高考物理 第10章交变电流传感器 章末综合检测 新人教版

用心 爱心 专心1 第第 10 章末综合检测章末综合检测 一 选择题 本题共 11 小题 每小题 4 分 共 44 分 在每小题给出的四个选项中 有 的只有一个选项正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有错选的得 0 分 1 交流发电机在工作时的电动势为 E E0sin t 若将其电枢的转速提高 1 倍 其他条 件不变 则其电动势变为 A E0sin2 t B 2E0sin2 t C E0sin D 2E0sin t 2 t 2 解析 交变电压瞬时值表达式为 E E0sin t 而 E0 NBS 电枢的转速提高 1 倍即 加倍 其他条件不变时 E0加倍 应选 B 项 答案 B 2 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 产生的交变电流电动势 e 220sin t 则 2 A 交流的频率是 50 Hz B 交流电的有效值是 220 V C 当 t 0 时 线圈平面恰好与中性面重合 D 当 t s 时 e 有最大值 220 V 1 2002 解析 由题设知 电动势最大值为 220 V 故有效值是 220 V t 0 时 e 0 故 B C 2 正确 未知 f 无法确定 t s 时 电压瞬时值无法确定 A D 错 1 200 答案 BC 3 如图 1 所示为一台发电机的结构示意图 其中 N S 是永久磁铁的两个磁极 它们 的表面呈半圆柱面形状 M 是圆柱形铁芯 它与磁极的柱面共轴 铁芯上有一矩形线框 可绕与铁芯 M 共轴的固定转轴旋转 磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径 大小近似 均匀的磁场 若从图示位置开始计时 当线框绕固定轴匀速转动时 下列说法正确的是 图 1 A 穿过线圈的磁通量始终为零 B 穿过线圈的磁通量的变化率不为零 用心 爱心 专心2 C 线圈中将产生恒定电流 D 线圈中将产生交变电流 大小不变 方向每转一周改变两次 解析 由题图可知 穿过线圈的磁通量显然不为零 且变化率不为零 据右手定则 线 圈中将产生交变电流 大小不变 方向每转一周改变两次 B D 对答案 BD 图 2 4 如图 2 所示 理想变压器初级线圈的匝数为 n1 次级线圈的匝数为 n2 初级线圈 的两端 a b 接正弦交流电源 电压表 V 的示数为 220 V 负载电阻 R 44 电流表 A1 的示数为 0 20 A 下列判断中正确的是 A 初级线圈和次级线圈的匝数比为 2 1 B 初级线圈和次级线圈的匝数比为 5 1 C 电流表 A2的示数为 1 0 A D 电流表 A2的示数为 0 4 A 解析 对于理想变压器 P1 U1I1 220 0 20 W 44 W 则负载电阻消耗的功率 P2 P1 44 W 据 P2 得 U2 V 44 V 则 U2 2 RP2R44 44 5 故 B 正确 A2的读数 I2 A 1 A 故 C 正确 n1 n2 U1 U2 220 44 U2 R 44 44 答案 BC 5 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图 3 所示 如果其他条件不变 仅 使线圈的转速变为原来的一半 则交流电动势的最大值和周期分别变为 图 3 A 200 V 0 08 s B 25 V 0 04 s C 50 V 0 08 s D 50 V 0 04 s 解析 据交流电电动势最大值表达式 Em nBS 可知 若转速减半 则 减半 最大值 减半 为 50 V 原周期为 4 10 2 s 转速减半 周期加倍为 8 10 2 s 故 C 正确 答案 C 6 全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的 当进行排水和脱水工序时 用心 爱心 专心3 控制铁芯 1 的线圈通电 使铁芯 2 运动 从而牵引排水阀的阀门 排除污水 如图 4 所示 以下说法中正确的是 图 4 A 若输入的控制电流由 a 流入 由 b 流出 则铁芯 2 中 A 端为 N 极 B 端为 S 极 B 若输入的控制电流由 a 流入 由 b 流出 则铁芯 2 中 A 端为 S 极 B 端为 N 极 C 若 a b 处输入交变电流 铁芯 2 不能被吸入线圈中 D 若 a b 处输入交变电流 铁芯 2 仍能被吸入线圈中 解析 通交流电时 铁芯 2 仍被磁化而被吸入线圈中 故 D 项对 易知其它选项中 B 对 答案 BD 7 某理想变压器原 副线圈的匝数比为 55 9 原线圈所接电源电压按图 5 所示规律 变化 副线圈接有一灯泡 此时灯泡消耗的功率为 40 W 则下列判断正确的是 图 5 A 副线圈两端输出的电压为 36 V 2 B 原线圈中电流表的示数约为 0 18 A C 变压器的输入 输出功率之比为 55 9 D 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u 220sin100 t V 解析 根据变压器的原 副线圈的电压之比等于匝数之比 故副线圈两端输出的电压 为 U2 U1 36 V A 错 根据理想变压器知 P1 P2 故有 I1 0 18 A B 选项正确 C n2 n1 P1 U1 错 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u 220sin100 t V D 错 2 答案 B 8 在如图 6 所示的 a