高三物理总复习单元综合测试卷第十单元《交变电流传感器》新人教版.doc

新课标人教版2013届高三物理总复习单元综合测试卷第十单元交变电流传感器本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分试卷满分为100分。考试时间为90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题包括10小题，每小题4分，共40分。)1闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式电流iimsint，若保持其他条件不变，使发电机线圈匝数及转速各增加一倍，则电流的变化规律为()ai2imsin2tbi4imsin2tci2imsint di4imsint解析：转速加倍则2n也加倍，电流的最大值im也加倍故i2imsin2t选项a正确.答案：a2在如图1所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；l是一个25mh的高频扼流圈，c是一个100pf的电容器，r是负载电阻.下列说法中正确的是()图1al的作用是“通低频，阻高频”bc的作用是“通交流，隔直流”cc的作用是“通高频，阻低频”d通过r的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比解析：由电抗和电容对交变电流的作用可知，a、c、d正确.答案：acd3在图2所示两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 v的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 v；若分别在c、d与g、h的两端加上110 v的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为()图2a220 v,220 v b220 v,110 vc110 v,110 v d220 v,0解析：对变压器，由可得uab220 v；对滑动变阻器来说，当gh间接上电压时，ef间电压uef110 v，故b选项正确.答案：b4一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的磁通量随时间t的变化如图3所示，下列说法中正确的是()图3at1时刻感应电动势为零bt2时刻感应电动势最大ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：t1、t3时刻线圈中的磁通量为零，但变化率最大，感应电动势最大；而磁通最大时，变化率为零，感应电动势为零，当磁通量最大时，电动势e换向，故cd对.答案：cd5利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它提供给用电器的电功率为40 kw，电压为800 v如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()a1 kw b1.6103 kwc1.6 kw d10 kw解析：用电器的额定电流为：ia50 a，输电线上消耗功率p线i2r5020.4 w1000 w1 kw.所以若采用超导材料则线路上的损耗将被节约.答案：a6一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如图4所示.如果负载电阻的滑动片向上移动.则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是(均为理想电表)()图4av1、v2不变，a1增大，a2减小，p增大bv1、v2不变，a1、a2增大，p增大cv1、v2不变，a1、a2减小，p减小dv1不变，v2增大，a1减小，a2减小，p减小解析：理想变压器输入电压不变，则输出电压不变，故表v1，v2示数不变；滑片p向上移，使负载电阻增大，因而，副线圈中的电流i2减小，由于电压比不变，故原线圈中的电流也将减小；输出功率p出u2i2减小，p入p出，因而输入功率也将减小.答案：c7.在如图5所示的闪光灯电路中，电源的电动势为e，电容器的电容为c.当闪光灯两端电压达到击穿电压u时，闪光灯才有电流通过并发光.正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定()图5a电源的电动势e一定小于击穿电压ub电容器所带的最大电荷量一定为cec闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大d在一个闪光周期内，通过电阻r的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等解析：本题考查含容电路部分知识，意在考查考生对含容电路的处理能力.电源的电动势一定大于击穿电压u，电容器所带的最大电荷量为cu，闪光灯闪光时电容器两端电压减小，电容器的电荷量减小，在一个闪光周期内电容器上电荷变化量为零，则通过电阻的电荷量等于通过闪光灯的电荷量，d正确.答案：d8汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油.柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的.但是汽车蓄电池的电压只有12 v，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图6所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生10000 v以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了.下列说法中正确的是()图6a柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的b汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压c接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压d汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数解析：汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧.汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压(12 v)断电时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压(10000 v)，而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故a、d正确.答案：ad9如图7是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()图7a常温时上下触点是接触的b双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲c原来温度控制在80断开电源，现要求60断开电源，应使调温旋钮下调一些d由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热(题图螺旋状部分)，当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触接通电路.调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度升高，上提弹性铜片，可降低触点的分离温度，从而实现了调温控制.