2020届人教高考物理一轮稳优提优题：交变电流传感器练习

人教高考物理一轮稳优提优题：交变电流传感器练习及答案专题：交变电流传感器一、选择题1、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈接有“220V，440W”的热水器、“220V，220W”的抽油烟机．如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（）A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为B．电压表示数为C．热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D．1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J【答案】D【解析】由图乙知，交流电压的最大值为，周期为，角速度为，所以副线圈两端电压的瞬时值表达式为，故A错误；根据理想变压器工作原理知，原副线圈电压关系为，则，故B错误；抽油烟机是非纯电阻电路，发热功率很小，远小于额定功率220W，而热水器是纯电阻电路，发热功率等于额定功率440W，故C错误；根据知，1min内抽油烟机消耗的电能为,故D正确。所以选D。2、如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=55∶1,原线圈接电压u=220sin100πtV的交流电源,电表均为理想电表。闭合开关后,在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是()A.副线圈交变电流的频率是100HzB.电压表的示数为4VC.滑动变阻器两端的电压先变大后变小D.电流表的示数变小参考答案B解析：由电压公式知交变电流的角速度为ω=100πrad/s,则频率f==50Hz,变压器不改变电流的频率,故副线圈交变电流的频率是50Hz,A错误;原线圈两端的输入电压有效值为220V,由知,副线圈两端电压为U2=4V,即为电压表的读数,故B正确;在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知,变压器的输出电流增大,则输入的电流也增大,即电流表的示数变大,定值电阻R两端的电压变大,副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压变小,故C、D错误。3、如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B．直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是()A．I＝eq\f(BL2ω,R) B．I＝eq\f(BL2ω,2R)C．I＝0 D．I＝eq\f(BLω,2R)解析：选B．从图示位置转过90°的过程中，即在0～eq\f(T,4)时间内，线框中的感应电动势为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿顺时针方向；在转过90°至180°的过程中，即在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)时间内，线框中的感应电动势仍为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过180°至270°的过程中，即在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)时间内，线框中的感应电动势仍为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿逆时针方向；在转过270°至360°的过程中，即在eq\f(3T,4)～T时间内，线框中的感应电动势仍为E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电流沿顺时针方向．根据有效值的定义知I＝eq\f(BL2ω,2R)．B项正确．4、如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()A．用户用电器上交流电的频率是100HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500VC．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析：选D．由u－t图象可知，交流电的周期T＝0．02s，故频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，选项A错误；交流电的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝Ieq\o\al(2,1)R，得输电线上损失的功率减小，选项D正确．5、图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0．01s时线圈平面与磁场方向平行D．0．02s时电阻R中电流的方向自右向左解析：选AC．根据i－t图象可知，电流最大值Im＝10eq\r(2)A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝10A，选项A正确；交变电流的周期T＝2×10－2s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，选项B错误；从图示位置开始转动时，经0．01s线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；根据右手定则，在0．02s时，线圈经过一个周期，即在图示位置，电阻R中的电流方向自左向右，因此选项D错误．6、（多选）图中甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。则下列说法正确的是()甲乙A.图甲表示交流,图乙表示直流B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtVD.图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后,频率不变参考答案CD解析：电流方向随时间周期性变化的为交流,电流方向不改变的为直流,显然题中两图表示的都是交流,A错误;两种电压的最大值相同,但题图甲是正弦式交流电压,其有效值为V=220V,题图乙是锯齿形交流电压,有效值不能按正弦式交变电流有效值公式计算,B错误;题图甲所示的正弦式交流电压的周期为2×10-2s,则角速度ω==100πrad/s,所以交流电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtV,C正确;变压器不改变交变电流的频率,D正确。7、有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是()A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电B．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大解析：选AC．摩擦轮带动线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴转动，产生交流电，故A正确；行驶速度会影响感应电动势的大小，所以影响灯泡的亮度，故B错误；摩擦轮和后轮属于皮带传动，具有相同的线速度，如果知道了半径关系，就能知道角速度关系，也就能知道转速关系，故C正确；线圈匝数不影响穿过线圈的磁通量的变化率的大小，故D错误．8、如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V．调节前后()A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C．根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副线圈上的电流变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误；根据P＝UI知，U、I均变为原来的eq\f(1,2)时，副线圈上输出的功率变为原来的eq\f(1,4)，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，当U2由220V降至110V时，n2变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确；根据理想变压器P入＝P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D错误．9、如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环，两环相距L，用导线将环与外电阻相连，现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动．若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为ω，金属杆和电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则()A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变大后变小B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变小后变大C．流过外电阻电流的有效值为eq\f(\r(2)BLωR,4r)D．流过外电阻电流的有效值为eq\f(\r(2)πBωR2,4r)解析：选BC．金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，垂直磁场方向的分速度先减小再增大，因而流过外电阻的电流先减小再增大，选项A错误，选项B正确；杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速转动，因此产生正弦交流电，遵守I＝eq\f(Im,\r(2))的关系．电动势的最大值为Em＝BLωR，Im＝eq\f(Em,2r)，I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)BLωR,4r)，故选项C正确、D错误．二、非选择题1、试)如图所示，单匝矩形金属线圈水平放置，长为2L，宽为L，电阻为R．空间存在与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感应强度在t时间内从0均匀增大到B0．此后磁感应强度保持B0不变，在外力作用下线圈绕ab边以角速度ω匀速转动．求：(1)0～t时间内线框中电流的大小和方向；(2)在线圈转动一周的过程中，外力做功的平均功率；(3)线圈平面转到与磁场方向夹角为30°时，ab边所受的安培力大小．解析：(1)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2B0L2,t)I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2B0L2,tR)感应电流的方向为a→d→c→b→a．(2)Em＝BSω＝2B0ωL2P＝eq\f(E2,R)＝eq\f((Em/\r(2))2,R)＝eq\f(2Beq\o\al(2,0)ω2L4,R)．(3)线圈平面转到与磁场方向夹角为30°时，有i＝eq\f(2B0ωL2,R)sin30°＝eq\f(B0ωL2,R)F安＝B0i·2L＝eq\f(2Beq\o\al(2,0)ωL3,R)．答案：见解析2、如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V6W”的相同灯泡。输入端交流电压u的图像如图乙所示。(1)求图甲中电压表的读数;(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;参考答