專題（77）交變電流 傳感器 單元過關(guān)檢測（解析版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點全攻關(guān)專題（77）交變電流傳感器單元過關(guān)檢測（解析版）選擇題：本題共8小題，每小題6分，滿分72分。在每小題給出的四個選項中，第1～7只有一項是符合題目要求，第8～12題有多項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。1．某發(fā)電站的輸出功率為220kW，輸電線的總電阻為0.05Ω，用110V和11kV兩種電壓輸電．兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為()A．100∶1B．1∶100C．1∶10D．10∶1【答案】A【解析】由題意知輸電線上的電流I＝eq\f(P,U)，則輸電線的總電阻造成的電壓損失ΔU＝Ir＝eq\f(Pr,U)，故eq\f(ΔU1,ΔU2)＝eq\f(U2,U1)＝eq\f(11×103,110)＝eq\f(100,1)，故選A.阻值為R的電爐絲通以大小為I的恒定電流時其電功率為P，當(dāng)把它接在某正弦交流電源兩端時其電功率也為P.則該交流電源電壓的最大值為()A.eq\f(\r(2),2)IRB.eq\r(2)IRC．IR D．2IR【答案】B【解析】電爐絲通以大小為I的恒定電流時，t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則有：Q＝Pt＝I2Rt；電爐絲接在某正弦交流電源兩端時，t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q′，則有：Q′＝Pt＝I有2Rt，又Q＝Q′，即I2Rt＝I有2Rt，解得：I有＝I，則電壓的有效值為U有＝I有R＝IR，故該交流電源電壓的最大值為Um＝eq\r(2)U有＝eq\r(2)IR，故選B.3．圖1甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，A為理想交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的圖象如圖乙所示．已知發(fā)電機(jī)線圈電阻為10Ω，外接一只阻值為90Ω的電阻，不計電路的其他電阻，則()圖1A．電流表的示數(shù)為0.31AB．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/sC．0.01s時線圈平面與磁場方向平行D．在線圈轉(zhuǎn)動一周過程中，外電阻發(fā)熱量約為0.087J【答案】D【解析】4．如圖2所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1、輸電線的電阻及理想變壓器的匝數(shù)均不變，當(dāng)用戶開啟的用電器越來越多時，下列表述正確的是()圖2A．升壓變壓器副線圈電壓U2降低B．降壓變壓器原線圈電壓U3升高C．輸電線消耗的功率增大D．發(fā)電機(jī)的輸出功率不變【答案】C【解析】當(dāng)用電器增多時，功率增大，降壓變壓器的輸出電流增大，則降壓變壓器原線圈電流增大，輸電線上的電流增大，可知輸電線上的功率損失增大；發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1不變，升壓變壓器匝數(shù)比不變，則副線圈電壓U2不變，由輸電線上的電壓損失增大，可知降壓變壓器的輸入電壓U3減小，故A、B錯誤，C正確；發(fā)電機(jī)輸出功率隨用戶開啟的用電器增多而增加，D錯誤．5．如圖3甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R1為定值電阻．若發(fā)電機(jī)向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電．下列說法中正確的是()圖3A．輸入變壓器原線圈的交流電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin50πtVB．變壓器原、副線圈中的電流之比為4∶1C．t＝0.01s時，發(fā)電機(jī)的線圈平面位于中性面D．Rt處溫度升高時，變壓器的輸入功率變小【答案】C【解析】由題圖乙可知交流電壓最大值U＝36eq\r(2)V，周期T＝0.02s，可由周期求出角速度的值為eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s，則可得交流電壓的瞬時值表達(dá)式u＝36eq\r(2)sin100πtV，故A錯誤；根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知變壓器原、副線圈中的電流之比為1∶4，故B錯誤；t＝0.01s時，瞬時值為零，發(fā)電機(jī)的線圈平面與磁場方向垂直，發(fā)電機(jī)的線圈平面位于中性面，故C正確；Rt處溫度升高時，Rt阻值減小，電流表的示數(shù)變大，變壓器的輸入功率變大，故D錯誤．6．(2020·遼寧重點協(xié)作體模擬)圖4甲所示的變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，圖乙是K閉合時該變壓器c、d輸入端交變電壓的圖象，L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“12V6W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表．以下說法正確的是()圖4A．