2022年高考物理總復習綜合能力測試卷及答案11 交變電流 傳感器

綜合能力測試十一交變電流傳感器

時間：60分鐘分值：100分

一、選擇題（1—5為單選，6—8為多選，6，X8=48'）

1.如圖甲，島為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內.左

端連接在一周期為方的正弦交流電源上，經(jīng)二極管整流后，通過Ro

的電流，始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化,規(guī)定內圓環(huán)Q端電

勢高于力端時，。、〃間的電壓〃.為正，下列〃"“圖象可能正確的是

解析：由題圖乙知，0?O.25To,外圓環(huán)電流逐漸增大且不逐漸減

小，根據(jù)安培定則，外圓環(huán)內部磁場方向垂直紙面向里，磁場逐漸增

強且普逐漸減小，根據(jù)楞次定律知內圓環(huán)。端電勢高，所以〃力＞0,

根據(jù)法拉第電磁感應定律〃而=A'=人￡知，〃而逐漸減??；￡=O.25To

時=°，所以刀■二。，〃加=（）；同理可知0.25Z）?O.5To時間內，〃而＜0,

且|〃而逐漸增大；O.5To?To內重復0?0.5期的變化規(guī)律.故選項C正

確.

2.一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，在相同時間內電阻產(chǎn)生熱量最大的是（D）

解析：對于A圖正弦式電流，有效值：A；根據(jù)

2

焦耳定律得：Qx=fiRT,=（y[2）RTi=2/?Ti;對于B圖正弦式電流，有

2

效值：h=^-Im=y]2A,根據(jù)焦耳定律得：Q2=liRT2=（yj2）RT2=

2RTz；對于圖C形式電流，根據(jù)焦耳定律得：Q3=RRT2=2.25RT2；

對于圖D形式電流，根據(jù)焦耳定律得：Q4=IiR^+rlR^=2RTx

+2RTI=4RTX9其中71=271；故在相同時間內電阻產(chǎn)生熱量最大的

是D.

3.在一小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈必cd的面積為S,匝

數(shù)為〃，線圈總電阻為心在磁感應強度為B的勻強磁場中，繞軸以

角速度勻速轉動（如圖甲所示），產(chǎn)生的感應電動勢隨時間的變化關系,

如圖乙所示，矩形線圈與阻值為K的電阻構成閉合電路，下列說法中

正確的是（B）

(1)

A.從人到打這段時間內穿過線圈磁通量的變化量為零

B.從右到〃這段時間通過電阻R的電荷量為布魯一

（以十r）（o

C.啟時刻穿過線圈的磁通量的變化率大小為Eo

D.〃時刻電阻R的發(fā)熱功率為總^

解析：磁通量由正向3s變?yōu)樨撓?S,故臺到右這段時間穿過線

圈磁通量的變化量不為零，為N32BS,故A項錯誤；通過電阻的

電荷量夕=嗒，所以A到〃這段時間通過電阻K的電荷量4=密,

KR+r

又Eo=nBSco9故廣而麗，故B項正確；由于磁通量變化率最大

時產(chǎn)生的電動勢最大，所以磁通量時間圖象中，在電動勢最大時磁通

量時間圖象的斜率最大，即瓦=〃心所以A=曾，故C項錯誤；啟時

FARFi

刻K的發(fā)熱功率尸=[瑞5]2氏=狀羯，故D項錯誤?

4.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為M?2=10

1,〃、方兩點間的電壓為遼=22叭/isinlOO7r￡（V）,/?為可變電阻，尸為

額定電流為1A、用鉛鋅合金制成的保險絲.為使保險絲中的電流不

超過1A,可變電阻K連入電路的最小阻值是（A）

A.2.2ft

C.22。D.22^2O

解析：原線圖輸入電壓的有效值1/1=*叵V=220V,根據(jù)電

壓與匝數(shù)成正比：77=—,代入數(shù)據(jù)解得：172=—t/i=^X220V=22

U2〃21U

V,原線圖的最大輸入功率為P1=U1/=22OX1W=220W,輸出功率

TJ2TJ2222

等于輸入功率P2=PI=220W,輸出功率：尸2=十，解得：&=力==

Kr2ZZU

￡1=2.2故A項正確，B、C、D項錯誤.

