2022年高考物理总复习综合能力测试卷及答案11 交变电流 传感器

综合能力测试十一交变电流传感器

时间：60分钟分值：100分

一、选择题（1—5为单选，6—8为多选，6，X8=48'）

1.如图甲，岛为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左

端连接在一周期为方的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过Ro

的电流，始终向左，其大小按图乙所示规律变化,规定内圆环Q端电

势高于力端时，。、〃间的电压〃.为正，下列〃"“图象可能正确的是

解析：由题图乙知，0〜O.25To,外圆环电流逐渐增大且不逐渐减

小，根据安培定则，外圆环内部磁场方向垂直纸面向里，磁场逐渐增

强且普逐渐减小，根据楞次定律知内圆环。端电势高，所以〃力＞0,

根据法拉第电磁感应定律〃而=A'=人£知，〃而逐渐减小；£=O.25To

时=°，所以刀■二。，〃加=（）；同理可知0.25Z）〜O.5To时间内，〃而＜0,

且|〃而逐渐增大；O.5To〜To内重复0〜0.5期的变化规律.故选项C正

确.

2.一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的

情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是（D）

解析：对于A图正弦式电流，有效值：A；根据

2

焦耳定律得：Qx=fiRT,=（y[2）RTi=2/?Ti;对于B图正弦式电流，有

2

效值：h=^-Im=y]2A,根据焦耳定律得：Q2=liRT2=（yj2）RT2=

2RTz；对于图C形式电流，根据焦耳定律得：Q3=RRT2=2.25RT2；

对于图D形式电流，根据焦耳定律得：Q4=IiR^+rlR^=2RTx

+2RTI=4RTX9其中71=271；故在相同时间内电阻产生热量最大的

是D.

3.在一小型交流发电机中，矩形金属线圈必cd的面积为S,匝

数为〃，线圈总电阻为心在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕轴以

角速度匀速转动（如图甲所示），产生的感应电动势随时间的变化关系,

如图乙所示，矩形线圈与阻值为K的电阻构成闭合电路，下列说法中

正确的是（B）

(1)

A.从人到打这段时间内穿过线圈磁通量的变化量为零

B.从右到〃这段时间通过电阻R的电荷量为布鲁一

（以十r）（o

C.启时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为Eo

D.〃时刻电阻R的发热功率为总^

解析：磁通量由正向3s变为负向3S,故台到右这段时间穿过线

圈磁通量的变化量不为零，为N32BS,故A项错误；通过电阻的

电荷量夕=嗒，所以A到〃这段时间通过电阻K的电荷量4=密,

KR+r

又Eo=nBSco9故广而丽，故B项正确；由于磁通量变化率最大

时产生的电动势最大，所以磁通量时间图象中，在电动势最大时磁通

量时间图象的斜率最大，即瓦=〃心所以A=曾，故C项错误；启时

FARFi

刻K的发热功率尸=[瑞5]2氏=状羯，故D项错误・

4.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为M«2=10

1,〃、方两点间的电压为辽=22叭/isinlOO7r£（V）,/?为可变电阻，尸为

额定电流为1A、用铅锌合金制成的保险丝.为使保险丝中的电流不

超过1A,可变电阻K连入电路的最小阻值是（A）

A.2.2ft

C.22。D.22^2O

解析：原线图输入电压的有效值1/1=*叵V=220V,根据电

压与匝数成正比：77=—,代入数据解得：172=—t/i=^X220V=22

U2〃21U

V,原线图的最大输入功率为P1=U1/=22OX1W=220W,输出功率

TJ2TJ2222

等于输入功率P2=PI=220W,输出功率：尸2=十，解得：&=力==

Kr2ZZU

£1=2.2故A项正确，B、C、D项错误.

5.如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、

副线圈的匝数比为〃，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一

只电阻为K的灯泡L和交流电风扇电动机D,电动机线圈电阻为匚

接通电源后，电风扇正常运转,测出通过风扇电动机的电流为7,则

下列说法正确的是（D）

A.

灯泡中的电流为!

B.L

风扇电动机输出的机械功率为手（/一亲）

C.D

D.若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为

U(R+r)

n2Rr

解析：理想变压器的原、副线圈的匝数比为〃，原线圈接电压为

U的交流电源，则输出端电压为“，灯泡L中的电流为与，而电动机

H11K

的输入功率为野，故A、B项错误；电动机D的输入功率为而电

动机的线圈电阻消耗的功率为产乙则电动机D的机械功率为学一产〃

故C项错误；若电风扇由于机械故障被卡住可视为纯电阻，两电阻并

联，则根据欧姆定律变压器原理"点可知，通过原线圈的电流为

嘘2故D项正确•

6.如图甲所示是一种手摇发电的手电筒，内部有一固定的线圈和

可来回运动的条形磁铁，其原理图如图乙所示，当沿图中箭头方向来

回摇动手电筒过程中，条形磁铁在线圈内来回运动，灯泡发光，在此

过程中，下列说法正确的是(AC)

甲乙

A.增加摇动频率，灯泡变亮

B.线圈对磁铁的作用力方向不变

C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时，灯泡中电流方向相反

D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出过程，灯泡中电流方向

不变

解析：当永磁体在线圈中运动时，线圈切割磁感线产生感应电流,

故依据电磁感应原理制造的.要使灯泡亮度增大，即电流变大，可以

加速切割、增加线圈匝数或更换磁性更强的永磁体，或者增大摇动的

频率，故A项正确；根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，线圈对

磁铁的作用力方向发生变化，故B项错误；磁铁从线圈一端进入与从

该端穿出时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知灯

泡中电流方向相反，故C项正确，D项错误.