a(chǎn)、b輸入端電壓的瞬時值表達(dá)式為Uab＝36eq\r(2)sin100πt(V)B．電流表的示數(shù)為1.5A，L1能正常發(fā)光C．a(chǎn)、b輸入端輸入功率Pab＝18WD．?dāng)嚅_K，L2中的電流不變【答案】B【解析】由輸入端交變電壓u的圖象，可知其最大值為36eq\r(2)V，有效值為U1＝36V，副線圈電壓為：U2＝eq\f(1,3)U1＝12V，所以副線圈三只燈泡均能正常發(fā)光．燈泡的額定電流：I0＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(6,12)A＝0.5A，電流表的示數(shù)為I2＝3×0.5A＝1.5A，原線圈電流為I1＝eq\f(n2,n1)I2＝0.5A，所以原線圈的燈泡L1也能正常發(fā)光，a、b輸入端電壓為Uab＝UL＋3U2＝12V＋36V＝48V，a、b輸入端電壓的瞬時值表達(dá)式為Uab＝48eq\r(2)sin100πt(V)，故A錯誤，B正確；四只燈泡都正常發(fā)光，所以a、b輸入端輸入功率Pab＝4×6W＝24W，故C錯誤；若將K斷開，則副線圈上的輸出電流將減小，所以原線圈的輸入電流也減小，則流過燈泡L1的電流減小，L1上消耗的電壓減小，所以原線圈上的電壓將增大，副線圈的電壓也增大，則可知L2中的電流將變大，故D錯誤．如圖5所示，一理想變壓器，左右兩邊共接有額定電壓均為U的6盞完全相同的燈泡(額定功率均為P)，左端接在一電壓有效值為U0的交流電源兩端．此時6盞燈剛好正常發(fā)光．下列說法中不正確的是()圖5A．該變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶2B．此時交流電源輸出的功率為6PC．U0＝6UD．如果燈L6突然燒斷，燈L1和L2將變暗，而其余3盞燈將變得更亮【答案】A【解析】由于各盞燈相同且均正常發(fā)光，所以流過每盞燈的電流均相同，原線圈中的電流I1等于燈泡的額定電流I，而副線圈中的總電流為I2＝4I，故n1∶n2＝I2∶I1＝4∶1，A錯誤；由于理想變壓器本身不消耗能量，所以交流電源輸出功率為6盞燈的總功率6P，B正確；設(shè)原、副線圈兩端的電壓分別為U1、U2，則U2＝U，U0＝U1＋2U，而U1∶U2＝n1∶n2＝4∶1，代入得U0＝6U，C正確；當(dāng)燈L6突然燒斷，變壓器輸出的功率將減小，所以輸入功率也將減小，由P1＝U1I1得I1減小，所以燈L1和L2將變暗，同時因L1和L2分得的電壓減小，變壓器輸入端的電壓U1將增大，所以變壓器輸出的電壓也將增大，使其余3盞燈變得更亮，D正確．如圖6所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線OO′上，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，則以下判斷正確的是()圖6A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大，為Em＝BL2ωB．從圖示位置開始計時，閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝eq\f(1,2)BL2ωsinωtC．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝eq\f(2BL2,R＋r)D．線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(πB2ωL4R,4R＋r2)【答案】BD【解析】題圖位置線圈中的感應(yīng)電動勢最小，為零，A錯誤；若線圈從題圖位置開始轉(zhuǎn)動，閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式e＝eq\f(1,2)BL2ωsinωt，B正確；線圈從題圖位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R總)＝eq\f(BL2,R＋r)，C錯誤；Em＝eq\f(1,2)BL2ω，線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)))2·R·eq\f(2π,ω)＝eq\f(πB2ωL4R,4R＋r2)，D正確．9．如圖7所示，R是一個光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減小．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，則()圖7A．電壓表的示數(shù)為22eq\r(2)VB．副線圈中交流電的頻率為50HzC．在天逐漸變黑的過程中，電流表A2的示數(shù)變小D．在天逐漸變黑的過程中，理想變壓器的輸入功率變大【答案】BC【解析】原線圈電壓的最大值為220eq\r(2)V，根據(jù)電壓之比等于線圈匝數(shù)之比可知，副線圈的電壓的最大值為22eq\r(2)V，電壓表的示數(shù)為電壓的有效值，所以示數(shù)為U＝eq\f(22\r(2),\r(2))V＝22V，故A錯誤；由于變壓器不改變交流電頻率，則副線圈中交流電的頻率為f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，選項B正確；在天逐漸變黑的過程中，光照變?nèi)酰琑阻值增大，電路的總電阻變大，而副線圈兩端的電壓不變，所以副線圈的電流變小，電流表A2的示數(shù)變小，故C正確；由于變壓器的輸入和輸出的功率是相等的，副線圈的電流減小，副線圈的電壓不變，所以由P＝UI可知，輸出的功率要減小，故輸入的功率也要減小，故D錯誤．10.