高中物理人教版2第六章传感器章末综合测评2

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图1所示，下列说法中正确的是()图1A．交变电流的频率为HzB．交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos50πtAC．在t＝s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为Ω，则其产生的热功率为5W【解析】由图象知，交流电的周期为s，故频率为50Hz，A错；转动的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故电流瞬时值表达式为i＝5cos100πtA，B错；t＝s时，电流最大，此时线圈磁通量应为0，C错；交流电电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))A，故P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,\r(2))))2×W＝5W，故D正确．【答案】D2．根据交变电流瞬时值表达式i＝5sin500tA可知，从开始计时起，第一次出现电流峰值所需要的时间是()A．2ms B．1msC．ms D．ms【解析】(方法一)由已知条件有eq\f(2π,T)＝ω＝500rad/s，则T＝2π/500，由表达式可知，从中性面开始计时，第一次出现电流峰值需Δt＝T/4＝2π/500×eq\f(1,4)s＝eq\f(π,1000)s＝×10－3s.(方法二)由交流电瞬时值表达式，当i为最大值时有sin(ωt)＝1，即500t＝π/2，则t＝π/1000＝×10－3s．故选D.【答案】D3．(2023·四川高考)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图2所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()图2A．峰值是e0 B．峰值是2e0C．有效值是eq\f(\r(2),2)Ne0 D．有效值是eq\r(2)Ne0【解析】因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E＝eq\r(2)Ne0，故选项D正确．【答案】D4．如图3甲所示，变压器为理想变压器，其原线圈接到U1＝220V的交流电源上，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路；图乙中阻值为R2的电阻直接接到电压为U1＝220V的交流电源上，结果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为()【导学号：94530086】甲乙图3\f(R1,R2) B．eq\f(R2,R1)C．eq\r(\f(R2,R1)) D．eq\r(\f(R1,R2))【解析】对题图甲，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝eq\f(U\o\al(2,2),R1)对题图乙：P2＝eq\f(U\o\al(2,1),R2)据题意有P1＝P2联立以上各式解得：eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(R2,R1))，故C正确．【答案】C5．如图4所示，理想变压器原线圈输入电压U＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()图4A．I1和I2表示电流的瞬间值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小【解析】电压表V1和V2分别测量的变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值，电流表A1和A2分别测量的原、副线圈电路中电流的有效值，A、B项错误；滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻变小，原副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律I＝eq\f(U,R＋R0)可知，副线圈电路中的电流变大，副线圈输出功率变大，由P入＝P出，得原线圈的输入功率变大，由P＝IU可知，原线圈电路中的电流变大，C项正确，D项错误．【答案】C6．如图5所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n1＝600匝，装有熔断电流为0.5A的保险丝，副线圈的匝数n2＝120匝．要使整个电路正常工作，当原线圈接在180V的交流电源上时，副线圈()图5A．可接耐压值为36V的电容器B．可接“36V40W”的安全灯两盏C．可接电阻为14Ω的电烙铁D．可串联量程为0.6A的电流表测量其电路的总电流【解析】根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝36V，又由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，在保险丝安全的条件下，副线圈中允许通过的最大电流为I2＝eq\f(n1,n2)I1＝eq\f(600,120)×A＝A，最大输出功率Pm＝I2U2＝×36W＝90W，B选项正确；而交流电压的最大值为36eq\r(2)V，所以A选项错误；接14Ω的电阻时，流过电阻的电流将达到I2′＝eq\f(36,14)A>A,C选项错误．若副线圈串联量程为A的电流表，则电流表可能会被烧坏，D选项错误．【答案】B7．如图6所示，变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节，在某一频率时，L1、L2两只灯泡的炽热程度相同，则下列说法中正确的是()图6A．如果将频率增大，L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强B．