高效测评卷(十)

高三一轮总复习新课标物理高效测评卷(十)[选修3－2]第十章交变电流传感器1．如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内，下述说法正确的是()A．因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C．线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍解析：本题考查电磁感应现象，基础题．线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感应线平行时，磁通量最小感应电动势最大，A、B项错C项对；电流的有效值I＝nBSω2R，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．答案：CD2．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝110∶18，交流电源的电压u＝2202sin120πtV，电压表、电流表均为理想电表，已知电流表A2的示数为2A，则()A．电流表A1的示数为0.15AB．交流电的频率为60HzC．定值电阻R的阻值为18ΩD．电压表的示数为362V答案：BC3．某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是()解析：我国照明电网所用的交变电流有效值为220V，频率为50Hz，若转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，由E＝nBSω可知有效值E′＝110V，对应的最大值为1102V．而T′＝2T＝0.04s，所以对应的图象为B.答案：B4.如图所示，动圈式话筒是能够将声音信号转变为微弱的电信号(交变电流)的装置，该装置产生的电信号一般都不是直接送给扩音机，而是经过一个变压器后再送给扩音机放大，变压器的作用是能够减少电信号沿导线传输过程中的电能损失．下列说法中正确的是()A．该话筒能够将声音信号转变为电信号，利用的是电磁感应原理B．该话筒将声音信号转变为电信号的部件其实质是一个电容传感器C．该话筒中的变压器一定是升压变压器，因为P＝UI，升压后，电流减小，导线上损失的电能减少D．该话筒中的变压器一定不是升压变压器，因为P＝U2/R，升压后，导线上损失的电能会增加解析：动圈式话筒的工作原理即电磁感应，选项A正确、B错误；变压器的作用是能够减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，则由P＝UI及P＝I2R可知，电路中电流越小，导线上损失的电能越少，所以选项C正确、D错误．答案：AC5.为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压U0＝110002sin100πtV的交流电降为220V供居民小区用电，则变电站变压器()A．原、副线圈匝数比为50∶1B．副线圈中电流的频率是50HzC．原线圈的导线比副线圈的要粗D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析：由U0＝110002sin100πtV可知交流电压的有效值为11000V，根据理想变压器工作原理可知：n1n2＝U1U2可得原、副线圈匝数比为50∶1，选项A正确；由于2πf＝100π，所以原线圈中交流电的频率是50Hz，因变压器不改变交流电的频率，所以选项B正确；理想变压器的输入功率与输出功率相等，则原线圈中电流小于副线圈中的电流，故原线圈的导线比副线圈的要细，选项C错误；根据并联电路的特点可知居民小区各用电器电流的总和应等于副线圈中的电流，选项D错误．答案：AB6．一个探究性学习小组利用示波器，绘制出了一个原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器的副线圈两端输出电压u随时间t变化的图象，如图所示(图线为正弦曲线)．则下列说法正确的是()A．该变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝20sin(100πt)VB．接在副线圈两端的交流电压表的示数为7.1VC．该变压器原线圈输入频率为50HzD．接在副线圈两端的阻值为20Ω的白炽灯消耗的功率为2.5W解析：由图象知该交变电压的最大值为10V，周期为4×10－2s，其角频率ω＝2πTrad/s，则原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝20sin(50πt)V，A项错误；交流电压表的示数为有效值，U＝102V≈7.1V，B项正确；该交变电压的频率f＝1T＝25Hz，变压器不改变交变电流的频率，C项错误；计算白炽灯的功率要用有效值，P＝U2R＝2.5W，D项正确．答案：BD7.两只相同的电阻，分别通过简谐波形的交流电和方形波的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图所示，在简谐波形交流电的一个周期内，简谐波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比为Q1Q2等于()A．3∶1B．1∶2C．2∶1D．4∶3解析：由题图知简谐波形交流电为正弦交流电，其有效值为I1＝Im2＝12A方形波交流电为方波电流，由于电流的热效应与电流的方向无关，所以其有效值为I2＝Im＝1A，因此Q1Q2＝I21RTI22RT＝12.答案：B8．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，副线圈匝数n2＝220匝，交流电源的电压u＝2202sin100πt(V)，电阻R＝44Ω，电压表、电流表为理想电表，则下列说法错误的是()A．交流电的频率为50HzB．电流表的示数为0.2AC．电流表的示数为2AD．电压表的示数为44V解析：由交流电源的电压瞬时值表达式可知，ω＝100πrad/s，所以频率f＝1T＝ω2π＝50Hz，A项说法正确；理想变压器的电压比等于线圈匝数比，即n1n2＝U1U2，其中原线圈电压的有效值U1＝220V，U2＝n2n1U1＝44V，故D项说法正确；I2＝U2R＝1A，故C项说法错误；由电流比与线圈匝数成反比，即I1I2＝n2n1，所以I1＝n2n1I2＝0.2A，故B项说法正确．