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 B卷 Word版含答案.pdf

单元训练金卷·高三·物理(B)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 2如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内左端连接在一周期为 T0的正 弦交流电源上，经二极管整流后，通过 R0的电流 i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内 圆环 a 端电势高于 b 端时，a、b 间的电压 uab为正，下列 uabt 图象可能正确的是( ) 3一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电 阻产生热量最大的是( ) 4在一小型交流发电机中，矩形金属线圈 abcd 的面积为 S，匝数为 n，线圈总电阻为 r，在磁 感应强度为 B 的匀强磁场中，绕轴以角速度匀速转动(如图甲所示)，产生的感应电动势随时间的变 化关系，如图乙所示，矩形线圈与阻值为 R 的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是( ) A从 t1到 t3这段时间内穿过线圈磁通量的变化量为零 B 从 t3到 t4这段时间通过电阻 R 的电荷量为 E0 （Rr） Ct4时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为 E0 Dt4时刻电阻 R 的发热功率为 RE2 0 （Rr）2 5 如图所示， 理想变压器原、 副线圈的匝数比为 n1n2101， a、 b 两点间的电压为 u220 2 sin100t(V)，R 为可变电阻，P 为额定电流为 1 A、用铅锑合金制成的保险丝。为使保险丝中的电流 不超过 1 A，可变电阻 R 连入电路的最小阻值是( ) A2.2 B2 2 C22 D22 2 6如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为 n，原线 圈接电压为 U 的交流电源，输出端接有一只电阻为 R 的灯泡 L 和交流电风扇电动机 D，电动机线圈 电阻为 r。 接通电源后， 电风扇正常运转， 测出通过风扇电动机的电流为 I， 则下列说法正确的是( ) A理想变压器的输入功率为UI n B灯泡 L 中的电流为U nr C风扇电动机 D 输出的机械功率为 (I) U n U nR D若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为U（Rr） n2Rr 7如图所示，一个边长 L10 cm，匝数 n100 匝的正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于 磁感线的对称轴 OO´匀速转动，磁感应强度 B0.50 T，角速度 10 rad/s，闭合回路中两只灯泡 均能正常发光。下列说法正确的是 A从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式为 e 5cos10t（V） B增大线圈转动角速度 时，感应电动势的峰值 Em不变 C抽去电感器 L 的铁芯时，灯泡 L2变暗 D增大电容器 C 两极板间的距离时，灯泡 L1变亮 此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 8如图甲所示是一种手摇发电的手电筒，内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁，其原 理图如图乙所示， 当沿图中箭头方向来回摇动手电筒过程中， 条形磁铁在线圈内来回运动， 灯泡发光， 在此过程中，下列说法正确的是( ) A增加摇动频率，灯泡变亮 B线圈对磁铁的作用力方向不变 C磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时，灯泡中电流方向相反 D磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出过程，灯泡中电流方向不变 9如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，R120 ，R230 ，C 为电容 器已知通过 R1的正弦交流电如图乙所示，则( ) A交流电的频率为 50 Hz B原线圈输入电压的最大值为 200 V2 C电阻 R2的电功率约为 6.67 W D通过 R3的电流始终为零 10如图所示，R1、R2、R3为完全相同的标准电阻甲、乙两种情况下电阻 R2、R3的功率均为 P， 且匝数比 n1n2均为 41，则( ) A图甲中 R1的功率为P 4 B图甲中 R1的功率为 16P C图乙中 R1的功率为 16P D图乙中 R1的功率为P 4 11如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压和电流，其中输电 线总电阻为 R，则 AI2 23 UU R B输电效率为 4 1 U U ×100% C用户的用电器的数量增多时，U3将减小 