2017版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器-交变电流单元过关检测

交变电流考试时间：100分钟；满分：100分班级姓名.第I卷（选择题）评卷人得分一、单项选择题（本题共7道小题，每小题4分，共28分）1.一个矩形线圈的匝数为N匝，线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中以ω的角度绕垂直磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁场平行，对于它产生的交变电动势，下列判断正确的是（）A．瞬时表达式为e=NBSωsinωtB．有效值为NBSωC．平均值为NBωSD．频率为2πω2.如图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为105Ω的电阻R构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则()A.电阻R上消耗的功率为400WB.电阻两端电压为220VC.电流表的示数为2AD.通过电阻的电流方向每秒变化50次3.如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L，原线圈匝数n1=600匝，副线圈匝数n2=120匝。当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接A．阻值为12Ω的电阻B．并联两盏“36V40W”的灯泡C．工作频率为10Hz的用电设备D．耐压值为36V的电容器4.理想变压器与电阻R及交流电流、电压表V和A按图示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为，n1:n2=10:1，电阻R=10，原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是A.V表的读数为220VB．通过R的电流为2AC．A表的读数为2AD．变压器的输入功率为40W5.(单选)示波管原理如图所示，当两偏转电极XX′、YY′电压为零时，电子枪发射的电子经加速电压加速后会打在荧光屏上正中间的O点，其中x轴与XX′电场的场强方向平行，x轴正方向垂直于纸面指向纸内，y轴与YY′电场的场强方向平行。若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象限内，则()A．X、Y接电源的正极，X′、Y′接电源的负极B．X、Y′接电源的正极，X′、Y接电源的负极C．X′、Y接电源的正极，X、Y′接电源的负极D．X′、Y′接电源的正极，X、Y接电源的负极6.图示为中国制造的第一款防空能力卓越、反舰能力一流的世界级驱逐舰，因装备了类似于美国“宙斯盾”系统中的SPY-1型相控阵雷达，被外媒称为“中华神盾”。军舰上大量采用了高频焊接，其原理如下图所示，线圈通以高频交变电流，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接。下列说法中正确的是()A．要使焊接处产生的热量较大，可采用增大交变电流的电压B．要使焊接处产生的热量较大，可采用增大交变电流的频率C．线圈中通以恒定电流时，也能在焊缝中产生电流D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热直接焊接的7.如图所示，理想变压器原线圈上连接着在水平面内的长直平行金属导轨，导轨之间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，金属杆MN垂直放置在导轨上，且接触良好．移动变压器副线圈上的滑动触头可改变副线圈匝数，副线圈上接有一只理想电压表，滑动变阻器R的总阻值大于定值电阻R0的阻值，线圈L的直流电阻、导轨和金属杆的电阻都忽略不计．现在让金属杆以速度tTvv2sin0的规律在导轨上左右来回运动，两灯A、B都发光．下列说法中正确的是（）A．只增大T，则灯A变暗、灯B变亮B．当时间t=T时，两灯都亮着，电压表的示数为零C．只将变阻器R的滑片下滑时，通过副线圈的电流减小，电压表的示数变大D．只增大v0，两灯都变亮，杆MN来回运动的最大距离变小评卷人得分二、多项选择题（本题共5道小题，每小题6分，共30分，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得得0分）8.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，A、V均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是A．电压u的频率为100HzB．V的示数为V222C．有光照射R时，A的示数变大D．抽出L中的铁芯，D变亮9.如图所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则().A．滑动变阻器上消耗的功率为P＝100I2RB．变压器原线圈两端的电压U1＝10IRC．取ab在环的最低端时t＝0，则导体棒ab中感应电流的表达式是D．ab沿环转动过程中受到的最大安培力10.如图所示，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻（光照增强，电阻减小），原线圈两端接恒压正弦交流电源，当光照增强时（）A．电压表V1示数变小B．电压表V2示数变大C．电流表A1示数变大D．电流表A2示数变大11.如图所示，理想变压器，原副线圈的匝数比为n。原线圈接正弦交流电压U，输出端A、A1、A2、A3为理想的交流电流表，R为三个完全相同的电阻，L为电感，C为电容，当输入端接通电源后，电流表A读数为I。下列判断正确的是A．副线圈两端的电压为nUB．通过副线圈的最大电流2IC．电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D．电流表A3的读数I3=012.一理想变压器原线圈匝数为n1=1000匝，副线圈匝数为n2=200匝，将原线圈接在u=2002sin100πt（V）的交流电压上，副线圈上电阻R和理想交流电压表并联接入电路，现在A、B两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是（）A．