(广东专版)2016年高考物理一轮复习-第十一章-交变电流-传感器阶段验收评估

1阶段验收评估(十一)交变电流传感器(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．(2015·广东七校联考)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图1甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为105.0Ω的灯泡，如图乙所示，则图1A．电路中的电流方向每秒钟改变50次B．电压表的示数为220VC．灯泡实际消耗的功率为440WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J2.(2014·江门模拟)如图2所示，理想变压器原副线圈匝数比为4∶1，原线圈接U＝2202sin(100πt)的交流电源，R＝27.5Ω，则下述结论正确的是()图2A．副线圈中输出交流电的周期为1100πsB．副线圈中电压表的读数为55VC．原线圈中电流表的读数为8AD．原线圈中的输入功率为1102W3．(2014·江苏高考)远距离输电的原理图如图3所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()图32A.I1I2＝n1n2B．I2＝U2RC．I1U1＝I22RD．I1U1＝I2U24．如图4甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R1为热敏电阻(温度升高时其电阻减小)，R为定值电阻。下列说法正确的是()图4A．电压表V2的示数为9VB．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝362sin(50πt)VC．R1处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数变大D．变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为1∶45．(2014·吉林模拟)如图5所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时()图5A．线圈中感应电流的方向为adcbaB．线圈中的感应电动势为2nBL2ωC．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大D．线圈ad边所受安培力的大小为n2B2L1L2ω/R，方向垂直纸面向里二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，选不全得3分，有错选不得分)6.(2014·深圳调研)如图6所示，用理想变压器给电灯L供电，如果只增加副线圈匝数，其他条件不变，则()3图6A．电灯L亮度减小B．电流表示数增大C．电压表示数增大D．变压器输入功率不变7．(2014·天津高考)如图7甲所示，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，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()图7A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C.曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V8．(2014·南通模拟)如图8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，R1＝10Ω，R2＝20Ω，电容器电容C＝100μF。已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示，则()图8A．原线圈输入电压的最大值为400VB．交流电的频率为100HzC．电容器所带电荷量恒为2×10－3CD．电阻R1消耗的电功率为20W三、实验题(本题共1小题，共14分，按题目要求作答)9．(16分)传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图9甲所示，图乙是用热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器原理图，则：4图9(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在________(选填“a”或“b”)。(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(选填“左”或“右”)。四、计算题(本题共2小题，共38分，解答时应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(18分)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、风能、煤等燃烧的化学能……)转化为电能。为了合理的利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但是，用电的地方往往很远。因此，需要高压输送线路把电能输送到远方。如果，某发电站将U＝6000V的电压直接地加在高压输送线路的入端，向远方供电，且输送的电功率为P＝800kW。则此时安装在高压输送线路的入端和终端的电能表一昼夜读数就相差ΔE＝9600kW·h(1kW·h＝1度电)。求：(1)此种情况下，高压线路的输电效率。(2)若要使此高压输电线路的输电效率为98%，则在发电站处应安装一个变压比(n1/n2)是多少的变压器？11．(20分)如图10甲所示是一种振动发电装置，它的结构由一个半径为r＝0.1m的50匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成，假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙)。线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为15πT，方向不变，线圈的总电阻为2Ω，它的引出线接有8Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，使线圈做往复运动，便有电流通过电珠，当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。5图10(1)画出线圈中感应电流随时间变化的图象(取电流从a→L→b为正方向)；(2)在0.1～0.15s内推动线圈运动过程中的作用力；(3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计)。答案1．选D周期T＝0.02s，每个周期交流电方向改变两次，则1s内电流方向改变的次数为n＝2×1T＝100次。故A错误。由Em＝2202V，E＝220V，电压表示数U＝RR＋rE＝210V。故B错误。灯泡实际消耗的功率P＝U2R＝2102105W＝420W，故C错误。发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝E－U2rt＝20J。故D正确。2．选B由题意知交流电周期T＝2πω＝2π100π＝150s；副线圈电压由U2U1＝n2n1知为55V；副线圈电流I2＝U2R＝5527.5＝2A；原线圈电流I1＝U2I2U1＝55×2220＝0.5A；原线圈输入功率P1＝U1I1＝110W。3．选D根据变压器的工作原理可知I1I2＝n2n1，所以选项A错误；因U2、I2、R不满足欧姆6定律公式中物理量之间的对应关系，所以选项B错误；U1I1＝U2I2，但U2I2≠I22R，选项C错误，D正确。4．选A由题图乙所示的正弦交流电图象可知原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝362sin100πt(V)，变压器输入电压为36V，由变压器变压公式可得副线圈输出电压为9V，选项A正确B错误；R1处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数不变，变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为1∶1，选项C、D错误。5．选C当线圈转至图示位置时由楞次定律可判断出线圈中感应电流的方向为abcda，线圈中的感应电动势为nBL1L2ω，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，选项A、B错误，选项C正确；线圈ad边所受安培力的大小为n2B2L1L22ω2R，方向垂直纸面向里，选项D错误。6．选BC如果只增加副线圈匝数，输出电压升高，电压表示数增加，电灯L亮度增大，电流表示数增大，变压器输入功率增大，选项B、C正确。7．选ACt＝0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，A项正确；图中a、b对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比na∶nb＝1Ta∶1Tb＝3∶2，B项错误；a线表示的交流电动势的频率为fa＝1Ta＝14×10－2Hz＝25Hz，C项正确；a线对应线圈相应的电动势的最大值Eam＝NBS·2πTa，由图像知Eam＝15V，b线对应线圈相应的电动势的最大值Ebm＝NBS·2πTb，因此EbmEam＝TaTb＝23，Ebm＝10V，有效值Eb＝102V＝52V，D项错误。8．选AD由图乙可知变压器输出的电压最大值为20V，变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，所以原线圈输入电压的最大值为400V，A选项正确；副线圈交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，原、副线圈交流电的频率一致，B选项不正确；由于电容器两端电压周期性变化，故电容器所带电量在不断变化，C选项不正确；R1消耗的电功率P＝U2R1＝20W，D选项正确。9．解析：温度较高时，热敏电阻阻值减小，图乙中通电螺线管的磁性增强，将与弹簧相连的金属导体向左吸引，要使报警器所在电路接通并报警的话，开关应接在a。要实现温度更高时，即热敏电阻阻值更小时才将报警器电路接通，应该将滑动变阻器连入电路的阻值调大，即P向左移动。答案：(1)a(2)左10．解析：(1)此情况下，终端功率：P′＝P－ΔET＝800kW－9600kW·h24h＝400kW，7所以输电效率：η＝P′P×100%＝400kW800kW×100%＝50%。(2)设高压输送线路的导线电阻为r，由题意知：原来线路损耗P损1＝I21r＝400kW，而UI1＝P，现在线路损耗：P损2＝P×(1－98%)＝I22r，而U′I2＝P，UU′＝n1n2，解得n1n2＝15答案：(1)50%(2)1511．解析：(1)在0～0.1s内感应电动势E1＝nBLv1v＝0.100.1m/s＝1m/s，L＝2πr，I1＝E1R总＝0.2A在0.1～0.15s内；v2＝2m/s，E2＝nBLv2，I2＝E2R总＝0.4A。(2)因为外力匀速推动线圈，所以有：F＝F安＝nBI2L＝nBI2·2πr＝50×0.2π×0.4×2π×0.1N＝0.8N。(3)电流的有效值为I，则有：I2R×0.15＝0.22R×0.1＋0.42R×0.05I2＝225所以P出＝I2R＝225×8W＝1625W＝0.64W答案：(1)见解析(2)0.8N(3)0.64W