在勻強(qiáng)磁場中，一個100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖8所示正弦規(guī)律變化．設(shè)線圈總電阻為2Ω，則()圖8A．t＝0時，線圈平面平行于磁感線B．t＝1s時，線圈中的電流改變方向C．t＝1.5s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大D．一個周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為8π2J【答案】AD【解析】t＝0時，穿過線圈的磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，故A正確；每經(jīng)過一次中性面(線圈平面垂直于磁感線，磁通量有最大值)電流的方向改變一次，t＝1s時，磁通量為零，線圈平面平行于磁感線，線圈中的電流方向不變，故B錯誤；t＝1.5s時，磁通量有最大值，但磁通量的變化率為零eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)＝0))，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線圈中的感應(yīng)電動勢為零，故C錯誤；感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω＝N·Φm·eq\f(2π,T)＝4πV，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)πV，一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(E2,R)T＝8π2J，故D正確．如圖9所示，理想變壓器原線圈接入正弦交流電，圖中電壓表和電流表均為理想交流電表，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(溫度升高時阻值減小)，C為電容器．下列說法正確的是()圖9A．通過R1的電流為零B．滑片P向上滑動，電壓表示數(shù)變小C．R2處溫度升高時，電壓表的示數(shù)不變D．減小電容器C的電容，電流表的示數(shù)變大【答案】BC【解析】交流電能夠通過電容器，則通過R1的電流不為零，故A錯誤；滑片P向上滑動，原線圈匝數(shù)n1變大，根據(jù)eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)可知，副線圈電壓減小，即電壓表示數(shù)變小，B正確；R2處溫度升高時，阻值減小，不會影響輸入和輸出電壓值，電壓表的示數(shù)不變，故C正確；減小電容器C的電容，則電容器的容抗變大，則電流表的示數(shù)變小，D錯誤．某同學(xué)模擬“遠(yuǎn)距離輸電”電路，將實驗室提供的器材連接成了如圖10所示電路．A、B為理想變壓器，燈L1、L2相同且阻值不變，輸電線路等效電阻為R.現(xiàn)保持A的輸入電壓不變，當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈L1正常發(fā)光，則()圖10A．僅閉合S，L1變暗B．僅閉合S，輸電線路的發(fā)熱功率變小C．僅將滑片P上移，L1變亮D．僅將滑片P上移，輸電線路的發(fā)熱功率變小【答案】AD【解析】僅閉合S，則消耗功率增大，B副線圈中電流增大，B原線圈電流也增大，則R上損失的電壓和功率增大，則B輸入電壓UB1＝UA2－IR減小，燈泡L1兩端電壓UB2減小，故燈泡L1會變暗，故A正確，B錯誤；僅將滑片P上移，A副線圈匝數(shù)減小，則A的輸出電壓減小，B的輸入電壓減小，燈泡L1兩端電壓也減小，故L1變暗，消耗功率減小，流過燈泡L1的電流減小，則B原線圈中電流減小，流過R的電流減小，輸電線路的發(fā)熱功率變小，故C錯誤，D正確．二、非選擇題（本題共2小題，滿分28分）13．（12分）材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，利用這種效應(yīng)可以測量壓力大?。畧D11甲為某壓敏電阻在室溫下的電阻—壓力特性曲線，其中RF、R0分別表示有、無壓力時壓敏電阻的阻值．為了測量壓力F，需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF.請按要求完成下列實驗：圖11(1)設(shè)計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路，在圖乙的虛線框中畫出實驗電路原理圖(壓敏電阻及所給壓力已給出，待測壓力大小約為0.4×102N～0.8×102N，不考慮壓力對電路其他部分的影響)，要求誤差較小，提供的器材如下：A．壓敏電阻，無壓力時阻值R0＝6000ΩB．滑動變阻器R，最大阻值為200ΩC．電流表A，量程2.5mA，內(nèi)阻約30ΩD．電壓表V，量程3V，內(nèi)阻約3kΩE．直流電源E，電動勢3V，內(nèi)阻很小F．開關(guān)S，導(dǎo)線若干(2)正確接線后，將壓敏電阻置于待測壓力下，通過壓敏電阻的電流是1.33mA，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則電壓表的讀數(shù)為________V.(3)此時壓敏電阻的阻值為________Ω；結(jié)合圖甲可知待測壓力的大小F＝________N．(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)見解析圖(2)2.00(3)1.5×10360【解析】(1)根據(jù)題述對實驗電路的要求，應(yīng)該采用滑動