b 两电路中 当 a b 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 和 g h 两端加上 110 V 的 用心 爱心 专心4 交流电压 则 a b 间与 e f 间的电压分别为 A 220 V 220 V B 220 V 110 V C 110 V 110 V D 220 V 0 V 图 6 解析 本题关键在于区分变压器和滑动变阻器的变压原理 变压器变压依靠电磁感应 原 副线圈匝数比与电压比总相等 因 nab ncd Uab Ucd 220 V 110 V 2 1 故 cd 接 110 V 时 Uab 110 V 220 V nab ncd 滑动变阻器变压时关键看电阻上的电压分配关系 ef 通电时 Reg和 Rgh属串联关系 Ugh 为总电压 Uef的一部分 当 gh 通电时 Reg中无电流 则 Ueg 0 故 Uef Ugh 110 V 故选 B 答案 B 9 面积为 S 的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图 7 甲 乙所示的磁场 中 甲图中有磁感应强度为 B0的匀强磁场 线圈在磁场中以周期 T 绕 OO 轴做匀速转动 乙图中的磁场的变化规律为 B B0cost 从图示时刻 t 0 时刻 起计时 则 2 T A 两线圈中的磁通量变化规律均为 B0Scost 2 T B 两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同 C 两线圈中产生的交变电流的有效值不同 D 从此刻起 T 4 时间内流过线圈截面的电荷量相同 图 7 解析 由于线圈在磁场中以周期 T 绕 OO 轴做匀速转动 所以其角速度为 在面积 2 T 用心 爱心 专心5 相同的情况下两者的磁通量变化规律均为 B0Scost 那么二者实际产生的交变电流是 2 T 相同的 因此感应电动势达到最大值的时刻 交变电流的有效值 T 4 时间内流过线圈截面 的电荷量都是相同的 故 AD 正确 答案 AD 10 如图 8 所示 一理想变压器原线圈接入一交流电源 副线圈电路中 R1 R2 R3和 R4均为固定电阻 开关 S 是闭合的 V1和 V2为理想电压表 读数分别为 U1和 U2 A1 A2和 A3为理想电流表 读数分别为 I1 I2和 I3 现断开 S U1数值不变 下列推 断中正确的是 图 8 A U2变小 I3变小 B U2不变 I3变大 C I1变小 I2变小 D I1变大 I2变大 解析 因为变压器的匝数与 U1不变 所以 U2不变 故两电压表的示数均不变 当 S 断 开时 因为负载电阻增大 故次级线圈中的电流 I2减小 由于输入功率等于输出功率 所以 I1也将减小 C 正确 因为 R1的电压减小 故 R2 R3两端的电压将增大 I3变大 B 正确 答案 BC 11 一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动 角速度为 时 线圈中产生的交 变电动势的最大值为 E0 周期为 T0 外力提供的功率为 P0 若使线圈转动的角速度变为 2 线圈中产生的交变电动势的最大值为 E 周期为 T 外力提供的功率为 P 则 E T 和 P 的大小为 A E 2E0 T T0 P 2P0 1 2 B E E0 T T0 P 2P0 1 2 C E 2E0 T T0 P 2P0 D E 2E0 T T0 P 4P0 1 2 解析 设线圈为 n 匝 面积为 S 所在区域磁感应强度为 B 当角速度为 时产生的最 用心 爱心 专心6 大感应电动势 E0 NBS 周期 T0 外力提供的功率 P0 当 2 E 2 有 R NBS 2 2 2R N2B2S2 2 2R 角速度为 2 时产生的最大感应电动势 E 2NBS 2E0 周期 T T0 外力提供的 2 2 1 2 功率 p 4P0 故选项 D 对 NBS2 2 2 2R 4N2B2S2 2 2R 答案 D 二 填空 实验题 2 小题 共计 15 分 图 9 12 天津卷 如图 9 所示 单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水平 匀强磁场中 线框面积为 S 电阻为 R 线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 匀速 转动 线框中感应电流的有效值 I 线框从中性面开始转过 的过程中 通过导 2 线横截面的电荷量 q 解析 电流的最大值 Im 电流的有效值 I 穿过导体某横截面的电荷 BS R Im 2 2 BS 2R 量 Q R BS R 答案 2BS 2R BS R 13 山东卷 为了节能和环保 一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开关可 采用光敏电阻来控制 光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的 强弱 光越强照度越大 照度单位为 lx 某光敏电阻 Rp在不同照度下的阻值如下表 照度 lx 0 20 40 60 81 01 2 电阻 k 7540 28232018 根据表中数据 请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线 并说明阻值随 照度变化的特点 用心 爱心 专心7 图 10 如图 10 所示 当 1 2 两端所加电压上升至 2 V 时 控制开关自动启动照明系统 请利用下列器材设计一个简单电路 