2020版高考物理大一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 本章綜合能力提升練(含解析)教科版

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1、本章綜合能力提升練 一、單項選擇題 1.(2018·湖北省黃岡市質(zhì)檢)如圖1所示,n匝矩形閉合導線框ABCD處于磁感應強度大小為B的水平勻強磁場中,線框面積為S,電阻不計.線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器原線圈相連,變壓器副線圈接入一只額定電壓為U的燈泡,燈泡正常發(fā)光.從線圈通過中性面開始計時,下列說法正確的是(  ) 圖1 A.圖示位置穿過線框的磁通量變化率最大 B.燈泡中的電流方向每秒改變次 C.線框中產(chǎn)生感應電動勢的表達式為e=nBSωsinωt D.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為 答案 C 2.(2018·廣東省高考第一次模擬)在如圖2所示

2、的電路中,理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=600匝,副線圈的匝數(shù)n2=120匝,當原線圈接入u=180sin50πt(V)的正弦式交變電流時,下列判斷正確的是(  ) 圖2 A.正弦式交變電流的頻率為50Hz B.副線圈兩端電壓的有效值為36V C.當滑動變阻器滑片向b端滑動時,燈泡消耗的電功率一定增大 D.當滑動變阻器滑片向a端滑動時,滑動變阻器消耗的總電功率一定增大 答案 C 解析 正弦交流電的頻率為f==Hz=25Hz,A錯誤;原線圈兩端電壓的有效值為U1=V=90V,根據(jù)=可得副線圈兩端電壓的有效值為U2=18V,B錯誤;當滑動變阻器滑片向b端滑動時,燈泡兩端的電壓增大,故

3、燈泡消耗的電功率一定增大,C正確;滑動變阻器滑片向a端滑動過程中,其連入電路的電阻分為兩部分,一部分增大,一部分減小,所以其消耗的總功率不一定增大,D錯誤. 3.(2019·河北省邢臺市調(diào)研)如圖3所示,一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1為1000匝,所加電壓為U=220V,串聯(lián)了一個阻值為r=4Ω的電阻;副線圈接入電路的匝數(shù)n2可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié),副線圈接有電阻R=9Ω;R相當于變壓器在原線圈電路中的電阻,當n2取下列哪個值時,R消耗的功率最大(  ) 圖3 A.2000匝 B.1500匝 C.600匝 D.400匝 答案 B 解析 變壓器在原線圈電路中的等效電阻為r′=R;變

4、壓器初次級電壓滿足:=,次級電流I2==,則初級電流I1=,則U=I1(r+r′),解得:U1=,I1=,變壓器輸入功率等于輸出功率:P2=P1=I1U1=×=,由數(shù)學知識可知,當=4n2,即當n2=1.5n1=1500匝時,變壓器輸出功率最大,R上的功率最大,故B正確. 4.(2018·四川省涼山州三模)圖4甲為一臺小型發(fā)電機示意圖,產(chǎn)生的感應電動勢隨時間變化如圖乙所示.已知發(fā)電機線圈的匝數(shù)為100匝,電阻r=2Ω,外電路的小燈泡電阻恒為R=6Ω,電壓表、電流表均為理想電表.下列說法正確的是(  ) 圖4 A.電壓表的讀數(shù)為4V B.電流表讀數(shù)0.5A C.1s內(nèi)流過小燈泡的電

5、流方向改變25次 D.線圈在轉(zhuǎn)動過程中,磁通量最大為Wb 答案 B 解析 由題圖乙可知,交流電的最大值為:Em=4V,有效值為:E==4V,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知:U=R=×6V=3V,A錯誤;電流表的示數(shù)為:I==A=0.5A,B正確;由題圖乙可知,T=4×10-2s,f==25Hz,一個周期內(nèi)電流方向改變兩次,所以,1s內(nèi)流過小燈泡的電流方向改變50次,C錯誤;根據(jù)Em=nBSω可知,Φm=BS===Wb=Wb,D錯誤. 5.(2018·山東省泰安市上學期期末)如圖5,電阻R、電容器C和電感線圈L并聯(lián)后,接入輸出電壓有效值、頻率可調(diào)的交流電源.當電路中交流電的頻率為f時,通過R

