2021高考物理一轮复习限时检测11交变电流传感器含解析新人教版

1第十一章交变电流传感器综合过关规范限时检测满分：100分考试时间：90分钟一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．(2020·邹城高三模拟)如图所示，(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，下列说法正确的是(C)A．图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大B．从图(b)开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝ImsinωtC．当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变D．当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a[解析]图(a)中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，选项A错误；图(b)不是中性面，从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是i＝Imsinωt，选项B错误；当线圈转到图(c)位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，选项C正确；当线圈转到图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，ab边感应电流方向为b→a，选项D错误。2．(2020·北京市高考适应性考试)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是(C)A．原线圈的输入功率为2202WB．电流表的读数为1AC．电压表的读数为55VD．通过电阻R的交变电流频率是100Hz[解析]原线圈两端电压的有效值为220V，由公式U1U2＝n1n2可知，副线圈两端电压的有2效值为55V，电压表的读数指的就是有效值，所以电压表的读数为55V，C正确；由欧姆定律I2＝U2R得副线圈中电流为1A，由公式I2I1＝n1n2得原线圈中电流为14A，即电流表读数为14A，B错误；原线圈的输入功率P1＝U1I1＝220×14W＝55W，A错误；由电源的瞬时值表达式知角速度w＝100πrad/s，交变电流频率f＝w2π＝50Hz，D错误。3．(2020·广东惠州模拟)如图甲所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一矩形单匝线圈，其面积为S，总电阻为r，线圈两端外接一电阻R和一个理想交流电流表。若线圈绕对称轴OO′以角速度ω做匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法正确的是(D)A．在t1～t3时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为BSB．在t3～t4时间内，通过电阻R的电荷量BSRC．在t3时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为2BSωD．在t3时刻电流表的示数为BSω2R＋r[解析]由题图可知，在t1和t3时刻穿过线圈平面的磁通量大小均为BS，方向相反，则在t1～t3时间内穿过线圈平面的磁通量的变化量为2BS，A错误；在t3～t4时间内，磁通量的变化量为BS，则平均电动势E＝BSΔt，因此通过电阻R的电荷量为q＝ER＋r·Δt＝BSR＋rtΔt＝BSR＋r，故B错误；在t3时刻电动势E＝BSω，则由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt可知，穿过线圈的磁通量变化率为BSω，故C错误；在t3时刻电流表的示数为交变电流的有效值，则有I＝E2R＋r＝BSω2R＋r，故D正确。4．(2019·河北五个一名校联盟联考)如图所示为一交流电电流随时间变化的图象，此交流电电流的有效值为(B)3A．7AB．5AC．3.52AD．3.5A[解析]本题考查交变电流有效值的计算。根据有效值的定义有2×(42)2R×0.01(J)＋2×(32)2R×0.01(J)＝I2R×0.04(J)，解得I＝5A，故B正确。5．(2019·北京东城区期末)某兴趣小组利用如图所示装置给灯泡供电。图中两磁极位置相对于水平轴线OO′对称，导线框ABCD绕轴线OO′以角速度ω匀速转动，并通过升压变压器给灯泡供电。下列说法正确的是(B)A．图示位置穿过线框的磁通量为零B．图示位置线框产生的感应电动势为零C．线框ABCD中电流的有效值小于灯泡中电流的有效值D．若灯泡偏暗，可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度[解析]本题考查交变电流产生的过程及其规律，掌握理想变压器的电压、电流及功率之间的关系。由图可知，此时线圈和磁场垂直，线框的磁通量最大，感应电动势为0，A错误，B正确；变压器为升压变压器，副线圈匝数多，则副线圈中电流小，C错误；若灯泡偏暗说明输出电压较小，要使输出电压变大，应减少原线圈匝数，D错误。6．(2020·江苏天一中学调研)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2＝，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C＝10μF。当原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是(C)4A．灯泡L1一定比L2暗B．电容器C所带电荷量的最大值为62×103CC．电容器C充电周期为2×10－2sD．副线圈两端的电压有效值为122V[解析]本题结合在理想变压器中电容、电感、二极管的导电性质，考查交变电流图象及其相关知识点。由于L1与电阻相串联，而L2与电感器相串联，灯泡L1与L2的亮度，取决于电阻和电感的阻碍作用，本题未给出相关条件，无法判断两灯泡谁更暗，故A错误；电容器与二极管串联，电容器经1.0×10－2s充电后，经过1.0×10－2s再次充电，则周期为2.0×10－2s，故C正确；由题意可知，原线圈的电压的最大值为362V，由于原、副线圈的匝数比n1n2＝，所以副线圈的电压最大值为122V，则有效值为12V，故D错误；二极管具有单向导电性，电容器两端电压的最大值为122V，所以电容器所充电荷量的最大值为Q＝CU＝10×10－6×122C＝652×10－4C，故B错误。7．(2020·江苏高三联考)在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈一侧接正弦交流电源，电路中电阻R1＝R2＝R，其余部分电阻均不计。