高考總復(fù)習(xí)物理（人教版）練習(xí)單元質(zhì)量檢測(cè)11

單元質(zhì)量檢測(cè)(十一)交變電流傳感器教師用書獨(dú)具一、選擇題(每小題6分，共60分.1～6題為單選題，7～10題為多選題)1．(2015·四川卷)小型發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示．矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()A．峰值是e0 B．峰值是2e0C．有效值是eq\f(\r(2),2)Ne0 D．有效值是eq\r(2)Ne0解析：選D矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓峰值為2Ne0，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為eq\f(2Ne0,\r(2))＝eq\r(2)Ne0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．2．(2017·安徽池州一模)如圖所示，ABCD為一矩形導(dǎo)體框，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，O1O′1與O2O′2為ABCD的兩條對(duì)稱軸．開始時(shí)ABCD所在平面與磁場(chǎng)垂直，若讓線框分別以角速度ω1、ω2繞O1O′1、O2O′2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知AB＝CD＝a，AD＝BC＝2a，則下列說法正確的是A．若ω1＝eq\f(ω2,2)時(shí)，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值相等B．若ω1＝ω2時(shí)，兩種情況下電流最大時(shí)安培力的功率相等C．若ω1＝ω2時(shí)，兩種情況下，電流的有效值之比I1∶I2＝2∶1D．因?yàn)閷?dǎo)體框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)能不變，而又產(chǎn)生了電能，所以此電磁感應(yīng)現(xiàn)象不滿足能量守恒定律解析：選B感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝2Ba2ω，若角速度不相等，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值不相等，A錯(cuò)誤；電流最大時(shí)，安培力的功率P＝2BImL1·v＝2BImL1·eq\f(ωL2,2)＝BImωS，當(dāng)角速度相等時(shí)，兩種情況下電流最大時(shí)安培力的功率相等，B正確；只要角速度相等，兩種情況下電動(dòng)勢(shì)的最大值就相等，則電流的最大值、有效值就相等，C錯(cuò)誤；導(dǎo)體框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)能不變，是外力克服安培力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，滿足能量守恒定律，D錯(cuò)誤．3．(2017·廣東珠海一模)交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e＝100eq\r(2)sin(100πt)V，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)把該交流發(fā)電機(jī)接在如圖所示的理想變壓器的電路中時(shí)，已知該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，電流表是理想電表，負(fù)載電阻R的阻值為10Ω，則下列說法正確的是()A．電流表的示數(shù)為2eq\r(2)AB．負(fù)載電阻R兩端的電壓為20eq\r(2)VC．負(fù)載電阻R消耗的電功率為40WD．通過負(fù)載電阻R的電流的周期為T＝0.1s解析：選C由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得副線圈兩端的電壓U2＝20V，電流表的示數(shù)I＝eq\f(U2,R)＝2A，A、B錯(cuò)誤；負(fù)載電阻上的電功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(202,10)W＝40W，C正確；變壓器不改變交流電的周期，T＝0.02s，D錯(cuò)誤．4．(2017·山東淄博一模)如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1，其原線圈接一交流電源，電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，副線圈接一電動(dòng)機(jī)，電阻為11Ω.若電流表A2示數(shù)為1A，電表對(duì)電路的影響忽略不計(jì)，則()A．交流電的頻率為100HzB．電動(dòng)機(jī)輸出功率為33WC．電流表A1示數(shù)為5D．變壓器原線圈的輸入功率為33W解析：選B由ω＝100π＝2πf，解得f＝50Hz，A錯(cuò)誤；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)解得副線圈兩端的電壓U2＝44V，電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出＝U2I2－Ieq\o\al(2,2)R＝33W，B正確；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I1＝0.2A，C錯(cuò)誤；變壓器原線圈的輸入功率P＝U1I1＝220×0.2W＝44W，D錯(cuò)誤．5．(2018·湖北荊門調(diào)考)如圖甲所示，理想變壓器的原線圈輸入電壓如圖乙所示的交變電流，電路中電阻R＝10Ω，M是標(biāo)有“10V10W”的電動(dòng)機(jī)，其繞線電阻r＝1Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作．下列說法正確的是()A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是11∶1B．電流表示數(shù)是11C．