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1、2022年高考物理新一輪總復習 階段示范性測試10 交變電流 傳感器(含解析)
本卷測試內(nèi)容:交變電流 傳感器
本試卷分為第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分,共110分。測試時間90分鐘。
第Ⅰ卷 (選擇題,共60分)
一、選擇題(本題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項中,第2、6、9、11小題,只有一個選項正確;第1、3、4、5、7、8、10、12小題,有多個選項正確,全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)
1. 下列說法正確的是( )
A. 話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號
B. 電熨斗能夠自動控制溫度的
2、原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器,這種傳感器的作用是控制電路的通斷
C. 電子秤所使用的測力裝置是力傳感器
D. 半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器,因為溫度越高,它的電阻值越大
解析:電話話筒的作用是把聲信號變?yōu)殡娦盘枺珹選項錯誤;電熨斗中用到雙金屬片,是利用溫度傳感器控制電路的通斷,B選項正確;電子秤是利用壓敏電阻把力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,是力傳感器,C選項正確;半導體熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,D選項錯誤。
答案:BC
2. [xx·北京市懷柔區(qū)高三適應性練習]某交流發(fā)電機給燈泡供電,產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖所示,下列說法中正確的是( )
A. 交變電流的頻率為0.02
3、Hz
B. 交變電流的瞬時表達式為i=5cos50πt(A)
C. 在t=0.01 s時,穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大
D. 若發(fā)電機線圈電阻為0.4 Ω,則發(fā)電機的熱功率為5 W
解析:根據(jù)圖象可知im=5 A,T=20×10-3 s=0.02 s,所以,交變電流的頻率f=1/T=50 Hz,瞬時表達式為i=imcosωt=imcos()t=5cos100πt(A),所以選項A、B錯誤;在t=0.01 s時,交變電流的瞬時值最大,說明感應電動勢最大,穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量的變化率最大,磁通量最小,選項C錯誤;該余弦交變電流的有效值為i有=im/,若發(fā)電機線圈電阻為0.4 Ω,則
4、其熱功率為P熱=iR=5 W,所以選項D正確。
答案:D
3. [xx·山西大學附中高三模擬]如圖所示電路,變壓器為理想變壓器?,F(xiàn)將滑動變阻器的滑片從某一位置滑動到另一位置時,電流表A1的示數(shù)減小0.1 A,電流表A2的示數(shù)減小1 A,則下列說法正確的是( )
A. 燈泡L1變亮
B. 燈泡L1變暗
C. 變壓器為升壓變壓器
D. 變壓器為降壓變壓器
解析:電壓不變,流過A2的電流減小,燈L2的分壓減小,燈L1分壓變大而變亮,選項A正確,B錯誤;由變壓器公式有==,解得=,為降壓變壓器,選項C錯誤,D正確。
答案:AD
4. 如圖所示為一理想變壓器,在原線圈輸入
5、電壓不變的條件下,要提高變壓器的輸入功率,可采用的方法是( )
A. 只增加原線圈的匝數(shù)
B. 只增加副線圈的匝數(shù)
C. 只減小用電器R1的電阻
D. 斷開開關S
解析: 變壓器的輸入功率由輸出功率決定,因此只要增大其輸出功率即可。輸入電壓不變,原線圈匝數(shù)增加輸出電壓減小,輸出功率減小,A項錯誤;副線圈匝數(shù)增加,輸出電壓增大,輸出功率增大,B項正確;在匝數(shù)不變的情況下,輸出電壓不變,閉合開關或減小R1電阻都使負載電阻減小,消耗的功率增大,即輸出功率增大,C項正確,D項錯誤。
答案:BC
5. 如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是
6、( )
A. 圖甲表示交流電,圖乙表示直流電
B. 兩種電壓的周期相等
C. 兩種電壓的有效值相等
D. 圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=311sin100πt V
解析:因圖象的縱坐標上電壓的正負表示電壓的方向,因此兩圖均為交流電,A錯;兩圖象的周期都是2×10-2 s,故B對;對于正弦交流電才有U有效=,雖然兩圖的峰值相同,但圖乙非正弦(余弦)交流電,不適用上式有效值的求法,故C錯;正弦交流電電壓瞬時值的表達式為u=Umsinωt,由圖甲可知Um=311 V,T=2×10-2 s,可得ω==100π,代入上式得u=311sin100πt V,故D對。