D用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率 12如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的交变电流输入理想 变压器的原线圈，发电机取两种不同的转速，使其电动势随时间的变化规律如图乙中 a、b 所示，则 下列说法正确的是 A曲线 b 表示的交变电流的电动势有效值为 10 V B曲线 a、b 对应的线圈角速度之比为 32 C线圈转速不变，将原线圈滑片 P 向上滑动时，灯泡变暗 DP 位置不变，滑动变阻器连入电路阻值变大时，变压器的输入功率变大 13有一种理想自耦变压器的构造如图所示，线圈 a、b 绕在一个圆环形的铁芯上，转动滑动触 头 P 就可以调节输出电压。图中电阻 R1、R2、R3和 R4的阻值分别为 10 、5 、10 和 10 ，电 压表为理想交流电表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定，滑动触头 P 处在线圈 a、b 的 中点。开关 S 闭合时电压表的示数是 7 V，则下列说法中正确的是( ) A正弦交流电压源 U 的峰值为 35 V B开关 S 断开时，理想电压表的示数为 5 V C开关 S 闭合时，通过电阻 R4的电流为 0.7 A D开关 S 闭合时，电阻 R2和 R3消耗的电功率相等 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，图甲为热敏电阻的 Rt 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的一 个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为 100 。当线圈的电流大于或等于 10 mA 时，继电器的衔 铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势 E3.0V。内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加 热器的电源。问： (1)应该把恒温箱内的加热器接在 A、B 端间还是 C、D 端？ (2)如果要使恒温箱内的温度保持 50，可变电阻 R的阻值应调节为多大？ 15(12 分)如图所示线圈面积为 0.05 m2，共 100 匝，线圈总电阻为 r1 ，外电阻 R9 ， 线圈处于 B T 的匀强磁场中。当线圈绕 OO以转速 n300 r/min 匀速转动时，从线圈处于图示位 2 置开始计时，求： (1)写出电动势的瞬时表达式； (2)线圈转过 60°时两交流电表的示数 U 和 I； (3)线圈转过 s 的过程中，通过电阻的电荷量 q； 1 15 (4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量 Q。 16(12 分)如图为远距离输电过程的示意图。已知某个小型发电机的输出功率为 90 kW，发电 机的电压为 250 V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为 5 ，在用户端用一降 压变压器把电压降为 220 V，要求在输电线上损失的功率控制为 2 kW(即用户得到的功率为 88 kW)， 求： (1)降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流； (2)输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压； (3)两个变压器各自的匝数比。 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(B)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】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。 2【答案】C 【解析】由题图乙知，00.25T0，外圆环电流逐渐增大且逐渐减小，根据安培定则，外圆环 i t 内部磁场方向垂直纸面向里，磁场逐渐增强且逐渐减小，根据楞次定律知内圆环 a 端电势高，所 B t 以 uab0， 根据法拉第电磁感应定律 uab知， uab逐渐减小 ； t0.25T0时，0， 所以0， t BS t i t B t uab0；同理可知 0.25T00.5T0时间内，uab0，且|uab|逐渐增大；0.5T0T0内重复 00.5T0的变化 规律故选项 C 正确。 3【答案】D 【解析】对于 A 图正弦式电流，有效值 ： I1Im A； 根据焦耳定律得 ： Q1I RT1()2RT1 2 2 2 2 1 2 2RT1；对于 B 图正弦式电流，有效值：I2Im A，根据焦耳定律得：Q2I RT2()2RT2 2 2 2 2 2 2 2RT2；对于图 C 形式电流，根据焦耳定律得：Q3I RT22.25RT2；对于图 D 形式电流，根据焦耳 2 3 定律得：Q4I R·I R·2RT12RT14RT1，其中 T12T2；故在相同时间内电阻产生热量最 2 4 T1 2 2 4 T1 2 大的是 D。 