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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí)第十章交變電流傳感器章末檢測(cè)提升 一、選擇題(本大題共10小題，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的．全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不選的得0分) 1．下列有關(guān)傳感器的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 (　　) A．土耳其大地震時(shí)用的生命探測(cè)儀利用了生物傳感器 B．“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星搭載的立體相機(jī)獲取月球數(shù)據(jù)利用了光傳感器 C．電子秤稱量物體質(zhì)量是利用了力傳感器 D．火災(zāi)報(bào)警器能夠在發(fā)生火災(zāi)時(shí)報(bào)警是利用了溫度傳感器 答案：D 解析：生命探測(cè)儀是利用生物傳感器，立體相機(jī)是利用光傳慼器，電子砰是利用壓力傳感器，火災(zāi)報(bào)警器是在煙霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)能夠輸出電信號(hào)，使警鈴發(fā)聲或使紅燈閃爍，自動(dòng)報(bào)警，利用了煙霧傳感器而不是利用了溫度傳感器，故A、B、C三項(xiàng)對(duì)，D項(xiàng)錯(cuò)． 2．(多選)某交變電壓為u＝6sin 314t(V)，則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接此電源時(shí)，打點(diǎn)周期為0.02 s B．耐壓6 V的電容器不能直接接在此電源上 C．此電源能使額定電壓為6 V的小燈泡正常發(fā)光 D．額定電壓為6 V的小燈泡接在此電源上將被燒毀 答案：ABC 解析：根據(jù)u＝Umsin ωt和ω＝，以及U有效＝可知，此交變電流的周期為T＝0.02 s，電壓有效值為6 V，小燈泡的額定電壓指的是交流電壓的有效值，而電容器的耐壓值指的是交流電壓的最大值，選項(xiàng)A、B、C正確． 3．圖甲、圖乙分別為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓是正弦函數(shù)的一部分．下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．圖甲、圖乙均表示交流電 B．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝20sin100πt C．圖乙所示電壓的有效值為20 V D．圖乙所示電壓的有效值為10 V 答案：C 解析：甲乙兩圖均表示交流電，它們的周期分別為為0.02 s和0.04 s，ω甲＝＝100π，所以甲的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝20sin 100πt，根據(jù)＝T可知乙的電壓有效值為10 V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 4．一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀．M是圓柱形鐵芯，鐵芯外套有一矩形線圈，線圈繞鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)．若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值，下列圖象中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是(　　) 答案：D 解析：由題圖可知發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁極與鐵芯之間的縫隙中為方向沿半徑的輻向磁場(chǎng)，所以距轉(zhuǎn)軸距離相等的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中產(chǎn)生大小恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向發(fā)生變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 5．(xx安徽卷)圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器．現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電壓表V1示數(shù)增大 B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大 C．該變壓器起升壓作用 D．變阻器滑片是按c→d的方向滑動(dòng) 答案：D 解析：電流表示數(shù)增大，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，故應(yīng)從c向d滑動(dòng)，故D項(xiàng)正確；電壓表V1、V2示數(shù)不變，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；原副線圈中的電流和匝數(shù)成反比，故應(yīng)是降壓變壓器，C項(xiàng)錯(cuò)誤． 6．如圖所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖，其中R2為用負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I及報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是 (　　) A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變小 D．I變小，U變大 答案：C 解析： 出現(xiàn)火情時(shí)，環(huán)境溫度升高，使得熱敏電阻R3的電阻減小，總電阻將變小，這部分獲得的電壓減小，即R2兩端電壓減小，所以R2電流減小，電流表讀數(shù)減小，外電路的總電阻減小，所以外電壓即報(bào)警器兩端的電壓減小，所以C項(xiàng)正確． 7．(多選)一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，形成如圖所示的交變電動(dòng)勢(shì)圖象，根據(jù)圖象提供的信息，以下說(shuō)法正確的是 (　　) A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 rad/s B．電動(dòng)勢(shì)的有效值14.1 V C．t＝1.010－2 s時(shí)，線圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角為30 D．t＝1.510－2 s時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量最大 答案：ABC 解析：角速度ω＝＝ rad/s，A項(xiàng)正確；電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝＝14.1 V，B項(xiàng)正確；電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e＝20sint(V)，將t ＝ 1.010－2s代入該式，解得θ＝，這是線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的夾角，故線圈平面和磁場(chǎng)方向的夾角為30，C項(xiàng)正確；t＝1.510－2s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)平行，磁通量最小，D項(xiàng)錯(cuò)． 8．如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻不計(jì)，繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，矩形線圈通過(guò)滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列判斷正確的是(　　) A．矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωcos ωt B．矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間時(shí)，通過(guò)電流表的電荷量為0 C．當(dāng)P位置不動(dòng)，R增大時(shí)，電壓表讀數(shù)也增大 D．當(dāng)P位置向上移動(dòng)、R不變時(shí)，電流表讀數(shù)減小 答案：A 解析：由于線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩邊同時(shí)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向相同，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝2NBL(L′ω)sin(90－ωt)＝NBSωcos ωt，A項(xiàng)正確；矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間時(shí)，通過(guò)電流表的電荷量為q＝，B項(xiàng)錯(cuò)誤；P位置不動(dòng)，由于線圈內(nèi)阻不變，輸出電壓不變，電壓表示數(shù)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；P位置向上移動(dòng)，變壓器原、副線圈匝數(shù)比減小，輸出電壓變大，R不變，輸出電流增大，輸入電流也增大，電流表示數(shù)變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 9．(多選)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N，電阻不汁的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)．轉(zhuǎn)軸OO′垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2.保持線圈以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，下列判斷正確的是 (　　) A．兩電壓表的示數(shù)之比U1∶U2＝n1∶n2 B．電壓表V1示數(shù)等于NBωL2 C．當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大 D．當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入功率減小 答案：AD 解析：由理想變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比可知，A項(xiàng)正確；電壓表V1示數(shù)為電壓的有效值，等于，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，R的有效阻值增大，U2不變，輸出功率減小，輸入功率減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 10．(多選)一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kW，電壓為4 000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電．輸電線路總電阻為R＝1 kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V　60 W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則 (　　) A．T1原、副線圈電流分別為103 A和20 A B．T2原、副線圈電壓分別為1.8105 V和220 V C．T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1 D．有6104盞燈泡(220 V、60 W)正常發(fā)光 答案：ABD 解析：遠(yuǎn)距離輸電的模型如圖所示， T1原線圈的電流為I1＝＝ A＝1103 A，輸電線上損失的功率為P損＝IR＝10%P1，所以I2＝＝ A＝20 A，選項(xiàng)A正確；T1的匝數(shù)比為＝＝＝；T1上副線圈的電壓為U2＝50U1＝2105 V，T2原線圈的電壓為U3＝U2－I2R＝2105 V－20103 V＝1.8105 V，選項(xiàng)B正確；T2上原、副線圈的變壓比為＝＝＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：N＝＝6104，選項(xiàng)D正確． 二、填空與實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題，共10分．把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答) 11．(4分)(1)某同學(xué)為一城市設(shè)計(jì)路燈自動(dòng)控制電路．要求路燈白天自動(dòng)熄滅，晚上自動(dòng)開(kāi)啟．請(qǐng)你利用所學(xué)過(guò)的有關(guān)傳感器的知識(shí)在圖中幫他連接好這個(gè)自動(dòng)控制電路． (2)某小組用調(diào)壓變壓器供電測(cè)定和描繪一只標(biāo)有“220 V，40 W”的白熾燈燈絲的伏安特性曲線．該變壓器只有一組線圈，繞在閉合的環(huán)形鐵芯上，輸入端接220 V交流電源的火線與零線，輸出端有一個(gè)滑片P，移動(dòng)它的位置，就可以使輸出電壓在0～250 V之間連續(xù)變化，圖中畫出了調(diào)壓變壓器的電路圖符號(hào)．實(shí)驗(yàn)室備有交流電壓表(量程300 V、內(nèi)阻約20 kΩ)，交流電流表(量程0.6 A、內(nèi)阻約10 Ω)，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材． 請(qǐng)?jiān)趫D中完成實(shí)驗(yàn)電路圖．(要求在額定電壓下測(cè)得的數(shù)據(jù)誤差盡量小) 答案：(1)如圖所示 (2)如圖所示 ．解析：(1)電磁鐵要和直流電源、光敏電阻串聯(lián)成一個(gè)回路，路燈通過(guò)銜鐵和火線、零線連接，電路如答案圖所示． (2)原線圈和火線、零線連接，開(kāi)關(guān)應(yīng)串聯(lián)在火線上；左邊接燈泡，電流表內(nèi)接．電表讀數(shù)通過(guò)調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)，不需要滑動(dòng)變阻器．電路如答案圖所示． 12．(6分)如圖甲、乙、丙、丁所示是四種常見(jiàn)的電容式傳感器示意圖．電容器的電容C決定于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素．如果某一物理量變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定該物理量的變化. (1)圖甲可用來(lái)測(cè)定角度θ，當(dāng)動(dòng)片與定片之間的角度θ變大時(shí)，可使電容C________(填“變大”“變小”或“不變”)． (2)圖乙可用來(lái)測(cè)定液面高度h.在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的________，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是________．液面高度h變大時(shí)，可使電容C________(填“變大”“變小”或“不變”)． (3)圖丙可以測(cè)定________．它是通過(guò)改變______________________而使電容C發(fā)生變化的． (4)圖丁可以測(cè)定位移x.它是通過(guò)改變極板間的______，而使電容C發(fā)生變化的． 答案：(1)變小　(2)兩個(gè)極板　電介質(zhì)　變大　(3)待測(cè)壓力F　極板間距離　(4)電介質(zhì) 解析：(1)題圖甲，是通過(guò)動(dòng)片的旋進(jìn)和旋出來(lái)改變電極之間的相對(duì)面積使電容C變化的．