2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢一 交變電流、傳感器（含解析）滬科版

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢一 交變電流、傳感器（含解析）滬科版單元質(zhì)檢第19頁一、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(gè)選項(xiàng)中,第15題只有一項(xiàng)符合題目要求,第68題有多項(xiàng)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(cuò)的得0分)1.一臺發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形線圈,線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖示位置開始計(jì)時(shí)電動勢為正值,下列圖象中能正確反映線圈中感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()解析:由題圖可

2、知發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁極與鐵芯之間的縫隙中為方向沿半徑的輻向磁場,所以距轉(zhuǎn)軸距離相等的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中產(chǎn)生大小恒定的感應(yīng)電動勢,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),回路中感應(yīng)電動勢方向發(fā)生變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。答案:D2.如圖所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻不計(jì),繞OO軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度做勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計(jì)時(shí),矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動觸頭P上下移動時(shí)可改變輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R,下列判斷正確的是()A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBScostB.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時(shí)

3、間時(shí),通過電流表的電荷量為0C.當(dāng)P位置不動,R增大時(shí),電壓表讀數(shù)也增大D.當(dāng)P位置向上移動、R不變時(shí),電流表讀數(shù)減小解析:由于線框轉(zhuǎn)動時(shí)兩邊同時(shí)切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流方向相同,則感應(yīng)電動勢為e=2NBL(L)sin(90-t)=NBScost,選項(xiàng)A正確;矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時(shí)間時(shí),通過電流表的電荷量為q=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;P位置不動,由于線圈內(nèi)阻不變,輸出電壓不變,電壓表示數(shù)不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;P位置向上移動,變壓器原副線圈匝數(shù)比減小,輸出電壓變大,R不變,輸出電流增大,輸入電流也增大,電流表示數(shù)變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:A3.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101,R1=20 ,R

4、2=30 ,C為電容器,已知通過R1的正弦交變電流如圖乙所示,則()A.交變電流的頻率為0.02 HzB.原線圈輸入電壓的最大值為200VC.電阻R2的電功率約為6.67 WD.通過R3的電流始終為零解析:變壓器原、副線圈中電流的周期、頻率相同,周期均為0.02 s、頻率均為50 Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖乙可知通過R1的電流最大值為Im=1 A,根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um=20 V,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200 V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)殡娙萜饔型ń涣?、阻直流的作?則有電流通過R3和電容器,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)正弦交變電流的峰值和有效值關(guān)系、并聯(lián)電路特

5、點(diǎn)可知電阻R2的電流有效值為I=,電壓有效值為U= V,電阻R2的電功率為P2=UI=W,選項(xiàng)C正確。答案:C4.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦交變電流u=20sin 100t(V),則加在R2上的電壓有效值為()A.10 VB.20 VC.15 VD.5V解析:設(shè)電壓有效值為U,根據(jù)有效值定義有T,解得加在R2上的電壓有效值為U=5V,選項(xiàng)D正確。答案:D5.如圖所示,在電路兩端接上交變電流,保持電壓不變,使頻率增大,發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗變化情況是:燈L1變暗、燈L2變亮、燈L3不變,則M、

6、N、L處所接元件可能是()A.M為電阻,N為電容器,L為電感器B.M為電阻,N為電感器,L為電容器C.M為電感器,N為電容器,L為電阻D.M為電容器,N為電感器,L為電阻解析:由于交流電壓U不變,可知:頻率增大時(shí),電阻所在支路電流不變,燈的亮度不變;電容器的容抗減小,電容器所在支路電流增大;電感器的感抗增大,其所在支路電流減小,選項(xiàng)C正確。答案:C6.如圖甲所示,矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,輸出交變電流的電動勢圖象如圖乙所示,經(jīng)原、副線圈的匝數(shù)比為110的理想變壓器給一燈泡供電如圖丙所示,副線圈電路中燈泡額定功率為22 W,現(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光。則()A.t=0.

7、01 s時(shí)刻穿過線框回路的磁通量為零B.交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為50 r/sC.變壓器原線圈中電流表示數(shù)為1 AD.燈泡的額定電壓為220V解析:根據(jù)圖乙可知:在t=0.01 s時(shí)刻交變電流電動勢為零,線圈處于中性面位置,此時(shí)磁通量最大;由圖象可知周期T=0.02 s,則轉(zhuǎn)速n=50 r/s;變壓器原線圈中電壓有效值為U1=22 V,原線圈輸入功率與副線圈輸出功率相同,由P=22 W,P=UI,解得I=1 A;由解得副線圈兩端電壓U2=220 V。選項(xiàng)BC正確。答案:BC7.如圖甲所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為101,R=1 ,與原線圈相連的熔斷器(保險(xiǎn)絲)的熔斷電流為1 A,通過電壓傳感器