7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101,Ri

=200,4=30。，C为电容器.已知通过Ri的正弦交流电如图乙所

示，贝!1(AC)

A.交流电的频率为50Hz

B.原线圈输入电压的最大值为20(h/iV

C.电阻及的电功率约为6.67W

D.通过拈的电流始终为零

解析：根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，

周期为0・02s、频率为50Hz,A项正确；由图乙可知通过R的电流

最大值为L=1A,根据欧姆定律可知其最大电压为Um=20V,再根

据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值

为200V,B项错误；根据正弦交流电的峰值和有效值关系、并联电

20

路特点可知电阻&的电流有效值为/=*'=噂A,电阻&的电功

2

率为P=Z2R2=§X30WQ6.67W,C项正确；因为电容器有通交流、

阻直流的作用，则有电流通过R和电容器，D项错误.

8.如图所示，R、&、R为完全相同的标准电阻.甲、乙两种

情况下电阻及、凡的功率均为P,且匝数比〃1〃2均为41,则

(BD)

乙

A.图甲中Ri的功率为《B.图甲中Ri的功率为16P

C.图乙中M的功率为16PD.图乙中Ri的功率为:

解析：图甲中，设R2两端电压为U,根据电压与匝数成正比，得

线圈小两端的电压为41/,R两端的电压是及两端电压的4倍，&

U2(41/V

的功率为尸=五，员的功率为尸1=，乙=16尸，故A项错误、B项正

2

确；图乙中&、&是完全相同的电阻，功率均为P,由P=-K^=IR

知，副线圈电流为/,副线圈电压均为u9根据电压与匝数成正比，

有原线圈两端电压为4U,根据输入功率等于输出功率，有401=2尸

=2UI9解得/1=(拈的功率尸」=(%=，2“),故C项错误、

D项正确.

二、非选择题(18'+16'+18'=52,)

9•某些固定材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变

化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻

效应”.现用如图所示的电路研究某长薄板电阻尺的压阻效应，已

知兄的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：

Rx

1%S

A.电源E（电动势3V,内阻约为1。）

B.电流表Ai（O〜0.6A,内阻，i=5O）

C.电流表A2（0〜0.6A,内阻拉21。）

D.开关S,定值电阻R）=5。

（1）为了比较准确地测量电阻&的阻值，请完成虚线框内电路图

的设计.

答案：见解析图

（2）在电阻以上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭

合开关S,记下电表读数，Ai的读数为A,Az的读数为h,得Rx=

%.（用字母表示）

-11

（3）改变力的大小，得到不同的心值，然后让力反向从下向上挤

压电阻，并改变力的大小，得到不同的尺值.最后绘成的图象如图

所示，除观察到电阻Rr的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可

以得到的结论是压力反向，阻值不变.当F竖直向下时，可得及与

所受压力F的数值关系是/?v=17-2F.

段

为

解析：(1)利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可

以用内阻已知的电流表Ai代替，另一个电流表Az测量电流.电路图

如图所示.

(2)电阻R.两端电压为必=/1力，流经的电流为L=，2—八，电阻

/2~71

(3)由题图可知，图象是一次函数图线，即凡=〃尸+九卜二嚏

Ar

9

一二=一2,*=17,则有a=17—2尸；由题图可知，由于图线对称,

不管力户如何增加，尺均线性减小.

10.如图所示线圈面积为0.05m2,共100匝，线圈总电阻为r=

1。，外电阻R=9。，线圈处于5=5T的匀强磁场中.当线圈绕OO'

7T

以转速〃=300r/min匀速转动时，从线圈处于图示位置开始计时，求:

(1)写出电动势的瞬时表达式.

⑵线圈转过60。时两交流电表的示数U和1.

(3)线圈转过白s的过程中，通过电阻的电荷量夕.

(4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量Q.

解析：(1)线圈的角速度s=2刖=l(htrad/§

感应电动势的最大值Em=NBSa)=lOOy

则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为e=

Emsin①，=1OOsin1OMV)

(2)电路中电流的有效值匚E=^-E

K~vr/m

解得：/=5/A

即电流表读数为5^2A

电压表读数为1/=//?=45^2V

2

⑶线圈转过的角度为0=而=铲，在转动的过程中，通过电阻的

-N(BS+0.5BS)3

电荷量q==五

(4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量

2

。=?(氏+"=尸(霏+力詈=100J

答案：(l)e=100sinl07t/(V)(2)45^2V5^2A

(3岛C(4)100J

11.如图为远距离输电过程的示