高考物理（江苏版）一轮讲义专题十二交变电流传感器

专题十二交变电流传感器【考纲解读】考点内容解读要求五年高考统计常考题型预测热度20132014201520162017交变电流的产生及描述交变电流描述交变电流的物理量和图像Ⅰ选择题★★☆正弦交变电流的函数表达式Ⅰ选择题★★☆电感和电容对交变电流的影响Ⅰ7,4分选择题★★☆变压器远距离输电理想变压器Ⅱ8,4分1,3分4,3分选择题★★★远距离输电Ⅰ3,3分选择题★☆☆传感器传感器的工作原理及其应用Ⅰ选择题★★☆分析解读理想变压器只限于单个副线圈的理想变压器。本专题知识是电磁感应知识的应用和延伸,因此运用法拉第电磁感应定律来理解交变电流的产生及变压器的原理是关键和核心,交变电流的有效值、平均值、图像问题是重点。从近几年看,高考对本专题内容考查的频率较低,主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图像和交变电流的“四值”;三是突出考查变压器及远距离输电,难度不大,多以选择题的形式考查。变压器是考查的重点,几乎每年必考,变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点。【命题探究】【五年高考】考点一交变电流的产生及描述1.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则()A.电感L1的作用是通高频B.电容C2的作用是通高频C.扬声器甲用于输出高频成分D.扬声器乙用于输出高频成分答案BD2.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω,则()A.t=0时,线圈平面平行于磁感线B.t=1s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5s时,线圈中的感应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2J答案AD3.(2016课标Ⅲ,21,6分)(多选)如图,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周期都等于TC.在t=QUOTET8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答案BC4.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO',线圈绕OO'匀速转动,如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压()A.峰值是e0 B.峰值是2e0C.有效值是QUOTE22Ne0 D.有效值是2Ne0答案D5.(2014天津理综,7,6分)(多选)如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示,则()A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C.曲线a表示的交变电动势频率为25HzD.曲线b表示的交变电动势有效值为10V答案AC6.(2013山东理综,17,5分)(多选)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,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像如图乙所示。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答案AC考点二变压器远距离输电1.(2016江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A.U2>U1,U2降低 B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低 D.U2<U1,U2升高答案C2.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220V交变电流改变为110V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为()A.200 B.400 C.1600 D.3200答案B3.(2014江苏单科,3,3分)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是()A.QUOTEI1I2=QUOTEn1n2 B.I2=QUOTEU2RC.I1U1=QUOTEI22R D.I1U1=I2U2答案D4.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=2202sin100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是()A.原线圈的输入功率为2202WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为1102VD.副线圈输出交流电的周期为50s答案B5.(2016课标Ⅰ,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω,为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为()A.2 B.3 C.4 D.5答案B6.(2016天津理综,5,6分)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是()A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大、A2示数变大答案B7.(2016课标Ⅲ,19,6分)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯均能正常发光,下列说法正确的是()A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案AD8.(2015天津理综,6,6分)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则()A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小答案BC教师用书专用9.(2015福建理综,15,6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()A.(QUOTEn1n2)Um24r B.(QUOTEn2nC.4(QUOTEn1n2)2(PUm)2r D.4(QUOTEn2n1)2(PU答案C10.(2015课标Ⅰ,16,6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则()A.U=66V,k=QUOTE19 B.U=22V,k=QUOTE19C.U=66V,k=QUOTE13 D.U=22V,k=QUOTE13答案A【三年模拟】A组2016—2018年模拟·基础题组考点一交变电流的产生及描述1.(2017江苏四市一模,7)(多选)如图甲所示,为一台小型交流发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间按余弦规律变化,其et图像如图乙所示。发电机线圈内阻为2Ω,匝数为1000,外接灯泡的电阻为18Ω,则()A.在2.0×102s时刻,电流表的示数为0.3AB.发电机的输出功率为3.24WC.