福建2015高三物理单元质量评估(第十章交流电传感器)

福建2015高三物理单元质量评估（十）第十章交流电传感器（时间：90分钟满分：100分）班级姓名成绩选择题答题卡题号12345678910答案一、选择题。（本题共有10小题，每小题4分，共40分；在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。）1．如图所示是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A．周期是0.01SB．最大值是220VC．有效值是220VD．表达式为U=220sin100πt（V）【解析】由题图可得周期为0.02s，A错误。选项D中峰值应该为311V，即U=311sin100πt（V），B、D错误。选项C正确。【答案】C2．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=9Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r=1Ω，下列说法正确的是（）A．交变电流的周期为0.2sB．交变电流的频率为0.4HzC．发电机输出的电压有效值为210VD．发电机输出的电功率为18W【解析】由图可知，交变电流的周期为0.4s，所以其频率为2.5Hz，则A、B错误正确；由图可知电动势的有效值为210V，由闭合电路欧姆定律得，发电机输出电压29ErRRUV，而其输出功率182RUPW，故C错误D正确；应选D。【答案】D3．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为20e/Vt/s－2000.20.4u/Vt/s311O-3110.010.020.030.04tu100sin220V，氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有（）A．开关接通后，氖泡的发光频率为50HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数变大D．开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】交变电压的频率为2100f=50Hz，一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz，A项不正确；由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为22201UV=20V，由2211nUnU得副线圈两端的电压为U2=100V，电压表的示数为交流电的有效值，B项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C项错误；断开后，电路消耗的功率减小，D项错误。【答案】B4．如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为()A．1∶22UB．1∶24UC．2∶14UD．2∶12U【解析】设灯泡正常发光时，额定电流为I0.由题图可知，原线圈中电流I原＝I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副＝2I0，U副＝U，根据理想变压器的基本规律：I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原/U副＝n1/n2得U原＝2U，所以U1＝4U.C项正确．【答案】C5．如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。○V1和○V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；○A1、○A2和○A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是（）A．U2变小、I3变小B．U2不变、I3变大C．I1变大、I2变小D．I1变大、I2变大【解析】因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变，当S断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确。氖泡VuR1A2V2A3A1~V1R2R3R4S【答案】B6．一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻1kΩR，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（）A．T1原、副线圈电流分别为20A和310AB．T2原、副线圈电压分别为220V和51.810VC．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D．有4610盏灯泡（220V、60W）正常发光【解析】输电线路上消耗的功率为P＝I2R＝400kW可知输电线上电流为I2＝20A，根据原线圈P1＝U1I1，可知I1＝103A，A不正确；T1的变压比为n1∶n2=I2∶I1＝1∶50；根据P＝U2I2，可知U2＝2×105V，输电线上电压U线＝I2R＝20000V，T2输入电压为U3＝U2－U线＝1.8×105V,又灯泡正常发光、T2副线圈电压为220V，B不正确；T2的变压比为n3∶n4=U3∶U4＝1.8×105∶220，C错误；根据U3I2＝60n，解得n＝6×104，D选项正确。【答案】D7．（2010年山东高考）.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是（）A.副线圈输出电压的频率为100HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.P向右移动时，原、副线圈的电流比减小[来D.P向右移动时，变压器的输出功率增加【解析】由图甲知该交流电的周期是2×10-2s，交流电的频率是50Hz，变压器不改变频率，所以A不正确；因为原线圈电压的最大值是310V，根据变压器的匝数与电压的关系，副线圈输出电压的最大值为31V，因此B错误；匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误；P向右移动时，负载电阻变小，根据RUP22，变压器的输出功率增加，D正确。【答案】D8．（2010年江苏高考）如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后，在t=t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是（）u/Vt/10-2s310-310O12甲乙PR【解析】开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项为B。【答案】B9．传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域，如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是（）【解析】图A、B是通过改变电介质而引起电容的变化，图D是通过改变正对面积而引起电容的变化，图C是通过改变电容器两极间距离而引起电容变化。【答案】C10．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积ABCD导电液体电介质金属芯线hB测液高被测物体电容器电介质板A测位移压力F固定电极可动电极测压力丁C动片θ定片测角度乙D为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表。若线圈绕对称轴OO′以角速度ω做匀速转动，则线圈从图示位置转过900的过程中，下列说法正确的是（）A．通过电阻R的电量为)(22rRNBSB．交流电压表的示数为NBSωC．交流电压表的示数为)(22rRRNBSD．电阻R产生的热量为)(2222rRSBRN【解析】线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交流电为正弦式交流电，当线圈由图中实线位置转动90º到达虚线位置的过程中，根据法拉第电磁感应定律知tNBStNE，由闭合电路的欧姆定律知rREI，所以rRNBStIq，所以A错误：而其电动势最大值NBSEm，则有效值2NBSE，故输出电压ErRRU=)(22rRRNBS，电压表的读数为其有效值，故B错误C正确；电阻产生的热量22222)(44rRSBRNTRUQ，则D错误；应选C。【答案】C二、填空题。（本题共12分）11．（2009年福建高考理综）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材（代号）规格电流表（A1）电流表（A2）电压表（V1）电压表（V2）滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）直流电源（E）开关（S）导线若干量程0~50mA，内阻约为50Ω量程0~200mA，内阻约为10Ω量程0~3V，内阻约为10kΩ量程0~15V，内阻约为25kΩ阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A阻值范围0~1kΩ，允许最大电流100mA输出电压6V，内阻不计OVO′RB（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。（以上均填器材代号）（2）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。（3）若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。【解析】（1）图像中电流0～0.14A，电流表选A2；电源电压6V，但图像只要求电压在0～3V之间调整，为了测量准确电压表选V1；由于绘制图像的需要，要求电压从0～3V之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。（2）该元件约几十欧，AVRRRR，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。（3）从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系，该元件的电阻随电压的增大而减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大。【答案】（1）A2V1R1（2）略（3）略三、计算题（本题共有4小题，每小题12分，共48分；解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数00.51.01.52.02.53.0U/V0.020.040.060.080.100.120.14I/A元件ER1SVA元件值和单位）12．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表，在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。求：（1）交流发电机产生的电动势最大值；（2）电路中交流电压表的示数。【解析】（1）交流发电机产生电动势的最大值Em=nBSω而Φm=BS、Tπ2，所以，Em=nBSω=Tnmπ2由Φ－t图线可知：Φm=2.0×10-2Wb，T=6.28×10-2s所以Em=200V（2）电动势的有效值210022mEEV由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为2rREIA交流电压表的示数为U=IR=290V=127V【答案】（1）200V（2）127V13．如图所示，交流发电机电动势的有效值E=20V，内阻不计，它通过一个R=6Ω的指示灯连接变压器，变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：（1）降压变压器初级、次级线圈匝数比；（2）发电机的输出功率。【解析】（1）彩色小灯额定电流241UPILA，次级线圈总电流I2=24IL=1A.变压器输入功率等于I1U1=I2U2=6W变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得111166IIRIUE，代人E值解得AI311(AI31应舍去，据题意是降压变压器，应有I1I2=1A)，所以甲OdO′RBabcV-2.002.03.146.289.42Φ/