2021版高考物理一轮复习 单元质检十一 交变电流传感器（含解析）.docx

1、单元质检十一交变电流传感器(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第69题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2019湖南永州模拟)边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为n,线圈所围面积内的磁通量随时间t变化的规律如图所示,图象中0为已知。下列说法正确的是()A.t1时刻线圈中感应电动势最大B.t2时刻线圈中感应电流方向发生变化C.匀强磁场的磁感应强度大小为0a2D.线圈中感应电动势的瞬时表达式为e=

2、2nN0sin 2nt2.(2019江苏盐城模拟)图甲是小型交流发电机的示意图,在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为10 ,外接一只电阻为90 的灯泡,不计电路的其他电阻,则()A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直B.每秒钟内电流方向改变100次C.灯泡两端的电压为22 VD.00.01 s时间内通过灯泡的电荷量为03.(2019吉林梅河口月考)如图所示,N匝矩形导线框以角速度绕对称轴OO匀速转动,线框面积为S,线框电阻、电感均不计,在OO左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,外电路接有电阻R和理想电流表,那么可以确

3、定的是()A.从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为e=NBSsin tB.电流表的示数I=24RNBSC.R两端电压的有效值U=2NBSD.一个周期内R上产生的热量Q=NBS2R4.如图所示,一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V的正弦式交流电源上,两副线圈匝数分别为n2=16,n3=144,通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变),当开关接1时,灯泡正常发光,则下列说法中不正确的是()A.原线圈的匝数为880B.当开关接2时,灯泡两端电压的有效值为202 VC.当开关接2时,灯泡消耗的功率约为18 WD.当开关接2时,灯泡消耗

4、的功率约为11 W5.如图所示为某山区小型电站输电示意图,发电厂发出U1=2202sin 100t(V)的交流电通过变压器升压后进行高压输电,接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电,图中高压输电线部分总电阻为r,负载端的电压表是理想交流电表,下列有关描述正确的是()A.若开关S1、S2都断开,则电压表示数为零B.负载端所接收到交流电的频率为25 HzC.深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故D.用电高峰期灯泡较暗,可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度6.(2019河南林州模拟)如图为远距离输送交流电的系统示意图,变压器均为理想变压器。随着用户负载增多,发电机F达到额定

5、功率时,降压变压器输出功率仍然不足,用户的用电器不能正常工作。那么,在发电机以额定功率工作的情况下,为了适当提高用户的用电功率,可采取的措施是()A.适当减小输电线的电阻rB.适当提高n4n3C.适当提高n2n1的同时,降低n4n3D.适当降低n2n1的同时,提高n4n37.(2019安徽蚌埠检测)如图甲所示的变压器电路中,理想变压器原、副线圈匝数之比为21,ab端输入如图乙所示的电流,副线圈电路中电阻R=10 ,电路中的电流表、电压表都是理想电表,下列说法正确的是()A.电流表的示数为22 AB.副线圈中电流的最大值为2 AC.副线圈中电流的有效值为2 AD.电压表的示数为10 V8.(20

6、19贵州遵义模拟)图甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55 ,、为理想电流表和电压表,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为110 V,下列表述正确的是()A.电流表的示数为2 AB.原、副线圈匝数比为12C.电压表的示数为电压的有效值D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz9.(2019湖南永州模拟)海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意图如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻值R=15 的灯泡相连,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(

7、图中阴影部分),如图乙所示,其内为产生磁场的磁体,与浮桶内侧面的缝隙忽略不计;匝数N=200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B=0.2 T,线圈直径D=0.4 m,电阻r=1 。重力加速度g取10 m/s2,210。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4sin (t) m/s,则下列说法正确的是()A.波浪发电产生电动势e的瞬时表达式e=16sin(t)VB.灯泡中电流i的瞬时表达式为i=4sin(t)AC.灯光的电功率为120 WD.灯泡两端电压的有效值为1522 V二、实验题(14分)10.某光敏电阻阻值随光强变化的关系如下表所示:“光强(E)”表示光强弱程度的物理量,单位为坎德拉(