在1s内,回路中电流方向改变25次D.在4.0×102s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为32500答案AD2.(2016江苏无锡期末)一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示,由图可知()A.该交流电的电流瞬时值表达式i=2sin100πt(A)B.该交流电的频率是50HzC.该交流电的电流有效值为22AD.若该交流电通过R=10Ω的电阻,则电阻消耗的功率是20W答案D考点二变压器远距离输电3.(2018江苏南京高三9月调研,5)图甲、乙所示的电路输入交变电流的电压u相同,图乙中理想变压器的原、副线圈的匝数分别为n1和n2,若要求两电路原线圈中电流I相同,则n1、n2、R1、R2应满足的关系是()A.n1R1=n2R2 B.n2R1=n1R2C.n12R1=n22R2 D.n22答案D4.(2017江苏南通一模,6)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接在频率为50Hz的正弦交变电源上,电流表A为理想电表,副线圈两端接入一只“220V40W”的灯泡,此时灯泡正常发光,则()A.电流表的示数为0.18AB.电源的输出功率为40WC.电源的输出电压为1100VD.副线圈中交变电流的频率为10Hz答案BC考点三传感器5.(2018江苏高三12月联考,8)(多选)图示为一水箱水量检测工作原理图。水箱内液面升、降情况可通过浮球的运动转换为改变电路中接入电阻的大小,最终由水量表来显示水箱中的储水量,控制电路中有一磁敏传感器A,当通过磁敏传感器A的磁通量高于设定的上限时触发电磁铁接通,电动机工作,对水箱进行补水(水路部分未画出);当通过磁敏传感器A的磁通量低于设定的下限时电磁铁断开,电动机停止工作。下列对该原理图分析正确的有()A.液面下降时,变阻器R接入电路的电阻变大B.液面下降到一定高度时,通过磁敏传感器A的磁通量会增加至设定上限,触发电磁铁接通,电动机工作C.水箱中存储的水越多,通过水量表的电流越大D.水箱中存储的水越多,电池E的效率越高答案BD6.(2016江苏南京、盐城二模,7)(多选)如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃两端电压的增加,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,下列说法正确的是()A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势B.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势C.要使报警的临界温度升高,可以把R2的滑片P适当向下移D.要使报警的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移答案BD7.(2016江苏扬州期末)某一火警报警系统原理图如图所示,报警器未画出,a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上,RT为用半导体热敏材料制成的传感器,RT的电阻值随温度升高而减小,下列说法正确的是()A.电压表V的示数为311VB.电容器C的电容增大,灯L变暗C.RT所在处出现火警时,电流表A的示数增大D.RT所在处出现火警时,变压器输入功率减小答案CB组2016—2018年模拟·提升题组选择题(每题5分,共35分)1.(2018江苏高三12月联考,2)某一电子设备所加正弦交流电的电压随时间变化规律如图所示,则()A.交流电的频率为50HzB.交流电压的有效值为1002VC.交流电压瞬时值表达式为u=100cos25t(V)D.此交流电压不可以直接加在耐压值为80V的电容器两端答案D2.(2017江苏无锡期末,3)如图,交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等,两电源的内阻均可忽略,三个灯泡是完全相同的,分别与定值电阻、电感器和电容器相接。当S接1时三个灯泡的亮度相同,那么S接2时()A.三个灯泡亮度相同B.甲灯比乙灯亮,丙灯不亮C.甲灯比乙灯暗,丙灯不亮D.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮答案C3.(2017江苏连云港模拟,7)(多选)如图所示的电路中,理想变压器原线圈接图示正弦交变电压。闭合S后,额定电压为20V的用电器正常工作,理想交流电流表A的示数为0.1A。已知图中元件D具有正向电流导通、反向电流截止的作用,下列判断正确的是()A.交变电流的频率为100HzB.变压器原、副线圈匝数比为112∶1C.用电器额定功率为22WD.在用电器电阻不变的情况下断开开关S,用电器功率将变为原来的一半答案CD4.(2017江苏四市二模,4)钳形电流测量仪的结构图如图所示,其铁芯在捏紧扳手时会张开,可以在不切断被测载流导线的情况下,通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0,则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是()A.该测量仪可测量稳恒直流电的电流B.载流导线中电流大小I0=I/nC.若钳形部分铁芯没有完全闭合,测量出的电流将小于实际电流D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝,钳形电流测量仪的示数将变小答案C5.(2016苏北三市三联,3)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶2,副线圈与阻值R=10Ω的电阻相连,原线圈两端所加的电压u=102sin100πt(V),下列说法正确的是()A.交流电压表的示数为14.1VB.原线圈中的电流为4AC.电阻R消耗的电功率为400WD.副线圈中交流电的频率为100Hz答案B6.(2016江苏镇江期末)(多选)如图所示,L1和L2是高压输电线,甲、乙是两个互感器。若已知甲和乙的原、副线圈匝数比分别为1000∶1和1∶100,两个电表的示数分别为10A和220V。则()A.电表A是电压表B.电表A是电流表C.线路输送的电功率为2.2×108WD.线路输送的电功率为2.2×104W答案AC7.(人教选修32,五—3—1,变式)(多选)如甲图,线圈的直流电阻不计,在左端先后加上乙图所示的三种交变电流,下列说法正确的是()A.加入三种电流相比较,加入C时电阻R的功率最大B.加入三种电流相比较,加入B时电流表A2的示数最小C.加入电流A、B时电流表A1的示数不相同D.电容器对B、C的容抗相等答案ADC组2016—2018年模拟·方法题组方法1交变电流的产生和电路的综合分析1.(2017江苏苏州调研,4)如图所示电路中,电源电压u=311sin100πt(V),A、B间接有“220V440W”的电暖宝、“220V220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()A.交流电压表的示数为311VB.电路要正常工作,保险丝的额定电流不能小于32AC.电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D.1min抽油烟机消耗的电能为1.32×104J答案D2.(2017江苏盐城期中,7)(多选)如图所示,理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r