2015届《金版教程》高考物理大一轮总复习配套阶段示范性金考卷交变电流传感器(含解析)

阶段示范性金考卷(十)(教师用书独具)本卷测试内容：交变电流传感器本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110分．第Ⅰ卷(选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在第2、6、9小题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第1、3、4、5、7、8、10小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1.下列说法正确的是()A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大解析：电话话筒的作用是把声信号变为电信号，A选项错误；电熨斗中用到双金属片，是利用温度传感器控制电路的通断，B选项正确；电子秤是利用压敏电阻把力信号转变为电信号，是力传感器，C选项正确；半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减小，D选项错误．答案：BC2.[2014·北京市怀柔区高三适应性练习]某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是()A.交变电流的频率为0.02HzB.交变电流的瞬时表达式为i＝5cos50πt(A)C.在t＝0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D.若发电机线圈电阻为0.4Ω，则发电机的热功率为5W解析：根据图象可知im＝5A，T＝20×10－3s＝0.02s，所以，交变电流的频率f＝1/T＝50Hz，瞬时表达式为i＝imcosωt＝imcos(2πT)t＝5cos100πt(A)，所以选项A、B错误；在t＝0.01s时，交变电流的瞬时值最大，说明感应电动势最大，穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，磁通量最小，选项C错误；该余弦交变电流的有效值为i有＝im/2，若发电机线圈电阻为0.4Ω，则其热功率为P热＝i2有R＝5W，所以选项D正确．答案：D3.[2014·山西大学附中高三模拟]如图所示电路，变压器为理想变压器．现将滑动变阻器的滑片从某一位置滑动到另一位置时，电流表A1的示数减小0.1A，电流表A2的示数减小1A，则下列说法正确的是()A.灯泡L1变亮B.灯泡L1变暗C.变压器为升压变压器D.变压器为降压变压器解析：电压不变，流过A2的电流减小，灯L2的分压减小，灯L1分压变大而变亮，选项A正确，B错误；由变压器公式有I1I2＝I1－0.1I2－1＝n2n1，解得n2n1＝110，为降压变压器，选项C错误，D正确．答案：AD4.如图所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是()A.只增加原线圈的匝数B.只增加副线圈的匝数C.只减小用电器R1的电阻D.断开开关S解析：变压器的输入功率由输出功率决定，因此只要增大其输出功率即可．输入电压不变，原线圈匝数增加输出电压减小，输出功率减小，A项错误；副线圈匝数增加，输出电压增大，输出功率增大，B项正确；在匝数不变的情况下，输出电压不变，闭合开关或减小R1电阻都使负载电阻减小，消耗的功率增大，即输出功率增大，C项正确，D项错误．答案：BC5.如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是()A.图甲表示交流电，图乙表示直流电B.两种电压的周期相等C.两种电压的有效值相等D.图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πtV解析：因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A错；两图象的周期都是2×10－2s，故B对；对于正弦交流电才有U有效＝Um2，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦(余弦)交流电，不适用上式有效值的求法，故C错；正弦交流电电压瞬时值的表达式为u＝Umsinωt，由图甲可知Um＝311V，T＝2×10－2s，可得ω＝2πT＝100π，代入上式得u＝311sin100πtV，故D对．答案：BD6.[2013·三亚模拟]如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R＝44Ω，电流表A1的示数为0.20A．下列判断中正确的是()A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为0.1AD.电流表A2的示数为0.4A解析：由题意可求得初级线圈的功率，利用理想变压器初、次级线圈中的功率相等可求得次级线圈中的电流，再利用初、次级线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数比．由电压表V的示数和电流表A1的示数可得初级线圈中的功率P1＝U1I1，P1＝P2＝I22R，所以电流表A2的示数为I2＝U1I1R＝220×0.244A＝1.0A，C、D错误；初级线圈和次级线圈的匝数比n1n2＝I2I1＝51，A错误，B正确．答案：B7.[2013·甘肃省二诊]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin100πtV.下列说法中正确的是()A.t＝1600s时，电压表的读数为22VB.t＝1600s时，ac两点电压瞬时值为110VC.滑动变阻器触片向上移，电压表和电流表的示数均变大D.单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变大解析：电压表的读数为电压的有效值，不随时间改变，t＝1600s时，电压表读数为22V，选项A正确；将t＝1600s带入瞬时值表达式为u1＝2202sin100πtV，ac两点电压瞬时值为1102V，选项B错误；滑动变阻器触片向上移，电压表示数不变，电流表的示数变小，选项C错误；若当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10∶1变为10∶2，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，所以D正确．