一轮单元训练金卷高三物理第十二单元 交变电流 传感器

一轮单元训练金卷·高三·物理(B)卷第十二单元交变电流传感器注意事项：1、答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2、选择题的作答：每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3、非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4、考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。一、(本题共12小题,每小题6分,在每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一项符合题目要求,第8～12题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1、如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交流电如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向,则()A、乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B、乙图中c时刻对应甲图中的C图C、若乙图中d等于0.02s,则1s内电流的方向改变了50次D、若乙图中b等于0.02s,则交流电的频率为50Hz2、如图为某发电站电能输送示意图.已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变,若用户电阻R0减小,下列说法正确的是()A、发电机的输出功率减小B、输电线上的功率损失减小C、用户得到的电压减小D、输电线输送电压减小3、一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1,原线圈接入电压为220V的正弦交流电,各元件正常工作,一个理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上,如图所示,电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是()A、原、副线圈中的电流之比为5∶1B、电压表的读数约为44VC、若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω,则1分钟产生的热量为2904JD、若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均增大4、如图所示,单匝闭合金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动,设穿过线框的最大磁通量为Φm,线框中的最大感应电动势为Em,从线框平面与磁场平行时刻开始计时,下面说法不正确的是()A、当穿过线框的磁通量为eq\f(Φm,2)的时刻,线框中的感应电动势为eq\f(Em,2)B、线框中的电流强度随时间按余弦规律变化C、线框转动的角速度为eq\f(Em,Φm)D、线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积随时间按正弦规律变化5、如图所示,图a中变压器为理想变压器,其原线圈接在u＝12eq\r(2)sin100πt(V)的交流电源上,副线圈与阻值R1＝2Ω的电阻接成闭合电路,电流表为理想电流表。图b中阻值为R2＝32Ω的电阻直接接到u＝12eq\r(2)sin100πt(V)的交流电源上,结果电阻R1与R2消耗的电功率相等,则()A、通过电阻R1的交流电的频率为0.02HzB、电阻R1消耗的电功率为9WC、电流表的示数为6AD、变压器原、副线圈匝数比为4∶16、先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电,第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是()A、第一次,灯泡两端的电压有效值是eq\f(U0,2)B、第二次,灯泡两端的电压有效值是eq\f(3U0,2)C、第一、第二次,灯泡的电功率之比是2∶9D、第一、第二次,灯泡的电功率之比是1∶57、如图甲所示,自耦理想变压器输入端a、b接入图乙所示的交流电源,一个二极管和两个阻值均为R＝40Ω的负载电阻接到副线圈的两端,电压表和电流表均为理想交流电表.当滑片位于原线圈中点位置时,开关S处于断开状态,下列说法正确的是()A、t＝0.01s时,电压表示数为零B、t＝0.015s时,电流表示数为5.5AC、闭合开关S后,电压表示数增大D、闭合开关S后,电流表示数为16.5A8、如图所示,图a是远距离输电线路的示意图,图b是用户得到的电压随时间变化的图象,已知降压变压器的匝数比为10∶1,不考虑降压变压器与用户间导线的电阻,则()A、发电机输出交流电的频率是50HzB、升压变压器的输出电压为2200VC、输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D、当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小9、如图是手机充电器的内部电路核心部分的简化模型,将变压器和二极管都视为理想元件,已知变压器的原、副线圈匝数比为20∶1,A、B端输入电压为U1＝220eq\r(2)sin100πt(V),对于输出端CD(OD为副线圈的中心抽头)()A、输出电压的有效值为11VB、输出电压的有效值为5.5VC、CD端的输出功率和AB端的输入功率之比为1∶2D、CD端的输出功率和AB端的输入功率之比为1∶110、如图所示,N匝矩形导线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想电流表A和二极管D。