★2019年高考物理總復(fù)習(xí)(教科版)試題第十一章 交變電流 傳感器 綜合檢測(cè) Word版含解析

1、交變電流傳感器綜合檢測(cè)(時(shí)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(gè)選項(xiàng)中,第17小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第812小題有多個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)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(chǎng)中,通過(guò)導(dǎo)線與交流電流表相連,線框在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),圖中線框平面處于豎直面內(nèi).下述說(shuō)法正確的是(d)a.因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流,所以電流表示數(shù)始終為零b.線框通過(guò)圖中位置瞬間,穿過(guò)線框的磁通量最大c.線框通過(guò)圖中位置瞬間,通過(guò)電流表的電流瞬時(shí)值最小d.若使線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍,那么

2、通過(guò)電流表電流的有效值也增大一倍解析:交流電流表測(cè)量的是有效值,所以電流表有示數(shù),故a錯(cuò)誤;線框通過(guò)圖中位置瞬間,穿過(guò)線框的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流也最大,通過(guò)電流表的電流瞬時(shí)值最大,故b,c錯(cuò)誤;根據(jù)em= nbs可知,增大一倍,em也增大一倍,根據(jù)i=可知,通過(guò)電流表電流的有效值也增大一倍,故d正確.2.一正弦交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示,由圖可知(c)a.該交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=10sin 25t(a)b.該交變電流的頻率為50 hzc.該交變電流的方向每秒鐘改變50次d.該交變電流通過(guò)阻值為2 的電阻時(shí),此電阻消耗的功率為200 w解析:由圖像知t=0.04 s,

3、im=10 a,則= rad/s=50 rad/s,所以電流瞬時(shí)值的表達(dá)式為i=10sin 50t(a),故a錯(cuò)誤;頻率f= 25 hz,故b錯(cuò)誤;一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,該交變電流的方向每秒鐘改變50次,故c正確;電流有效值i= a=5 a,將該交變電流通過(guò)阻值r=2 的電阻,電阻消耗的功率p=i2r=100 w,故d錯(cuò)誤.3.如圖(甲)所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)n=10匝的閉合矩形線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)軸o1o2垂直于磁場(chǎng)方向,線圈電阻為5 ,從圖(甲)所示位置開始計(jì)時(shí),通過(guò)線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖(乙)所示,則(a)a.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率為102 wb.在t=0.2

4、s時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,且電流改變一次方向c.所產(chǎn)生的交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=10sin 5t (v)d.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量變化最快解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值em=nbs=nbs·=nm·=10×0.2× v= 10 v,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值e= v=5 v,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率p= w=102 w,故a正確;t=0.2 s時(shí),磁通量為0,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電流方向不變,故b錯(cuò)誤;= rad/s= 5 rad/s,因?yàn)榫€圈從垂直中性面開始計(jì)時(shí),所以交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=10cos

5、5t(v),故c錯(cuò)誤;線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),磁通量最大,磁通量變化率為0,故d錯(cuò)誤.4.已知某交變電流在一個(gè)周期內(nèi)的波形如圖所示,則該電流通過(guò)一阻值為10 的電阻時(shí)的發(fā)熱功率是(d)a.16 wb.18 wc.22.5 w d.28 w解析:由電流熱效應(yīng)可得2×(12r×0.2+22r×0.3)=i2r×1,解得i2=2.8 a2,電阻的熱功率p=i2r=28 w.5.如圖(甲)所示,為一種調(diào)光臺(tái)燈電路示意圖,它通過(guò)雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)亮度.給該臺(tái)燈接220 v的正弦交流電電壓后加在燈管兩端的電壓如圖(乙)所示,則此時(shí)交流電壓

6、表的示數(shù)為(c)a.220 v b.110 v c.110 v d.55 v解析:設(shè)電壓表示數(shù)即燈管兩端電壓的有效值為u,將交流電電壓與直流電電壓分別加在電阻r兩端,分析一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量,交流電電壓產(chǎn)生的熱量q=×+×=t,直流電電壓產(chǎn)生的熱量q=t,解得u=110 v.6.如圖(甲)所示,阻值為r=4 的矩形金屬線框與理想電流表、理想變壓器原線圈構(gòu)成回路,標(biāo)有“12 v36 w”字樣的燈泡l與理想變壓器的副線圈構(gòu)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)之比為31,矩形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖(乙)所

7、示,則(d)a.理想變壓器原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=40sin 100t(v)b.理想電流表a的示數(shù)為 ac.t=0.01 s時(shí),矩形金屬線框平面與磁場(chǎng)方向平行d.燈泡l與理想變壓器的副線圈構(gòu)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)=得u1= u2=36 v,輸入端的最大電壓為em=36 v,又= rad/s=100 rad/s,故原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=36sin 100t(v),故a錯(cuò)誤;通過(guò)副線圈的電流為i2= a=3 a,根據(jù)=得,i1=1 a,故電流表的示數(shù)為1 a,故b錯(cuò)誤;t=0.01 s時(shí),由(乙)圖可知

