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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器章末檢測 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，多選題已在題號后標(biāo)出) 1．(xx·北京西城區(qū)期末)一正弦式交變電流的瞬時(shí)電流與時(shí)間的關(guān)系式為i＝10sin ωt(A)，其中ω＝314 rad/s.它的電流的有效值是 (　　) A．10 A B．10 A C．50 A D．314 A 解析：選A.由題中所給電流的表達(dá)式i＝10sin ωt(A)可知，電流的最大值為10 A，對正弦式交變電流有I有＝，所以有效值為10 A，選項(xiàng)A正確． 2.(xx·福建質(zhì)檢)有一不動的矩形線圈abcd

2、，處于范圍足夠大的可轉(zhuǎn)動的勻強(qiáng)磁場中，如右圖所示．該勻強(qiáng)磁場是由一對磁極N、S產(chǎn)生，磁極以O(shè)O′為軸勻速轉(zhuǎn)動．在t＝0時(shí)刻，磁場的方向與線圈平行，磁極N開始離開紙面向外轉(zhuǎn)動，規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是 (　　) 解析：選C.磁極以O(shè)O′為軸勻速轉(zhuǎn)動可等效為磁場不動線圈向相反方向轉(zhuǎn)動，由右手定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a；在t＝0時(shí)刻，磁場的方向與線圈平行，感應(yīng)電流最大，故選項(xiàng)C正確． 3．如圖所示為一種變壓器的實(shí)物圖，根據(jù)其銘牌上所提供的信息，以下判斷正確的是 (　　)

3、A．這是一個(gè)升壓變壓器 B．原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多 C．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220 V時(shí)，副線圈輸出直流電壓12 V D．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220 V、副線圈接負(fù)載時(shí)，副線圈中電流比原線圈中電流小 解析：選B.根據(jù)銘牌上所提供的信息可知：變壓器的輸入電壓為220 V，輸出電壓為12 V，該變壓器為降壓變壓器，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓，故副線圈接負(fù)載時(shí)，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 4．(xx·遼寧省阜新市摸底)超導(dǎo)

4、材料電阻降為零的溫度稱為臨界溫度，1993年我國科學(xué)家與國外科學(xué)家合作制成了臨界溫度為134 K的高溫超導(dǎo)材料．利用超導(dǎo)材料零電阻的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)無損耗輸電，現(xiàn)有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4 Ω，它提供給用電器的電功率為40 kW，電壓為800 V．如果用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為 (　　) A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW 解析：選A.輸電線中電流I＝P/U，輸電線上損失功率P′＝I2R線＝P2R線/U2＝ 1 kW.選項(xiàng)A

5、正確． 5．(xx·北京朝陽區(qū)一模)一正弦交變電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示．由圖可知該交變電流 (　　) A．周期為0.125 s B．電壓的有效值為10 V C．電壓的最大值為20 V D．電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝10sin 8πt(V) 解析：選B.由圖象可知，交流電壓的最大值為Um＝20 V，周期為T＝0.250 s，故A、C錯(cuò)誤．電壓的有效值U＝ V＝10 V，故B正確．電流的周期為T＝0.250 s,ω＝＝8π rad/s,所以電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝20sin 8πt (V)，故D錯(cuò)誤． 6.(xx·鄭州質(zhì)量檢測)(多選)如圖所示，一

6、臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝40∶1，在副線圈兩端接有“6 V　40 W”的電燈泡．若燈泡正常發(fā)光，則下列說法中正確的是 (　　) A．在原、副線圈中，通過每匝線圈的磁通量時(shí)時(shí)刻刻都相同 B．通過原、副線圈的交變電流的頻率相同 C．變壓器輸入電壓的最大值為240 V D．變壓器的輸入功率為40 W 解析：選ABD.由變壓器基本原理可知，理想變壓器原、副線圈中通過每匝線圈的磁通量都相等，通過原、副線圈的交變電流的頻率相同，所以選項(xiàng)A、B正確；因?yàn)闊襞菡０l(fā)光，所以變壓器輸出電壓的有效值為6 V，由電壓關(guān)系可知，原線圈輸入電壓的有效值為240 V，不是最大值，

7、所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，所以變壓器的輸入功率為40 W，選項(xiàng)D正確． 7．(xx·浙江杭州模擬)(多選)遠(yuǎn)距離輸電裝置如圖所示，升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器．當(dāng)S由2改接為1時(shí)，下列說法正確的是 (　　) A．電壓表讀數(shù)變大　　　 B．電流表讀數(shù)變大 C．電流表讀數(shù)變小 D．輸電線損失的功率減小 解析：選AB.改接為1時(shí)，升壓變壓器的原線圈匝數(shù)不變，副線圈匝數(shù)變大，所以輸送電壓變大，降壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓均變大，電壓表示數(shù)變大，A正確．降壓變壓器的輸出電壓變大時(shí)，流過燈泡的電流I燈也變大，輸電線上的電流I線也隨著I燈的變大

