高三物理一轮复习《对点训练通关训练》：专题11 交流电传感器

1、【聚集高考】【聚集高考】 20142014 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 对点训练对点训练+ +通关训练通关训练 ： 专题专题 1111交流电、传感器交流电、传感器 考点 1交变电流的产生与描述 1.(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e50sin 100t(V)，对此电动势，下列表述正确的 有( CD ) A最大值是 50 2VB频率是 100Hz C有效值是 25 2VD周期是 0.02s 50 解析：由电动势的表达式可知，最大值为50V，而有效值为：EV25 2V，A 错、C 对； 2 1 2f100，故 f50Hz，周期 T 0.02s，B 错、D 对 f 2.(多选)一矩形线圈

2、绕垂直于匀强磁场方向、 并绕位于线圈平面内的固定轴转动， 线圈中的感 应电动势 e 随时间 t 的变化情况如图所示，则( AD ) At1时刻穿过线圈的磁通量为零 Bt2时刻穿过线圈的磁通量为零 Ct3时刻穿过线圈的磁通量变化率为零 Dt4时刻穿过线圈的磁通量变化率为零 解析：t1时刻穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大；t2时刻穿过线圈的磁通量最大，感应 电动势为零；t3 时刻穿过线圈的磁通量变化率最大，感应电动势最大；t4时刻穿过线圈的磁通量变 化率为零，感应电动势为零，选项AD 正确 3.(多选)矩形金属线圈共 10 匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速运动，线圈中产生 的交流电动势

3、 e 随时间 t 变化的情况如图所示下列说法中正确的是( BD ) At0.1s 时，线圈平面与磁场方向平行 1 B线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为Wb 100 C此交流电经 15 的升压变压器升压后，周期变为1s D若线圈的转速增加为原来的两倍，则交流电的有效值为 2V解析：Em1V，T0.2s， 2 所以 eEmsin tEmsin tsin 10t. T t0.1s 时，e0，此时 BS. EmNBSNm Em11 所以 m WbWb. N1010100 经变压器升压后 T 不变 由 EmNBSNBS2n，E Em2Em2V； Em 有效值 E 2V. 2 Em知当转速 n 增为原

4、来的两倍，交流电的最大值 2 4.(多选)一个按正弦规律变化的交变电流的it 图像如图所示，根据图像可以断定( BD ) A交变电流的频率 f0.2Hz B交变电流的有效值 I 有 14.14A C交变电流瞬时值表达式i20sin 0.02t(A) T D在 t 时刻，电流的大小与其有效值相等 8 解析：从题图中可以看出，交变电流的最大值为Im20A. Im20 有效值为 I 有 A10 2A14.14A 22 交变电流的周期为 T0.02s， 1 所以 f 50Hz T 交变电流的瞬时值表达式为 iImsin tImsin 2ft， 即 i20sin 314t(A) T 在 t 时，交变电流

5、的瞬时值为 8 2Im iImsintImsin (A) T4 2 考点 2变压器和远距离输电 1.一台理想变压器的输出端仅接一个标有“12V,6W”的灯泡，且正常发光，变压器输入端的电 流表示数为 0.2A，则变压器原、副线圈的匝数之比为( D ) A72B31 C63D52 解析：因为 I2P2/U26/120.5A，I10.2A， 所以 n1n2I2I152. 2.如图所示，理想变压器与电阻 R，交流电压表 V、交流电流表 A 按图甲所示方式连接，已 n1 知变压器的原副线圈的匝数比为 101， 电阻 R10， 图乙是 R 两端电压 U 随时间变化的图像， n2 Um10 2V.则下列说

6、法中正确的是( D ) A通过 R 的电流 iR随时间 t 变化的规律是 iRcos 100t(A) 2 B电流表 A 的读数为A 10 C电压表 V 的读数为 10 2V D变压器的输入功率为10W Um 解析：U ，电压表 V 的读数为 10V，选项 C 错误；由欧姆定律，通过R 的电流 iR随时间 t 2 变化的规律是 iR 2cos 100t(A)，选项 A 错误；由变压器变压公式知，输入电压为100V，输入电 流为 0.1A，变压器的输入功率为10W，电流表 A 的读数为 0.1A，选项 B 错误，D 正确 3.(多选)如图所示， 理想变压器原、 副线圈的匝数比是 101， 原线圈输

