2018年新课标高考物理总复习 阶段综合评估 交变电流 传感器

阶段综合评估(十一)交变电流传感器一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求)1．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝102sin20πt(V)，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C．t＝0时，线圈切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4s时，电动势第一次出现最大值解析：选A由电动势e＝102sin20πt(V)知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误。当t＝0.4s时，e＝102sin(20π×0.4)V＝0，D错误。2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰开灯时电灯比深夜时要显得暗，这是因为此时()A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流解析：选C总电阻减小，总电流增大，输电线电阻造成的电压损失ΔU＝IR线增大，电灯得到的电压减小，所以灯泡在七八点钟时显得要暗些。3.(2017·广东湛江调研)如图，实验室一台手摇交流发电机的内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的最大值为10VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表○A的示数为1A解析：选D由发电机产生的感应电动势表达式e＝102·sin10πt(V)可知，该交变电流为正弦式交变电流，其感应电动势的瞬时值基本表达式为e＝Emsinωt，由两式对照可知Em＝102V，ω＝10πrad/s，又由于ω＝2πf，解得f＝5Hz，故选项A、B错误；理想交流电流表测量的是电路中总电流的有效值，根据闭合电路的欧姆定律有I＝ER＋r＝1A，外接电阻R所消耗的电功率P＝I2R＝9W，故选项C错误，D正确。4．(2017·山东潍坊统考)如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是()A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sinωtB．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1C．电压表的示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小解析：选C题中图示线圈位置是与中性面垂直的位置，从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2cosωt，选项A错误。理想变压器的输入功率与输出功率相等，选项B错误。原线圈电压的有效值U1＝22NBωL2，由U1U2＝12，得U2＝2NBωL2，由于二极管的单向导电性，副线圈中只有半个周期内有电流，设电压表示数为U，根据有效值的定义得U22R×T2＝U2R×T，所以电压表的示数U＝NBωL2，选项C正确。若滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈的总阻值增大，原线圈电压不变，副线圈电压也不变，电压表示数不变，由欧姆定律得副线圈的电流变小，原线圈中的电流也变小，电流表示数变小，选项D错误。5.如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压恒定的正弦交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态。当S闭合后，所有灯泡都能发光，则下列说法正确的有()A．副线圈两端电压不变B．灯泡L1变亮，L2的亮度不变C．副线圈中电流变大，灯泡L1变亮，L2变暗D．因为不知变压器原、副线圈的匝数比，所以L1及L2的亮度变化不能判断解析：选C当S闭合后，通过副线圈的电流增大，根据变压器的原理知，通过原线圈的电流也增大，故L1因两端电压变大而变亮，则原线圈两端的输入电压减小，副线圈两端的输出电压也随之减小，L2两端电压变小，L2变暗，故选项C正确。6.如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表○A和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A．交流电流表的示数I＝NBSω2RB．一个周期内通过R的电荷量q＝2NBSRC．R两端电压的有效值U＝NBSω2D．图示位置电流表的示数为0解析：选AB设回路中电流的有效值为I，由电流的热效应可知，12NBSω2R2RT＝I2RT，I＝NBSω2R，A正确，D错误；电阻R两端电压的有效值U＝IR＝NBSω2，C错误；一个周期内通过R的电荷量q＝NΔΦR＝2NBSR，B正确。7．如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝202sin100πt(V)B．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若将S1换接到2，R消耗的电功率为0.8W解析：选AD由题图乙可知，Um＝202V，T＝0.02s，则ω＝2πT＝100πrad/s，输入电压u＝202sin100πt(V)，故A正确；由变压器的变压规律知：U1U2＝n1n2，故U2＝U1n2n1＝20×15V＝4V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝U22R总，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝U22R＝4220W＝0.8W，D正确。8．(2016·海南高考)如图(a)所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是()A．变压器输入、输出功率之比为4∶1B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C．u随t变化的规律为u＝51sin(50πt)(国际单位制)D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大解析：选BD由题意，理想变压器输入、输出功率之比为1∶1，选项A错误；变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即I1I2＝n2n1＝14，故选项B正确；由题图(b)可知交流电压最大值Um＝51V，周期T＝0.02s，角速度ω＝100πrad/s，则可得u＝51sin(100πt)(V)，故选项C错误；RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D正确。二、实验题9．(2016·北京高考)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)。解析：由R­t图像可知，热敏电阻在温度上升时电阻减小，则导电能力增强。相对金属热电阻，热敏电阻在相同的温度变化情况下电阻变化大，则热敏电阻对温度变化的响应更敏感。答案：增强敏感10.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其阻值随温度升高而降低。某同学用伏安法研究一只热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，并希望所测曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的水瓶(图中未画出)、电源(3V，内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干。(1)在图甲中，a、b、c三条图线能正确反映热敏电阻伏安特性的是________。(2)为了减小实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图乙中A、B、C、D四个电路中选择________电路来测量热敏电阻的阻值。(3)根据问题(2)中所选电路图，请用笔画线代替导线将图丙的实物电路补充完整，要求正确体现电流表和电压表挡位选择。丙解析：(1)由I＝UR可知，I­U图线上某点与原点的连线的斜率k＝1R，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故对应的伏安特性曲线应为c。(2)描绘电阻的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由于待测电阻阻值较小，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，应选图B所示的实验电路。(3)由原理图将实物图连接，注意电流表量程选0～0.6A，电压表量程选0～3V，根据电路图连接实物电路图，如图所示。答案：(1)c(2)B(3)见解析图三、计算题11．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为B＝1πT，当线圈以300r/min的转速匀速转动时，求：(1)转动中感应电动势的有效值。(2)电路中交流电压表和电流表的示数。(3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量。解析：(1)Em＝NBSω＝100×1π×0.05×2π×30060V＝50VE＝Em2＝252V≈35.4V。(2)电流表示数I＝ER＋r＝3.54A电压表示数U＝IR＝3.54×9V＝31.86V。(3)从图示位置转过90°的过程中，E－＝NΔΦΔt，又因为I－＝E－R＋r，所以q＝I－Δt，解得q＝NΔΦR＋r＝NBΔSR＋r≈0.16C。答案：(1)35.4V(2)31.86V3.54A(3)0.16C12．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V6W”的相同灯泡。输入端交流电压u的图像如图乙所示。(1)求图甲中电压表的读数。(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。解析：(1)根据题图可得原线圈电压的最大值U1m＝272V，其有效值U1＝27V根据n1n2＝U1U2，得U2＝9V，此即电压表的读数。(2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I1＝3A根据U1I1＝U2I2代入数据得I2＝9A正常发光时每个灯泡中电流为I额＝P额U额＝1A所以允许接入的灯泡的个数为n＝I2I额＝9盏。(3)电阻两端电压为UR＝U2－U额＝3V电阻阻值为R＝URI2＝13Ω。答案：(1)9V(2)9盏(3)13Ω