答案：abd10有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图8所示电路中的a、b两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()图8a置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻b置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻c用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻d用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻解析：根据热敏电阻、光敏电阻的特点和欧姆表的工作原理可判断a、c正确，b、d错误.答案：ac第卷(非选择题，共60分)二、实验题(每小题10分，共20分)11逻辑电路在电子线路中有着重要的应用.某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路.天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭.图9中rg是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小.r是可调电阻，起分压作用.“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号.j为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路).图9(1)当天黑时，rg变_，“非”门电路获得_电压，j得到_电压.(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将r调_(填“大”或“小”)一些.解析：(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻rg变大，a端输入低电压信号，y输出高压信号，j得到高压，开始控制路灯工作.(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将r调大，a端输入电压较高，只有当天色较黑时，rg的电阻变大，a的电压降低，y端的电压升高，j得到高压，开始控制路灯工作.答案：(1)大低高(2)大12.青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能.用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制.光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大.利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开.电磁开关的内部结构如图10所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接.当励磁线圈中电流大于50 ma时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 ma时，3、4接通.励磁线圈中允许通过的最大电流为100 ma.图10(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图.蓄电池e，电压36 v，内阻很小；开关s，导线若干.(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200 ，励磁线圈允许加的最大电压为_v，保护电阻r2的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通.为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明.任意举出一个其它的电磁铁应用的例子.解析：本题主要考查传感器的应用、电路设计、是一道开放式的好题，意在考查考生提取信息和运用物理规律解决实际问题的能力.电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分.根据光敏电阻的特性，可知光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制电路中.灯泡连入工作电路.因为励磁线圈允许的最大电流im0.1 a，所以励磁线圈两端允许的最大电压umimr20 v；保护电阻的最小值r21r线160 ，最大值r22r线520 .答案：(1)如图11所示.(2)20160520把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开电磁起重机图11三、计算题(每小题10分，共40分)13如图12所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕oo轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈匝数n40，电阻r0.1 ，长l20.05 m，宽l20.04 m，角速度100 rad/s，磁场的磁感应强度b0.2 t线圈两端外接电阻r9.9 的用电器和一个交流电流表.求：图12(1)线圈中产生的最大感应电动势；(2)电流表的读数；(3)用电器上消耗的电功率.解析：(1)emnbsnbl1l21.6 v.(2)im0.16 a，电流表读数为有效值i0.11 a.(3)pi2r0.12 w.答案：(1)1.6 v(2)0.11 a(3)0.12 w14有条河流，流量q2 m3/s，落差h5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 v，输电线总电阻r30 ，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 v,100 w”的电灯正常发光？(g取10 n/kg)解析：设水的密度为电源端：p输出mgh/t50%qgh0.5211031050.5 w5104 w输出电压u0240 v；输送电路如图13所示.图13为满足输电要求，据p损ir有i送a10a，则送电电压为u送v5103 v所以升压变压器的变压比为n1n2u0u送240/(5103)6125输电线电压损失u损i送r1030 v300 v，用户端：u1u送u损5103v300v4700v，据题意可知u2220 v，所以降压变压器的匝数比为n1n2u1u24700/22023511.因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为n(盏)470(盏).15用如图14所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 n(取g10 m/s2).图14(1)若传感器a的示数为14 n、b的示数为6.0 n，求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零.解析：(1)开始弹簧压缩，当汽车加速运动时，a示数变大而b示数变小，车的加速度向右，则fafbma得a4.0 m/s2.(2)当a的示数为零时，b的示数fb20 n，对车有fbma所以a10 m/s2，向左.答案：(1)4.0 m/s2向右(2)10 m/s2向左16如图15所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在o点，ab是一根长为l的均匀电阻丝，其阻值为r，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心c焊接一根导线，从o点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表v，(金属丝和导线电阻不计).图中虚线oc与ab垂直，且och，电阻丝ab接在电压为u的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使ab沿前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表v的读数变化可以测出加速度的大小.图15(1)当列