8、,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小,線框在中性面位置,即矩形金屬線框平面與磁場(chǎng)方向垂直,故c錯(cuò)誤;由(乙)圖可知,周期為0.02 s,在一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,則1 s內(nèi)電流改變的次數(shù)為100次,故d正確.7.如圖所示為理想變壓器,三個(gè)燈泡l1, l2, l3都標(biāo)有“4 v4 w”,燈泡l4標(biāo)有“4 v8 w”,若它們都能正常發(fā)光,則變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2和ab間輸入電壓為(b)a.21,16 v b.21,20 vc.12,16 v d.12,20 v解析:l2,l3并聯(lián)后與l4串聯(lián),燈泡正常發(fā)光,可得u2=8 v;p2=4 w+4 w+8 w=16 w,根據(jù)輸入功率等于輸出功率u1i1=p

9、2得u1= v=16 v,所以u(píng)ab= u1+ul1=(16+4) v=20 v,故原、副線圈匝數(shù)比n1n2=168=21,故b正確.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(shè)想利用電流的熱效應(yīng)除冰.若在正常供電時(shí),高壓線上送電電壓為u,電流為i,熱損耗功率為p;除冰時(shí),輸電線上的熱損耗功率需變?yōu)?p.輸電功率和輸電線電阻認(rèn)為是不變的,則除冰時(shí)(cd)a.輸電電流為 b.輸電電壓為2uc.輸電電壓為 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?lái)的4倍,電流增加為原來(lái)的2倍,即為2i;由p=ui知,則輸送電壓變?yōu)?故c,d正確.9.如圖所示,導(dǎo)體

10、棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別搭接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上,圓環(huán)通過(guò)電刷與導(dǎo)線c,d相接.c,d兩個(gè)端點(diǎn)接在匝數(shù)比為n1n2=101的理想變壓器原線圈兩端,變壓器副線圈接一滑動(dòng)變阻器r0.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,方向豎直向下,導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為l(電阻不計(jì)),繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)oo以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng).如果滑動(dòng)變阻器的阻值為r時(shí),通過(guò)電流表的電流為i,則(ad)a.滑動(dòng)變阻器上消耗的功率為p=100i2rb.變壓器原線圈兩端的電壓u1=10irc.取ab在環(huán)的最低端時(shí)t=0,則導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i=isin td.ab沿環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力f=b

11、il解析:由=得i2=10i,變阻器上消耗的功率p=r=100i2r,故a正確;副線圈的電壓u2=i2r=10ir,由=知變壓器原線圈兩端的電壓u1= 10u2=100ir,故b錯(cuò)誤;ab在最低點(diǎn)時(shí),ab棒與磁場(chǎng)垂直,此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,所以棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式為i= icos t,故c錯(cuò)誤;ab在最低點(diǎn)時(shí),感應(yīng)電流最大,最大值為i,此時(shí)的安培力也是最大的,最大安培力為f=bil,故d正確.10.如圖所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=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=220sin 100t(v),副線圈中接一電動(dòng)機(jī),內(nèi)阻為10 ,電流表a

12、2示數(shù)為1 a.電表對(duì)電路的影響忽略不計(jì),則下列說(shuō)法正確的是(cd)a.此交變電流的頻率為100 hzb.此電動(dòng)機(jī)輸出功率為44 wc.電流表a1示數(shù)為0.2 ad.如果電動(dòng)機(jī)被卡住而不損壞,則電源的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的4.4倍解析:=100,頻率f= hz=50 hz,故a錯(cuò)誤;原線圈兩端電壓的有效值為u1= v=220 v,由=,得u2=u1=×220 v=44 v,輸給電動(dòng)機(jī)的電功率p入=u2i2=44×1 w=44 w,電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的功率p損=r=12×10 w=10 w,電動(dòng)機(jī)的輸出功率p出=p入-p損=34 w,故b錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率

13、即u1i1=u2i2,得i1= a=0.2 a,故c正確;如果電動(dòng)機(jī)被卡住而不損壞,電源輸出功率p2= w=193.6 w,電源的輸出功率為原來(lái)的=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(guò)燈泡l1與正弦交變電流相連,副線圈通過(guò)導(dǎo)線與兩個(gè)相同的燈泡l2和l3相連,開始時(shí)開關(guān)s處于斷開狀態(tài).當(dāng)s閉合后,所有燈泡都能發(fā)光.下列說(shuō)法中正確的是(ab)a.燈泡l1和l2中的電流有效值可能相等b.燈泡l2兩端的電壓變小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n1>n2,則i1<i2,當(dāng)s接通后,i1等于燈泡l1的電流,i2

14、是燈泡l2和l3的電流之和,則燈泡l1,l2中的電流有效值可能相等,故a正確;當(dāng)s閉合后,變壓器輸出端負(fù)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l1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(cuò)誤.12.圖(甲)是交流發(fā)電機(jī)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(gè)支路,每個(gè)支路接有相同規(guī)格的小燈泡l1,l2和l3,且l2串有理想電感器l,l3串有電容器c.發(fā)電機(jī)兩磁極 n,s間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng).