答案:BD
6
7、. [xx·東城區(qū)模擬]如圖所示,理想變壓器原線圈a、b兩端接正弦交變電壓u,u=220sin100πt(V),原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,電壓表接在副線圈c、d兩端,輸電線的等效電阻為R,原來開關S是斷開的。則當S閉合一段時間后( )
A. 電壓表示數(shù)不變,示數(shù)為22 V
B. 電壓表示數(shù)不變,示數(shù)為220 V
C. 燈泡L兩端的電壓將變大
D. 電流表示數(shù)一定為0
解析:當S閉合一段時間后,電壓表示數(shù)不變,由=得U2=U1=×220 V=22 V,即電壓表示數(shù)為22 V,選項A正確,B錯誤。S閉合后有交流電通過電容器和電流表,電流表示數(shù)不為零,D錯誤。S閉合后,
8、電容器與燈泡L并聯(lián)的電阻減小,由于U2不變,所以燈泡L兩端的電壓將變小,C錯誤。
答案:A
7. 如圖甲所示,矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,輸出交流電的電動勢圖象如圖乙所示,經(jīng)原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10的理想變壓器給一燈泡供電,如圖丙所示,副線圈電路中燈泡額定功率為22 W。現(xiàn)閉合開關,燈泡正常發(fā)光。則( )
A. t=0.01 s時刻穿過線框回路的磁通量為零
B. 交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為50 r/s
C. 變壓器原線圈中電流表示數(shù)為1 A
D.燈泡的額定電壓為220 V
解析:由題圖知t=0.01 s時e=0,此時線圈平面位于中性面,磁通量最大,A錯
9、;周期T=0.02 s,所以n==50 r/s,B對;由理想變壓器原理得:=,其中U1= V,得UL=220 V,IL==0.1 A,而=,得I1=1 A,C對;燈泡的額定電壓為交流電壓的有效值220 V,D錯。
答案:BC
8. 如圖所示,三只燈泡均正常發(fā)光,現(xiàn)將滑動變阻器R的滑片向下移動,已知原線圈上的電壓及原、副線圈的匝數(shù)均不變,則下列說法中正確的是( )
A. 燈L3變暗
B. 燈L1和L2均變暗
C. 變壓器原線圈的輸入功率變大
D. 副線圈n2中的電流變大
解析:由于原線圈上的電壓及原、副線圈的匝數(shù)均不變,由電壓與匝數(shù)成正比可知,兩個副線圈上的電壓均不變。當滑動
10、變阻器R的滑片向下移動時,副線圈n3中的電流增大,電阻R1的電壓增大,由閉合電路歐姆定律可得,燈L3兩端的電壓減小,故燈L3變暗,而副線圈n2的電壓及回路中的電阻和電流不發(fā)生變化,故燈L1和L2的亮度不變,A正確,B、D錯誤;由于副線圈n3中的電流增大,則原線圈中的電流也隨之增大,故原線圈的輸入功率變大,C正確。
答案:AC
9. [xx·岳陽模擬]如下圖所示,L1和L2是高壓輸電線,甲、乙是兩只互感器,若已知n1∶n2=1000∶1,n3∶n4=1∶100,圖中電壓表示數(shù)為220 V,電流表示數(shù)為10 A,則高壓輸電線的輸送電功率為( )
A. 2.2×103 W B.
11、 2.2×10-2 W
C. 2.2×108 W D. 2.2×104 W
解析:根據(jù)圖甲可得,高壓輸電線的輸送電壓U=U甲=220 kV;根據(jù)圖乙可得,輸送電流I=I乙=1000 A;所以高壓輸電線的送電功率P=UI=220 kV×1000 A=2.2×108 W。故C正確。
答案:C
10. 如圖所示,理想變壓器原線圈中輸入電壓U1=3300 V,副線圈兩端電壓U2為220 V,輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2,繞過鐵芯的導線所接的電壓表V的示數(shù)U=2 V。則( )
A. 原線圈的匝數(shù)為1650匝
B. 副線圈的匝數(shù)為55匝
C. 當開關S斷開時,電壓表讀數(shù)變小
12、
D. 當開關S斷開時,A2和A1讀數(shù)均減小
解析:由變壓器電壓與匝數(shù)的關系可知原線圈與電壓表之間有=,得原線圈匝數(shù)為1650匝,選項A正確;由電壓表與副線圈電壓關系,可得副線圈匝數(shù)為110匝,選項B錯誤;斷開開關S,電壓表匝數(shù)為1,沒有變化,則電壓表讀數(shù)不變,選項C錯誤;當開關S斷開時,輸出端總電阻增大,輸入和輸出電壓不變,則輸出電流減小,輸出功率減小,輸入電流也減小,選項D正確。
答案:AD
11. 如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2,兩端分別接有4個阻值相同的燈泡,已知4盞燈均能發(fā)光,則L1和L2的功率之比為( )
