《志鸿优化设计》2023届高考物理（重庆专用）第一轮复习第十章交变电流　传感器单元检测（附答案）

第页单元检测十交变电流传感器(时间：60分钟总分值：100分)一、选择题(此题8小题，每题7分，共56分。在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错或不答的得0分)1．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。发电机线圈内阻为5.0Ω，那么外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，那么()A．电压表的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J2．图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化。以下说法正确的选项是()A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πtVD．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的eq\f(1,10)3．如下图，边长为l的正方形线圈abcd，其匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B。假设线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，那么以下判断中不正确的选项是()A．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e＝nBl2ωsinωtB．在t＝eq\f(π,2ω)时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快C．从t＝0时刻到t＝eq\f(π,2ω)时刻，电阻R上产生的热量为Q＝eq\f(n2B2l4πωR,16(R＋r)2)D．从t＝0时刻到t＝eq\f(π,2ω)时刻，通过R的电荷量q＝eq\f(nBl2,2(R＋r))4．(2023·皖南八校联考)如下图，图甲中的变压器为理想变压器，其原线圈接到U＝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U＝220V的交流电源上，结果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，那么变压器原、副线圈的匝数之比为()A.eq\f(R1,R2)B.eq\f(R2,R1)C.eq\r(\f(R1,R2))D.eq\r(\f(R2,R1))5．(2023·大纲全国)一台电风扇的额定电压为交流220V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如下图。这段时间内电风扇的用电量为()A．3.9×10－2度B．5.5×10－2度C．7.8×10－2度D．11.0×10－2度6．(2023·重庆理综)如下图，理想变压器的原线圈接入u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V880W〞的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4D．变压器的输入功率为880W7．(2023·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，假设将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，那么P1和eq\f(P2,P1)分别为()A.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n)B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n)C.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n2)D.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n2)8．(2023·江苏单科)某同学设计的家庭电路保护装置如下图，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，以下说法不正确的有()A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起二、非选择题(共44分)9．(10分)如下图，为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。(1)为了通过测量得到如下图I-U关系的完整曲线，在以下图中甲和乙两个电路中应选择的是图______。简要说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω)。(2)在图丙电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω。(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子。10．(16分)一个直流电动机的内电阻r＝2Ω，与R＝8Ω的电阻串联接在线圈上，如下图。线圈面积为eq\f(\r(2),20)m2，共100匝，线圈的电阻为2Ω，线圈在B＝eq\f(2,π)T的匀强磁场中绕OO′以转速n＝600r/min匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100V，求电动机正常工作时的输出功率。11．(18分)一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30kW，它通过总电阻R线＝2.0Ω的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220V的电灯，总功率为P用＝22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率是多大？(2)假设采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。用户变压器的降压比为40∶1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率是多大？