综上所述，说法错误的是C项．答案：C9．如图甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3为三只规格均为“9V,6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示．则以下说法中正确的是()A．电压表的示数为272VB．三只灯泡均能正常发光C．电流表的示数为2AD．变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz解析：交流电表读数为有效值，故电压表示数U1＝Um2＝27V，A错误；U1U2＝n1n2，n1n2＝3，则副线圈两端电压为9V，三只灯泡均正常发光，B正确；副线圈中电流I2＝3IL＝3A，C正确；变压器不改变交流电的频率，原、副线圈频率均为50Hz，D正确．答案：BCD10.如图所示，交流发电机线圈的面积为0.05m2，共100匝．该线圈在磁感应强度为1πT的匀强磁场中，以10πrad/s的角速度匀速转动，电阻R1和R2的阻值均为50Ω，线圈的内阻忽略不计，若从图示位置开始计时，则()A．线圈中的电动势为e＝50sin10πtVB．电流表的示数为2AC．电压表的示数为502VD．R1上消耗的电功率为50W解析：由于线圈从图示位置(即磁场方向平行于线圈平面)开始计时，所以e＝Emcosωt，其中Em＝NBSω＝50V，故线圈中的电动势e＝50cos10πtV，故A选项错误；线圈产生的电动势的有效值为E＝502V＝252V，由于线圈的内阻不计，故电压表的示数为U＝E＝252V，故C选项错误；电流表的示数I＝UR并，其中R并＝R1R2R1＋R2＝25Ω，所以I＝2A，故B选项正确；电阻消耗的电功率为P＝U2/R1＝25W，故D选项错误．答案：B11．如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R1为一定值电阻．下列说法中正确的是()A．电压表示数为22VB．当传感器R2所在处出现火灾时，电压表的示数减小C．当传感器R2所在处出现火灾时，电流表的示数减小D．当传感器R2所在处出现火灾时，电阻R1的功率变小解析：本题考查交变电流和变压器原理．由图象可知交变电流的电压有效值为220V，因为原副线圈的匝数比为10∶1，故变压器副线圈的输出电压为22V，而电压表测的是R2两端的电压，所以小于22V，故A错误；当传感器R2处出现火灾时，热敏电阻R2的阻值随温度升高而减小，变压器的输出电压不变，热敏电阻与定值电阻R1分压，故R2的分压减小，电压表示数变小，B正确；R2减小时，变压器的负载电阻减小，电流增大，则原线圈的电流也增大，所以电流表的示数增大，C错误；由于负载电路的电流增大，电阻R1消耗的功率也增大，故D也错误．答案：B12．一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为ω时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E0，周期为T0，外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2ω，线圈中产生的交变电动势的最大值为E，周期为T，外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为()A．T＝12T0，E＝2E0B．T＝12T0，P＝4P0C．T＝T0，P＝P0D．T＝12T0，P＝2P0解析：设线圈为N匝，面积为S，所在区域磁感应强度为B，当角速度为ω时，产生的最大感应电动势E0＝NBSω，周期T0＝2πω，外力提供的功率P0＝E202R＝N2B2S2ω22R.当角速度为2ω时，产生的最大感应电动势E＝2NBSω＝2E0，周期T＝2π2ω＝πω＝12T0，外力提供的功率P＝4N2B2S2ω22R＝4P0.故A、B项正确．答案：AB13.如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是()A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL2C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2D．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL27r解析：电路中产生的感应电动势的最大值为Emax＝BL2ω，有效值为E＝Emax2＝22BL2ω.当S断开时，电压表读数为Ucd＝E4r×r＝28BωL2，A选项错误，B选项正确．S闭合时，电压表的读数为Ucd＝I×r2＝E3r＋r2×r2＝E7＝214BL2ω，电流表读数为2BL2ω14r，C选项错误．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为Q＝IΔt＝12ERΔt＝12ΔΦ/Δt3r＋r2Δt＝ΔΦ7r＝BL27r，D选项正确．答案：BD14．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，R1＝30Ω，R2＝60Ω，R3＝20Ω，已知开关S闭合时，通过R1的正弦交流电如图乙所示，则开关S断开后()A．原线圈输入交流电的频率为0.02HzB．原线圈输入电压的最大值为3002VC．电流表示数为325AD．R3消耗的功率为14.4W解析：根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s、频率为50Hz，A错．当开关S闭合时由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1A，根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝30V，通过计算得副线圈两端的电压为60V，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比，可知原线圈输入电压的最大值为300V，B错；当开关S断开后，原、副线圈上的电压不变，故流过R1的电流的最大值为U′mR3＋R1＝1.2A，而电流表测的是电流的有效值，故电流表示数为325，C正确；由P3＝I2R3得R3消耗的功率为14.4W.答案：CD