8、測得副線圈兩端電壓圖象如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.原線圈輸入電壓的有效值為220 VB.原線圈兩端交變電流的頻率為500 HzC.原、副線圈鐵芯中磁通量變化率之比為101D.為保證電路安全工作,滑動變阻器的阻值不得小于1.2 解析:由副線圈兩端電壓圖象可知,輸出電壓U2=22 V,由變壓公式可知原線圈輸入電壓的有效值為220 V。由副線圈兩端電壓圖象可知,交變電流周期為0.02 s,頻率為50 Hz,原線圈兩端交變電流的頻率也為50 Hz,選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤;由變壓器原理,原、副線圈鐵芯中磁通量變化率相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;為保證電路安全工作,變壓器輸入功率應(yīng)小于220 W,副線圈總電阻應(yīng)

9、不小于2.2 ,所以滑動變阻器的阻值不得小于1.2 ,選項(xiàng)D正確。答案:AD8.一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過觸頭Q調(diào)節(jié),如圖所示。在副線圈兩輸出端連接燈泡L、定值電阻R0和滑動變阻器R,在原線圈上加一電壓為U的交變電流,則()A.保持Q位置不動,將P向上滑動時(shí),燈泡變亮,電流表的讀數(shù)變大B.保持Q位置不動,將P向上滑動時(shí),燈泡變暗,電流表的讀數(shù)變小C.保持P位置不動,將Q向上滑動時(shí),燈泡變亮,電流表的讀數(shù)變大D.保持P位置不動,將Q向上滑動時(shí),燈泡變暗,電流表的讀數(shù)變小解析:保持Q位置不動,則原、副線圈匝數(shù)比不變,將P向上滑動時(shí),副線圈電壓不變,電阻變大

10、,電流變小。由公式P=I2R可知燈泡功率變小,燈泡變暗,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由變壓器電流比公式可知,原線圈電流變小,電流表示數(shù)變小,選項(xiàng)B正確;保持P位置不動,將Q向上滑動時(shí),副線圈電壓變大,電流變大,由公式P=I2R可知,燈泡變亮,同理可知,電流表的讀數(shù)變大,選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。答案:BC二、實(shí)驗(yàn)題(共15分)9.(6分)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,他將兩物塊A和B用輕質(zhì)細(xì)繩連接跨過輕質(zhì)定滑輪,B下端連接紙帶,紙帶穿過固定的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。甲 (1)按圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),應(yīng)使A、B兩物塊的質(zhì)量滿足mAmB(填“”“mB。(2)若打出的紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)過于密集,為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確,應(yīng)增大

11、加速度,因此需要“保持B的質(zhì)量不變,增大物塊A的質(zhì)量”或“增大物塊A的質(zhì)量同時(shí)減小B的質(zhì)量”,只要合理即可。(3)由題意可知從O到B的過程中系統(tǒng)重力勢能減少量為Ep=mAghOB-mBghOB,保留兩位有效數(shù)字可得Ep=0.42 J,動能增加量為Ek=(mA+mB)-0,其中vB=,通過計(jì)算可得Ek=0.40 J,在誤差允許范圍內(nèi),系統(tǒng)機(jī)械能守恒。答案:(1)(2)“保持B的質(zhì)量不變,增大物塊A的質(zhì)量”或“增大物塊A的質(zhì)量同時(shí)減小B的質(zhì)量”(合理即可)(3)0.420.40在誤差允許范圍內(nèi),系統(tǒng)機(jī)械能守恒10.(9分)某同學(xué)做描繪小燈泡(額定電壓為3.8 V,額定電流為0.32 A)的伏安特性

12、曲線實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)給定的實(shí)驗(yàn)器材如下:(本實(shí)驗(yàn)要求小燈泡的電壓從零開始調(diào)至額定電壓)直流電源的電動勢為4 V,內(nèi)阻不計(jì)電壓表V(量程4 V,內(nèi)阻約為5 k)電流表A1(量程0.6 A,內(nèi)阻約為4 )電流表A2(量程3 A,內(nèi)阻約為1 )滑動變阻器R1(0到1 000 ,0.5 A)滑動變阻器R2(0到10 ,2 A)開關(guān)、導(dǎo)線若干。甲(1)若該同學(xué)誤將電流表和電壓表接成如圖甲所示的電路,其他部分連接正確,接通電源后,以下說法正確的是()A.小燈泡將發(fā)光B.小燈泡將不亮C.電壓表會燒壞D.電流表將會燒壞(2)下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法,正確的是()A.實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選擇圖乙中的電路圖aB.電流表應(yīng)選用A2C.