参考答案1．D解析：由图象可知电动势的有效值为220V，而电压表测量的是路端电压，其大小为U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(220,95＋5)×95V＝209V；B选项，由图象读出交变电流的周期为T＝0.02s，那么频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，一个周期内电流的方向要改变2次，故每秒钟电流方向要改变2×50＝100(次)；C选项，灯泡的实际功率为P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(220,95＋5)))2×95W＝459.8W；D选项，由焦耳定律得Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2rt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(220,95＋5)))2×5×1J＝24.2J。此题正确选项为D。2．C解析：电流方向随时间周期性变化的电流为交变电流，电流方向不改变的为直流电，显然两图中表示的都是交变电流，A错误；两图中电压的最大值相同，但图甲中是正弦交流电，有效值为eq\f(311,\r(2))V＝220V，图乙是锯齿形交流电，有效值不能按上式计算，B错误；图甲所示的正弦式交流电的周期为2×10－2s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100π，所以电压的瞬时值表达式为u＝311sin100πtV，C正确；变压器原副线圈的电压与匝数成正比，频率不变，D错误。3．A解析：闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式e＝Umsinωt＝nBSωsinωt＝eq\f(1,2)nBl2ωsinωt，A错；在t＝eq\f(π,2ω)时刻，线圈转过90°，线圈平面与磁场平行，B正确；电阻R上产生的热量为Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(Um,\r(2)),R＋r)))2Rt＝eq\f(n2B2l4πωR,16(R＋r)2)，故C正确；从t＝0时刻到t＝eq\f(π,2ω)时刻，通过R的电荷量q＝it＝eq\f(n\f(ΔΦ,Δt),R＋r)Δt＝eq\f(nΔΦ,R＋r)＝eq\f(nB×l×\f(1,2)l,R＋r)＝eq\f(nBl2,2(R＋r))，故D正确。4．D解析：设副线圈两端电压为U′，由题意知eq\f(U′2,R1)＝eq\f(U2,R2)，故eq\f(n1,n2)＝eq\f(U,U′)＝eq\r(\f(R2,R1))。5．B解析：由于电风扇正常工作，根据W＝UIt可得：W＝220×(0.3×10＋0.4×10＋0.2×40)×60J＝1.98×105J＝5.5×10－2kW·h，选项B正确。6．C解析：由P＝UI可得I＝eq\f(PL,UL)＝4A，选项C正确；根据Ir＝24V得副线圈电压U2＝UL＋Ur＝244V，再由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可得n1∶n2＝2750∶61≈45∶1，选项A错误；由u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)及f＝eq\f(ω,2π)可得f＝50Hz，选项B错误；因导线电阻消耗电能，故变压器输入功率为P＝PL＋I2r＝976W，选项D错误。7．D解析：设副线圈与原线圈匝数比为k时，副线圈输出电压为U1，输出电流为I1，电路损耗功率为P1，设副线圈与原线圈匝数比为nk时，副线圈输出电压为U2，输出电流为I2，电路损耗功率为P2，根据理想变压器原副线圈电压与匝数成正比可得eq\f(U1,U)＝k…①；eq\f(U2,U)＝nk…②；且P＝U1I1＝U2I2…③；线路损耗功率分别为P1＝Ieq\o\al(2,1)R…④；P2＝Ieq\o\al(2,2)R…⑤。由①④联立解得P1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，据此排除选项A、C；由①②③④⑤联立解得eq\f(P2,P1)＝eq\f(1,n2)，所以选项B错误，选项D正确。8．C解析：由于线圈L1用零线和火线双线绕制而成，正常情况下零线和火线中的电流等大反向，线圈L1内产生的磁场相互抵消，线圈L2中磁通量为零，选项A正确；当家用电器增多时，通过零线和火线的电流同时增大，合磁场仍为零，即线圈L2中磁通量不变，仍为零，选项B正确；家庭电路发生短路时造成通过零线和火线的电流同时增大，线圈L2中磁通量不变，不会产生感应电流，开关K也不会被电磁铁吸起，选项C错误；地面上的人接触火线时，火线和大地构成闭合回路，零线中电流小于火线，此时线圈L1产生变化的磁场，引起线圈L2中磁通量变化产生感应电流，电磁铁线圈有电流通过，产生磁性，将开关K吸起，选项D正确。9．答案：(1)甲电压可从0调到所需电压，调节范围较大(2)5.2111.8(111.6～112.0均可)(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均可)解析：由于图中要求测量多组数据，所需电压调节范围较大，且从零开始变化，所以应选用分压电路，即图甲；根据欧姆定律可以先求出R1的电流I1＝36mA，所以热敏电阻和R2电流为I2＝I－I1＝34mA，由图可读出热敏电阻在34mA时的电压为5.2V，那么R2两端电压为3.8V，即可求出R2＝111.8Ω。10．答案：800W解析：线圈转动时产生的电动势的最大值为：Em＝NBSω＝200eq\r(2)V有效值为：E＝eq\f(Em,\r(2))＝200V设线圈的电阻为r′，那么电路中的电流I为：I＝eq\f(E－U,R＋r′)＝10A电动机正常工作时的输出功率为：P＝UI－I2r＝800W。11．答案：(1)131V14.9kW(2)12.5W解析：(1)如下图由P用＝eq