2021届高考一轮物理：交变电流、传感器含答案

1、2021届高考一轮物理：交变电流、传感器含答案*交变电流、传感器*1、利用如图所示的装置给小灯泡供电，下列说法正确的是（）A.图示位置穿过线框的磁通量的变化率最大B.在图示位置线框中的电流改变方向C.使用变压器的目的是提高输出功率D.若灯泡亮度偏暗，可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度235 . 1, 1260123511262、某次用中子轰击92 u十On-Y十54 Xe+lUOn, 92、Y、54 Xe的质量 分别为取、叱、m3、m真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A.该反应过程中的质量亏损为m1-9m:-m3-ni1B.该反应过程中释放的能量为（m-9mc2C.该核反应属于聚变D.Y原

2、子核中含有36个中子3、如图甲所示，一矩形线圈abed放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴 OO,以角速度s逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角8=45°时（如图乙） 为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则如图所示的四个选 项图中正确的是（）甲4、（多选）如图所示，M为半圆形导线框，圆心为Om； N是圆心角为直角的扇形 导线框，圆心为On;两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直 线OmOn的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N 在t = 0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过Om和On的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（

3、）A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t=（寸，两导线框中产生的感应电动势相等 OD.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等5、某课外兴趣小组设计了一种不需要电池供电的防触电“警示牌”，把它放在 高压输电线附近时，其上面的文字“小心触电”就会自动发亮，对防止触电起 到警示作用，关于这种“警示牌”，下列说法中正确的是（）A.警示牌内没有电源，却能够使“小心触电”发凫，违背了能量转化与守恒定 律B.警示牌内部一定隐藏有太阳能电池为其供电，从而使“小心触电”发痉C.警示牌放在交变电流流过的输电线附近时，“小心触电”能发亮D.警示牌放在稳恒电流流过

4、的输电线附近时，“小心触电”能发痉6、图甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为1 ： 1000,理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000： 1,输电线的总电阻为1 000。，若 升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V。下列说法正确的是A.输电线中的电流为3 AB.电站输出的功率为7 500 kWC.输电线路损耗功率为90 kWD.用户端交变电流的频率为100 Hz7、（多选）霍尔传感器测量转速的原理图如图所示，传感器固定在圆盘附近，圆 盘上固定4个小磁体，在a、b间输入方向由a到b的恒定电流，圆盘转动时， 每当磁体经过霍尔元件，传感器c、d端输出一个脉冲电压，

5、检测单位时间内的 脉冲数可得到圆盘的转速。关于该测速传感器，下列说法中正确的有（）A.在图示位置时刻d点电势高于c点电势B.圆盘转动越快，输出脉动电压峰值越高C. c、d端输出脉冲电压的频率是圆盘转速的4倍D.增加小磁体个数，传感器转速测量更准确8、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电 流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（）A.中光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能9、如图所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期内，前三分之

6、一周期电 压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得，此交流电C. 2715 VD. 3日 V10、图中为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴ooocr沿水平方向）匀速转动，线 圈的两端经集流环和电刷与电阻R = 10O连接，与电阻R并联的交流电压表为 理想电压表，示数是1OV。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象。线 圈内阻不计，则（）A.此交流发电机的电动势平均值为1MVB. t=O.O2 s时R两端的电压瞬时值为零C. R两端的电压u随时间t变化的规律是u= lOcos （lOOirt） VD.当ab边速

7、度方向向上时，它所受安培力的方向也向上11、（双选）如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为内、n2.原线圈通过一 理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到 副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流电 压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则（）A. Uab Ucd = ni r）2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D.将二极管短路，电流表的读数加倍12、（多选）如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1 ： 100,其输入电压如图乙所

8、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Ri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V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 kWo下列说法正确的是（）A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB.远距离输电线路损耗功率为180 kWC.当出现火警时，电压表V的示数变小D.当出现火警时，输电线上的电流变小13、如图所示，线圈abed的面积是0. 05 m2,共100匝，线圈电阻为1O,外 接电阻R = 9O,匀强磁场的磁感应强度B = J T,当线圈以300r

9、/min的转速匀 速旋转时.问：（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;（2）线圈转过s时电动势的瞬时值是多大？电路中，电压表和电流表的示数各是多少?(4)从中性面开始计时，经需s通过电阻R的电荷量是多少？14、在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次a 衰变。放射出a粒子&He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 Ro以m、q分别表示Q粒子的质量和电荷量。A(1)放射性原子核用ZX表示，新核的元素符号用Y表示，写出该a衰变的核反 应方程。(2) a粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电 流大小。(3