7、入交变电压 u100 2 sin 50t(V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻 R，电容器并联在电阻 R 两端，电阻阻值 R 10，关于电路分析，下列说法中正确的是( CD ) A电流表示数是 1A B电流表示数是 2A C电阻 R 消耗的电功率为 10W D电容器的耐压值至少是10 2V 解析：由变压公式知，副线圈输出电压为10V，由于交变电流可以通过并联在电阻R 两端的电 102 容器， 所以不能应用欧姆定律求电流表示数， 选项 AB 错误； 电阻 R 消耗的电功率为P W10W， 10 选项 C 正确；副线圈输出电压最大值为10 2V，电容器的耐压值至少是10 2V，选项 D 正确

8、 4.在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器如下 所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( A ) 解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多监测每相 电的电流必须将原线圈串联在火线中 5.(多选)(2012山东卷)图甲是某燃气炉点火装置的原理图 转换器将直流电压转换为图乙所示 的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2， 为 交流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而 点燃气体以下判断正确的是( BC ) A电压表的示数等于5V 5 B

9、电压表的示数等于V 2 n2 C实现点火的条件是 1000 n1 n2 D实现点火的条件是 1000 n1 解析：交流电压表显示的是有效值，而原线圈输入的是正弦交流电，所以交流电压表的示数为 5n2U2 V，故 B 正确如果副线圈电压的瞬时值大于5000V，则 1000，故 C 正确 n1U1 2 6.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失有一个小型发电站，输送的电功 率为 P500kW，当使用 U5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表 一昼夜示数相差 4800kWh.求： (1)输电效率 和输电线的总电阻 r； (2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输

10、电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？ 解析：(1)输送功率 P500kW， 一昼夜输送电能 EPt12000kWh， 输电线上损失的电能：E4800kWh， 终点得到的电能 EEE7200kWh， E 所以，输电效率 60%. E P 输电线上的电流 I 100A， U E 输电线损耗功率 PrI2r，其中 Pr200kW，得 r20. t P1 (2)输电线上损耗功率 Pr( )2r 2，UU 原来 Pr200kW，现在要求 Pr10kW， 解得输电电压应调节为U22.4kV. 考点 3传感器的简单应用 1.(多选)传感器已经广泛应用于我们的生活， 为我们带来方便 下列可以用来控制电路通

11、断的 温度传感器元件有( AC ) A双金属片B应变片 C感温铁氧体D干簧管 2.(多选)如图所示是测定压力F 的电容式传感器，下列说法正确的是( AD ) A压力变大，流过电流表上的电流向右 B压力变小，流过电流表上的电流向右 C压力不变时，电流表上仍有电流 D压力不变时，电流表无电流 解析：压力变大时，电容变大，电容两端的电压不变，由 QCU 知，电容要充电，所以电流 表上的电流向右；压力变小时，情况正好相反；压力不变时，无充放电，所以电流表上无电流 3.(多选)某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验， 实验电路 如图甲所示，其中P 为电流传感器，V 为电阻很大的

12、电压表实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷 开关 S2掷向 a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C 充电，当电路达到稳定后记录理想电 压表的示数再迅速将开关S2掷向 b，使电容器放电电流传感器P 将电容器充、放电过程中的电 流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流 i 随时间 t 变化的图像如图乙所示然后改变滑动 变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图像和电压表的示数对于这个 实验过程和由图像及数据所得出的结果，下列说法中正确的是( BC ) A流过电流传感器P 的充电电流和放电电流方向相同 B 图乙中的第段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束

13、时所带的电 荷量 C电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过 原点的倾斜直线 D电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置无关 解析：流过电流传感器 P 的充电电流和放电电流方向相反，选项 A 错；图乙中的充电阶段电流 曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带电量，B 正确；由 CQ/U 可知，电容器充 电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线， 选项 C 正确；电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动片的位置有关，位置不同，电容两端 的电压不同，所以 D 错 4.传感器担负着信息的采集任务，在

14、自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物 理量(如温度、光、声等 )转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导 体材料制成的热敏电阻， 热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示， 图乙是由热敏电阻 R1作为传 感器制作的简单自动报警器的线路图 (1)为了使温度过高时报警器响铃，c 应接在a处 (2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P 向左移动 (3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片 P 都不能使报警器工 作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是 左边电源电压太低，线圈匝数太少，

