2020高考备考物理一轮复习单元训练金卷： 第十二单元 交变电流 传感器 A卷 Word版含答案.pdf

单元训练金卷·高三·物理(A)卷 第十二单元第十二单元 注意事项：注意事项： 1答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形 码粘贴在答题卡上的指定位置。 2选择题的作答：每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑， 写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草 稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 一、一、 (本题共本题共 13 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 52 分。在每小题给出的四个选项中，第分。在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一 项符合题目要求，第 题只有一 项符合题目要求，第 813 题有多项符合题目要求。全部选对的得题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有 选错的得 分，有 选错的得 0 分分) 1一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是( ) A在中性面时，通过线圈的磁通量最小 B在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 C线圈通过中性面时，电流的方向发生改变 D穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 2如图所示，理想变压器的原线圈接入电压为 7200 V 的交变电压，r 为输电线的等效电阻， 且 r5 ，电器 RL的规格为“220 V 880 W”，已知该电器正常工作，由此可知( ) A原、副线圈的匝数比为 301 B原线圈中的电流为 11 90A C副线圈中的电流为 2 A D变压器的输入功率为 880 W 3某兴趣小组利用压敏电阻(压敏电阻的阻值 R 随所受压力的增大而减小)设计了判断电梯运动 状态的装置， 示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体 A，电 梯静止时电压表示数为 U0，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断 中正确的是( ) AOt1内电梯可能匀加速上升 Bt1t2内电梯可能匀速上升 Ct1t2内电梯可能在减速上升 Dt2t3内电梯可能匀减速下降 4一个长为 a、宽为 b 的单匝矩形线框，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的 轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 n 转/秒，则( ) A线框产生的交变电动势的最大值为 nBab B线框产生的交变电动势的有效值为 2nBab C从开始转动经过 周期，线框中的平均感应电动势为 2nBab 1 4 D感应电动势的瞬时值 e2nBabsin 2nt 5某工厂为了防止意外停电，配备了一台柴油发电机，发电机正常工作时能够产生与我国照明 电网相同的交变电流。现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一 半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象可能是( ) 6 某水电站的输出功率恒为 3×106 kW， 现用总电阻为 2.5 的输电线对 500 km 外的用户供电， 已知输电电压为 500 kV，则下列说法正确的是( ) A输电线上输送的电流大小为 2×105 A B输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kV C若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9×108 kW D输电线上损失的功率 P，U 为输电电压，r 为输电线的电阻 2 7如图所示，L1和 L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。已知图甲中原、副线圈 的匝数比为 5001，图乙中原、副线圈的匝数比为 150，电压表的示数为 220 V，电流表的示数 为 10 A，则输电线的输送功率为( ) A5.5×103 W B5.5×107 W C2.2×104 W D2.2×103 W 8如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的中心轴以较小的角速度 转动，并通 过两滑环与电刷和演示用的电流表相连，演示用的电流表的 0 刻度在表盘中央，则可以看到( ) A线圈转动一周的过程中，电流表的指针左右摆动 B线圈转动的周期越大，电流表指针偏转的最大角度越小 C线圈转动的角速度越大，电流表指针偏转的最大角度越小 D线圈转动时，电流表的指针只向一个方向偏转，不会左右摆动 9中国已投产运行的 1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程，图示是高压输电 的示意图。