4【答案】B 【解析】磁通量由正向 BS 变为负向 BS，故 t1到 t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量不为零， 为 2BS， 故 A 项错误 ； 通过电阻的电荷量 q， 所以 t3到 t4这段时间通过电阻 R 的电荷量 q n R ，又 E0nBS，故 q，故 B 项正确 ； 由于磁通量变化率最大时产生的电动势最大， nBS Rr E0 （Rr） 所以磁通量时间图象中，在电动势最大时磁通量时间图象的斜率最大，即 E0nk，所以 k，故 C E0 n 项错误；t4时刻 R 的发热功率 P2R，故 D 项错误。 E0 2（Rr） RE2 0 2（Rr）2 5【答案】A 【解析】原线圈输入电压的有效值 U1 V220 V，根据电压与匝数成正比 ：，代 220 2 2 U1 U2 n1 n2 入数据解得：U2U1×220 V22 V，原线圈的最大输入功率为 P1U1I220×1 W220 W， n2 n1 1 10 输出功率等于输入功率 P2P1220 W，输出功率：P2，解得：R 2.2 ，故 A U2 2 R U2 2 P2 222 220 项正确，B、C、D 项错误。 6【答案】D 【解析】理想变压器的原、副线圈的匝数比为 n，原线圈接电压为 U 的交流电源，则输出端电 压为 ，灯泡 L 中的电流为，而电动机的输入功率为，故 A、B 项错误 ； 电动机 D 的输入功率为 U n U nR UI n ，而电动机的线圈电阻消耗的功率为 I2r，则电动机 D 的机械功率为I2r，故 C 项错误；若电 UI n UI n 风扇由于机械故障被卡住可视为纯电阻，两电阻并联，则根据欧姆定律变压器原理 可知，通过 I1 I2 n2 n1 原线圈的电流为，故 D 项正确。 U（Rr） n2Rr 7【答案】A 【解析】根据 EmNBS 可得感应电动势的最大值：Em100×0.5×0.1×0.1×10 V5 V，由于 线框垂直于中性面开始计时，所以电动势瞬时值的表达式：e Emcos t5cos10t（V），故选 项 A 正确；根据 EmNBS 可得增大线圈转动角速度 时，感应电动势的峰值 Em增大，故选项 B 错误；抽去电感器 L 的铁芯时，即减小自感系数，电感器的感抗减小，流过灯泡 L2电流增大，根据 功率公式可知灯泡 L2变亮，故选项 C 错误；增大电容器 C 两极板间的距离时，根据 4 S C kd 可知 电容器的电容 C 减小，则有电容器的容抗增大，流过灯泡 L1电流减小，根据功率公式可知灯泡 L1 变暗，故选项 D 错误。 8【答案】AC 【解析】当永磁体在线圈中运动时，线圈切割磁感线产生感应电流，故依据电磁感应原理制造 的要使灯泡亮度增大，即电流变大，可以加速切割、增加线圈匝数或更换磁性更强的永磁体，或 者增大摇动的频率，故 A 项正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，线圈对磁铁的作用力方向 发生变化，故 B 项错误；磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时，穿过线圈的磁通量先增大后减小， 根据楞次定律可知灯泡中电流方向相反，故 C 项正确，D 项错误。 9【答案】AC 【解析】根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为 0.02 s、频率为 50 Hz， A 项正确 ； 由图乙可知通过 R1的电流最大值为 Im1 A， 根据欧姆定律可知其最大电压为 Um20 V，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为 200 V，B 项错误； 根据正弦交流电的峰值和有效值关系、并联电路特点可知电阻 R2的电流有效值为 I A A， 20 2 30 2 3 电阻 R2的电功率为 PI2R2 ×30 W6.67 W，C 项正确；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则 2 9 有电流通过 R3和电容器，D 项错误。 10【答案】BD 【解析】图甲中，设 R2两端电压为 U，根据电压与匝数成正比，得线圈 n1两端的电压为 4U，R1 两端的电压是 R2两端电压的 4 倍， R2的功率为 P， R1的功率为 P116P， 故 A 项错误、 B U2 R 4U2 R 项正确；图乙中 R2、R3是完全相同的电阻，功率均为 P，由 PI2R 知，副线圈电流为 I，副线 U2 R 圈电压均为 U，根据电压与匝数成正比，有原线圈两端电压为 4U，根据输入功率等于输出功率，有 4UI12P2UI，解得 I1 ，R1的功率 P1 2R I2R P，故 C 项错误、D 项正确。 I 2 ( I 2) 1 4 1 4 11【答案】AC 【解析】根据欧姆定律，I2 23 UU R ，A 正确；输电效率 44 11 100% I U I U ，B 错误；用户的用 电器的数量增多时，I4增大，I2增大，U3U2I2R 将减小，C 正确；用户得到的电功率等于电厂输 出的电功率加上线损功率，D 错误。 