10、)设该衰变过程释放的核能都转化为a粒子和新核的动能，新核的质量为M, 求衰变过程的质量亏损Amo2021届高考一轮物理：交变电流、传感器含答案*交变电流、传感器*1、利用如图所示的装置给小灯泡供电，下列说法正确的是()A.图示位置穿过线框的磁通量的变化率最大B.在图示位置线框中的电流改变方向C.使用变压器的目的是提高输出功率D.若灯泡亮度偏暗，可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度【答案】B由图可知，此时线框和磁场垂直，线框中的磁通量最大，磁通量的 变化率最小，产生的感应电动势最小（为零），线框中电流方向发生改变，A项错 误，B项正确：变压器的输入功率等于输出功率，C项错误；灯泡偏暗说明变压 器的

11、输出电压较小，要使输出电压变大，应减少原线圈匝数，D项错误.235 . 1, 12623511262、某次用中子轰击92 u十On-Y十54 Xe+lUOn, 92 U' %、Y、54 Xe的质量 分别为叫、叱、叱、m真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A.该反应过程中的质量亏损为mi-9m2-m3-nifB.该反应过程中释放的能量为（m：-9m：-m3-mi） c2C.该核反应属于聚变D.Y原子核中含有36个中子【解析】选A。该核反应方程中的质量亏损Anrni：-91nm3-m”故A项正确；反 应的过程中释放的能量：E二（m9mni3-叫），故B项错误；该反应是重核的裂变, 故C项

12、错误；根据质量数守恒,Y的质量数:m=235+l-126-10=100,根据电荷数 守恒得Y的电荷数：z=92-54=38,中子数：n=100-38=62,故D项错误。3、如图甲所示，一矩形线圈abed放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴 OO,以角速度s逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角8=45°时（如图乙） 为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则如图所示的四个选 项图中正确的是（）解析：选D.矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流, 在开始计时（t = 0）时线圈为题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向， 首先排除A、B选项.若达题

13、图中所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见t =0的时刻交变电流处于负半轴且再经孑到达中性面位置，或者*）=小瞬时值 表达式 i=Imsin（G）t（po），所以 o=lm sin（爷t：）, t=E，故 D 选项正确.4、（多选）如图所示，M为半圆形导线框，圆心为Om； N是圆心角为直角的扇形 导线框，圆心为On；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直 线OmOn的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N 在t=0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过Om和On的轴，以相同的周 期T逆时针匀速转动，则（）A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的

14、周期都等于TTC.在1=&时，两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等BC 两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误;T导线框的转动周期为T,则感应电流的周期也为T,选项B正确；在t=6时， O切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项c正确:M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两 导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。5、某课外兴趣小组设计了一种不需要电池供电的防触电“警示牌”，把它放在 高压输电线附近时，其上面的文字“小心触电”就会自动发亮，对防

15、止触电起 到警示作用，关于这种“警示牌”，下列说法中正确的是（）A.警示牌内没有电源，却能够使“小心触电”发凫，违背了能量转化与守恒定 律B.警示牌内部一定隐藏有太阳能电池为其供电，从而使“小心触电”发亮C.警示牌放在交变电流流过的输电线附近时，“小心触电”能发亮D.警示牌放在稳恒电流流过的输电线附近时，“小心触电”能发亮解析：选C.从题目中可以看出，其作用是对防止触电起到了警示作用，故一 定是放置在交流电路旁边，利用电磁感应原理工作，不违背能量守恒定律，A 错误，C正确：题目中明确是不需要电池供电的“警示牌”，太阳能电池也是 电池，B错误；警示牌放在稳恒电流流过的输电线附近时，无感应电流产生

16、，D 错误.6、图中为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为1 ： 1000, 理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000： 1,输电线的总电阻为1 000 d 若 升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V。下列说法正确的是 ()A.输电线中的电流为3 AB.电站输出的功率为7 500 kWC.输电线路损耗功率为90 kWD.用户端交变电流的频率为100 HzB 由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为Um=250碑V,有效值为 Ui=|=250V,根据段二胃得副线圈两端的电压UzuWuiuXZSOVu 2.5X107；用户端电压为220 V,根据空=手，得降压变压器

17、原线圈两端的电U4 04压5=¥5=可也><220 V = 2.2X 105V,故输电线上损失的电压为四二叱一5=3X10、，则输电线上的电流为1=金=备% A = 30A,电站的输出功率 K 1 UUU为Pi=P2 = U2l=7 500kW,输电线路损耗功率为P = FR = 900kW,由题图乙 可知，原线圈交变电流的周期为T = 0.02s,则频率为f=|=50Hz,变压器不会 改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50 Hz,故B正确，A、C、D 错误。7、(多选)霍尔传感器测量转速的原理图如图所示，传感器固定在圆盘附近，圆 盘上固定4个小磁体，在a、b间输