8、而變大，所以電流表讀數(shù)變大，B正確、C錯(cuò)誤．I線變大時(shí)，輸電線損失的功率P線＝IR變大，D錯(cuò)誤． 8．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R＝10 Ω的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10 V．圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象．則(　　) A．電阻R上的熱功率為20 W B．0.02 s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零 C．R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝14．1cos 100πt(V) D．通過R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i＝cos 50π

9、t(A) 解析：選C.電阻R上的熱功率P＝＝10 W，A錯(cuò)誤．在0.02 s，磁通量為零，線圈處在與中性面垂直的平面上，R兩端的瞬時(shí)電壓最大，B錯(cuò)誤．R兩端的電壓最大值Um＝U有≈14.1 V，t＝0時(shí)感應(yīng)電動勢最大，即R兩端電壓按余弦規(guī)律變化，而ω＝＝100π，得U＝14.1cos 100πt(V)，C正確．由u＝iR得i＝＝cos 100πt(A)，故D錯(cuò)誤． 二、實(shí)驗(yàn)題(共2小題，共20分) 9．(10分)溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的．如圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動勢E＝9.0 V，內(nèi)阻不計(jì)；G為靈敏電流表，

10、其內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20 ℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是________℃. 解析：由題中圖乙知，溫度為20℃時(shí)，R的阻值R1＝4 kΩ.由歐姆定律知 E＝I1(R1＋Rg)，E＝I2(R2＋Rg)，兩式聯(lián)立，解得R2＝2 kΩ，由圖乙中查得此時(shí)溫度為120 ℃. 答案：120 10．(10分)利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來測量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高． (1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元

11、件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變________(填“大”或“小”)． (2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度．如果刻度盤正中的溫度為20℃(如圖甲)，則25℃的刻度應(yīng)在20℃的刻度的________(填“左”或“右”)側(cè)． (3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測大棚內(nèi)溫度變化，請用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路． 解析：(1)因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大．故電路中電流會減?。? (2)由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，25℃的刻度應(yīng)對應(yīng)較大電流，故在

12、20℃的刻度的右側(cè)． (3)如圖所示． 答案：(1)小　(2)右　(3)見解析 三、計(jì)算題(本題共2小題，共32分) 11．(16分)1897年，舉世聞名的“尼亞加拉”水電站在美麗的尼亞加拉瀑布建成，現(xiàn)已使用100多年．當(dāng)時(shí)世界各地都在使用著費(fèi)用高昂的直流電(因?yàn)槭褂弥绷麟姇r(shí)必須每隔一公里建設(shè)一套發(fā)電機(jī)組)．而尼亞加拉水電站采用了特斯拉發(fā)明的交流電供、輸電技術(shù)，用高壓電實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離供電．若其中某一發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)為：發(fā)電機(jī)最大輸出功率為P＝100 kW，輸出電壓為U1＝250 V，用戶需要的電壓為U2＝220 V，輸電線電阻為R＝10 Ω，若輸電線中因生熱而損失的功率為輸送功率的4%.

13、 (1)畫出此輸電線路的示意圖； (2)求在輸電線路中設(shè)置的升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比； (3)求降壓變壓器的最大輸出電流I2(保留整數(shù))． 解析：(1)電路示意圖如圖所示． (2)輸電過程中在輸電線上損失的功率P損＝ηP 通過R的電流I2＝ 發(fā)電機(jī)的輸出電流I1＝ 升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比 ＝ ＝·＝× ＝ (3)用戶得到的最大功率P用＝P(1－η) 降壓變壓器的輸出最大電流 I2＝＝＝ A≈436 A 答案：(1)見解析圖　(2)1∶20　(3)436 A 12．(16分)(xx·豫南九校聯(lián)考)如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎

14、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(gè)末端分別與兩個(gè)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，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，其中B0、B1和t1均已知．在0～t1的時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時(shí)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勻速轉(zhuǎn)動．求： (1)0～t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電流大?。? (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)動90°的過程中，通過電阻R的電荷量． 解析：(1)0～t1時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢 E＝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(yīng)電動勢的最大值Em＝nB1L1L2ω 感應(yīng)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(shí)間t＝ 此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω (3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中： 平均感應(yīng)電動勢＝＝ 平均感應(yīng)電流＝ 通過電阻R的電荷量q＝Δt＝ 答案：(1)　(2)πRω　(3)