若R2消耗的功率为P，则R1消耗的功率为(B)A．9PB．P9C．3PD．P3[解析]设原、副线圈中电流分别为I1、I2，则I1I2＝n2n1＝13。设R1消耗的功率为P′，则P′＝I21R1＝I21R，P＝I22R2＝I22R。因此，P′P＝I21RI22R＝I21I22＝19，故P′＝19P，选项B正确。8．(2020·新泰高三模拟)长为L的直导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的长直导线b与a平行放置，导体棒a与力传感器相连，如图所示(俯视图)。a、b中通有大小分别为Ia、Ib的恒定电流，Ia方向如图所示，Ib方向未知。导体棒a静止时，传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力。下列说法正确的是(B)5A．Ib与Ia的方向相同，Ib在a处的磁感应强度B大小为FIbLB．Ib与Ia的方向相同，Ib在a处的磁感应强度B大小为FIaLC．Ib与Ia的方向相反，Ib在a处的磁感应强度B大小为FIbLD．Ib与Ia的方向相反，Ib在a处的磁感应强度B大小为FIaL[解析]本题考查力传感器和安培力及其相关知识点。力传感器受到a向左的力，直导线b和导体棒a相互吸引，Ib与Ia的方向相同，由F＝BIaL，解得B＝FIaL，选项B正确，A、C、D错误。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．(2020·临沂高三月考)指纹传感器为在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一极，外表面绝缘，手指在其上构成电容器的另外一极。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹深浅不同。对应的峪(本义：山谷)和嵴(本义：山脊)与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器，若金属颗粒与手指间组成的每个电容器电压保持不变，则(BC)A．指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近，电容小B．指纹的峪处与半导体上对应的金属颗粒距离远，电容小C．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量增加D．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量减少[解析]本题考查指纹传感器及其相关知识点。指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，根据电容的决定式C＝εrS4πkd得知，电容大，A错误；指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远，根据电容的决定式C＝εrS4πkd得知，电容小，B正确；在手指挤压6绝缘表面时，手指与对应的金属颗粒距离减小，电容增大，而电压一定，则由Q＝CU可知，各金属颗粒电极电荷量增加，C正确，D错误。10．(2019·山东日照校级联考)一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原、副线圈匝数比为。电路中连接三个相同的电阻R，A为理想交流电流表，正弦交流电源输出电压的有效值U＝380V。当开关S断开时，电流表的示数为2A。则(AC)A．定值电阻R的阻值为10ΩB．开关S断开时，副线圈的输出电压为127VC．开关S闭合时，电流表的示数为3.8AD．开关S闭合时，电路中消耗的总功率为1300W[解析]本题考查原线圈带负载的变压器的动态问题。当开关S断开时，电流表示数I1＝2A，根据变压器原理可得副线圈电流I2＝3I1＝6A，根据电压关系有U－I1RI2·2R＝31，代入数据解得R＝10Ω，A正确；S断开时，副线圈电压U2＝2I2R＝120V，B错误；开关S闭合，U－I′1RI′2·R＝31，且I′2＝3I′1，解得I′1＝3.8A，回路总功率P＝I′1U＝1444W，C正确，D错误。11.(2020·吉林东北师大附中模拟)如图，单匝矩形导线框abcd与匀强磁场垂直，线框电阻不计，线框绕与cd边重合的固定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动，理想变压器匝数比为n1n2。开关S断开时，额定功率为P的灯泡L1正常发光，电流表示数为I，电流表内阻不计，下列说法正确的是(ABD)A．线框中产生的电流为正弦式交变电流B．线框从图中位置转过π4时，感应电动势瞬时值为PIC．灯泡L1的额定电压等于n1Pn2ID．如果闭合开关S，则电流表示数变大[解析]本题考查交变电流的产生与变压器的综合问题。线框绕垂直于磁场方向的固定7转轴匀速转动，线框中产生的电流为正弦式交变电流，选项A正确；线框从中性面开始转动，当转动π4时，感应电动势的瞬时值表达式为2PI·sinπ4＝PI，选项B正确；原线圈两端的电压U1＝PI，副线圈两端的电压U2＝n2n1U1＝n2Pn1I，选项C错误；闭合开关S，副线圈负载变小，输出功率变大，输入功率变大，由P＝UI可知原线圈电流变大，即电流表示数变大，选项D正确。12．(2020·山东淄博实验学校一模)如图为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，r是输电线电阻，灯泡L1、L2完全相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则(BD)A．仅闭合S，灯L1会变亮B．仅闭合S，r消耗的功率会变大，变压器T1的输入功率会变大C．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小D．仅将滑片P上移，电流表示数会变小[解析]本题考查远距离输电中的动态分析问题。闭合开关S，则T2副线圈中总电阻减小，T2副线圈中电流增大，T2原线圈中电流也增大，则r两端的电压、消耗功率均增大，则T2输入电压U3＝U2－Ir减小，灯泡L1两端电压U4减小，故灯泡L1会变暗，U2不变，I变大，则变压器T1的输入功率会变大，故A错误，B正确；仅将滑片P下移，T1副线圈匝数增大，则T1的输出电压U2增大，流过电阻r的电流变大，则r消耗的功率变大，故C错误；仅将滑片P上移，T1副线圈匝数减小，则T1的输出电压减小，T1副线圈中的电流减小，则变压器T1原线圈中电流减小，即电流表示数会变小，故D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．(6分)(2020