如果将频率增大，L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱C．如果将频率减小，L1炽热程度减弱、L2炽热程度加强D．如果将频率减小，L1炽热程度加强、L2炽热程度减弱【解析】某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过L1的电流增大，通过L2的电流减小，故B项正确，同理可得C项正确．故选B、C.【答案】BC8．如图7所示的电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有()图7A．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S由1掷向2D．将开关S由1掷向3【解析】在输入电压和原、副线圈匝数比eq\f(n1,n2)一定的情况下，输出电压U2是一定的，当R减小时，由I2＝eq\f(U2,R)可知电流表读数变大，故应将R上的滑片向下移动，选项B正确；在输入电压U1一定的条件下，减小原、副线圈匝数比eq\f(n1,n2)，则输出电压U2＝eq\f(n2,n1)U1增大，故I2＝eq\f(U2,R)增大，开关S应掷向2，选项C正确．【答案】BC9．如图8所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是()【导学号：94530087】图8A．升高U1会减小输电电流I2B．升高U1会增大线路的功率损耗C．升高U1会增大线路的电压损耗D．升高U1会提高电能的利用率【解析】提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以I2将减小，故A正确；线路功率损耗P损＝Ieq\o\al(2,2)R，因此功率损耗也减小，由ΔU＝I2R可知电压损耗减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D正确．【答案】AD10．在一阻值为R＝10Ω的定值电阻中通入如图9所示的交流电，则()图9A．此交流电的频率为HzB．此交流电的有效值约为3.5AC．在2～4s内通过该电阻的电荷量为1CD．在0～2s内电阻产生的焦耳热为25J【解析】由图知，交流电的周期为2s，故频率f＝eq\f(1,T)＝Hz，A正确；根据有效值的定义，由I2RT＝Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,2)＋Ieq\o\al(2,2)Req\f(T,2)＝250J得，I≈A，B正确，D错误；在2～4s内通过该电阻的电荷量为Q＝I1eq\f(T,2)＋I2eq\f(T,2)＝1C，C正确．故选ABC.【答案】ABC二、计算题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答)11．(13分)如图10所示，圆形线圈共100匝，半径为r＝0.1m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO′匀速转动，磁感应强度B＝T，角速度为ω＝eq\f(300,π)rad/s，电阻为R＝10Ω，求：图10(1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图所示，图示位置为t＝0时刻)；(3)线圈转动过程中产生的热功率多大．【解析】(1)当从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流．最大感应电动势为Em＝NBSω＝100××π××eq\f(300,π)V＝30VIm＝eq\f(Em,R)＝3A.(2)由题意知i＝Imsinωt，即i＝3sineq\f(300,π)tA.(3)感应电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(3,\r(2))A.发热功率P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,\r(2))))2×10W＝45W.【答案】(1)3A(2)i＝3sineq\f(300,π)tA(3)45W12．(13分)(2023·济南高二检测)如图11所示，有一台小型发电机，其矩形线圈的匝数n＝200匝，线圈面积S＝0.01m2，线圈电阻r＝Ω，磁场的磁感应强度B＝eq\f(6\r(2),5π)T时，产生频率f＝50Hz的单相正弦交变电流，供电给“220V2200W”的电器让其正常工作．求：图11(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)发动机输出端交流电压表的示数；(3)电阻R的阻值．【解析】(1)发电机产生的感生电动势的最大值：Em＝nBSω＝nBS·2πf＝200×\r(2)/π××100π＝240eq\r(2)V感应电动势的瞬时表达式：e＝240eq\r(2)sin100π(V)．(2)电动势有效值E＝240V正常工作时的电流I＝P/U＝2200/220A＝10A输出端电压表的示数U＝E－Ir＝240V－10×V＝235V.(3)电阻R上的电压ΔU＝235V－220V＝15V则线路电阻R＝ΔU/I＝15/10＝Ω.【答案】(1)e＝240eq\r(2)sin100πt(V)(2)235V(3)Ω13．(14分)(2023·黄冈高二检测)某发电厂通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶25，输电线上的功率损失为4%，用户所需要的电压为220V，则：【导学号：94530088】(1)输电线的电阻和降压变压器的匝数比各为多少？画出输电线路示意图；(2)若有60kW分配给生产用电，其余电能用来照明，那么能装25W的电灯多少盏？【解析】(1)根据匝数比与原、副线圈电流成反比确定输电线中的电流，由输电线上消耗的功率确定输电线的电阻，在电能的分配上，能量守恒．在处理变压器的关系时，一般将副线圈作为电源，原线圈作为用电设备来处理．输电线路示意图如图所示．升压变压器副线圈两端电压U2＝eq\f(n2,n1)U1＝kV，输电线上的电流I＝eq\f(P,U2)＝16A