关于高压输电，下列表述正确的是( ) A输送电压越高，输电线上的电流越大 B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 10自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式理想 此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 自耦调压变压器的电路如图所示，其原线圈匝数可调，P 为自耦变压器的滑片，Q 为滑动变阻器的 滑动触头，原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，下列说法正确的是( ) AQ 不动，P 向下移动，则电流表的示数减小，电压表的示数增大 BQ 不动，P 向上移动，则电流表的示数减小，电压表的示数减小 CP 不动，Q 向上移动，则电流表的示数增大，电压表的示数不变 DP 不动，Q 向下移动，则电流表的示数增大，电压表的示数不变 11一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为 41，原线圈接入电压为 220 V 的正弦交流电， 一个滑动变阻器 R 串联接在副线圈上，如图所示。电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法 正确的是( ) A原、副线圈中的电流之比为 14 B电压表的示数为 55 V C若滑动变阻器接入电路的阻值为 30 ，则 1 min 内产生的热量为 3025 J D若将滑动变阻器的滑片向下滑动，则电流表的示数变小 12 图示为某小型水电站的电能输送示意图， 发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户 供电，已知输电线的总电阻 R10 ，降压变压器 T2的原、副线圈的匝数比为 51，副线圈与用电 器 R0组成闭合电路。若 T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端的电压 u220sin 100t(V)，当2 用电器电阻 R05.5 时，则( ) A升压变压器的输出电压为 1180 V B升压变压器的输入功率为 4650 W C通过输电线的电流的有效值为 8 A D当用电器的电阻 R0减小时，发电机的输出功率减小 13图甲所示是交流发电机的模型示意图。两磁极间的磁场可以视作磁感应强度大小为 B 的匀 强磁场，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 OO'转动，产生的电动势随时间变化的正 弦规律图象如图乙所示。发电机线圈的内阻为 1 ，外接灯泡的电阻为 9 ，则( ) A电压表的示数为 6 V B在 t0.005 s 时，穿过线圈的磁通量为最大 C若线圈的转速改为 25 r/s，则电动势的有效值为 3 V D若线圈的转速改为 25 r/s，则通过电灯的电流为 0.3 A 二、二、(本题共本题共 4 小题，共小题，共 48 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必 要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必 须明确写出数值和单位 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必 要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必 须明确写出数值和单位) 14(10 分)如图所示，在匀强磁场中有一个矩形线圈 abcd，ab 边与磁场垂直，MN 边始终与金 属滑环 K 相连，PQ 边始终与金属滑环 L 相连。金属滑环 L、电流表 A、定值电阻 R、金属滑环 K 通 过导线串联。使矩形线圈绕 bc、ad 中点的轴以角速度 10 rad/s 匀速转动，线圈共 20 匝，线圈 的总电阻 r5 ，ab0.2 m，bc0.5 m，定值电阻 R45 ，磁感应强度 B 8 T。 (1)写出从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式； (2)电阻 R 在 0.05 s 内产生的热量。 15(12 分)图甲为交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO'匀速转动，线圈的匝数 n100、电阻 r10 ，定值电阻 R90 与线圈连接成回路。 在 t0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量 随时间 t 的关系如图乙所示。 