壓可從0V調到所需電壓,電壓調節(jié)范圍大。(2)由題圖丙知R2與熱敏電阻串聯(lián)后與R1并聯(lián)接在9V電源上,總電流I=

12、70mA。R1=250,設通過熱敏電阻的電流為I2,通過R1的電流為I1=UR1=9250A=0.036A=36mA,則I2=I-I1=(70-36)mA=34mA,由I-U圖像查得34mA對應的電壓為5.0V,則R2兩端電壓U2=9V-5.0V=4.0V,所以R2=4.0V3410-3A=117.6。三、計算題(本題共2小題,共32分)10.(16分)某興趣小組設計了一種發(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49,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。線圈以角速度繞中心軸勻速轉動,bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中

13、,兩條邊所經過處的磁感應強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為R。求:(1)線圈切割磁感線時,感應電動勢的大小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。答案(1)2NBl2(2)4N2B2l3r+R(3)4NBl23(r+R)解析(1)bc、ad邊的運動速度v=l2感應電動勢Em=4NBlv解得Em=2NBl2。(2)電流Im=Emr+R安培力F=2NBIml解得F=4N2B2l3r+R。(3)一個周期內,通電時間t=49TR上消耗的電能W=Im2Rt且W=I2RT解得I=4NBl23(r+R)。11.(16分)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=31,原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表,副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及若干“6 V6 W”的相同燈泡。輸入端交流電壓u的圖像如圖乙所示。(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù);(2)要求燈泡均正常發(fā)光,求電路中最多允許接入的燈泡個數(shù);(3)為滿足第(2)問中要求,求可變電阻R應調到的電阻值。答案(1)9 V(2)9(3)13解析(1)根據(jù)圖像可得原線圈