5.如圖所示為一個小型電風扇的電路簡圖，其中理想變壓器的原、

副線圈的匝數(shù)比為〃，原線圈接電壓為U的交流電源，輸出端接有一

只電阻為K的燈泡L和交流電風扇電動機D,電動機線圈電阻為匚

接通電源后，電風扇正常運轉,測出通過風扇電動機的電流為7,則

下列說法正確的是（D）

A.

燈泡中的電流為!

B.L

風扇電動機輸出的機械功率為手（/一親）

C.D

D.若電風扇由于機械故障被卡住，則通過原線圈的電流為

U(R+r)

n2Rr

解析：理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為〃，原線圈接電壓為

U的交流電源，則輸出端電壓為“，燈泡L中的電流為與，而電動機

H11K

的輸入功率為野，故A、B項錯誤；電動機D的輸入功率為而電

動機的線圈電阻消耗的功率為產(chǎn)乙則電動機D的機械功率為學一產(chǎn)〃

故C項錯誤；若電風扇由于機械故障被卡住可視為純電阻，兩電阻并

聯(lián)，則根據(jù)歐姆定律變壓器原理"點可知，通過原線圈的電流為

噓2故D項正確?

6.如圖甲所示是一種手搖發(fā)電的手電筒，內部有一固定的線圈和

可來回運動的條形磁鐵，其原理圖如圖乙所示，當沿圖中箭頭方向來

回搖動手電筒過程中，條形磁鐵在線圈內來回運動，燈泡發(fā)光，在此

過程中，下列說法正確的是(AC)

甲乙

A.增加搖動頻率，燈泡變亮

B.線圈對磁鐵的作用力方向不變

C.磁鐵從線圈一端進入與從該端穿出時，燈泡中電流方向相反

D.磁鐵從線圈一端進入再從另一端穿出過程，燈泡中電流方向

不變

解析：當永磁體在線圈中運動時，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應電流,

故依據(jù)電磁感應原理制造的.要使燈泡亮度增大，即電流變大，可以

加速切割、增加線圈匝數(shù)或更換磁性更強的永磁體，或者增大搖動的

頻率，故A項正確；根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知，線圈對

磁鐵的作用力方向發(fā)生變化，故B項錯誤；磁鐵從線圈一端進入與從

該端穿出時，穿過線圈的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知燈

泡中電流方向相反，故C項正確，D項錯誤.

7.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101,Ri

=200,4=30。，C為電容器.已知通過Ri的正弦交流電如圖乙所

示，貝!1(AC)

A.交流電的頻率為50Hz

B.原線圈輸入電壓的最大值為20(h/iV

C.電阻及的電功率約為6.67W

D.通過拈的電流始終為零

解析：根據(jù)變壓器原理可知原、副線圈中電流的周期、頻率相同，

周期為0?02s、頻率為50Hz,A項正確；由圖乙可知通過R的電流

最大值為L=1A,根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um=20V,再根

據(jù)原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值

為200V,B項錯誤；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關系、并聯(lián)電

20

路特點可知電阻&的電流有效值為/=*'=噂A,電阻&的電功

2

率為P=Z2R2=§X30WQ6.67W,C項正確；因為電容器有通交流、

阻直流的作用，則有電流通過R和電容器，D項錯誤.

