2022年新教材高考物理一轮复习 章末目标检测卷13 交变电流 电磁振荡与电磁波 传感器（含解析）新人教版.docx

1、章末目标检测卷十三 交变电流 电磁振荡与电磁波 传感器(时间:90 分钟 满分:100 分)一、单项选择题(本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.如图所示,一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中,并绕过 ab、cd 中点的轴 OO以角速度 逆时针匀速转动。已知磁感应强度 B=0.50 T,线圈匝数 N=100,边长 lab=0.20 m,lbc=0.10 m,转速 n=3 000 r/min。若以线圈平面与磁场夹角=30时为计时起点,电动势的瞬时值的表达式为()A.e=100sin(00 3)(V)B.e=100sin(00-3)(V)C.e=10

2、0 sin(00 3)(V)D.e=100 sin(00-3)(V)2.为了增大 LC 振荡电路的固有频率,下列办法可采取的是()A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数 3.(2020山东日照校际联考)电阻为 R 的单匝闭合金属线框,在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势的图像如图所示。下列判断正确的是()A.时刻线框平面与中性面平行 B.穿过线框的磁通量最大为 0 C.线框转动一周做的功为 0 D.从 t=到 t=3 的过程中

3、,线框的平均感应电动势为 0 4.(2020山东菏泽一中模拟)下图所示电路中变压器为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为 101,原线圈接有交流电压 u=220sin 100t(V);图中电压表和电流表均为理想交流电表,RT为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时,阻值减小),R0、R1为定值电阻,C 为电容器。通电一段时间后,下列说法正确的是()A.A1表的示数和 A2表的示数都减小 B.V1表的示数和 V2表的示数都增大 C.通过 R1的电流始终为零 D.变压器的输入功率增大 5.(2020山西实验中学月考)右图所示电路中变压器为一理想变压器,它的原线圈接在交流电源上,副线圈接有一个标“100

4、 V 50 W”字样的灯泡。已知变压器原、副线圈的匝数比为 21,则()A.小灯泡正常工作时,电压表的读数为 50 V B.小灯泡正常工作时,电流表的读数为 0.25 A C.若在副线圈端再并联一个灯泡,电压表读数将增大 D.若在副线圈端再并联一个灯泡,电流表读数将减小 6.如图所示,接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比 n1n2n3为()A.111 B.321 C.621 D.221 7.为了浴室用电安全,某同学用理想变压器降压给浴室供电。如图所示,理想变压器原线圈输入交流电压 u=311sin 100t(V),变压器原、副线圈匝数比为 51。已知照明灯额

5、定功率为 66 W,排气扇电动机内阻为 ,电流表示数为 3 A,各用电器均正常工作,电表均为理想电表,则()A.电压表示数为 62 V B.变压器的输入功率为 186 W C.排气扇输出功率为 63.75 W D.保险丝熔断电流不得低于 3 A 二、多项选择题(本题共 3 小题,每小题 5 分,共 15 分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得 5 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分)8.图甲为风力发电的简易模型图,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比。某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则()A.电流的表达式为 i=0.6sin 10

6、t(A)B.永磁体的转速为 10 r/s C.风速加倍时电流的表达式为 i=1.2sin 10t(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为3 A 9.(2020安徽屯溪一中高二期中)图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为 1100,其输入电压如图乙所示。远距离输电线的总电阻为 00。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中 R1为一定值电阻,R2为用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。电压表 V 显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)。未出现火警时,升压变压器的输入功率为 750 kW。下列说法正确的是()甲 乙 A.降压变压器副线圈输

7、出的交变电流频率为 50 Hz B.远距离输电线路损耗功率为 180 kW C.当传感器 R2所在处出现火警时,电压表 V 的示数变小 D.当传感器 R2所在处出现火警时,输电线上的电流变小 10.(2020黑龙江哈尔滨三中期末)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 25,正弦式交流电源电压有效值为 U=12 V,电阻 R1=8,R2=,滑动变阻器 R3最大阻值为 00,滑片 P 处于中间位置。则()A.R1与 R2消耗的电功率相等 B.通过 R1的电流为 0.6 A C.若向上移动 P,电压表读数将变大 D.若向下移动 P,副线圈输出功率将变小 三、非选择题(本题共 5 小题,共 57 分

8、)11.(5 分)有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈 A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了 A、B 线圈的电阻,指针分别对应图乙中的 a、b位置,由此可推断 (选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)如果把它看作理想变压器,现要测量 A 线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。实验步骤如下。用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制 n 匝线圈;将 (选填“A”或“B”)线圈与低压交流电源相连接;用多用电表的 挡分别测量 A 线圈的输入电压 UA和绕制线圈的

9、输出电压 U。则 A 线圈的匝数为 。12.(10 分)图甲是大型机械厂里用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理如下:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将所称物体重力变换为电信号的过程。甲 乙 丙(1)简述拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的原因:。(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝 RL,其阻值随拉力变化的图像如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势 E 约 15 V,内阻约 ;灵敏毫安表量程为 10 mA,内阻约