答案：AD8.如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V．则()A.原线圈的匝数为1650匝B.副线圈的匝数为55匝C.当开关S断开时，电压表读数变小D.当开关S断开时，A2和A1读数均减小解析：由变压器电压与匝数的关系可知原线圈与电压表之间有U1U＝n1n，得原线圈匝数为1650匝，选项A正确；由电压表与副线圈电压关系，可得副线圈匝数为110匝，选项B错误；断开开关S，电压表匝数为1，没有变化，则电压表读数不变，选项C错误；当开关S断开时，输出端总电阻增大，输入和输出电压不变，则输出电流减小，输出功率减小，输入电流也减小，选项D正确．答案：AD9.[2013·岳阳模拟]如下图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220V，电流表示数为10A，则高压输电线的送电功率为()A.2.2×103WB.2.2×10－2WC.2.2×108WD.2.2×104W解析：根据图甲可得，高压输电线的送电压U＝n1n2U甲＝220kV；根据图乙可得，输送电流I＝n4n3I乙＝1000A；所以高压输电线的送电功率P＝UI＝220kV×1000A＝2.2×108W．故C正确．答案：C10.如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝6∶1，副线圈两端接有灯泡(3V3W)、定值电阻R1＝3Ω、R2＝6Ω、理想二极管D，当原线圈两端接有电压按如图乙所示变化的交流电源时，则()A.电阻R2两端电压的有效值为322VB.通过灯泡的电流的有效值为104AC.变压器副线圈两端电压的有效值为62VD.通过灯泡的电流每秒方向改变50次解析：因原、副线圈的匝数比n1∶n2＝6∶1，交流电源输出电压的有效值为36V，所以副线圈两端电压的有效值为6V，C错；由P＝U2R知灯泡电阻为3Ω，因二极管的单向导电性，电阻R2两端电压在半个周期内有3V，在另半个周期内为0V，由U2RT＝U21R·T2＋U22R·T2得电阻R2两端电压的有效值为322V，A对；由I＝UR知通过灯泡的电流在半个周期内为1A，在另半个周期内为0.5A，由有效值的定义可得通过灯泡的电流的有效值为104A，B对；由题图知交流电的周期T＝0.02s，一个周期内电流方向改变两次，所以通过灯泡的电流每秒方向改变100次，D错．答案：AB第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共3小题，共18分)11.(6分)如图所示，a、b、c三种交变电流分别通过同一电阻，在0.8s内，电阻产生的热量分别为Qa、Qb和Qc，则Qa∶Qb∶Qc＝________.解析：交变电流a的有效值为2A，交变电流b的有效值为2A，交变电流c的有效值可依据有效值的定义求解，即Q＝I2RT＝0＋22RT4＋0＋22RT4，解得有效值为2A，由Q＝I2RT可求得Qa∶Qb∶Qc＝1∶2∶1.答案：1∶2∶112.(6分)一理想变压器，原副线圈匝数之比为n1∶n2＝10∶1，当这个变压器正常工作时，输入功率和输出功率之比P1∶P2＝________；当副线圈中交变电压为220V、负载电阻为1000Ω时，则原线圈中电流为________A，相当于不接变压器而在原电源输出端接入阻值为________的电阻．解析：由理想变压器的功率关系知P1∶P2＝1∶1，I2＝UR＝2201000A＝0.22A，由变压器电流关系I1I2＝n2n1知I1＝0.022A，由电压关系U1U2＝n1n2知U1＝2200V，由R＝UI知R＝1×105Ω.答案：1∶10.0221×105Ω13.(6分)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.解析：电动势的最大值Em＝BSω，电动势的有效值E＝Em2，电流的有效值I＝ER＝2BSω2R；q＝IΔt＝ERΔt＝ΔΦR＝BSR.答案：2BSω2RBSR三、计算题(本题共4小题，共42分)14.(10分)[2013·银川市期末]如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab＝0.25m，宽度bc＝0.20m，共有n＝100匝，总电阻r＝1.0Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动．线圈处于磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V1.8W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8W．(不计转动轴与电刷的摩擦，结果保留两位有效数字)(1)求线圈转动的角速度ω；(2)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为多少？解析：(1)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I＝P额U额＝0.60A设灯泡正常发光时的电阻为R，R＝U2额P＝5.0Ω根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R＋r)＝3.6VEm＝2E，Em＝nBSω解得ω＝EmnBS＝1.82rad/s＝2.5rad/s(2)发电机产生的电能为Q＝IEt，t＝100T＝1002πω解得Q＝5.4×102J.答案：(1)2.5rad/s(2)5.4×102J15.(10分)如图所示为某校的演示实验装置，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝210T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈连接一只“220V,60W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，求：(1)感应电动势的瞬时表达式(线圈从中性面开始计时)；(2)原副线圈的匝数比；(3)变压器允许的最大输出功率．解析：(1)感应电动势的最大值Em＝nBSω感应电动势的瞬时表达式为e＝50