13、滑動變阻器應(yīng)該選用R2D.若采用如圖乙中b所示電路圖,實(shí)驗(yàn)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最右端(3)該同學(xué)按照正確的電路圖和正確的實(shí)驗(yàn)步驟,描出的伏安特性曲線如圖丙所示。從圖中可知小燈泡的阻值隨小燈泡兩端的電壓的增大而(填“增大”“減小”“先增大后減小”或“先減小后增大”),當(dāng)給小燈泡加額定電壓3.2 V時(shí),此時(shí)小燈泡的發(fā)熱功率為W(結(jié)果取兩位有效數(shù)字)。解析:(1)電壓表內(nèi)阻較大,整個(gè)回路中電流非常小,電壓表和電流表都沒有燒壞,小燈泡實(shí)際功率非常小,不能發(fā)光。選項(xiàng)B正確、ACD錯(cuò)誤。(2)研究小燈泡的伏安特性曲線,要求電壓變化范圍大且從零開始調(diào)節(jié),滑動變阻器采用分壓式接法,選項(xiàng)A正確;由于小燈泡

14、的額定電流為0.32 A,為了讀數(shù)準(zhǔn)確,電流表選A1,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;滑動變阻器選阻值小的,便于調(diào)節(jié),選項(xiàng)C正確;若采用如圖乙中b所示電路圖,實(shí)驗(yàn)前應(yīng)以最大阻值接入,滑片應(yīng)置于最左端,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(3)由I=U可知,圖象切線的斜率反映電阻的倒數(shù),阻值隨電壓的增大而增大;由圖象讀出,當(dāng)電壓為3.2 V時(shí),電流為0.3 A,則發(fā)熱功率P=UI=0.96 W。答案:(1)B(2)AC(3)增大0.96三、計(jì)算題(本題共3小題,共47分。解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(15分)一個(gè)直流電動機(jī)的內(nèi)電阻r=2 ,與R=8 的電阻串聯(lián)接在線圈上,如圖所示。已知線圈面

15、積為m2,共100匝,線圈的電阻為2 ,線圈在B= T的勻強(qiáng)磁場中繞OO以轉(zhuǎn)速n=600 r/min勻速轉(zhuǎn)動,在合上開關(guān)S后電動機(jī)正常工作時(shí),電壓表的示數(shù)為100 V,求電動機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率。解析:線圈轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em=NBS=200V電動勢的有效值為E=200 V設(shè)線圈的電阻為r,則電路中的電流I為I=10 A電動機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為P=UI-I2r=800 W答案:800 W12.(16分)一個(gè)小型水力發(fā)電站,發(fā)電機(jī)輸出電壓U0=250 V,內(nèi)電阻可以忽略不計(jì),最大輸出功率為Pm=30 kW,它通過總電阻R線=2.0 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

16、電器都是額定電壓U用=220 V的電燈,總功率為P用=22 kW,不計(jì)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(shí),電燈兩端的電壓是多少伏?發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的電功率是多大?(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(jì)變壓器和用戶線路的損耗。已知用戶變壓器的降壓比為401,當(dāng)全部用戶電燈正常發(fā)光時(shí),輸電線上損耗的功率是多大?解析:(1)如圖所示由P用=得R用=2.2 I=A=59.5 AU燈=IR用=131 VP輸=IU0=14 875 W=14.9 kW(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,如圖所示P用=U4I4,因U4=220

17、 V,P用=22 kW所以,I4=100 A,I3=I4=2.5 AP損=R線=12.5 W答案:(1)131 V14.9 kW(2)12.5 W13.(16分)三峽水利工程中某一水電站發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)為:水以v1=3 m/s的速度流入水輪機(jī)后以v2=1 m/s的速度流出,流出水位比流入水位低10 m,水流量為Q=10 m3/s。水輪機(jī)效率為75%,發(fā)電機(jī)效率為80%,試求:(1)發(fā)電機(jī)的輸出功率是多少?(2)如果發(fā)電機(jī)輸出電壓為240 V,用戶所需電壓為220 V,輸電線路中能量損耗為5%,輸電線的電阻共為12 ,那么所需的升、降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比分別是多少?解析:(1)水輪機(jī)的輸出功率即發(fā)電機(jī)的輸入功率,為P1=(Qgh+Q)75%=7.8105W。發(fā)電機(jī)的輸出功率為P0=P180%=6.24105W。(2)輸電示意圖如圖所示。發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=A=2 600 A輸電導(dǎo)線中的熱損耗P耗=P05%=3.12104W輸電線路中的電流I2=A=51 A所以升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比降壓變壓器T2的輸出功率P=P0-P耗=5.928105WT2的輸出電流I3=A=2.7103A所以降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比。答案:(1)6.24105W(2)151531