在A、B两点间串联一只电阻R，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2Wb/sB．在A、B两点间接入理想二极管，电压表读数为40VC．在A、B两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，电压表读数增大D．在A、B两点间接入一只电感线圈，只提高交流电频率，电阻R消耗电功率减小第II卷（非选择题）评卷人得分三、计算题（本题共4道小题,,共42分）13.（10分）某学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4Ω，全校共22个教室，每个教室有“220V，40W”的灯泡6盏并联，要求保证所有灯泡都正常发光，则：发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电效率是多少？若每个教室使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率变为多大？14.（15分）如图所示，一个矩形线圈的ab、cd边长为L1，ad、bc边长为L2，线圈的匝数为N，线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，并以OO/为轴做匀速圆周运动，（OO/与磁场方向垂直，线圈电阻不计），线圈转动的角速度为ω，若线圈从中性面开始计时，请回答下列问题：（1）请用法拉第电磁感应定律证明该线圈产生的是正弦交流电。（2）用该线圈产生的交流电通入电阻为R的电动机时，形成的电流有效值为I，请计算该电动机的输出的机械功率（其它损耗不计）。（3）用此电动机将竖直固定的光滑U型金属框架上的水平导体棒EF从静止向上拉，已知导体棒的质量为m，U型金属框架宽为L且足够长，内有垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B0，导体棒上升高度为h时，经历的时间为t，且此时导体棒刚开始匀速上升，棒的有效总电阻为R0，金属框架电阻不计，棒与金属框架接触良好，请计算：①导体棒匀速上升时的速度和已知量的关系。②若t时刻导体棒的速度为v0，求t时间内导体棒与金属框架产生焦耳热。15.（17分）有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。图1中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2。图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900。某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷M端和N端接电流传感器，电流传感器记录的ti图象如图3所示(I为已知量)，取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻0t。不计线圈转动轴处的摩擦（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷M和N哪个接电源正极；（2）求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P；（3）为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议试卷答案1.C2.C3.B4.B5.D6.B7.A8.CD9.AD10.CD11.BC12.CD13.【解析】（1）根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如图所示．所有灯都正常工作的总功率为P2′＝22×6×40W＝5280W用电器都正常工作时的总电流为I2′＝/2/2UP＝2205280A＝24A两个变压器之间输电线上的电流为IR＝I2＝4I/2＝6A故输电线上损耗的电功率PR＝IR2R＝144W.升压变压器的输出功率为P1′＝PR＋P2′＝5424W而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率P出＝P1＝P1′＝5424W.（2）降压变压器上的输入电压U2＝4U2′＝880V输电线上的电压损失为UR＝IRR＝24V因此升压变压器的输出电压为U1′＝UR＋U2＝904V升压变压器的输入电压为U1＝4U/1＝226V升压变压器的输入电流为I1＝4IR＝24A发电机的电动势E＝U1＋I1r＝226V＋24×1V＝250V（3）η=出有用PP×100%=54245280×100%=97%灯泡减少一半时：P有用/=2640w此时输电线上的电流IR/=2/U有用P=8802640A=3A故此时P出/=P有用/+IR/R=2676W14.【解析】（1）vnBLE12221Lv根据右手定则，M端是电源正极（1分）（2）电流：REIILnBLR21线圈转动一个周期时间内，产生电流的时间是半周期外力平均功率RIP221221ILnBLP（3）增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积；变成多组线圈等14.【解析】(1)证明：如图所示，边长L1切割磁感线产生电动势e1=BL1V⊥=BL1Vsinωt而线速度V=L2ω2∴e1=BL1L2ω2sinωt因有两个边切割，且有N匝∴e=2Ne1=NBL1L2ωsinωt即：e=Emsinωt（2）(4分)此电流通过电动机时，输入的功率P入=UI=NBL1L2ω2由能量守恒知：P入=PQ＋P（P为机械功率）∴P=NBL1L2ω2I－I2R（3）①电机带导体棒匀速上升。受力如图F=B0IL＋mgI=B0LvR0，F=Pv∴Pv=mg＋B02L2vR0即：NBL1L2ω2I－I2R=mgv＋B02L2vR0v21LnBLE②（4分）对上升h应用动能定理：Pt－W－mgh=12mv02－0Q=W=Pt－mgh－12mv02Q=(NBL1L2ω2I－I2R)t－mgh－12mv02