2020新亮剑高考物理总复习讲义：第十一单元 交变电流 传感器 单元检测 Word版含解析.pdf

第十一单元交变电流 传感器 单 元 检 测见高效训练P123 一、单项选择题 1.(2018 银川第一中学测试)图甲为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间按正弦规律变化,如图乙所 示。发电机线圈内阻为 1 ,外接灯泡的电阻恒为 9 ,则下列说法中正确的是( )。 A.电压表的示数为 6 V B.发电机的输出功率为 4 W C.在 1.0×10-2 s 时刻,穿过线圈的磁通量最大 D.在 1.0×10-2 s 时刻,穿过线圈的磁通量变化率最大 解析 根据e-t图象可知产生的交变电动势最大值为 6 V,有效值为 6 V,根据闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数U= 2 ×6 V=5.4 V,A 项错误;根据电功率公式得发电机的输出功率P=3.24 W,B 项错误;根据e-t图象可知在 1.0×10-2 s 时刻, 9 9 + 1 2 电动势为零,说明此时线圈处于中性面,穿过线圈的磁通量最大,穿过线圈的磁通量变化率最小,C 项正确,D 项错误。 答案 C 2.(2019 浙江温州中学模拟)图示电路中,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1并联的 D 为理想二极管(正向电阻可看作零,反 向电阻可看作无穷大),当在A、B间加某一正弦交变电压时,R2上的电压有效值为 5 V。由此可知,这一正弦 10 交变电压的最大值为( )。 A.20 B.10 V C.20 V D.10 V 22 解析 设正弦交变电压的最大值为Um,若二极管导通,R2接入电路;若二极管截止,R1、R2串联接入电路,由有效值的定义可得 ·+·=T,其中U1=,U2=,解得Um=20 V,A 项正确。 12 2 22 2 (510)2 m 2 m 22 2 答案 A 3.(2019 河北衡水中学模拟)输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针 口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时( )。 A.RM变大,且R越大,U增大越明显 B.RM变大,且R越小,U增大越明显 C.RM变小,且R越大,U增大越明显 D.RM变小,且R越小,U增大越明显 解析 当RM变大时,回路的总电阻R总变大,根据I总=,得干路中的电流变小,S两端的电压U=I总RS变小,A、B 两项错误;当 总 RM变小时,回路的总电阻R总=+RS变小,根据I总=,得干路中的电流变大,S两端的电压U=I总RS变大,而且R越大,RM变小时, 1 1 + 1 总 对回路的总电阻变化的影响越明显,C 项正确,D 项错误。 答案 C 4.(2018 云南曲靖一中测试)甲、乙两个完全相同的理想变压器接在电压恒定的交流电路中,如图所示。已 知两变压器负载电阻的阻值之比R甲R乙=21,设甲变压器原线圈两端的电压为U甲,副线圈上通过的电流 为I甲'乙变压器原线圈两端电压为U乙,副线圈上通过的电流为I乙',则下列说法正确的是( )。 A.U甲=U乙,I甲'=I乙'B.U甲=2U乙,I甲'=2I乙' C.U甲=U乙,2I甲'=I乙'D.U甲=2U乙,I甲'=I乙' 解析 理想变压器接在电压恒定的交流电路中,两个变压器原线圈中的电流是相同的,甲、乙两个变压器完全相同,则I原 n1=I甲'n2,I原n1=I乙'n2,因此I甲'=I乙',B、C 两项错误;负载电阻的阻值之比R甲R乙=21,所以两个变压器的副线圈电压之比 为 21,根据原、副线圈电压比等于匝数之比,=,=,因此=,A 项错误,D 项正确。 甲 甲' 1 2 乙 乙' 1 2 甲 乙 2 1 答案 D 5.(2018 长沙周南中学模拟)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小),当照射光 的强度增大时,下列判断错误的是( )。 A.电压表的示数增大 B.通过R2的电流减小 C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大 解析 当光照强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时内电压增大, 故电路路端电压减小,而电压表的示数增大,A 项正确,D 项错误;由路端电压减小,R1两端电压增大可知,R2两端电压必减小,则通过 R2的电流减小,故 B 项正确;结合干路电流增大可知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C 项正确。 答案 D 二、多项选择题 6.(2018 河南淮阳中学模拟)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压,并加在一 理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5000 V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是( )。 A.电压表的示数为 5 V B.电压表的示数约为 3.5 V C.实现点火的条件是1000 2 1 D.实现点火的条件是1000,C 项正确,D 项错误。 1 2 1 2 2 1 答案 BC 7.(2018 安徽桐城中学高三测试)理想变压器原线圈a的匝数n1=200,副线圈b的匝数n2=100,线圈a接在u=44 sin 100t(V) 2 的交流电源上,标有“12 V 6 W”字样的灯泡恰好正常发光。电阻R2=16 ,电压表为理想电表。下列说法正确的是( )。 A.交变电流的频率为 50 Hz B.电压表的示数为 22 V C.R1消耗的功率是 1 W D.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 Wb/s 2 5 解析 原线圈a接在u=44 ·sin 100t(V)的交流电源上,由 100=2f可得交变电流频率f=50 Hz,A 项正确;由题意可 2 知灯泡两端电压为 12 V,灯泡中电流I2=0.5 A,电压表的示数U2=I2R2+U灯=0.5×16 V+12 V=20 V,B 项错误;由理想变压器的变 灯 压公式,理想变压器原线圈a的输入电压U1=U2=40 V,交流电源电压有效值U=44 V,R1两端电压UR=U-U1=4 V,由理想变压器变流 1 2 公式,I1=I2=0.25 A,R1消耗的功率PR=URI1=4×0.25 W=1 W,C 项正确;由变压器原理和法拉第电磁感应定律,有U2m=n2=20 V, 2 1 2 解得穿过铁芯的磁通量的最大变化率为= Wb/s,D 项正确。 2m 2 2 5 答案 ACD 8.(2018 杭州高级中学模拟)图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为 1100,其输入 电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为 100 。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R1为一定值电阻,R2为 用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未出现火警 时,升压变压器的输入功率为 750 kW。下列说法中正确的有( )。 