【骄子之路】2023高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器阶段综合测评

阶段综合测评十　交变电流　传感器(时间：90分钟　满分：100分)温馨提示：1.第Ⅰ卷答案写在答题卡上，第Ⅱ卷书写在试卷上；交卷前请核对班级、姓名、考号.2.本场考试时间为90分钟，注意把握好答题时间.3.认真审题，仔细作答，永远不要以粗心为借口原谅自己．第Ⅰ卷(选择题，共70分)一、选择题(本题共14小题，每小题5分，共70分．有的小题给出的四个选项中只有一个选项正确；有的小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选或不答得0分)1．(2015届黄山市高三第一次质检)一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U如图所示．副线圈仅接入一个10Ω的电阻．则(　　)A．流过电阻的电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是100VC．变压器的输入功率是1×103WD．经过1分钟电阻发出的热量是6×103J解析：由题意可知原线圈输入电压U1＝220V，根据＝，得U2＝＝100V，所以流过电阻的电流I＝＝10A，选项A错误；副线圈输出电压为100V，电压表示数为100V，选项B错误；变压器的输出功率P2＝I2R＝103W，理想变压器输入功率等于输出功率，故选项C正确；经1分钟电阻R发出的热量Q＝I2Rt＝6×104J，故选项D错误．答案：C2．(2015届广东省中山一中等七校高三联考)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻R＝22Ω，则(　　)A．交流电的频率为100HzB．t＝0.005s时电压表的读数为22V10\nC．t＝0.01s时电流表读数为1AD．该变压器原线圈的输入功率为22W解析：由图象知交流电的周期为T＝0.02s，频率为f＝＝50Hz，故选项A错误；电压表的读数为电压的有效值，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为22V，所以电压表的读数为22V，故选项B错误；副线圈的电阻为22Ω，所以副线圈的电流为I＝1A，电流与匝数成反比，原线圈的电流为A，电流表的读数为电流的有效值，所以电流表读数为0.1A，故选项C错误；副线圈消耗的功率P＝UI＝22×1＝22W，输入功率等于输出功率，故选项D正确．答案：D3．(2015届潍坊市高三质检)如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头P可改变其匝数．下列说法正确的是(　　)A．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变大B．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变小C．仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变大D．仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变小解析：副线圈滑动触头P的位置不动，输出电压保持不变，仅增大R的阻值，通过灯泡的电流将减小，选项A错误；选项B正确；仅将滑动触头P向下滑动，变压器输出电压减小，灯泡两端电压减小，选项D正确，选项C错误．答案：BD4．如图所示，理想变压器的原线圈两端接u＝220sin100πt(V)的交流电源上副线圈两端接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．原线圈中的输入功率为220WB．原线圈中电流表的读数为1AC．副线圈中电压表的读数为100VD．副线圈中输出交流电的周期为0.01s10\n解析：原线圈输入电压为U1＝220V，副线圈输出电压U2＝110V，输出功率P出＝＝220W，则输入功率P入＝U1I1＝220W，解得I1＝1A，故选项A、C错误，选项B正确；由u＝220sin100πt(V)可知，交流电的频率为50Hz，周期为0.02s，故选项D错误．答案：B5．(2015届北京市海淀区高三期末考试)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin100πtV，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11Ω的电阻组成闭合回路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是(　　)A．通过R0电流的有效值是20AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：降压变压器T2的输出电压为220V，通过R0的电流I0＝20A，选项A正确；由题意可知，变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1，选项B正确；升压变压器的输出电压等于输电线损失电压与降压变压器输入电压之和，故选项C错误；升压变压器T1的输入功率等于输电线损失功率与降压器T2的输入功率之和，故选项D正确．答案：ABD6．如图所示，A1和A2是两个规格完全相同的灯泡．L是自感系数很大的线圈，其自身的直流电阻与小灯泡正常工作时电阻相同．对于这个电路，下列说法中可能正确的是(　　)A．闭合开关S时，A2先亮，A1后亮B．闭合开关S时，A1和A2同时亮C．闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A2立刻熄灭，A1过一会儿熄灭D．闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A1和A2都立刻熄灭解析：闭合开关时，A2、A1两灯泡同时亮，选项A错误，选项B正确；闭合开关S，电路稳定后，再断开开关S，灯A2立刻熄灭，由于线圈L的自感作用，灯A1过一会儿熄灭，选项C正确，选项D错误．答案：BC7．如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连．金属滑环L10\n、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联．使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴旋转．下列说法中正确的是(　　)A．线圈平面与磁场垂直时，流经定值电阻R的电流最大B．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大C．线圈转动的角速度越大，交流电流表A的示数越小D．交流电流表A的示数随时间按正弦规律变化解析：线圈平面与磁场垂直时，通过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈此时产生的感应电动势为零，流经定值电阻R的电流最小，选项A错误；线圈平面与磁场平行时，线圈产生的感应电动势最大，流经定值电阻R的电流最大，选项B正确；线圈转动的角速度越大产生的感应电动势越大，电流表的示数越大，选项C错误；交流表的示数为交变电流的有效值，其示数保持不变，选项D错误．答案：B8．(2015届甘肃省天水市高三期末考试)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后(　　)A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变解析：由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变，则副线圈电压不变，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，选项C错误，选项D正确；开关S闭合后，变压器副线圈的负载电阻减小，V2不变，由欧姆定律可得A1示数变大，由于理想变压器P2＝P1，V1与V2示数的比值不变，所以A1与A2示数的比值不变，选项A正确，选项B错误．答案：AD9．(2015届河北省唐山市高三模拟)如图所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光．此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置．现将滑片下移(导线电阻不计)，则以下说法中正确的是(　　)10\nA．灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小B．灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变C．灯不能正常发光，原线圈输入功率变大D．灯不能正常发光，原线圈输入电压不变解析：当滑动变阻器R的滑片P向下移动时，R的有效电阻增大，副线圈输出功率减小，原线圈输入功率减小，即原线圈输入电流减小，电于输出电压不变，灯泡正常发光，故选项A正确，选项B、C、D错误．答案：A10．(2015届开封市高三二模)如图所示，T为理想变压器，原副线圈匝数比为5∶1.A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压u＝220sin314tV，以下说法正确的是(　　)A．当光照增强时，电压表V1示数为44V保持不变B．当光照增强时，电压表V2示数变大C．通过电流表A1的电流方向每秒变化100次D．当光照增强时，电流表A1、A2示数同时变大解析：根据＝，可知U2＝＝44V，所以电压表V1的示数为44V，选项A错误；光照增强时，副线圈组成电路的总电阻减小，电流表A2的示数增大，R1两端电压增大，则V2的示数减小，选项B错误；由题意可知变压器输入交变电流的频率为50Hz，通过电流表A1的电流方向每秒钟变化100次，选项C正确；光照增强时，A2的示数增大，变压器的输出功率增大，则变压器的输入功率增大，则输入电流增大，电流表A1的示数增大，选项D正确．答案：CD11．(2015届郑州市高三质检)如图所示为街头变压器通过降压给用户供电的示意图．变压器和用户之间两条输电线的总电阻用R0表示，用电器增加时相当于R的值减小(滑动片向下移).和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．忽略变压器上的能量损失，输入电压恒定．下列说法正确的是(　　)10\nA．用电器数目增加时，用电器两端电压减小B．用电器数目增加时，两电流表示数I1、I2不变C．变压器的输入功率与用电器数目增减无关D．滑片P向上滑动的过程中，输电线上的功率损耗减小解析：用电器数目增加时，即输出功率增大，输电线中电流增大，输电线损失电压增大，则用电器两端电压减小，选项A正确，选项C错误；用电器数目增大时，变压器原副线圈中电流均增大，选项B错误；滑片P向上滑动时，其有效电阻增大，输出功率减小，输电线中电流减小，输电线损失减小，选项D正确．答案：AD12．(2015届潍坊市高三上学期期末考试)如图所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出的交变电动势的图象如图所示，经一理想变压器给一灯泡供电，原副线圈的匝数比为1∶10，副线圈电路中灯泡额定功率为22W．