6、、C和L的電流有效值恰好相等.若將頻率降低為f,輸出電壓有效值不變,分別用I1、I2和I3表示此時通過R、C和L的電流的有效值,則(  ) 圖5 A.I1=I2=I3 B.I1>I2>I3 C.I3>I1>I2 D.I1>I2=I3 答案 C 解析 將頻率降低時,通過R的電流不變,電容器的容抗增大,通過C的電流減小,則有I1>I2,電感線圈的感抗減小,通過L的電流增大,則有I3>I1,故A、B、D錯誤,C正確. 6.(2018·河南省周口市期末)如圖6所示,一理想變壓器的原線圈兩端接在電壓為u=220sin100πtV的交流電源上,此時變壓器副線圈電路中標有“44V,220W”

7、的電動機恰好能正常工作.其中A為理想電流表,電動機的內(nèi)阻為r=2Ω,則下列說法中正確的是(  ) 圖6 A.該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶5 B.電流表的示數(shù)為5A C.該電動機正常工作時的輸出功率為170W D.若電動機正常工作時突然被卡住,則電動機線圈的熱功率為50W 答案 C 解析 根據(jù)u=220sin100πtV知,原線圈兩端的電壓有效值為U1=220V,副線圈兩端的電壓為U2=44V,則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=U1∶U2=5∶1,故A錯誤;電動機恰好能正常工作,理想變壓器的輸出功率為220W,輸入功率為220W,由P=UI得I1=1A,即電流表的

8、示數(shù)為1A,故B錯誤;該電動機正常工作時的輸出功率為P出=U2I2-I22r=44×5W-52×2W=170W,故C正確;若電動機正常工作時突然被卡住,則電動機線圈的熱功率為P′==W=968W,故D錯誤. 7.(2018·河南省商丘市上學期期末)用電壓為U的正弦交流電源通過甲、乙兩種電路給額定電壓為U0(正常工作時電阻為R0)的同一小電珠供電.圖7甲中R為滑動變阻器,圖乙中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,若小電珠均能正常工作,則下列說法正確的是(  ) 圖7 A.變壓器可能是升壓變壓器 B.甲、乙電路消耗電功率之比為 C.電阻R與小電珠消耗功率之比為-1 D.滑動

9、變阻器接入電路的阻值R=R0 答案 C 解析 由題圖甲可知,電源電壓等于變阻器兩端的電壓與小電珠兩端的電壓之和,因此U>U0,在題圖乙中根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系即=>1,可得n1>n2,所以變壓器是降壓變壓器,故A錯誤;由于小電珠均能正常工作,甲電路消耗的功率為UI,乙電路消耗的功率為U0I,甲、乙電路消耗電功率之比為=,故B錯誤;滑動變阻器消耗功率為(U-U0)I,所以滑動變阻器與小電珠消耗功率之比為=-1,故C正確;題圖甲中滑動變阻器與小電珠串聯(lián),則有=,滑動變阻器接入電路的阻值為R==,故D錯誤. 二、多項選擇題 8.(2018·廣東省惠州市第三次調(diào)研)如圖8所示,理想變壓器初

10、級線圈接一交變電流,交變電流的電壓有效值恒定不變.副線圈接有光敏電阻R1(其阻值隨光照強度增大而減小)、R2和R3,則下列說法中正確的是(  ) 圖8 A.只將S1從2撥向1時,電流表示數(shù)變小 B.只將S2從4撥向3時,電流表示數(shù)變小 C.只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_,電阻R2兩端電壓增大 D.僅增大光照強度,原線圈的輸入功率增大 答案 BD 解析 只將S1從2撥向1時,原線圈匝數(shù)變小,根據(jù)變壓比公式,輸出電壓變大,故輸出電流變大,輸出功率變大,輸入功率等于輸出功率,故輸入功率變大,輸入電流變大,A錯誤;只將S2從4撥向3時,副線圈匝數(shù)變小,根據(jù)變壓比公式,輸出電壓變小,故輸出電流