15、弹簧劲度系数太大(写出一个) 解析：电流过大时，热敏电阻阻值很小，电流很大，线圈中的电流产生强磁场将铁片吸向a 这 边，所以应接在 a 处；若使启动报警的温度提高些，热敏电阻阻值更小，那么滑动变阻器的连入电 阻值应更大，所以滑片应向左移；无论如何调节滑动变阻器滑片P 都不能使报警器工作时，可能是 电磁铁的吸引力太小，所以可能原因有：左边电源电压太低，线圈匝数太少，弹簧劲度系数 太大 5.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度 变化的特性来工作的如图甲所示，电源的电动势E9.0V，内阻不计；G 为灵敏电流表，内阻Rg 保持不变；R 为热敏电阻，其电阻值与温

16、度的变化关系如图乙所示闭合开关S，当 R 的温度等于 20时，电流表示数 I12mA；当电流表的示数 I23.6mA 时，热敏电阻的温度是( D ) A60B80 C100D120 解析：由题图乙可知，当 t20时，热敏电阻阻值 R14k.由闭合电路欧姆定律知 EI1(R1 Rg)，代入数值可求得Rg500.当 I23.6mA 时，设热敏电阻阻值为R2，即EI2(R2Rg)，可求 得 R22k，由图乙可知这时热敏电阻温度t120，所以应选 D. 6.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面 的压力(比例系数为 k)，如图所示，测量时先调节输入的电压，使转换

17、器空载时的输出电压为零；而 后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U. 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及 导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)请完成对该物体质量的测量 (1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完 整的测量电路图(作图如下) U (2)待测物体的质量 m 的表达式是mm0，式中各符号的意义是m0为砝码质量，U0为 U0 砝码放在力电转换器上时电压表的示数，U 为待测物放在力电转换器上时电压表的示数. 解析：(1)为了使输入电路上的电压可调节且调节范围尽

18、可能大一些，可以用滑动变阻器组成分 压电路设计电路如上图 (2)当将 m0的砝码放在力电转换器上时，电压表示数为U0，再将待测物放在力电转换器上，电 U 压表示数为 U，则 m m0. U0 锦囊 1交流电有效值的求解方法及应用 1.一个小型电热器若接到输出电压为 10V 的直流电源上，消耗电功率为 P；若把它接在某个 P 正弦交流电源上， 其消耗的电功率为 .如果电热器电阻不变， 则此交流电源输出电压的最大值为( C ) 2 A5VB5 2V C10VD10 2V U2 解析：由电流热效应可知，直流电在 T 时间内产生的热量为 Q 直 TPT，该交流电在 T 时 R Umax 2 21 间内

19、产生的热量为 Q 交 T PT，两式联立可得，Umax10V，C 选项正确 R2 2.如图所示为一交变电流的it 图像，该交变电流的有效值为多少？ 答案1.9A 解析：从题图可知交流电周期 T0.4s，t10.1s，t20.1s，t30.15s，t40.05s， 设其有效值为 I，则： 2222I2 1Rt1I2Rt2I3Rt3I4Rt4I RT， 其中 I13A，I22A，I31A，I40， 代入上式，得 I1.9A. 3.有一种电热毯，其电路原理图如图甲所示， 当电热丝接在 U311sin 100t(V)的交变电源上 时，电热毯开始发热，当其温度升高到某一数值后，装置P 启动，使电热丝所接

20、电压变为图乙所示 波形(仍为正弦波形)，从而进入保温状态若不考虑电阻丝阻值的变化，则( A ) A装置 P 启动后，电热丝的功率变为原来的一半 B装置 P 启动后，电热丝的功率变为原来的四分之一 C装置 P 启动后，电压表的读数变为原来的一半 D装置 P 启动后，电压表的读数变为原来的四分之一 解析：装置 P 启动后，只有一半时间有电流通过，故电热丝的功率变为原来的一半，A 正确； 311 2 2U2311T 装置 P 启动前，电压的有效值为U V，P 启动后，由有效值的定义可得T 0， RR2 2 U3112 解得 U V，则电压表的读数与原来相比， ，C、D 均错误 2U2 4.用单位长度