10、 ;R 是电阻箱,最大阻值是 9 999;RL接在 A、B 两接线柱上,通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,接通电路完成下列操作。a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数 I 时,读出电阻箱的读数 R1;b.滑环下吊上待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为;c.调节电阻箱,使 ,读出此时电阻箱的读数 R2;d.算得图乙直线的斜率 k 和截距 b。待测重物的重力 G 的表达式为 G=(用以上测得的物理量表示),测得=3(sin 3=0.8,cos 3=0.6),R1、R2分别为 0 和 030,结合乙图信息,可得待测重物的重力G=N(结果保留三位有效数字)。(3)针对小明的设计方案,为

11、了提高测量重力的精度,你认为下列措施可行的是 。A.将毫安表换成量程不同、内阻更小的毫安表 B.将毫安表换成量程为 10 A 的微安表 C.将电阻箱换成精度更高的电阻箱 D.适当增大 A、B 接线柱之间的距离 13.(12 分)(2020北京和平街一中期中)假设甲、乙两地原来用 U1=100 kV 的超高压输电,输电线上损耗的电功率为 P1=140 kW。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用 U2=1 000 kV 特高压输电。请推导在特高压条件下输电,输电线上损耗的电功率 P2的表达式(用 U1、U2、P1表示),并根据题中实际条件,计算其数值。14.(14 分)如图甲所示,一

12、固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的左端接一只小灯泡,线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场。已知线圈的匝数 n=100、总电阻 r=1.0、所围成矩形的面积 S=0.040 m2,小灯泡的电阻 R=9.0,磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e=nBmS cos t,其中 Bm为磁感应强度的最大值,T 为磁场变化的周期,不计灯丝电阻随温度的变化。(1)求线圈中产生感应电动势的最大值。(2)求小灯泡消耗的电功率。(3)在磁感应强度变化的 0 时间内,通过小灯泡的电荷量是多少?15.(16 分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 n1n2

13、=31,原线圈电路中接有一量程为 3 A 的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻 R 以及若干“6 V 6 W”的相同灯泡。输入端交流电压 u 的图像如图乙所示。(1)求图甲中电压表的读数。(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数。(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻 R 应调到的阻值。章末目标检测卷十三 交变电流 电磁振荡与电磁波 传感器 1.B 解析:=2n=100rad/s,电动势的最大值Em=NBS=1000.501000.200.10V=100V,则电动势的瞬时值的表达式为e=100sin(00-3)(V),B 正确。2.D 解析:由 LC

14、振荡电路的频率公式 f=可知,增大固有频率 f 的办法是减小 L 或减小 C 或同时减小 L 和 C。电容器两极板的正对面积增大或两极板的距离减小,则 C 增大;正对面积减小或距离增大,则 C 减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数,则 L 增大;减小线圈的匝数,则 L 减小。综上可知,只有选项 D 是正确的。3.B 解析:由题图可知 t=时刻感应电动势最大,此时线框所在平面与中性面垂直,A 错误。当感应电动势等于零时,穿过线框回路的磁通量最大,且由 Em=nBS 得 m=0 0 ,B 正确。线框转一周所做的功等于这段时间内电路的发热量,Q=T=()T=0 T,C 错误。从 到3 的时间内的平

15、均感应电动势为 0,D 错误。4.D 解析:根据变压器电压的制约关系可知,输入电压不变,输出电压不变,故 V1表的示数和 V2表的示数不变。通电一段时间后,温度升高,热敏电阻阻值减小,故输出电流和输入电流增大,A1表的示数和 A2表的示数都增大,选项 A、B 错误。电容器可以通交流,通过 R1的电流不为零,选项 C 错误。输入电流增大,则变压器的输入功率增大,选项 D 正确。5.B 解析:由题目中灯泡的规格可以知道,正常工作时,灯泡两端的电压是 100V,由变压器电压与匝数的关系,可得此时原线圈中电压表的示数为 U1=U2=200V,A 错误。小灯泡正常工作时,副线圈中的电流为 I2=0.5A

16、,则原线圈中的电流,也就是电流表的示数为 I1=I2=0.25A,B 正确。若在副线圈端再并联一个灯泡,副线圈的总电阻减小。原线圈两端电压不变,即电压表示数不变;副线圈中电压不变,电阻减小,电流增大。由变压器中电流与匝数比的关系,可知电流表示数增大,C、D 错误。6.B 解析:灯泡正常发光,可得 UA=UB=UC=UD,所以 U2=2U3,3 3 3 3 ,所以 n2=2n3。灯泡正常发光,功率相等,即 PA=PB=PC=PD。由 P=I2R,得 IA=IB=IC=ID,即 I1=I2=I3。由 U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3,即 n1=n2+n3=2n3+n3=3