角度θ變大，電極之間的相對(duì)面積減小，故電容C變?。?2)圖乙，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體相當(dāng)于電容器的兩個(gè)極板，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)相當(dāng)于電介質(zhì)，液面高度h變大時(shí)，相當(dāng)于增大了兩板的正對(duì)面積，使電容C變大．(3)圖丙用來(lái)測(cè)定待測(cè)壓力F.壓力F的變化可引起極間距離的變化，從而改變電容C.(4)圖丁是通過(guò)改變電介質(zhì)插入板間的多少，即改變電介質(zhì)而使電容C發(fā)生變化的． 三、計(jì)算題(本大題共4小題，共50分．解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(10分)一正弦交變電壓的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示． (1)寫出該交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)求出該交變電壓的有效值； (3)將該交變電壓接在匝數(shù)比為1∶2的理想變壓器原線圈上，副線圈給R＝16 Ω的小燈泡供電，求燈泡消耗的功率． 答案：(1)u＝10sin 50πt V　(2)7.1 V (3)12.5 W 解析：(1)由題中圖象知電壓最大值為10 V，周期為0.04 s， 其角頻率ω＝＝50π rad/s. 所以瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝10sin 50πt V . (2)有效值為U＝＝5 V＝7.1 V. (3)副線圈輸出電壓U2＝U1＝10 V. 小燈泡的功率為P＝＝12.5 W. 14．(14分)三峽水利樞紐工程是流域治理開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國(guó)規(guī)模最大的水利工程．樞紐控制的流域面積為1106 km2，占長(zhǎng)江流域面積的56%，壩址處年平均流量Q＝4.511011 m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面．在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái)，總裝機(jī)容量即26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作時(shí)的總發(fā)電功率P＝1.82107 kW.年平均發(fā)電量約為W＝8.401010 kWh，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個(gè)地區(qū)的供電緊張局面．閱讀上述資料，解答下列問(wèn)題(水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)． (1)請(qǐng)畫出遠(yuǎn)距離輸電的原理圖并在其上用相應(yīng)的符號(hào)標(biāo)明相應(yīng)的物理量． (2)若三峽電站上、下游水位差按H＝100 m計(jì)算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式并計(jì)算出效率η的數(shù)值． (3)若26臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天？ (4)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸電功率P1＝4.5106 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓U＝500 kV，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約為U0＝18 kV，要使輸電線上損耗的功率為輸送電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比和輸電線路的總電阻． 答案：(1)略　(2)67.1%　 (3)192.3天　(4)9∶250　2.78 Ω 解析： (1)遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示． (2)電站能量轉(zhuǎn)化的效率η＝＝ 效率η＝100%≈67.1%. (3)依據(jù)P＝可知，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間 t＝＝ 天≈192.3天． (4)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比＝＝9∶250 由P1＝UI得I＝9.0103 A 又P損＝I2R＝5%P1 由以上各式解得R≈2.78 Ω. 15．(12分)圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u－t圖象如圖乙所示，若只在ce間接一只Rce＝400 Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225 Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W. (1)請(qǐng)寫出原線圈輸入電壓瞬時(shí)值uab的表達(dá)式； (2)求只在ce間接400 Ω電阻時(shí)，原線圈中的電流I1； (3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比. 答案：(1)uab＝400sin 200πt (V) (2)0.28 A或 A　(3) 解析：(1)由題圖乙知ω＝200π rad/s， 電壓瞬時(shí)值uab＝400sin 200πt (V)． (2)電壓有效值U1＝200 V， 理想變壓器P1＝P2， 原線圈中的電流I1＝， 解得I1≈0.28 A(或 A) (3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1，則＝， 同理＝， 由題意知＝， 解得＝， 代入數(shù)據(jù)得＝. 16．(14分)北京奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)”的理念．作為北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館之一的國(guó)家體育館“鳥巢”擁有9.1萬(wàn)個(gè)座位，其扇型屋面和大面積的玻璃幕墻不僅給人以賞心悅目之感，還隱藏著一座年發(fā)電量約為98 550 kWh時(shí)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，供給體育館內(nèi)的照明燈等使用．假如該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為1105 W．求： (1)按平均每天太陽(yáng)照射6 h計(jì)，該發(fā)電系統(tǒng)一年(365天計(jì))能輸出多少電能？ (2)假若輸出電壓為250 V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電．所用輸電線的總電阻為R線＝8 Ω，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過(guò)輸送電功率的5%，用戶獲得220 V電壓，求應(yīng)選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器 答案：(1)2.19105 kWh(或7.8841011 J) (2)1∶16 解析：(1)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率 P＝1105 W，一年內(nèi)發(fā)電時(shí)間 t＝3656 h＝2 190 h 一年內(nèi)輸出的電能 E＝Pt＝2.19105 kWh＝7.8841011 J (2)依題意作出如圖所示的輸電示意圖． 升壓變壓器原線圈的電流為 I1＝＝ A＝400 A 設(shè)當(dāng)輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%時(shí)，輸電線中的電流為I2，則IR線＝5%P 所以I2＝＝ A ＝25 A 升壓變壓囂的匝敏比為 ＝＝＝1∶16