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為1WD．變壓器的輸入功率為20W解析：選D由乙圖知變壓器的原線圈輸入電壓有效值U1＝100V，因電動(dòng)機(jī)正常工作，副線圈輸出電壓的有效值U2＝10V，故變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是U1∶U2＝10∶1，A錯(cuò)誤；R上電流IR＝eq\f(U2,R)＝eq\f(10,10)A＝1A，電動(dòng)機(jī)上通過的電流IM＝eq\f(P,U2)＝eq\f(10,10)A＝1A，故電流表示數(shù)是IA＝IR＋I(xiàn)M＝2A，B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出＝P－Ieq\o\al(2,M)r＝(10－1)W＝9W，C錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率為P入＝(10＋10)W＝20W，D正確．6．如圖甲所示的變壓器電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1∶2，a、b輸入端輸入如圖乙所示的交變電流，副線圈電路中電阻R＝1Ω，電路中的電流表、電壓表都是理想電表，下列說法正確的是()A．電壓表的示數(shù)為2eq\r(10)VB．電流表的示數(shù)為eq\r(10)AC．電阻R的功率為10WD．電路中的電流在1s內(nèi)方向改變50次解析：選C輸出電壓的有效值為U1，eq\f(U\o\al(2,1),R)·T＝eq\f(1,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(22,R)·eq\f(T,2)，得U1＝eq\f(\r(10),2)V，因eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝eq\r(10)V，A錯(cuò)誤；I1U1＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝10W，I1＝2eq\r(10)A，B錯(cuò)，C正確；交流電的周期為0.02s，電流1s內(nèi)方向改變100次，D錯(cuò)誤．7．(2018·江西模擬)如圖甲所示，空間中存在一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，一矩形線圈繞水平中心軸P勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω＝10eq\r(2)rad/s，線圈面積S＝0.3m2，匝數(shù)n＝4，現(xiàn)把甲圖產(chǎn)生的交流電加在乙圖的a線圈兩端，鐵芯上的另一線圈b與一個(gè)標(biāo)有“12V9W”的小燈泡相連．線圈a與b的匝數(shù)之比為1∶2．甲圖中的矩形線圈從圖示位置運(yùn)動(dòng)開始計(jì)時(shí)，不計(jì)所有導(dǎo)線的電阻．則()A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝6eq\r(2)sin10eq\r(2)t(V)B．線圈繞P轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)等于繞另一平行于P軸的Q軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C．小燈泡恰好正常發(fā)光D．小燈泡不能正常發(fā)光解析：選BD線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)，與線圈匝數(shù)、面積、磁感應(yīng)強(qiáng)度、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和計(jì)時(shí)的起點(diǎn)位置有關(guān)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝nBSωcosωt，故e＝6eq\r(2)cos10eq\r(2)t(V)，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；不計(jì)導(dǎo)線的電阻，加在a線圈兩端的電壓有效值為6V，而這里鐵芯不閉合，a、b線圈的磁通量應(yīng)是a線圈的大于b線圈的，故有U1＝naeq\f(ΔΦa,Δt)>U2＝nbeq\f(ΔΦb,Δt)，得U2<12V，小燈泡不能正常發(fā)光，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．8．(2017·山西晉城期末)圖甲所示的變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，圖乙是該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象，L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9V6W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，以下說法不正確的是()A．a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為Uab＝27eq\r(2)sin100πt(V)B．電流表的示數(shù)為2AC．流過燈L2的電流每秒鐘方向改變50次D．a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab＝18W解析：選ACD變壓器副線圈兩端的電壓U2＝9V，副線圈中的三只燈泡均正常發(fā)光，副線圈中的電流I2＝3×eq\f(P,U)＝2A，原線圈中的電流I1，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I1＝eq\f(2,3)A，燈L4正常發(fā)光，電壓為9V，ab輸入端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式uab＝36eq\r(2)sin100πt(V)，A錯(cuò)誤，B正確；交流電的頻率為50Hz，所以流過每只燈泡的電流每秒方向改變100次，C錯(cuò)誤；ab輸入端輸入功率P＝UabI1＝36×eq\f(2,3)W＝24W，D錯(cuò)誤．9．