2020屆人教高考物理一輪穩(wěn)優(yōu)提優(yōu)題：交變電流傳感器練習(xí)

人教高考物理一輪穩(wěn)優(yōu)提優(yōu)題：交變電流傳感器練習(xí)及答案專題：交變電流傳感器一、選擇題1、如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5：1，原線圈接交流電源和交流電壓表，副線圈接有“220V，440W”的熱水器、“220V，220W”的抽油煙機．如果副線圈電壓按圖乙所示規(guī)律變化，則下列說法正確的是（）A．副線圈兩端電壓的瞬時值表達(dá)式為B．電壓表示數(shù)為C．熱水器的發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍D．1min內(nèi)抽油煙機消耗的電能為1.32×104J【答案】D【解析】由圖乙知，交流電壓的最大值為，周期為，角速度為，所以副線圈兩端電壓的瞬時值表達(dá)式為，故A錯誤；根據(jù)理想變壓器工作原理知，原副線圈電壓關(guān)系為，則，故B錯誤；抽油煙機是非純電阻電路，發(fā)熱功率很小，遠(yuǎn)小于額定功率220W，而熱水器是純電阻電路，發(fā)熱功率等于額定功率440W，故C錯誤；根據(jù)知，1min內(nèi)抽油煙機消耗的電能為,故D正確。所以選D。2、如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2=55∶1,原線圈接電壓u=220sin100πtV的交流電源,電表均為理想電表。閉合開關(guān)后,在滑動變阻器的滑片P從最上端滑到最下端的過程中,下列說法正確的是()A.副線圈交變電流的頻率是100HzB.電壓表的示數(shù)為4VC.滑動變阻器兩端的電壓先變大后變小D.電流表的示數(shù)變小參考答案B解析：由電壓公式知交變電流的角速度為ω=100πrad/s,則頻率f==50Hz,變壓器不改變電流的頻率,故副線圈交變電流的頻率是50Hz,A錯誤;原線圈兩端的輸入電壓有效值為220V,由知,副線圈兩端電壓為U2=4V,即為電壓表的讀數(shù),故B正確;在滑動變阻器的滑片P從最上端滑到最下端的過程中,電路中的總電阻減小,根據(jù)歐姆定律可知,變壓器的輸出電流增大,則輸入的電流也增大,即電流表的示數(shù)變大,定值電阻R兩端的電壓變大,副線圈兩端電壓不變,所以滑動變阻器兩端電壓變小,故C、D錯誤。3、如圖所示，在xOy直角坐標(biāo)系中的第二象限有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強磁場，第四象限有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小均為B．直角扇形導(dǎo)線框半徑為L、總電阻為R，在坐標(biāo)平面內(nèi)繞坐標(biāo)原點O以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動．線框從圖中所示位置開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的有效值是()A．I＝eq\f(BL2ω,R) B．I＝eq\f(BL2ω,2R)C．I＝0 D．I＝eq\f(BLω,2R)解析：選B．從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，即在0～eq\f(T,4)時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿順時針方向；在轉(zhuǎn)過90°至180°的過程中，即在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢仍為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿逆時針方向；在轉(zhuǎn)過180°至270°的過程中，即在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢仍為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿逆時針方向；在轉(zhuǎn)過270°至360°的過程中，即在eq\f(3T,4)～T時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢仍為E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電流沿順時針方向．根據(jù)有效值的定義知I＝eq\f(BL2ω,2R)．B項正確．4、如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖象，則()A．用戶用電器上交流電的頻率是100HzB．發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500VC．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小解析：選D．由u－t圖象可知，交流電的周期T＝0．02s，故頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，選項A錯誤；交流電的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)V，選項B錯誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定，選項C錯誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，副線圈上的電流減小，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)P＝Ieq\o\al(2,1)R，得輸電線上損失的功率減小，選項D正確．5、圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()A．電流表的示數(shù)為10AB．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．0．02s時電阻R中電流的方向自右向左解析：選AC．根據(jù)i－t圖象可知，電流最大值Im＝10eq\r(2)A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝10A，選項A正確；交變電流的周期T＝2×10－2s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，選項B錯誤；從圖示位置開始轉(zhuǎn)動時，經(jīng)0．01s線圈回到水平狀態(tài)，線圈平面與磁場方向平行，選項C正確；根據(jù)右手定則，在0．02s時，線圈經(jīng)過一個周期，即在圖示位置，電阻R中的電流方向自左向右，因此選項D錯誤．6、（多選）圖中甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。則下列說法正確的是()甲乙A.圖甲表示交流,圖乙表示直流B.兩種電壓的有效值相等C.圖甲所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u=311sin100πtVD.圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10∶1的變壓器變壓后,頻率不變參考答案CD解析：電流方向隨時間周期性變化的為交流,電流方向不改變的為直流,顯然題中兩圖表示的都是交流,A錯誤;兩種電壓的最大值相同,但題圖甲是正弦式交流電壓,其有效值為V=220V,題圖乙是鋸齒形交流電壓,有效值不能按正弦式交變電流有效值公式計算,B錯誤;題圖甲所示的正弦式交流電壓的周期為2×10-2s,則角速度ω==100πrad/s,所以交流電壓的瞬時值表達(dá)式為u=311sin100πtV,C正確;變壓器不改變交變電流的頻率,D正確。