求： (1)交流发电机产生的电动势的最大值； (2)线框中感应电动势的瞬时值表达式； (3)电路中交流电压表的示数。 16(12 分)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，发电 机的输出电压为 400 V，输送的电功率 P30 kW，输电线的总电阻为 4 。 (1)若发电机直接对用户输电，则输电线上损耗的功率为多少? (2)若要求输电线上的损耗刚好占总功率的 3%， 则所用升压变压器原、 副线圈的匝数比应为多大? 17(14 分)图甲是一理想变压器的电路连接图，图乙是原线圈两端所加电压随时间变化的关系 图象，已知原、副线圈的匝数比为 101，两个相同的灯泡 L1和 L2的电丝的电阻值均为 R40 ， 图中电压表和电流表均为理想电表。试求： (1)开关 S 闭合时，变压器的输入功率和电流表 A2的示数； (2)闭合 S 开关，待电路稳定后，再将开关 S 断开，定性分析电路中三只电表的示数变化情况。 单元训练金卷·高三·物理(A)卷 第十二单元第十二单元 答答 案案 一、一、 (本题共本题共 13 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 52 分。在每小题给出的四个选项中，第分。在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一 项符合题目要求，第 题只有一 项符合题目要求，第 813 题有多项符合题目要求。全部选对的得题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有 选错的得 分，有 选错的得 0 分分) 1【答案】C 【解析】在中性面时，通过线圈平面的磁通量为最大，但此时的磁通量的变化率为零，感应电 动势为零，选项 A、B 错误；线圈通过中性面时，电流的方向发生改变，选项 C 正确；通过线圈的 磁通量为零时，线圈平面与磁感线平行，此时感应电动势最大，选项 D 错误。 2【答案】A 【解析】由电器 RL正常工作，可得通过副线圈的电流 IA4 A，故选项 C 错误；副 880 220 线圈导线上的电压损失 Ur4×5 V20 V，副线圈两端的电压 U2220 V+20 V240 V，因此原、 副线圈的匝数比，选项 A 正确；又 P1P2U2I2240×4 W960 W，故选项 D 1 2 1 2 7200 240 30 1 错误；原线圈中的电流 I1 A， 选项 B 错误。 1 1 960 7200 2 15 3【答案】C 【解析】0t1内，电压表读数大于 U0，可知压敏电阻 B 的阻值增大，则所受的压力小于 A 的 重力，物块 A 失重，所以电梯不可能匀加速上升，选项 A 错误；t1t2内，电压表读数大于 U0保持 不变，则压敏电阻的阻值不变且大于静止时的阻值，说明物块 A 失重，则电梯可能匀减速上升，选 项 B 错误，C 正确 ； t2t3内电压表读数大于 U0，说明压敏电阻阻值大于原来静止时的值，则物块 A 失重，则电梯加速度向下，选项 D 错误。 4【答案】D 【解析】线框产生交变电动势的最大值 EmBS2nBab，产生的感应电动势的瞬时值为 e 2nBabsin 2nt，选项 A 错误、D 正确 ； 该线框产生交变电动势的有效值 EnBab，选项 B m 2 2 错误；线框中的平均感应电动势 E4nBab，选项 C 错误。 5【答案】B 【解析】 线圈转速为正常时的一半， 据 2n知， 周期变为正常时的 2 倍， 又据 EmNBS 2 知，最大值变为正常时的一半，我国电网交流电的周期为 0.02 s，最大电压为 220 V，则此发电 2 机发出交流电的周期为 0.04 s，最大电压为 110 V，选项 B 正确。 2 6【答案】B 【解析】由 PUI 可得输电电流为 6×103 A，选项 A 错误；由 UIr 可得，输电线上由电阻 造成的损失电压为 1.5×104 V， 选项 B 正确 ； 输电线上损失的功率不可能比输出的总功率还高， 选项 C 错误；输电线上损失的功率 P，选项 D 错误。 线2 7【答案】B 【解析】由可得输送电压 U1·U21.1×105 V；由可得输送电流 I1·I2500 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 A；所以输电线的输送功率 PU1I15.5×107 W，选项 B 正确。 8【答案】AB 【解析】线圈在匀强磁场中以较小的角速度转动，可以认为电流表的示数反映了感应电流的大 小、 方向的变化 ； 线圈转动一周， 电流的方向变化两次， 故电流表的指针将左右摆动， 选项 A 正确、 D 错误；线圈转动的周期越大，即转动越慢，线圈中产生的感应电流越小，选项 B 正确；线圈转动的 角速度越大，线圈中产生的感应电流越大，选项 C 错误。 9【答案】BD 【解析】依据输电原理，电路中的功率损耗 PI2R线，而 R线 ，由 PUI 来看在输送功率 一定的情况下，输送电压 U 越大，则输电电流越小，功率损耗越小，选项 A、 C 错误，选项 B 正确 ； 输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，也会增加架线成本， 因此并不是输电电压越高越好，选项 D 正确。 