(2018·湖北武漢調(diào)研)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器．升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝1∶10，在T1的原線圈兩端接入一正弦交流電，輸電線的總電阻為2r＝2Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為n3∶n4＝10∶1，若T2的“用電設(shè)備”兩端的電壓為U4＝200V且“用電設(shè)備”消耗的電功率為10kW，不考慮其他因素的影響，則()A．T1的副線圈兩端電壓的最大值為2010eq\r(2)VB．T2的原線圈兩端的電壓為2000VC．輸電線上損失的電功率為50WD．T1的原線圈輸入的電功率為10．1kW解析：選ABCeq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，解得U3＝2000V，“用電設(shè)備”中的電流I4＝eq\f(P,U4)＝eq\f(10kW,200)＝50A，輸電線上的電流I2＝I3＝eq\f(I4,10)＝5A，輸電線上損失的電壓為ΔU＝I2·2r＝10V，升壓變壓器副線圈兩端的電壓U2＝U3＋ΔU＝2010V，T1的副線圈兩端電壓的最大值為2010eq\r(2)V，A、B正確；輸電線上損失的電功率ΔP＝Ieq\o\al(2,2)·2r＝50W，C正確；T1的原線圈輸入的電功率為P′＝P＋ΔP＝10000W＋50W＝10050W，D錯(cuò)誤．10．(2018·甘肅蘭州一診)演示用交流發(fā)電機(jī)矩形金屬線圈abcd的面積為S，匝數(shù)為n，線圈總電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示．從某時(shí)刻起線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，外電路電阻為R.下列說法中正確的是()A．從t1到t3這段時(shí)間內(nèi)穿過線圈磁通量的變化量為零B．t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率為E0C．從t3到t4這段時(shí)間通過電阻R的電荷量為eq\f(E0,R＋rω)D．電阻R的發(fā)熱功率為eq\f(RE\o\al(2,0),2R＋r2)解析：選CDt1和t3兩個(gè)時(shí)刻處于中性面位置，磁通量大小相等，方向相反，這段時(shí)間內(nèi)穿過線圈磁通量的變化量為2BS，A錯(cuò)誤；E0＝neq\f(ΔΦ,Δt)，解得t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(E0,n)，B錯(cuò)誤；從t3到t4這段時(shí)間通過電阻R的電荷量為q＝neq\f(ΔΦ,r＋R)＝neq\f(BS,R＋r)＝eq\f(E0,R＋rω)，C正確；電阻R的熱功率P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(E0,\r(2)),R＋r)))2R＝eq\f(RE\o\al(2,0),2R＋r2)，D正確．二、計(jì)算題(本題共2小題，共40分)11．(20分)一個(gè)小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓U0＝250V，內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)，最大輸出功率為Pm＝30kW，它通過總電阻為R線＝2Ω的輸電線直接向遠(yuǎn)處的居民區(qū)供電．設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓為U＝220V的白熾燈，總功率為P用＝22kW，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化．(1)當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時(shí)，電燈兩端的電壓是多少伏？發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的電功率為多大？(2)若采用高壓輸電，在發(fā)電機(jī)端用升壓變壓器，在用戶端用降壓變壓器，且不計(jì)變壓器和用戶線路的損耗．已知用戶端變壓器的降壓比為40∶1，當(dāng)全部用戶電燈正常發(fā)光時(shí)，輸電線上損耗的功率為多大？解析：(1)由P＝eq\f(U2,R)知居民區(qū)的總電阻為R用＝eq\f(U2,P用)＝2.2Ω所以當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時(shí)，電燈兩端的電壓是U燈＝eq\f(U0,R用＋R線)R用≈131V發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的電功率為P實(shí)＝eq\f(U\o\al(2,0),R用＋R線)＝14881W.(2)當(dāng)全部用戶的電燈正常發(fā)光時(shí)，用戶變壓器副線圈中的電流為I2＝eq\f(P用,U)＝100A由電流規(guī)律n1I1＝n2I2知輸電線上的電流為I1＝eq\f(1,40)×100A＝2.所以輸電線上損耗的功率為ΔP＝Ieq\o\al(2,1)R線＝12.5W.答案：(1)131V14881W(2)12.5W12．(20分)如圖是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場(chǎng)地上做“搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)”的示意圖．他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動(dòng)，銅芯線的兩端分別通過細(xì)銅線與靈敏交流電流計(jì)相連．搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))垂直．搖動(dòng)時(shí)，銅芯線所圍成半圓周的面積S＝2m2，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω＝10eq\r(2)rad/s，用電流計(jì)測(cè)得電路中電流I＝40μA，電路總電阻R＝10Ω，g取10m/s2，eq\f(π,\r(2))＝2．25．(1)求該處地磁場(chǎng)