15、線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸oo沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí),產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖(乙)所示.以下判斷正確的是(bc)a.圖(甲)線圈位置叫中性面,此時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電壓表示數(shù)為10 vb.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100 rad/s,0.02 s時(shí)線圈內(nèi)電流的流向是dcbac.如果燈泡l1恰好正常發(fā)光,那么l2,l3兩小燈泡都能發(fā)光但比l1要暗d.增大線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,l1,l2,l3三個(gè)小燈泡的亮度均不會(huì)變化解析:圖(甲)線圈位置與中性面垂直,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電壓表示數(shù)為有效值,u= v=10 v,故a錯(cuò)誤;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為= = rad/s=100 rad/

16、s,0.02 s時(shí)線圈內(nèi)電流的流向與0時(shí)刻線圈內(nèi)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,l3兩小燈泡都能發(fā)光但比l1要暗,故c正確;增大線圈的轉(zhuǎn)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(wú)法判斷,燈泡l3變亮,故d錯(cuò)誤.二、非選擇題(共52分)13.(6分)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r1作為傳感器制作的自動(dòng)報(bào)警器電路圖如圖(乙)所示,為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響,c應(yīng)與 (填“a”或“b”)連接;若使報(bào)警的

17、報(bào)警溫度提高些,應(yīng)將p向 (填“左”或“右”)移動(dòng). 解析:根據(jù)圖(甲)中曲線的趨勢(shì)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(guò)高時(shí)發(fā)送報(bào)警信息,則熱敏電阻阻值小,通過(guò)電磁鐵的電流大,銜鐵被吸附,觸點(diǎn)與a接通時(shí),報(bào)警器所在電路應(yīng)接通,故開關(guān)c應(yīng)該接在a處,若使報(bào)警的報(bào)警溫度提高些,應(yīng)使電路中電阻增大,則滑動(dòng)變阻器的滑片p向左移動(dòng).答案:a左評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.14.(9分)傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件,在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用.有一種測(cè)量人體重的電子秤,其測(cè)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(電阻會(huì)隨所受

18、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(shí)質(zhì)是理想的電流表)組成,壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107 pa,且已知壓力傳感器r的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示.設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì),接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 v,請(qǐng)回答:壓力f/n0250500750100012501500電阻r/300270240210180150120(1)把r寫成關(guān)于f的函數(shù)關(guān)系式,r= . (2)該秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤上示數(shù)為 ma處. (3)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(gè)人的重量

19、是 n. 解析:(1)f=0時(shí),r=300 ;當(dāng)f=1 000 n時(shí),r=180 ,所以= =-,得r=300-f.(2)f=0時(shí),r=300 ,由閉合電路歐姆定律有i=1.6×10-2 a=16 ma,即該秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤 16 ma處.(3)由閉合電路歐姆定律有r= =240 ,由表中數(shù)據(jù)得,f=500 n,則此人的重量是500 n.答案:(1)300-f(2)16(3)500評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.15.(8分)如圖所示,一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直.線圈匝數(shù)n=40,電阻r=0.1 ,長(zhǎng)l1=0.05 m,

20、寬l2=0.04 m,角速度=100 rad/s,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.2 t.線圈兩端外接電阻r=9.9 的用電器和一個(gè)交流電流表.求:(1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(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=0.16 a,(2分)電流表讀數(shù)為有效值i=0.11 a.(2分)(3)p=i2r=0.12 w.(2分)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的正弦交流電源上,線圈接有一理想二極管(正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大)和

21、一阻值為10 的電阻,已知原副線圈的匝數(shù)比為21.(1)二極管的耐壓值至少為多少伏?(2)電阻r上1 s內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為多少?(3)通過(guò)電阻r的電流的有效值為多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析:(1)原線圈兩端電壓有效值u1=220 v由=得,u2=u1=110 v(1分)則副線圈兩端電壓最大值u2m=110 v.(1分)即二極管耐壓值為156 v.(2)交變電流的周期t= s=0.02 s,則1 s內(nèi)有50個(gè)周期由于二極管只允許正向電流通過(guò),故1 s內(nèi)只有0.5 s有電流通過(guò)電阻.(1分)電阻r上1 s內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱q=t=×0.5 j=605 j.(2分)(3)設(shè)通過(guò)電阻r的電流

22、的有效值為i,根據(jù)焦耳定律有·=i2rt(2分)解得i=× a=7.78 a.(1分)答案:(1)156 v(2)605 j(3)7.78 a17.(10分)如圖所示,n=50匝的矩形線圈abcd,邊長(zhǎng)ab=20 cm,ad= 25 cm,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.4 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,外力使線圈繞垂直于磁感線且通過(guò)線圈中線的oo軸以n=3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈電阻r=1 ,外電路電阻r=9 ,t=0時(shí)線圈平面與磁感線平行,ab邊正好轉(zhuǎn)出紙外,cd邊轉(zhuǎn)入紙里.(1)在圖中標(biāo)出t=0時(shí)感應(yīng)電流的方向;(2)寫出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式;(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多少?解析:(1)根據(jù)右手定則得出感應(yīng)電流的方向是adcb,如圖.(2分)(2)n=3 000 r/min=50 r/s,所以線圈的角速