现闭合开关，灯泡正常发光．则(　　)A．t＝0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零B．该交流发电机的转速为50r/sC．变压器原线圈中电流表示数为1AD．小灯泡的额定电压为220V解析：t＝0.01s时，线圈产生的感应电动势为零，则此时线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题意可知该交变电流的周期为0.02s，所以发电机的转速为50r/s，故选项B正确，变压器原线圈输入电压U1＝22V，变压器副线圈输出电压为220V，灯泡正常发光，小灯泡的额定电压为220V，原线圈输入功率为22W，所以原线圈中的电流为1A，故选项C正确，选项D错误．答案：BC13．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别是n1、n2，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，副线圈接定值电阻R，其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压．当单刀双掷开关由a拨向b后，下列说法正确的是(　　)10\nA．副线圈输出电压的频率变小B．电压表的示数变大C．电流表的示数变小D．原线圈的输入功率变大解析：副线圈输出电压的频率保持不变，故选项A错误；原线圈输入电压不变，当开关由a拨到b后，原线圈匝数减半，则输出电压是原来的2倍，故选项B正确；副线圈输电压增大，副线圈电路电阻不变，副线圈中电流变大，副线圈输出功率变大，选项C错误，选项D正确．答案：BD14．(2015届西安市第一中学月考)如图所示，理想变压器原线圈的匝数，n1＝2200匝，副线圈的匝数n2＝220匝，设R1为定值电阻，L为灯泡，C为电容器，电流表、电压表均为理想电表．原线圈接u＝311sin314t(V)的交流电源，起初开关S处于断开状态．下列说法中正确的是(　　)A．当开关S闭合后，电流表的示数变大B．电压表的示数为22VC．若S闭合时灯发光，则减小电源频率可使灯更亮D．若S闭合时灯发光，则减小C的电容可使灯更亮解析：根据＝，得U2＝＝22V，所以电压表的示数为22V，选项B错误；当开关闭合后灯泡发光，副线圈输出功率增大，原线圈输入功率变大，原线圈中电流增大，电流表示数变大，选项A正确；当闭合开关时灯泡发光，减小电源的频率，电容器的容抗增大，灯泡变暗，选项C错误；减小C的电容，则电容器的容抗增大，灯泡变暗，选项D错误．答案：A第Ⅱ卷(非选择题，共30分)二、计算题(本题共3小题，共30分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)15．(8分)如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝50cm，bc＝ad＝20cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝0.20Ω，线圈在磁感强度B＝0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷E、F与阻值R＝4.8Ω的定值电阻连接，当线圈以角速度ω匀速转动时，发电机的输出功率为2.16×103W，计算中π取3.10\n(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em＝nBSω(其中S表示线圈的面积)；(2)求线圈转动的角速度ω；(3)线圈以ω角速度转动100圈过程中发电机产生的电能．解析：(1)当线圈平面与磁场平行时，线圈产生的感应电动势最大．Em＝2nBLv＝2nB·Lab··ω＝nBSω.(2)该发电机产生交变电动势的有效值E＝，发电机的输出功率P出＝2R联立解得ω＝300rad/s.(3)根据Q＝·tt＝联立解得Q＝4500J.答案：(1)略　(2)300rad/s　(3)4500J16．(10分)如图所示，某小型发电站的发电机输出交流电压为500V，输出电功率为50kW，如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？解析：用500V电压送电时示意图如图所示，则输电线上的电流I0＝＝A＝100A用户获得电压U1＝U0－I0R＝(500－100×3)V＝200V用户获得的功率P1＝U1I0＝2×104W.10\n改用高压输送时，示意图如图所示，要求P损＝0.6%P，即P损＝50×103×0.6%W＝300W输电电流I＝＝A＝10A发电站升压后输电电压U＝＝V＝5000V升压变压器匝数比＝＝＝输电线上损失的电压U′＝IR＝10×3V＝30V到达用户输入变压器电压U2＝U－U′＝(5000－30)V＝4970V所以降压变压器的原副线圈的匝数比为＝.答案：200V　2×104W　1∶10　497∶2217．(12分)如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经s通过电阻R的电荷量是多少？解析：(1)e＝Emsinωt＝nBS·2πfsin(2πft)V＝100××0.05×2π×sinV＝50sin10πtV10\n(2)当t＝s时，e＝50sinV＝0V.(3)电动势的有效值为E＝＝V≈35.4V，电流表示数I＝＝A＝3.54A，电压表示数U＝IR＝3.54×9V＝31.86V.(4)s内线圈转过的角度θ＝ωt＝×2π×＝.该过程中，ΔΦ＝BS－BScosθ＝BS由＝，＝，＝得q＝＝＝C＝C.答案：(1)e＝50sin10πtV　(2)43.3V　(3)31.86V　3.54A　(4)C10