7、有一種自行車，它有能向自行車車頭燈泡供電的小型發(fā)電機，其原理示意圖如圖甲所示；圖中N、S是一對固定的磁極，磁極間有一固定在絕緣轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈，轉(zhuǎn)軸的一端有一個與自行車后輪邊緣接觸的摩擦輪．如圖乙所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動摩擦輪轉(zhuǎn)動，從而使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電流給車頭燈泡供電．關(guān)于此裝置，下列說法正確的是()A．自行車勻速行駛時線圈中產(chǎn)生的是交流電B．小燈泡亮度與自行車的行駛速度無關(guān)C．知道摩擦輪和后輪的半徑，就可以知道后輪轉(zhuǎn)一周的時間里摩擦輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)D．線圈匝數(shù)越多，穿過線圈的磁通量的變化率越大解析：選AC．摩擦輪帶動線圈在磁場中繞垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電，故A正確；行駛速度會影響感應(yīng)電動勢的大小，所以影響燈泡的亮度，故B錯誤；摩擦輪和后輪屬于皮帶傳動，具有相同的線速度，如果知道了半徑關(guān)系，就能知道角速度關(guān)系，也就能知道轉(zhuǎn)速關(guān)系，故C正確；線圈匝數(shù)不影響穿過線圈的磁通量的變化率的大小，故D錯誤．8、如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器．原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V．調(diào)節(jié)前后()A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2解析：選C．根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副線圈上的電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即調(diào)節(jié)前后，副線圈上電流之比為2∶1，選項A錯誤；根據(jù)P＝UI知，U、I均變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時，副線圈上輸出的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，即調(diào)節(jié)前后副線圈的輸出功率之比為4∶1，選項B錯誤；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，當(dāng)U2由220V降至110V時，n2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即調(diào)節(jié)前后副線圈接入的匝數(shù)比為2∶1，選項C正確；根據(jù)理想變壓器P入＝P出，所以原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，即調(diào)節(jié)前后原線圈輸入功率之比為4∶1，選項D錯誤．9、如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導(dǎo)線將環(huán)與外電阻相連，現(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動．若已知磁感應(yīng)強度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉(zhuǎn)動角速度為ω，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計，則()A．當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中，流過外電阻的電流先變大后變小B．當(dāng)金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動過程中，流過外電阻的電流先變小后變大C．流過外電阻電流的有效值為eq\f(\r(2)BLωR,4r)D．流過外電阻電流的有效值為eq\f(\r(2)πBωR2,4r)解析：選BC．金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉(zhuǎn)動的過程中，垂直磁場方向的分速度先減小再增大，因而流過外電阻的電流先減小再增大，選項A錯誤，選項B正確；桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉(zhuǎn)動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉(zhuǎn)動，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I＝eq\f(Im,\r(2))的關(guān)系．電動勢的最大值為Em＝BLωR，Im＝eq\f(Em,2r)，I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)BLωR,4r)，故選項C正確、D錯誤．二、非選擇題1、試)如圖所示，單匝矩形金屬線圈水平放置，長為2L，寬為L，電阻為R．空間存在與線圈平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度在t時間內(nèi)從0均勻增大到B0．此后磁感應(yīng)強度保持B0不變，在外力作用下線圈繞ab邊以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．求：(1)0～t時間內(nèi)線框中電流的大小和方向；(2)在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，外力做功的平均功率；(3)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向夾角為30°時，ab邊所受的安培力大?。馕觯?1)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2B0L2,t)I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2B0L2,tR)感應(yīng)電流的方向為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)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向夾角為30°時，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：見解析2、如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=3∶1,原線圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表,副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及若干“6V6W”的相同燈泡。輸入端交流電壓u的圖像如圖乙所示。(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù);(2)要求燈泡均正常發(fā)光,求電路中最多允許接入的燈泡個數(shù);參考答