10【答案】BC 【解析】当 Q 不变，P 下移时，n1减小，U2增大，电压表的示数增大，滑动变阻器上消耗的功 率变大，则变压器的输入功率增大，原线圈的电流 I1也增大，电流表的示数增大，选项 A 错误；同 理可分析得， 选项 B 正确 ； 当 P 不动时， n1不变， 由知 U2不变， 电压表的示数不变， Q 上移， R 1 2 1 2 减小，原、副线圈的电流都增大，故选项 C 正确，同理可分析得，选项 D 错误。 11【答案】ABD 【解析】 原、 副线圈的电压与匝数成正比， 故副线圈两端的电压 U255 V， 由 P入P出， 即 U1I1 U2I2，得，选项 A、B 正确；由 Q×606050 J，选项 C 错误；将滑动变阻器的滑片向下 1 2 1 4 22 滑动，接入电路中的阻值变大 ，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的示数不变，副线圈 中的电流变小，则电流表的示数变小，选项 D 正确。 12【答案】AC 【解析】由所给的电压的表达式知，副线圈两端电压的有效值为 220 V，电流 I440 A， 4 0 输电线电流 I3I48 A，选项 C 正确；升压变压器的输出电压 U2U线+U3I3R+U41180 V， 4 3 3 4 选项 A 正确；升压变压器的输入功率 PP线+R+9440 W，选项 B 错误；当用电器的0 32 42 0 电阻 R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项 D 错误。 13【答案】CD 【解析】电压表的示数是有效值，UR×9 V5.4 V，选项 A 错误；t0.005 s 时， 有效 + 6 9 + 1 感应电动势最大，穿过线圈的磁通量为零，选项 B 错误；原来线圈的转速 n50 r/s，当 2 2 2 线圈的转速改为 25 r/s 时，感应电动势的最大值 Um V3 V，有效值为 3 V，选项 C 正确 ； 62 2 2 若线圈的转速改为 25 r/s，通过灯泡的电流为 0.3 A，选项 D 正确。 二、二、(本题共本题共 4 小题，共小题，共 48 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必 要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必 须明确写出数值和单位 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必 要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必 须明确写出数值和单位) 14【解析】(1)在图示位置，线圈甲的磁通量为零，产生的感应电流最大 感应电动势的最大值 EmnBS160 V (2 分) 故瞬时值的表达式 eEm·cos t160cos (10t) V。 (3 分) (2)电流的有效值 I A (2 分) m 2 m 2(R + r) 8 5 2 所以 0.05 s 内 R 上产生的热量 QI2Rt11.52 J。 (3 分) 15【解析】(1)交流发电机产生的电动势的最大值 EmnBS (2 分) 而 mBS、，由 -t 图线可知 m2.0×10-2 Wb，T6.28×10 -2 s (2 分) 2 所以，Em200 V。 (2 分) 2m (2)线框中感应电动势的瞬时值表达式 eEmcost200cos 100t (V)。 (2 分) (3)电动势的有效值 EEm100 V (1 分) 2 2 2 由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值 I A (1 分) + 2 交流电压表的示数为 UI R90 V127 V。 (2 分) 2 16【解析】(1)输电线上的电流 I A75 A (2 分) 30 × 103 400 输电线上损耗的功率 P损'I2R22.5 kW。 (2 分) (2)输电线上损耗的功率 P损P×3%900 W (2 分) 变压器副线圈的电流等于输电线上的电流，I2 A15 A (2 分) 损' 900 4 副线圈两端的电压应为 U2 2000 V (2 分) 2 则升压变压器原、副线圈的匝数比为。 (2 分) 1 2 1 2 1 5 17【解析】(1)由图乙可知输入电压的有效值 U1200 V (1 分) 由得 U220 V (2 分) 1 2 1 2 21 1 开关 S 闭合时，两灯泡的并联电阻 R并20 (2 分) 12 1+ 2 电流表 A2的示数 I21 A (2 分) 2 变压器的输入功率 P1等于输出功率 P2 故 P1P2U2I220×1 W20 W。 (3 分) (2)将开关 S 断开后，U2不变，即电压表的示数保持不变 (1 分) 由于负载减少，负载总电阻增大，电流表 A2的示数减小； (1 分) 副线圈的输出功率减小，原线圈的输入功率随之减小，电流表 A2的示数减小。 (2 分)