（通用版）2020版高考物理大一輪復習 單元質(zhì)檢十一 交變電流 傳感器 新人教版.docx

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單元質(zhì)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1~5題只有一項符合題目要求,第6~8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(zhuǎn)。當待測壓力增大時(　　) A.電容器的電容將減小 B.靈敏電流表指針在正中央零刻線處不動 C.靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn) D.靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn) 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=εrS4πkd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(zhuǎn),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(guān)系式中正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.I1I2=n1n2 B.I2=U2R C.I1U1=I22R D.I1U1=I2U2 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I2≠U2R,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 Ω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 Ω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(chǎn)生的是正弦式交變電流 B.電壓表的示數(shù)是2 V C.導體棒運動到圖示虛線位置時,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(chǎn)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=6225π T的水平勻強磁場中,線圈面積S=0.5 m2,內(nèi)阻不計。線圈繞垂直于磁場的軸以角速度ω=10π rad/s勻速轉(zhuǎn)動。線圈通過金屬滑環(huán)與理想變壓器原線圈相連,在變壓器的副線圈接入一只“12 V　12 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 Hz B.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1 C.矩形線圈中產(chǎn)生的電動勢的最大值為120 V D.若將燈泡更換為“12 V　24 W”且保證其正常發(fā)光,需要增大矩形線圈的轉(zhuǎn)速 答案B 解析由ω=2πf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(zhuǎn)動產(chǎn)生感應電動勢最大值為Em=NBSω=1006225π0.510πV=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10∶1,選項B正確,C錯誤;因副線圈電壓仍為12V,故將燈泡更換為“12V　24W”仍將正常發(fā)光,不需要增大線圈的轉(zhuǎn)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n1∶n2=55∶1,原線圈接電壓u=2202sin 100πt V的交流電源,電表均為理想電表。閉合開關(guān)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 Hz B.電壓表的示數(shù)為4 V C.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ω=100πrad/s,則頻率f=ω2π=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220V,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 100πt V D.圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10∶1的變壓器變壓后,頻率不變 答案CD 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ω=2πT=100πrad/s,所以交流電壓的瞬時值表達式為u=311sin100πtV,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.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4∶1,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 Ω。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.電流表的示數(shù)為0.275 A B.電壓表的示數(shù)為55 V C.1 min內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的熱量為3 630 J D.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=50Ω,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(nèi)電阻R1上產(chǎn)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,且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖。 (1)為了通過測量得到如圖所示I-U關(guān)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(nèi)阻不計,滑動變阻器的阻值為0~100 Ω) (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 Ω。由熱敏電阻的I-U關(guān)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　　　　Ω。 答案(1)甲　因為甲電路電壓可從0 V調(diào)到所需電壓,電壓調(diào)節(jié)范圍大　(2)5.0　117.6 解析(1)應選擇圖甲。因為圖甲電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓,電壓調(diào)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=70mA。R1=250Ω,設(shè)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=117.6Ω。 三、計算題(本題共2小題,共32分) 10.(16分)某興趣小組設(shè)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α均為49π,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ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中,兩條邊所經(jīng)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)2NBl2ω　(2)4N2B2l3ωr+R　(3)4NBl2ω3(r+R) 解析(1)bc、ad邊的運動速度v=ωl2 感應電動勢Em=4NBlv 解得Em=2NBl2ω。 (2)電流Im=Emr+R 安培力F=2NBIml 解得F=4N2B2l3ωr+R。 (3)一個周期內(nèi),通電時間t=49T R上消耗的電能W=Im2Rt且W=I2RT 解得I=4NBl2ω3(r+R)。 11.(16分)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=3∶1,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 V 6 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(diào)到的電阻值。 答案(1)9 V　(2)9　(3)13Ω 解析(1)根據(jù)圖像可得原線圈電壓的最大值U1m=272V 其有效值為U1=27V 根據(jù)n1∶n2=U1∶U2 可得U2=9V 即電壓表的讀數(shù)為9V。 (2)設(shè)原線圈中通過的電流為I1,副線圈中通過的電流為I2 I1允許通過的最大電流的有效值為3A 根據(jù)U1I1=U2I2 代入數(shù)據(jù)后可得I2=9A 正常發(fā)光時每個燈泡中電流為I燈=P額U額=1A 所以允許接入的燈泡個數(shù)為n=I2I燈=9。 (3)電阻R兩端電壓為UR=U2-U燈=3V,通過的電流為9A 所以電阻阻值為R=URI2=13Ω。