8、cd)光强E/cd123456光敏电阻R/36181297.26小明为此设计了一个路灯自动控制电路如图1所示,光敏电阻R、电阻箱R1和继电器组成了一个简单光控电路,继电器线圈的电阻为r=200 ,当线圈中的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合。为继电器线圏供电的电池的电动势E=8 V,内阻可以不计,图中的“电源”接入照明电压。 (1)为了达到日出灯熄,日落灯亮的效果,应该把路灯接端(选填“AB”或“CD”)。(2)如果要使外界光强达到3 cd时路灯自动熄灭,电阻箱R1接入电路的电阻值应为。(3)电路连接好后,小明用手挡住光敏电阻,发现电路不工作。为排查电路故障,他用多用电表测量各接点

9、间的电压,则应将图2所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”)处,小明测得光敏电阻R两端的电压为0,电阻箱R1两端的电压为8 V,由此可知,该电路的故障为。(4)小明排除故障后,电路能顺利工作了。只是发现路灯亮的有点早,为此,他应该将电阻箱R1的阻值适当调(选填“大”或“小”)点。三、计算题(本题共2小题,共32分)11.(16分)如图所示,电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动,矩形线圈产生的交流电通过一理想变压器为标有“220 V22 W”的灯泡和一电动机供电,此时灯泡正常发光。已知矩形线圈的匝数N=220匝,面积S=0.05 m2,转速n=50 r/s ,内

10、阻不计,磁场的磁感应强度B=22T,电动机的内阻为10 ,电流表的示数为0.1 A。求:(1)从图示位置开始计时,线圈产生的感应电动势的瞬时表达式;(2)电动机的输出功率。12.(16分)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=41 ;原线圈电路中接有一量程为10 A的理想电流表,副线圈接有可变电阻和若干“6V3 W”的灯泡,变压器的输入电压与时间的关系图象如图乙所示。调节可变电阻,使灯泡正常发光,求: (1)电路中最多允许接入的灯泡个数;(2)灯泡正常发光时,可变电阻的阻值R与灯泡个数N的关系。参考答案单元质检十一交变电流传感器1.Ct1时刻通过线圈的磁通量最大,而磁通量的变化率等于

11、零,故线圈中感应电动势为零,A错误。t2时刻通过线圈的磁通量为零,线圈与磁场平行,磁通量变化率最大,线圈中感应电流为最大值,方向不变,B错误。磁通量与线圈匝数无关,所以磁感应强度B=0a2,C正确。线圈中瞬时感应电动势的表达式为e=2nN0cos2nt,D错误。2.B由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图象可知计时起点e=0,即从中性面开始计时,选项A错误;由图象可知电动势周期为0.02s,所以频率为50Hz,即每秒钟内电流方向改变100次,选项B正确;由图象可知电动势的有效值为22V,所以灯泡两端的电压为U=9010022V=19.8V,选项C错误;00.01s时间内通过灯泡的电流均为正方向,

12、所以电荷量不为0,选项D错误。3.B从图示时刻起,线框的瞬时电动势为e=NBS2sint,A错误。R两端电压的有效值为U=24NBS,电流表示数I=UR=24RNBS,故C错误,B正确。Q=U2RT=(NBS)24R,D错误。4.C由n1n3=U1UL得n1=880,所以选项A正确;当开关接2时,有n1n2+n3=U1U,解得U=40V,设交流电的周期为T,由U2RT2=U2RT,可得灯泡两端电压的有效值为U=202V,灯泡电阻为R=UL2PL=72,灯泡消耗的实际功率为P=U2R=1009W11W,即选项C错误,B、D正确。5.CS1、S2都断开时变压器空载,副线圈两端有电压,电压表示数不为