电流表的示数为I,二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大。下列说法正确的是()A、导线框转动的角速度为eq\f(2RI,NBS)B、导线框转动的角速度为eq\f(4RI,NBS)C、导线框转到图示位置时,线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零D、导线框转到图示位置时,线框中的磁通量最大,瞬时电动势最大11、图甲中的变压器为理想变压器,原线圈的匝数n1与副线圈全部匝数n2之比为5∶1,副线圈接有两个电阻,R1＝10Ω,R2＝5Ω。现在原线圈输入稳定的正弦式交变电流,将滑动触头P置于副线圈的中点,a、b两端接示波器,检测a、b两端的电压如图乙所示。设电流表A为理想电流表,导线电阻不计。则下列判断正确的是()A、原线圈上电压变化的频率为50HzB、电流表的示数约为0.14AC、只将滑动触头P向上移动一些,电流表示数可能减小D、只将a、b两端用导线连接,原线圈的输入功率为45W12、如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,原线圈接入图乙所示的不完整的正弦交流电,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电压表和电流表均为理想电表,R0和R1为定值电阻,R为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,下列说法中正确的是()A、R处出现火警时电压表示数不变B、R处出现火警时电流表示数减小C、图乙中电压的有效值为220VD、电压表的示数为11eq\r(2)V二、(本题共2小题,共38分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13、(18分)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站,发电机的输出电压为400V,输送的电功率P=30kW,输电线的总电阻为4Ω。(1)若发电机直接对用户输电,则输电线上损耗的功率为多少?(2)若要求输电线上的损耗刚好占总功率的3%,则所用升压变压器原、副线圈的匝数比应为多大?14、(20分)如图所示,一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求：(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过eq\f(1,4)周期的时间内负载电阻R上产生的热量；(3)从图示位置起转过eq\f(1,4)周期的时间内通过负载电阻R的电荷量；(4)求出电流表的示数。一轮单元训练金卷·高三·物理(B)卷第十二单元交变电流传感器答案一、(本题共12小题,每小题6分,在每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一项符合题目要求,第8～12题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1、【答案】A2、【答案】C3、【答案】C【解析】理想二极管的特点是正向的电流通过时电阻很小,反向的电流通过时电阻很大,认为断路,理想二极管的作用是只允许正向的电流通过。由于原、副线圈中的电流之比与匝数之比成反比,所以电流之比为1∶5,A选项错误；原、副线圈的电压之比和匝数之比成正比,所以副线圈两端电压为U2＝44V,但二极管具有单向导电性,根据有效值的定义有eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)×T,从而求得电压表两端电压有效值为U＝22eq\r(2)V,B选项错误；1min产生的热量为Q＝eq\f(U2,R)t＝2904J,C选项正确；将滑动变阻器滑片向上滑动,接入电路中的阻值变小,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,电流表的读数变大,所以D选项错误。4、【答案】Aosωt,其中Em＝Φmω,所以ω＝eq\f(Em,Φm),选项B、C正确；当穿过线框的磁通量为eq\f(Φm,2)的时刻,ωt＝30°,所以线框中的感应电动势为e＝Emcos30°＝eq\f(\r(3)Em,2),选项A错误；计时开始时刻,线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积为零,所以以后该面积随时间按正弦规律变化,选项D正确。5、【答案】D【解析】由交流电瞬时值表达式u＝12eq\r(2)sin100πt(V)可知,ω＝100πrad/s＝2πf,则该交流电的频率为f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz,周期为0.02s,变压器不改变交流电的频率,所以通过电阻R1的交流电的频率为50Hz,选项A错误.