11、變小,輸出功率變小,輸入功率等于輸出功率,故輸入功率變小,輸入電流變小,B正確;只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_,少一個支路,但電阻R2與R3串聯(lián)的支路的電壓不變,故通過電阻R2的電流不變,電壓也不變,C錯誤;僅增大光照強度,副線圈負載總電阻變小,故輸出電流變大,輸出功率變大,輸入功率等于輸出功率,故輸入功率增大,D正確. 9.(2018·湖南省株洲市上學期質(zhì)檢一)某同學在實驗室中研究遠距離輸電.由于輸電線太長,他將每100米導線卷成一卷,共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用).第一次直接將輸電線與學生電源及用電器相連,測得輸電線上損失的功率為P1.第二次采用如圖9所示的電路輸電,其中理想

12、變壓器T1與電源相連,其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2,理想變壓器T2與用電器相連,測得輸電線上損失的功率為P2.下列說法正確的是(  ) 圖9 A.前后兩次實驗都可用于研究遠距離直流輸電 B.實驗可以證明,減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失 C.若輸送功率一定,則P2∶P1=n12∶n22 D.若輸送功率一定,則P2∶P1=n1∶n2 答案 BC 解析 變壓器只能改變交變電流的電壓,所以第二次實驗只能研究遠距離交流輸電,故A錯誤;根據(jù)P=I2r可知,減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失,故B正確;第一次實驗輸電線上的電流I=,輸電線上損失的功率P1=I2R=R,第二次

13、實驗,升壓變壓器副線圈上的電壓U2=U1,輸電線上的電流I′=,輸電線上損失的功率P2=I′2R=R,所以:==,故C正確,D錯誤. 10.(2018·陜西省師大附中模擬)如圖10所示,面積為0.02m2、內(nèi)阻不計的100匝矩形線圈ABCD,繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度為100rad/s,勻強磁場的磁感應強度為T.矩形線圈通過滑環(huán)與理想變壓器相連,觸頭P可移動,副線圈所接電阻R=50Ω,電表均為理想交流電表.當線圈平面與磁場方向平行時開始計時.下列說法正確的是(  ) 圖10 A.線圈中感應電動勢的表達式為e=100cos (100t) V B.P上移時,電流表示數(shù)

14、減小 C.t=0時,電壓表示數(shù)為100V D.當原、副線圈匝數(shù)比為2∶1時,電阻R上消耗的功率為50W 答案 AD 解析 矩形閉合線圈ABCD在磁場中轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電壓的最大值為:Em=NBSω=100××0.02×100V=100V,線圈中感應電動勢的表達式為e=100cos (100t) V,故A正確;P上移時,原線圈的匝數(shù)減小,導致副線圈電壓增大,那么副線圈電流也增大,則原線圈的電流會增大,電流表示數(shù)增大,故B錯誤;由于正弦式交流電最大值為有效值的倍,所以交流電壓的有效值為U=100V,當t=0時,電壓表示數(shù)為100V,故C錯誤;當原、副線圈匝數(shù)比為2∶1時,電阻R上消耗的功率

15、為:PR==W=50W,故D正確. 11.(2018·山東省青島市二模)如圖11所示為某小型電站高壓輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機輸出功率為20kW.在輸電線路上接入一個電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10,電流表的示數(shù)為1A,輸電線的總電阻為10Ω,則下列說法正確的是(  ) 圖11 A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流 B.升壓變壓器的輸出電壓U2=2000V C.用戶獲得的功率為19kW D.將P下移,用戶獲得的電壓將增大 答案 BC 解析 根據(jù)高壓輸電原理,提高輸電電壓,輸電電流減小,A錯誤;根據(jù)電流互感器的原理,輸電電流:I2=×1A=10A,升

16、壓變壓器的輸出電壓:U2==V=2000V,B正確;輸電線上的功率損失:P損=I22R=102×10W=1kW,用戶獲得的功率為:P用=P-P損=20kW-1kW=19kW,C正確;將P下移,降壓變壓器原線圈匝數(shù)增加,根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律,副線圈的電壓減小,用戶獲得的電壓將減小,D錯誤. 12. (2018·福建省漳州市期末調(diào)研)如圖12,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1,在原、副線圈的回路中接入的電阻阻值均為R,電壓表和電流表均為理想電表,a、b端接有電壓為220sin10πtV的交流電,開關(guān)S處于斷開狀態(tài)時,設(shè)電壓表讀數(shù)為U,原、副線圈回路中電阻R消耗的功率之比為k,則(  )