18、入方向由a到b的恒定电流，圆盘转动时， 每当磁体经过霍尔元件，传感器c、d端输出一个脉冲电压，检测单位时间内的脉冲数可得到圆盘的转速。关于该测速传感器，下列说法中正确的有（）A.在图示位置时刻d点电势高于c点电势B.圆盘转动越快，输出脉动电压峰值越高C. c、d端输出脉冲电压的频率是圆盘转速的4倍D.增加小磁体个数，传感器转速测量更准确CD 霍尔元件有电子或空穴导电，根据左手定则，载流子向上表面偏转，即c 点，所以d点电势不一定高于c点，故A项错误；最终电子或空穴在电场力和 洛伦兹力的作用下处于平衡，设霍尔元件的长、宽、厚分别为h、12、13,电子 或空穴定向移动的速度为v,有q/ = qvB

19、,所以U = Bvb,输出脉冲电压峰值与 圆盘转动快慢无关，故B项错误；当小磁体靠近霍尔元件时，就是会产生一个 脉冲电压，因此c、d端输出脉冲电压的频率是圆盘转动频率的4倍，即为转速 的4倍，故C项正确；当增加小磁体个数，传感器c、d端输出一个脉冲电压频 率变高，那么传感器转速测量更准确，故D项正确。8、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电 流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（）A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.中光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能【解析

20、】选B。由图象知中光、乙光对应的遏止电压上相等，且小于丙光对应 的遏止电压lb，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光 电子最大初动能，故D项错误；根据爱因斯坦光电效应方程及二hv-凡知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，甲光和乙光的波长大于丙光的波长，故A 错误、B正确；而截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C错误。9、如图所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期内，前三分之一周期电 压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得，此交流电C. 2715 VB. 8 V(6V)2 i t (9 V)2 2T U2解析：选C.根据电流的热效应有| FI六&

21、quot;=FT,解得1)2 = 60 V2,/ KJ K J K所以U=2叫V, C项正确.10、图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OCT （OCT沿水平方向）匀速转动，线 圈的两端经集流环和电刷与电阻R = 10 O连接，与电阻R并联的交流电压表为 理想电压表，示数是10V。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象。线 圈内阻不计，则（）A.此交流发电机的电动势平均值为1MVB. t=0.02 s时R两端的电压瞬时值为零C. R两端的电压U随时间t变化的规律是u= lOcos （lOOirt） VD.当ab边速度方向向

22、上时，它所受安培力的方向也向上C 矩形线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电,外电阻R=10d 电压表示数为10V,说明蕾二10 V,即电动势最大值为Em=10、V,所以平 均值一定比Em=10mV小，选项A错；根据题图乙知t=0时磁通量等于0, 可判断t=0时电动势最大，所以电动势随时间变化的规律为u = Emcosot = 10娘85（100曲,选项C对;将t=0,02 s代入电动势瞬时值表达式，得U= 10也 V,选项B错；根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab边速 度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D错。11、（双选）如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别

23、为内、n2.原线圈通过一 理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到 副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流电 压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则（）A. Uab Ucdni 112B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D.将二极管短路，电流表的读数加倍解析：选BD.变压器的变压比粘=£其中Ui、U2是变压器原、副线圈两端 的电压.Ul = Uab，由于二极管的单向导电特性，UcdWU2,选项A错误；增大 负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入 = P出

24、，且P入= hUab，所以原 线圈上的电流h减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d端的电压由输 入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误；根据变压 器上的能量关系有E输入=E.，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabhTTJ2 Tu2=券 W+°（U为副线圈两端的电压），二极管短路时有UabLT="T,由以上两 K ZK式得L=2h，选项D正确.12、（多选）如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1 ： 100,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

25、理图，其中Ri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V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 kWo下列说法正确的是（）甲乙A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB.远距离输电线路损耗功率为180 kWC.当出现火警时，电压表V的示数变小D.当出现火警时，输电线上的电流变小AC 由题图乙知交变电流的周期为0.02 s,所以频率为50 Hz, A正确；由题 图乙知升压变压器输入电压有效值为250 V,根据变压比公式知升压变压器副线 圈两端电压为25 000 V,所以输电线中的电流为I = 5=

26、30A,输电线损失的电 压为U=IR = 30X 100 V = 3 000 V,输电线路损耗功率为 = 41?1 = 90 kW, B错误；当出现火警时传感器R2阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输 电线上电流变大，输电线损失的电压变大，降压变压器输入、输出电压都变小, 定值电阻的分压增大，电压表V的示数变小，C正确，D错误。13、如图所示，线圈abed的面积是0. 05 m2,共100匝，线圈电阻为1O,外 接电阻R = 9O,匀强磁场的磁感应强度8 = ： T,当线圈以300r/min的转速匀 速旋转时.问：< X * X若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;（2）线圈转过s时电动势的瞬时值是多大？电路中，电压表和电流表的示数各是多少?(4)从中性面开始计时，经需s通