A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为 50 Hz B.远距离输电线路损耗功率为 180 kW C.当传感器R2所在处出现火警时,电压表的示数变大 D.当传感器R2所在处出现火警时,输电线上的电流变大 解析 由题图乙知交变电流的周期为 0.02 s,所以频率为 50 Hz,A 项正确;由图乙知升压变压器输入端电压有效值为 250 V, 根据电压与匝数成正比知副线圈电压为 25000 V,所以输电线中的电流I= =30 A,输电线上电压降为 U=IR=3000 V,输电线路损 耗功率 P=UI=90 kW,B 项错误;当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小,副线圈中电流增大,定值电阻的分压增大,所以电压 表的示数变小,C 项错误;副线圈电流增大,根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大,D 项正确。 答案 AD 9.(2018 江苏南通中学模拟)A、B两块正对的金属板竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球,两 块金属板接在如图所示的电路中,电路中的R1为光敏电阻,R2为滑动变阻器,R3为定值电阻。当R2的滑片P在a端时闭合开关 S。 此时电流表和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为,电源电动势E和内阻r一定。 则以下说法正确的是( )。 A.若将R2的滑片P向b端移动,则I不变,U增大 B.保持滑片P不动,用更强的光照射R1,则I增大,U增大 C.保持滑片P不动,用更强的光照射R1,则小球重新达到稳定后变小 D.保持滑片P不动,用更强的光照射R1,则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变 解析 由题中电路图看出,电压表测量的是路端电压,电路稳定时R2支路中无电流,R2两端电压为零,将R2的滑片向b端移 动不会影响电压表和电流表的读数,A 项错误;两极板A、B之间的电压等于光敏电阻R1两端的电压,用更强的光照射R1,R1的 阻值变小,电路电流I变大,路端电压U变小,R3两端电压变大,R1两端电压变小,则小球重新达到稳定后变小,B 项错误,C 项正确; 设强光照射R1前电压表和电流表的示数分别为U1、I1,强光照射R1后电压表和电流表的示数分别为U2、I2,则 E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得r=,D 项正确。 2- 1 1- 2 答案 CD 10.(2018 石家庄五校联考)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角 均为 ,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc 4 9 边和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电 阻为r,外接电阻为R。则( )。 A.线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em=2Bl2 B.线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F= 423 + C.线圈旋转一圈时,流过电阻R的净电荷量为零 D.外力做功的平均功率为 162242 9( + ) 解析 因发电机模型中的磁场是幅向磁场,那么矩形线圈在磁场中始终垂直切割磁感线,产生的感应电动势 E=2NBLv=2NB·2l··=2NBl2,A 项错误;bc边所受安培力的大小F=NBIL=N·B·2l·=,由此可知 B 项错误;线圈 2 + 4223 + 旋转一圈,磁通量的变化量为零,平均感应电动势为零,平均感应电流为零,流过R的净电荷量为零,C 项正确;因为是匀速转动的,外 力的平均功率等于回路中的电功率,即P=·=,D 项正确。 2 + 4 9 162242 9( + ) 答案 CD 三、非选择题 11.(2018 河北枣强中学模拟)海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的波浪可以发电。南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理如 图甲所示,浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻值 R=15 的灯泡相连,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图乙中阴影部分),如图乙所示,其内是产生磁场的磁体,浮桶内侧面的缝 隙忽略不计;匝数N=200 的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B=0.2 T,线圈直径D=0.4 m,电阻r=1 。重力加速度g取 10 m/s2,210。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4sin t(m/s)。求: (1)波浪发电产生电动势e的瞬时值表达式。 (2)灯泡两端电压的有效值与灯泡的电功率。 解析 (1)线圈上下运动过程中垂直切割磁感线,瞬时感应电动势表达式为 e=NBDv=64sin t(V)。 (2)瞬时感应电流的表达式为i=4sin t(A) + 电流的有效值I=2 A m 2 2 灯泡的电功率P=I2R=120 W 灯泡两端电压有效值U=IR=30 V。 2 答案 (1)e=64sin t(V) (2)30 V 120 W 2 12.(2018 山西太原联考)发电机的端电压为 220 V,输出电功率为 44 kW,输电导线的电阻为 0.2 ,如果用原、副线圈匝数之比 为 110 的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为 101 的降压变压器降压供给用户。 (1)画出全过程的线路图。 (2)求用户得到的电压和功率。 (3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。 解析 (1)线路图如图所示。 (2)升压变压器副线圈上的输出电压 U2=U1=2200 V 2 1 由P=U1I1得,升压变压器原线圈上的输入电流 I1= A=200 A 1 44 × 103 220 所以升压变压器副线圈上的输出电流I2=I1=20 A 1 2 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR=I2R=4 V PR=R=0.08 kW 22 降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I3=I2=20 A U3=U2-UR=2196 V 降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为 U4=U3=219.6 V 4 3 I4=I3=200 A 3 4 用户得到的功率P4=U4I4=43.92 kW。 (3)若不采用高压输电,线路损失电压 UR'=I1R=40 V 用户得到的电压U'=U1-UR'=180 V 用户得到的功率P'=U'I1=36 kW。 答案 (1)如图所示 (2)219.6 V 43.92 kW (3)36 kW 180 V