13、零,故选项A错误;变压器不能改变频率,故负载端交流电的频率还是50Hz,故B选项错误;深夜大部分用户已关灯,干路中电流减小,线路损耗也减小,用户得到的电压较高,故此时开灯就较亮,故选项C正确;用电高峰时,负载增多,负载电阻减小,干路中电流增大,因此输电线损耗电压增大,导致降压变压器的输入电压降低, 为提高负载电压,可增大降压变压器的副线圈的匝数,使输出电压提高,故选项D错误。6.AC当发电机输出功率一定时,为使用户得到更大的功率,需减小输电线上的功率损失,根据P=I2r,可以减小输电线的电阻r,A对;也可以通过提高输电电压,减小输送电流,即提高n2n1,这样使线圈n3两端电压变大,为使用户的用

14、电器正常工作需要适当降低n4n3,C对。7.AC电流表的示数是该交变电流的有效值,Im22RT2=I2RT,解得I=22A,A正确;原、副线圈电流比等于匝数的反比,原线圈电流的最大值为2A,则副线圈电流的最大值为22A,B错误;副线圈电流的有效值为2A,C正确;电压表的示数是副线圈电压的有效值,U=102V,D错误。8.AC由题图乙可知,交流电的周期T=0.02s,频率f=1T=50Hz,故D错误;输入电压的最大值U1m=2202V,有效值U1=U1m2=220V,电压表测副线圈电压有效值,U2=110V,电流表示数I2=U2R=2A,故A正确;原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=21,故B错

15、误;交流电流表、交流电压表测交流电的有效值,故C正确。9.BC线圈在浮桶里随波浪上下运动切割磁感线产生感应电动势,e=NBLv=NBDv=64sin(t)V,A错误。电路总电阻R总=R+r=16,则灯泡中电流i的瞬时表达式为i=eR总=4sin(t)A,B正确。灯泡中电流的有效值I=Im2=22A,灯泡的电功率P=I2R=120W,C正确。灯泡两端电压的有效值U=IR=302V,D错误。10.答案 (1)AB(2)188(3)C(4)电阻箱R1断路(5)小解析 (1)当光线变暗,光强变小时,光敏电阻阻值变大,控制电路的电流会减小,电磁继电器对衔铁的吸引力变小,衔铁将向上运动,与上面触点接触,要

16、让路灯工作,应该将路灯接在AB端;(2)当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合。由闭合电路欧姆定律得:R1=EI-r-R,由表格可知,当光强达到3cd时光敏电阻R的阻值为12,将E=8V,I=20mA,r=200代入得,R1=188;(3)由于控制电路用的是8V的直流电源,所以多用电表选用10V直流电压挡,即将选择开关旋至C;电阻箱R1两端的电压为电源的电压8V,说明其接线或内部某处断路;(4)为了使路灯稍晚点才亮,即光敏电阻阻值变得大点,而继电器的工作电流还是20mA不变,所以应将电阻箱接入电路的阻值调小点。11.答案 (1)e=2 2002cos 100 t(V);(2)1

17、89.9 W解析 (1)线圈转动的角速度为=2n=100rad/s感应电动势最大值为Em=NBS=22002V,感应电动势的瞬时表达式为e=Emcost=22002cos100t(V)(2)原线圈两端的电压有效值为U1=Em2=2200V由电压与匝数关系得n1n2=U1U2=2200220=10由电流与匝数关系得I2=n1I1n2=1A,流过灯泡的电流为I3=PU2=22220A=0.1A流过电动机的电流为I=I2-I3=0.9A,电动机的输出功率为P出=IU2-I2R=0.9220-0.9210=189.9W12.答案 (1)80个(2)R=43N 解析 (1)灯泡正常发光的电流I=PLUL=0.5A,由变压器原理可知n1n2=I2I1解得:I2=40A而I2=nI解得:n=80;(2)由n1n2=U1U2可知;副线圈两端电压U2=27.5V,灯泡正常工作时,并联的灯泡分的电压UL=6V,所以可变电阻分得的电压UR=U2-U1=21.5V,则有R=21.5NI()解得:R=43N。