12【答案】BC 【解析】由图乙知 a 的周期为 4×102 s，b 的周期为 6×10-2 s，则由 T可知，角速度与周 2 期成反比，故角速度之比为 32，选项 B 正确 ； 曲线 a 表示的交变电动势最大值是 15 V，根据 Em nBS 得曲线 b 表示的交变电动势最大值是 10 V，则有效值为 10 5 2 2 U V，选项 A 错误；将原 线圈滑片 P 向上滑动时，原线圈匝数变大，根据变压比公式，输出电压减小，灯泡会变暗， U1 U2 n1 n2 选项 C 正确 ； P 位置不变， 副线圈电压不变， 滑动变阻器连入电路阻值变大时， 输出功率 P变小， U2 R 输入功率也变小，选项 D 错误. 13【答案】BC 【解析】开关 S 闭合时，根据欧姆定律可知通过的电流为，根据电流之比等于11 10.7 匝数的反比可知副线圈的电流为；和并联后与串联的电阻为 10，可知副线圈的电21.4342 压为，根据电压之比等于匝数之比可知原线圈的电压为，正弦交流电压源214128 ，正弦交流电压源的峰值为；通过电阻的电流为；电阻消耗 135 3524 1 220.7 2 的电功率，电阻消耗的电功率，故 C 正确，A、D 错误；开2 2 229.8 33 ( 1 22) 2 34.9 关 S 断开时，和串联的电阻为 15，设知副线圈的电流为，则副线圈的电压为，根322'2' 15 2' 据电流之比等于匝数的反比可知原线圈的电流为，所以原线圈的电压为1'1 22 ' ， 根据电压之比等于匝数之比可得， 解得副线圈的电流为1' 1 22 '135 52' 35 52'2 × 152' ，理想电压表的示数为，故 B 正确。2' 1 1 22 '1 5 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)恒温箱内的加热器应该接在 A、B 端。当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁 在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高。(3 分) (2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻 R 的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大 于或等于 10 mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，使恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作， 恒温箱内温度降低。随着恒温箱内温度降低，热敏电阻 R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线 圈的电流小于 10 mA 时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以 使恒温箱内保持在某一温度。要使恒温箱内的温度保持 50，即 50时线圈内的电流为 10 mA。(3 分) 当 t50°C 时，R90 由闭合电路欧姆定律得： (2 分) 0+ + ' 可得：' (0+ ) 解得：110 (2 分)' 3 0.01 (100 + 90) 15【解析】(1)线圈的角速度 2n10 rad/s (1 分) 感应电动势的最大值 EmNBS100 V (1 分) 则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为 eEmsint100sin10t(V) (2 分) (2)电路中电流的有效值 I，EEm (1 分) E Rr 2 2 解得：I5 A (1 分)2 即电流表读数为 5 A2 电压表读数为 UIR45 V (1 分)2 (3)线圈转过的角度为 t ，在转动的过程中，通过电阻的电荷量 2 3 q C (2 分) N（BS0.5BS） Rr 3 2 (4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量 QI2(Rr)TI2(Rr)100 J (2 分) 2 16【解析】(1)由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同，根据功率的相关公式可知降 压变压器输出电流为 I4 A400 A (2 分) P U4 88 000 220 根据输电导线消耗的功率 P损的相关公式可知： I2 A20 A (2 分) P损 r 2 000 5 (2)由欧姆定律可知输电导线消耗的电压为 U损I2r20×5 V100 V (2 分) 根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压 U2，即 U2 V4 500 V (2 分) P出 I2 90 000 20 (3)由输电导线上两端电压的关系可知降压变压器原线圈两端的电压为 U3U2U损4 500 V100 V4 400 V (2 分) 根据理想变压器原、副线圈与匝数的关系可知 ， (2 分) n1 n2 U1 U2 250 4 500 1 18 n3 n4 I4 I2 400 20 20 1 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)