21、电阻为 r00.05/m 的导线绕制一个 n100 匝，边长a0.20m 的正方形线圈， 线圈两端与阻值 R16 的电阻连接构成闭合回路，如图甲所示线圈处在匀强磁场中，磁场方向 垂直于线圈平面，磁感应强度B 的大小随时间变化的关系如图乙所示求： (1)在 01.010s 时间内，通过电阻 R 的电荷量； (2)1min 内电流通过电阻 R 所产生的热量； (3)线圈中所产生的感应电流的有效值 Bma2E 2 解析： (1)在 01.010s 时间内的感应电动势 En 20V， 通过电阻 R 的电流 I1 t1 Rr 1.0A， 所以在 0t1时间内通过 R 的电荷量 qI1t11.010 2

22、C. (2)在一个周期内，电流通过电阻R 产生热量 T Q1I2 1R 0.16J， 3 2 在 1.0min 内电阻 R 产生的热量为 t Q Q1320J. T (3)设感应电流的有效值为I，则一个周期内电流产生的热量 T 2I2 1Rt1I RT，t1 ， 3 t13 解得 I I1A(或 0.577A) T3 锦囊 2变压器与电路综合问题的处理方法 1.如图所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线 ab 和 cd 的电阻不可忽略，其余输电 线电阻可不计，则当开关S 闭合时( B ) A交流电压表 V2和 V3的示数一定都变小 B交流电压表 V3的示数变小 C交流电流表 A1、A2和

23、 A3的示数一定变大 D只有 A1的示数变大 Un1U2 解析：因为 U 不变， 由 可得 U2不变；当 S 闭合后副线圈所在电路电阻R 减小， 由 I2 U2n2R U3 可知电流 I2增大，而电阻 R1两端电压 U3U2I2R 线，故 U3变小，I3 变小；由 UI1U2I2得 I1 R1 U2I2 ，故 I1增大综上所述，I1、I2增大，I3减小，U2不变，U3减小，故只有 B 项正确 U 2.如图所示，一低压交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，通过上下调节P1、 P2的位置，可以改变变压器输入、输出电压图中L 是一个小灯泡，R2是定值电阻，R1、R3是滑动 变阻器，若要增大灯

24、泡L 的亮度，可以采取的办法是( D ) AP1、P3、P4不动，P2下移 BP1、P2、P3不动，P4下移 CP2、P3、P4不动，P1上移 DP1、P2、P4不动，P3上移 U1n1 解析：根据变压器的变压原理 ，要增大输出电压，需要使 P1下移或 P2上移；滑动变阻 U2n2 器 R1 是分压接法，P3上移可以使灯泡两端电压增大，灯泡功率也就增大，使其变亮；滑动变阻器 R3的触头 P4上移时才能使灯泡两端的电压增大，使灯泡变亮，所以只有D 项正确 3.如图所示，当滑动变阻器滑动触头 P 逐渐向上移动时，接在理想变压器两端的四个理想电 表示数( D ) AV1不变、V2不变、A1变大、A2

25、变大 BV1不变、V2不变、A1变小、A2变小 CV1变大、V2变大、A1变小、A2变小 DV1变小、V2变小、A1变大、A2变大 解析：当滑动变阻器滑动触头P 逐渐向上移动时，变阻器有效电阻R 变小，相当于负载增加， 输出功率增加， 则输入功率增加， 而输入电压 U 不变， 则 I1变大， R1两端电压变大， 则 U1UI1R1 U1n1I2 变小；由变压器公式 ，得 U2变小，I2变大，故 D 正确 U2n2I1 4.(多选)如图所示为一理想变压器， K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头， U1为加 在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则( ABD ) A保持 U1及

26、P 的位置不变，K 由 a 合到 b 时，I1将增大 B保持 P 的位置及 U1不变，K 由 b 合到 a 时，R 消耗的功率减小 C保持 U1不变，K 合在 a 处，使 P 上滑，I1将增大 D保持 P 的位置不变，K 合在 a 处，若 U1增大，I1将增大解析：K 由 a 合到 b 时，n1减 U1n1 小，由，可知，U2增大，P2U2 2/R 随之增大而P1P2，P1I1U1，从而I1 增大，A 正确K U2n2 由 b 合到 a 时，与上述情况相反，P2将减小，B 正确P 上滑时，R 增大，P2U2 2/R 减小，又 P1 U1n1I1 P2，P1I1U1，从而I1减小，C 错误U1增大，由 ，可知U2增大，I2U2/R 随之增大，由 U2n2I2 n2可知 I