由题图b可知,阻值为R2＝32Ω的电阻两端电压的有效值为U＝12V,电阻R2消耗的电功率为P2＝eq\f(U2,R2)＝4.5W.根据题述,电阻R1与R2消耗的电功率相等,可知电阻R1消耗的电功率为P1＝P2＝4.5W,选项B错误.由P1＝I2R1,解得电流表的示数为I＝1.5A,选项C错误.变压器副线圈两端电压U2＝IR1＝3V,变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝U∶U2＝12∶3＝4∶1,选项D正确。6、【答案】D【解析】第一次,灯泡两端电压的有效值为U1＝eq\f(U0,\r(2)),功率P1＝eq\f(U12,R)＝eq\f(U02,2R)。第二次,设灯泡两端电压的有效值为U2,则eq\f(（2U0）2,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(（U0）2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U22,R)T,解得U2＝eq\r(\f(5,2))U0,功率P2＝eq\f(U22,R)＝eq\f(5U02,2R),则P1∶P2＝1∶5,故A、B、C错误,D正确。7、【答案】D【解析】交流电压表和电流表示数均为有效值,因而t＝0.01s时,副线圈两端电压有效值U2＝440V,选项A错误；根据闭合电路欧姆定律可知,电流表示数为11A,选项B错误；副线圈电压取决于原线圈电压和匝数比,闭合开关S后,电压表示数不变,选项C错误；闭合开关S后,副线圈在一个周期内消耗的能量等于原线圈一个周期内消耗的能量,即eq\f(U\o\al(

2,2),\f(R,2))·eq\f(T,2)＋eq\f(U\o\al(

2,2),R)·eq\f(T,2)＝U1I1T,代入数据解得I1＝33A,而I1n1＝I2n2,故I2＝16.5A,选项D正确。8、【答案】AD【解析】根据题图b所示的用户得到的电压随时间变化的图象,可知该交变电流的电压最大值为220eq\r(2)V,周期T＝0.02s,频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz。由于变压器不改变正弦交变电流的频率,所以发电机输出交流电的频率是50Hz,选项A正确；用户得到的电压为U＝220V,则降压变压器的输入电压为2200V。由于输电线上有电压损失,所以升压变压器的输出电压一定大于2200V,选项B错误；根据变压器的功率关系,输出功率决定输入功率,输电线的电流不但与降压变压器原、副线圈的匝数比有关,还与用户的电功率有关,匝数比一定时,用户使用的电功率越大,输电线中电流就越大,选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时,用户使用的电功率减小,输电线上电流减小,输电线上损失的功率减小,选项D正确。9、【答案】BD【解析】由于OD为副线圈的中心抽头,AB与CD线圈匝数之比为40∶1,则线圈CD间电压的最大值为eq\f(11\r(2),2)V,而本题中的两个二极管相当于把CD之间的交变电压的负半部分对称地变为正半部分,这样交变电流就全部变为正值,且周期为原来的一半,因而有效值为5.5V,A错误,B正确。变压器AB端的输入功率等于CD端的输出功率,因而C错误,D正确。10、【答案】AC【解析】导线框产生的最大感应电动势Em＝NBSω；根据二极管的特点可知,在一个周期内有半个周期回路中有电流,根据交流电电流的热效应可知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(NBSω,\r(2)R)))2R·eq\f(T,2)＝I2RT,解得ω＝eq\f(2RI,NBS),故A正确,B错误；导线框转到图示位置时,导线框位于中性面处,导线框中的磁通量最大,瞬时电动势为零,故C正确,D错误。11、【答案】BD【解析】由题图乙知,交变电流的周期为0.04s,所以频率为25Hz,A项错误；因为a、b两端电压有效值为Uab＝5eq\r(2)V,则副线圈中的电流为I2＝eq\r(2)A,根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(\f(n2,2),n1),解得I1＝eq\f(\r(2),10)A≈0.14A,B项正确；将滑动触头P向上移动,根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知,副线圈两端电压U2增大,副线圈消耗功率增大,原线圈中输入功率增大,所以电流表示数增大,C项错误；只将a、b两端用导线连接,副线圈消耗的功率为P2＝eq\f(U\o\al(

2,2),R1)＝45W,原线圈的输入功率P1＝P2＝45W,D项正确。12、【答案】AD【解析】R处温度升高时,阻值减小,电压表示数不变,副线圈电流增大,而输出功率和输入功率相等,所以原线圈电流增大,即电流表示数增大,故A、B错误；设将此电压加在阻值为R的电阻上,电压的最大值为Um,电压的有效值为U,eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T,代入数据得图乙中电压的有效值为110eq\r(2)V,故C错误；变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比,所以变压器原、副线圈中的电压之比是10∶1,所以