17、n3,所以 n1n2n3=321。7.C 解析:变压器输入交流电压 u=311sin100t(V),有效值 U=220V;变压器原、副线圈匝数比为 51,所以副线圈两端电压 U2=44V,A 错误。电流表示数为 3A,所以输出功率 P=443W=132W,所以变压器的输入功率为 132W,B 错误。照明灯中的电流 IL=A=1.5A,则排气扇中的电流 IM=3A-1.5A=1.5A,则排气扇输出功率 P 出=IMU2-r=1.544W-1.521W=63.75W,C 正确。变压器的原线圈上的电流I1=I2=3 A=0.6A,故保险丝熔断电流不得低于 0.6A,D 错误。8.AD 解析:由题图乙

18、可知 Im=0.6A,T=0.2s,=10rad/s,故电流的表达式为i=0.6sin10t(A),A 正确。永磁体的转速为 n=5r/s,B 错误。风速加倍时转速加倍,=2n 加倍,根据 Em=NBS 可知感应电动势加倍,形成的电流加倍,故电流表达式变为 i=1.2sin20t(A),C错误。风速加倍时,Im=1.2A,有效值 I=3 A,D 正确。9.AC 解析:由题图乙知交变电流的周期为 0.02s,所以频率为 50Hz,变压器不改变频率,A 正确。由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为 250V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为 25000V,所以输电线中的电流为 I=30A,输电线

19、路损耗功率为 P=I2R=90kW,B 错误。当传感器 R2所在处出现火警时,其阻值减小,负载总电阻减小,升压变压器的输入功率增大,输电线上的电流增大,D 错误。输电线的电流增大,所以输电线电压损耗增大,降压变压器副线圈两端电压减小,副线圈中的电流增大,R1两端的电压增大,故电压表的示数减小,C 正确。10.BD 解析:理想变压器原、副线圈匝数之比为 25,可知原、副线圈的电流之比为 52,根据P=I2R 可知,R1与 R2消耗的电功率之比为 21,A 错误。设通过 R1的电流为 I,则副线圈电流为 0.4I,故原线圈两端电压为 U1=U-IR1,根据匝数比可知副线圈两端电压为 U2=U1=(

20、-,则R2+R3m=(-0 ,解得 I=0.6A,B 正确。若向上移动 P,则 R3电阻减小,副线圈中电流变大,原线圈中电流也变大,电阻 R1的电压变大,变压器输入电压变小,副线圈两端电压变小,电压表读数将变小,C错误。若向下移动 P,则 R3电阻增大,副线圈中电流变小,原线圈中电流也变小,根据 P=IU 可知电源输出功率将变小,D 正确。11.解析:(1)根据电阻定律,导线越长,电阻越大,因为 A 的电阻比 B 大,所以 A 线圈匝数多。(2)因为要测量 A 线圈匝数,所以要把 A 线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出电压都是交流电压,所以要用交流电压挡测输入和输出电压。根据变压器电压

21、比等于匝数比有 ,所以nA=。答案:(1)A(2)A 交流电压 12.解析:(2)根据等效替代法测电阻,调节电阻箱,使电流表的示数仍为 I。由 RL阻值随拉力变化的图像可得 k=0 0-000 00/N=0./N 由平衡条件得 2 Fcos=G 由等效替代法测电阻得 R=R1-R2 联立解得 G=(-cos 可得待测重物的重力 G=(0 -030 0 0 N=132N。(3)为了提高测量重力的精度,根据 G=(-cos 可知,可将电阻箱换成精度更高的电阻箱,适当增大 A、B 接线柱之间的距离。根据闭合电路欧姆定律得电流 I=总,约为几毫安,所以不能将毫安表换成量程为 10A 的微安表,或不能将

22、毫安表换成其他量程,故选 C、D。答案:(1)电阻丝受拉力时,长度增加而横截面积减小,根据电阻定律知其阻值增大(2)电流表的示数仍为 I (-cos 132(3)CD 13.解析:设输送功率为 P,则超高压输送电流 I1=损耗功率 P1=R 采用特高压输电时,I2=,P2=R 联立解得 P2=计算得 P2=1.4kW。答案:P2=1.4 kW 14.解析:(1)由题图乙知,线圈中产生的交变电流的周期 T=10-2s 所以 Em=nBmS =8.0V。(2)电流的最大值 Im=0.80A 有效值 I=A 小灯泡消耗的电功率 P=I2R=2.88W。(3)在 0 时间内,电动势的平均值 平均电流

23、(通过灯泡的电荷量 Q=t=4.010-3C。答案:(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.010-3 C 15.解析:(1)根据题图乙可得原线圈电压的最大值 U1m=27 V 其有效值为 U1=27V 根据 n1n2=U1U2 可得 U2=9V 即电压表的读数为 9V。(2)设原线圈中通过的电流为 I1,副线圈中通过的电流为 I2 I1允许通过的最大电流的有效值为 3A 根据 U1I1=U2I2 代入数据后可得 I2=9A 正常发光时每个灯泡中电流为 I 灯=额 额=1A 所以允许接入的灯泡个数为 n=灯=9。(3)电阻 R 两端电压为 UR=U2-U 灯=3V,通过的电流为 9A 所以阻值为 R=3。答案:(1)9 V(2)9(3)3