给 1 2 两端提供电压 要求当天色渐暗照度降低至 1 0 lx 时启动照明系统 在虚线框内完成电路原理图 不考虑控制开关对所设计电路的影 响 提供的器材如下 光敏电阻 Rp 符号 阻值见上表 直流电源 E 电动势 3 V 内阻不计 定值电阻 R1 10 k R2 20 k R3 40 k 限选其中之一并在图中标出 开关 S 及导线若干 解析 光敏电阻随光照度变化的曲线如图 11 甲所示 其特点是 光敏电阻的阻值随 光照度的增大非线性减小 图 11 当光照度降至 1 0 lx 时 光敏电阻的阻值为 RP 20 k 设计原理图如图 11 乙所 示 根据欧姆定律与串联电阻的分压 即 U12 RP E U12 R 2 V 20 k 3 V 2 V R R 10 k 即与 RP串联的电阻应选 R1 10 k 答案 图象如图 11 甲所示 阻值随光照度的增大非线性减小 电路如图 11 乙所示 三 计算题 本题包括 4 小题 共 41 分 解答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 用心 爱心 专心8 14 如图 12 所示 圆形线圈共 100 匝 半径为 r 0 1 m 在匀强磁场中绕过直径的轴 OO 匀速转动 磁感应强度 B 0 1 T 角速度为 rad s 电阻为 R 10 求 300 图 12 1 线圈由图示位置转过 90 时 线圈中的感应电流为多大 2 写出线圈中电流的表达式 磁场方向如图 12 所示 图示位置为 t 0 时刻 解析 1 当从图示位置转过 90 时 线圈中有最大感应电流 Em NBS 30 V 则 Im 3 A Em R 2 由题意知 i Imsin t 而 Im 3 A rad s 所以 i 3sint A 300 300 答案 1 3 A 2 i 3sint A 300 15 如图 13 所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图 转轴的一端装 有一对随轴转动的磁极 另一端装有摩擦小轮 电枢线圈绕在固定的 U 形铁芯上 自行车 车轮转动时 通过摩擦小轮带动磁极转动 使线圈中产生正弦交变电流 给车头灯供 电 已知自行车车轮半径 r 35 cm 摩擦小轮半径 r0 1 00 cm 线圈有 n 800 匝 线圈 框横截面积 S 20 cm2 总电阻 R1 40 旋转磁极的磁感应强度 B 0 010 T 车头灯电阻 R2 10 当车轮转动的线速度 8 rad s 时求 1 发电机磁极转动的角速度 2 车头灯中电流的有效值 图 13 解析 1 磁极与摩擦小轮转动的角速度相等 由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对 滑动 故有 用心 爱心 专心9 0r0 r 0 8 rad s 280 rad s r r0 0 35 0 01 2 摩擦小轮带动磁极转动 线圈产生的感应电动势的最大值为 Em nB 0S 800 0 010 280 20 10 4 V 4 48 V 感应电动势的有效值 E V 3 2 V Em 2 4 48 3 通过灯泡的电流有效值 I A 64 mA E R1 R2 3 2 40 10 答案 1 280 rad s 2 64 mA 16 某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站 发电机输出功率为 9 kW 输出 电压为 500 V 输电线的总电阻为 10 允许线路损耗的功率为输出功率的 4 求 1 村民和村办小企业需要 220 V 电压时 所用升压变压器和降压变压器的原 副线圈 的匝数比各为多少 不计变压器的损耗 2 若不用变压器而由发电机直接输送 村民和村办小企业得到的电压和功率是多少 解析 建立如图 14 所示的远距离输电模型 要求变压器原 副线圈的匝数比 先要知道 原 副线圈两端的电压之比 图 14 本题可以从线路上损耗的功率为突破口 先求出输电线上的电流 I线 再根据输出功率 求出 U2 然后再求出 U3 1 由线路损耗的功率 P线 IR线可得 2 线 I线 A 6 A P线 R线 9000 4 10 又因为 P输出 U2I线 所以 U2 V 1500 V P输出 I线 9000 6 U3 U2 I线R线 1500 6 10 V 1440 V 根据理想变压器规律 n1 n2 U1 U2 500 V 1500 V 1 3 n3 n4 U3 U4 1440 V 220 V 72 11 所以升压变压器和降压变压器原 副线圈的匝数比分别是 1 3 和 72 11 用心 爱心 专心10 图 15 2 若不用变压器而由发电机直接输送 模型如图 15 所示 由 P输出 UI线 可得 I线 A 18 A P输出 U 9000 500 所以线路损耗的功率 P线 IR线 182 10 W 3240 W 2 线 用户得到的电压 U用户 U I线R 500 18 10 V 320 V 用户得到的功率 P用户 P输出 P线 9000 3240 W 5760 W 答案 1 1 3 72 11 2 320 V 5760 W 17 传感器有很多种 包括力学传感器 电学传感器等 它们在我们日常生活中的用 途越来越大 越来越重要 某老师想制作一个电子控制电路 找到了一个旧传感器 如图 16 所示为检测该传感器的电路图 传感器上标有 3 V 0 9 W 的字样 传感器可看做一个 纯电阻 滑动变阻器 R0上标有 10 1 A 的字样 电流表的量程为 0 6 A 电压表的 量程为 3 V 图 16 1 根据传感器上