十年高考真题分类汇编20102019物理专题11交变电流传感器解析教师版

十年高考真题分类汇编(2010－2019)物理专题11交变电流传感器选择题：1.(2019•海南卷•T8)如图，一理想变压器输入端接交流恒压源，输出端电路由R1、R2和R3三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由5：1改为10：1后A.流经R1的电流减小到原来的14B.R2两端的电压增加到原来的2倍C.R3两端的电压减小到原来的12D.电阻上总的热功率减小到原来的14【答案】CD【解析】A、变压器原、副线圈的匝数比由5：1改为10：1，则副线圈的输出电压减小为原来的12，根据欧姆定律可知，流经R1的电流减小到原来12，故A错误。B、根据串并联电路规律可知，R2两端的电压减小到原来的12，故B错误。C、同理，R3两端的电压减小到原来12，故C正确。D、副线圈总电阻不变，根据功率公式可知，2UPR，总功率减小到原来的14，故D正确。故选：CD。2.(2019•江苏卷•T1)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20V时，输出电压A.降低2VB.增加2VC.降低200VD.增加200V【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即1122UnUn，得：2211nUUn，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：2211nUUn，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。3.(2018·全国III卷·T3)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方:Q正等于A.B.C.1:2D.2:1【答案】D【解析】试题分析本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。解析根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正=u02∶()2=2∶1，选项D正确。点睛此题将正弦交变电流和方波交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。点睛此题将正弦交变电流和方波交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。4.(2011·安徽卷)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为A.22BLRB.222BLRC.224BLRD.24BLR【答案】D【解析】交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为T，而线框转动一周只有4T的时间内有感应电流，则有222 4LBLTRIRTR（），所以24BLIR，所以D正确.【考点定位】交流电的有效值，5.(2011·天津卷)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则A.t=0.005s时线框的磁通量变化率为零B.t=0.01s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311VD.线框产生的交变电动势的频率为100Hz【答案】B【解析】由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e=311sin100πt。当t＝0.005s时，瞬时值e≈311V，此时磁通量变化率最大，A错；同理当t＝0.01s时，e＝0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；对于正弦交变电流其有效值为max2E，题给电动势的有效值为220V，C错，交变电流的频率为f＝1/T＝ω/2π=50Hz，D错。【考点定位】交流电的产生，交流电图像6.(2012·北京卷)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为2P。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为A.5VB.52VC.10VD.102V【答案】C【解析】设电热器的电阻为R，t时间内产生的热量为Q，则：2UQtR此热量是接交流电源上产生的热功率的2倍，所以2122UQQtR，所以22 2UUttRR有，解得：102UV有＝，所以最大值为 210UV有＝。故选C【考点定位】本题考查了交变电流的有效值7.(2013·海南卷)如图所示，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是A.拉力的大小在运动过程中保持不变B.棒通过整个圆环所用的时间为aR2C.棒经过环心时流过棒的电流为raRB2D.棒经过环心时所受安培力的大小为πraRRB282【答案】D【解析】导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度变化而变化，故拉力一直在变，A错误；设棒通过整个圆环所用时间为t，由匀速直线运动的基本关系式可知，2122Rat，解得运动时间：4Rta，B错误；由22vax可知，棒经过圆心时的速度2vaR，此时的感应电动势22EBRvBRv，而金属环的两部分并联，等效电阻2Rrr总，故棒经过环心时的电流强度42EBaRIrr总，C错误，此时棒受到的安培力的大小2822BRaRFBIRr，D正确【考点定位】考查电磁感应、电路问题牛顿运动定律相结合问题。8.(2013·福建卷·T15)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=t10sin210(V)，则A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为210VC.外接电阻R所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表的示数为1.0A【答案】D【解析】：从电动势瞬时值表达式可知，交变电流的频率，选项A错误；该电动势的有效值，选项B错误；电路中电流(有效值)，电阻R消耗功率P＝I2R＝9W，选项C错误；电流表的读数即为电流的有效值，选项D正确。【考点定位】考查了交变电流的有关知识、焦耳定律、闭合电路欧姆定律的应用问题，难度中等。9.(2015·全国新课标Ⅱ卷·T15)如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是A.UaUc，金属框中无电流B.UbUc，金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=－21Bl²ω，金属框中无电流D.Ubc=21Bl²ω，金属框中电流方向沿a-c-b-a【答案】C【解析】当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，穿过直角三角形金属框abc的磁通量恒为0，所以没有感应电流，由右手定则可知，c点电势高，221BlUbc，故C正确，A、B、D错误。【考点定位】导体切割磁感线【方法技巧】本题主要是理解感应电流产生的实质，有感应电流一定有感应电动势，而有感应电动势不一定有电流的。本题有两根导体棒切割磁感线，但穿过闭合线圈的磁通理没变。10.(2015·四川卷·T4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A.峰值是e0B.峰值是2e0C.有效值是022NeD.有效值是02Ne【答案】D【解析】由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝2mU，即U＝02Ne，故选项C错误；选项D正确。【考点定位】对正弦式交变电流的产生原理的理解，以及其四值运算、闭合电路欧姆定律的应用。11.(2013·海南卷·T3)通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为A.12VB.410VC.15VD.85V【答案】B【解析】由题意结合有效值的定义可得22212212()510IRTIRTIRT，将10.1IA，20.2IA代入可得流过电阻的电流的有效值1025IA，故电阻两端电压的有效值为410IRV，本题选B。【考点定位】考查交流电的有效值和欧姆定律。12.(2011·四川卷)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60º时的感应电流为1A。那么A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos2tTD.任意时刻穿过线圈的磁通量为ф=Tsin22()22mIPIrr2tT【答案】AC【解析】绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电，由于从垂直中性面开始其瞬时表达式为cosmiI，得/cos2mIiA，则感应电动势的最大值为224mmEIrV，C正确，B错误；电功率为W，A正确；任意时刻穿过线圈的磁通量为=Tsin2tT中当时间为2Tt时T，单位不正确；所以正确答案是AC。【考点定位】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；交流的峰值、有效值以及它们的关系.13.(2012·广东卷)某小型发电机产生的交变电动势为)(100sin50Vte，对此电动势，下列表述正确的有A.最大值是V250B.频率是100HzC.有效值是V225D.周期是0.02s【答案】CD【解析】由电动势的表达式可知，最大值为50?V，而有效值为：502522EVV，A错误C正确；2100Df，故50?fHz，周期10.02?Tsf，B错误D正确。故选CD【考点定位】本题考查了交变电流的表达式以及有效值等相关知识。14.(2015·全国新课标Ⅰ卷·T19)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【答案】AB【解析】圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A对，圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流产生，选项B对。圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C错。圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D错。【考点定位】电磁感应【规律总结】把握磁通量的变化才是关键，根据对称性，圆盘磁通量始终等于零，无磁通量变化。15.(2014·天津卷·T7)如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产