8.如圖所示，R、&、R為完全相同的標準電阻.甲、乙兩種

情況下電阻及、凡的功率均為P,且匝數(shù)比〃1〃2均為41,則

(BD)

乙

A.圖甲中Ri的功率為《B.圖甲中Ri的功率為16P

C.圖乙中M的功率為16PD.圖乙中Ri的功率為:

解析：圖甲中，設R2兩端電壓為U,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得

線圈小兩端的電壓為41/,R兩端的電壓是及兩端電壓的4倍，&

U2(41/V

的功率為尸=五，員的功率為尸1=，乙=16尸，故A項錯誤、B項正

2

確；圖乙中&、&是完全相同的電阻，功率均為P,由P=-K^=IR

知，副線圈電流為/,副線圈電壓均為u9根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，

有原線圈兩端電壓為4U,根據(jù)輸入功率等于輸出功率，有401=2尸

=2UI9解得/1=(拈的功率尸」=(%=，2“),故C項錯誤、

D項正確.

二、非選擇題(18'+16'+18'=52,)

9?某些固定材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變

化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻

效應”.現(xiàn)用如圖所示的電路研究某長薄板電阻尺的壓阻效應，已

知兄的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：

Rx

1%S

A.電源E（電動勢3V,內阻約為1。）

B.電流表Ai（O?0.6A,內阻，i=5O）

C.電流表A2（0?0.6A,內阻拉21。）

D.開關S,定值電阻R）=5。

（1）為了比較準確地測量電阻&的阻值，請完成虛線框內電路圖

的設計.

答案：見解析圖

（2）在電阻以上加一個豎直向下的力F（設豎直向下為正方向），閉

合開關S,記下電表讀數(shù)，Ai的讀數(shù)為A,Az的讀數(shù)為h,得Rx=

%.（用字母表示）

-11

（3）改變力的大小，得到不同的心值，然后讓力反向從下向上擠

壓電阻，并改變力的大小，得到不同的尺值.最后繪成的圖象如圖

所示，除觀察到電阻Rr的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可

以得到的結論是壓力反向，阻值不變.當F豎直向下時，可得及與

所受壓力F的數(shù)值關系是/?v=17-2F.

段

為

解析：(1)利用伏安法測量電阻阻值，但所給器材缺少電壓表，可

以用內阻已知的電流表Ai代替，另一個電流表Az測量電流.電路圖

如圖所示.

(2)電阻R.兩端電壓為必=/1力，流經(jīng)的電流為L=，2—八，電阻

/2~71

(3)由題圖可知，圖象是一次函數(shù)圖線，即凡=〃尸+九卜二嚏

Ar

9

一二=一2,*=17,則有a=17—2尸；由題圖可知，由于圖線對稱,

不管力戶如何增加，尺均線性減小.

10.如圖所示線圈面積為0.05m2,共100匝，線圈總電阻為r=

1。，外電阻R=9。，線圈處于5=5T的勻強磁場中.當線圈繞OO'

7T

以轉速〃=300r/min勻速轉動時，從線圈處于圖示位置開始計時，求:

(1)寫出電動勢的瞬時表達式.

⑵線圈轉過60。時兩交流電表的示數(shù)U和1.

(3)線圈轉過白s的過程中，通過電阻的電荷量夕.

(4)線圈勻速轉一圈回路產(chǎn)生的總熱量Q.

解析：(1)線圈的角速度s=2刖=l(htrad/§

感應電動勢的最大值Em=NBSa)=lOOy

則從線圈處于中性面開始計時，電動勢的瞬時值表達式為e=

Emsin①，=1OOsin1OMV)

(2)電路中電流的有效值匚E=^-E

K~vr/m

解得：/=5/A

即電流表讀數(shù)為5^2A

電壓表讀數(shù)為1/=//?=45^2V

2

⑶線圈轉過的角度為0=而=鏟，在轉動的過程中，通過電阻的

-N(BS+0.5BS)3

電荷量q==五

(4)線圈勻速轉一圈回路產(chǎn)生的總熱量

2

。=?(氏+"=尸(霏+力詈=100J

答案：(l)e=100sinl07t/(V)(2)45^2V5^2A

(3島C(4)100J

11.如圖為遠距離輸電過程的示