A. 1∶1 B. 1∶3
C. 9∶1 D.
13、 3∶1
解析:變壓器原線圈中輸入電流為副線圈電流的2倍,L1中的電流為副線圈中輸出電流的3倍,L1的功率為L2功率的9倍,所以L1和L2的功率之比為9∶1,選項C正確。
答案:C
12. [xx·衡水中學模擬]如圖所示,一只理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1,原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電源,一只理想二極管和一個阻值為10 Ω的電阻R串聯(lián)接在副線圈上。則以下說法中正確的是( )
A. 1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為1452 J
B. 電壓表的讀數(shù)為22 V
C. 二極管兩端的最大電壓為22 V
D. 若將R換成一個阻值大于10 Ω的電阻,則電流表讀數(shù)變小
14、
解析:由于匝數(shù)比是10∶1,所以輸出電壓為22 V,根據(jù)理想二極管的單向?qū)щ娦院徒蛔冸娏饔行е档亩x,得電阻R上電壓的有效值是11 V,1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=t=1452 J,選項A正確,B錯誤。理想二極管反向電阻無窮大,當加反向電壓時,二極管兩端的電壓最大值為22 V,選項C錯誤。如果電阻R變大,則輸出功率變小,輸入功率變小,所以電流表讀數(shù)變小,選項D正確。
答案:AD
第Ⅱ卷 (非選擇題,共50分)
二、實驗題(本題共13分)
13. (13分)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件,現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線,要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待
15、測熱敏電阻的阻值為40~50 Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有一定量的冷水,其他備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3 V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1 Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5 kΩ)、滑動變阻器(0~10 Ω)、開關、導線若干。
(1)圖中,a、b、c三條圖線能反映出熱敏電阻的伏安特性的曲線是________。
(2)在虛線框中畫出實驗電路圖,要求測量誤差盡可能小。
(3)根據(jù)電路圖,在圖中的實物圖上連線。
解析:(1)熱敏電阻隨溫度的升高,阻值減小,在I-U圖線中,任一點的=,可見c正確。
(2)熱敏電阻為40~50 Ω。由電
16、壓表、電流表內(nèi)阻知臨界阻值R0== Ω=50 Ω,即熱敏電阻屬小電阻,應用“外接法”,因要描繪伏安曲線電壓從0開始連續(xù)變化。因此用滑動變阻器的“分壓式”接法,電路圖如圖所示。
(3)實物連線如圖:
答案:(1)c (2)、(3)見解析
三、計算題(本題共2小題,共37分)
14. (17分)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1∶n2=3∶1,原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表,副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及若干“6 V、6 W”的相同燈泡.輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示。
(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù);
(2)要求燈泡均正常發(fā)光,求
17、電路中最多允許接入的燈泡個數(shù);
(3)為滿足第(2)問中要求,求可變電阻R應調(diào)到的電阻值。
解析:(1)根據(jù)圖象可得原線圈電壓的最大值U1m=
27 V其有效值為U1==27 V
根據(jù)=代入數(shù)據(jù)可得U2=9 V即為電壓表讀數(shù)。
(2)設原線圈中通過的電流為I1,副線圈中通過的電流為I2
為使副線圈接入的燈泡最多,則I1取允許通過的最大電流的有效值為3 A
根據(jù)U1I1=U2I2代入數(shù)據(jù)可得I2=9 A
正常發(fā)光時每個燈泡中的電流為ID==1 A
所以允許接入的燈泡個數(shù)為n==9。
(3)電阻兩端電壓為UR=U2-UD=3 V
電阻阻值為R== Ω。
答案:(1)9 V
18、(2)9 (3) Ω
15. (20分)如圖甲所示,長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi),其匝數(shù)為n,總電阻為r,可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動。線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場,其磁感應強度B的大小隨時間t的變化關系如圖乙所示,其中B0、B1和t1均為已知。在0~t1時間內(nèi),線框保持靜止,且線框平面和磁場垂直;t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω逆時針(從上往下看)勻速轉(zhuǎn)動。線框中電流逆時針方向為正方向(從左向右看)求:
(1)0~t1時間內(nèi)通過電阻R的電
19、流大小;
(2)線框勻速轉(zhuǎn)動后,在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量;
(3)線框勻速轉(zhuǎn)動后,從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過電阻R的電荷量。
解析:(1)0~t1時間內(nèi),線框中的感應電動勢
E1=n=
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,通過電阻R的電流
I==。
(2)線框產(chǎn)生感應電動勢的最大值Em=nB1L1L2ω
感應電動勢的有效值E=nB1L1L2ω
通過電阻R的電流的有效值I=
線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t=
此過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量
Q=I2Rt=πRω()2。
(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,
平均感應電動勢=n=
平均感應電流=
通過電阻R的電荷量q=Δt=。
答案:(1) (2)πRω()2
(3)