17、 圖12 A.U=88V,k= B.U=110V,k=4 C.當開關(guān)閉合時,電流表的示數(shù)會減小 D.當開關(guān)閉合時,電壓表的讀數(shù)會減小 答案 AD 解析 由===2,原線圈回路中電阻R消耗的功率P1=I12R,副線圈回路中電阻R消耗的功率P2=I22R,則有k===,副線圈的電流I2=,原線圈回路中I1=I2=,原線圈回路中電阻R的電壓UR=I1R=,a、b端電壓有效值為U有==220V,由題意可知輸入電壓有效值為220=2U+,解得U=88V,故A正確,B錯誤;當開關(guān)閉合時,副線圈總電阻R′I1,原線圈回路中電阻R兩

18、端的電壓UR=I1′R=·,由題意可知輸入電壓有效值為220=2U+·,解得U<88V,故C錯誤,D正確. 13.(2018·湖南省常德市一模)如圖13甲所示,一交流發(fā)電機向遠距離的理想變壓器輸電,輸電線等效電阻R1=2Ω,變壓器匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,發(fā)電機輸出的交變電壓隨時間的變化圖像如圖乙所示,理想交流電壓表示數(shù)為5V,則(  ) 圖13 A.通過R2的交變電流頻率為50Hz B.圖像上對應的0.01s時刻,發(fā)電機中的線圈與中性面垂直 C.R2兩端的電壓為10V D.發(fā)電機輸出功率為12.5W 答案 AC 解析 理想變壓器不改變交流電的頻率,故通過R2的交變電流的頻

19、率為f=Hz=50Hz,A正確;圖像上對應的0.01s時刻,交流電壓為零,此時通過發(fā)電機中的線圈的磁通量最大,磁通量變化率最小為零,發(fā)電機中的線圈剛好與中性面重合,B錯誤;發(fā)電機輸出電壓的有效值為U=V=25V,故原線圈兩端電壓為U1=U-UR1=20V,根據(jù)公式=可得副線圈兩端電壓,即R2兩端電壓為U2=U1=10V,C正確;通過R1的電流I1==2.5A,由=,得副線圈中電流I2=I1=5A,發(fā)電機輸出功率為電阻R1消耗的電功率與副線圈中消耗的電功率之和,故發(fā)電機輸出功率為P=W+5×10W=12.5W+50W=62.5W,D錯誤. 14. (2019·福建省龍巖市模擬)如圖14所示,M

20、N、PQ是兩條在水平面內(nèi)、平行放置的金屬導軌,導軌的右端接理想變壓器的原線圈,變壓器的副線圈與阻值為R的電阻組成閉合回路,變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1∶n2=k,導軌寬度為L.質(zhì)量為m的導體棒ab垂直MN、PQ放在導軌上,在水平外力作用下做往復運動,其速度隨時間變化的規(guī)律是v=vmsin(t),范圍足夠大的勻強磁場垂直于軌道平面,磁感應強度為B,導軌、導體棒、導線電阻不計,電流表為理想交流電表.則下列說法中正確的是(  ) 圖14 A.導體棒兩端的最大電壓為BLvm B.電阻R上的電壓為 C.電流表的示數(shù)為 D.導體棒克服安培力做功的功率為 答案 ABD 解析 根據(jù)題意,電動勢的瞬時值表達式為:e=BLvmsin(t),則最大電動勢為:Em=BLvm,故選項A正確; 由于最大電動勢為:Em=BLvm,則電動勢的有效值為:E=,則有==k,則U2=,故選項B正確; 副線圈電流為:I2==,再根據(jù)==k,則電流表讀數(shù)為I1==,故選項C錯誤;根據(jù)能量守恒,導體棒克服安培力做功的功率等于電阻R的熱功率,故P==,故選項D正確. 10

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