2022年广东高考物理一轮复习第十章交变电流传感器阶段质量检测题

这是一份2022年广东高考物理一轮复习第十章交变电流传感器阶段质量检测题，共8页。试卷主要包含了双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

(时间60分钟，满分100分)
一、单项选择题(本题共4个小题，每小题4分，共16分．每小题给出的四个选项中，只
有一个选项符合题目要求)
1．如图1所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是 ( )
图1
A．5eq \r(2) A B．5 A
C.eq \f(7\r(2),2) A D．3.5 A
解析：题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量：Q＝I12Req \f(T,2)＋I22Req \f(T,2)＝(4eq \r(2))2Req \f(T,2)＋(3eq \r(2))2Req \f(T,2)＝25RT.
令此交变电流的有效值为I，应有Q＝I2RT，故I2RT＝25RT，解得I＝5 A．B项正确．
答案：B
2．如图2所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P
在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重物时，
在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这
样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力了．若
滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值，已 图2
知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为 ( )
A．G＝2kL－eq \f(EkL,IR0) B．G＝kL
C．G＝eq \f(E,IR0)＋kL D．G＝kIL
解析：电子地磅上有重物时，根据受力平衡及胡克定律得G＝kΔx，不称物体时，滑
片P在A端，放置重物G时，滑片下移Δx，变阻器在电路中的有效电阻为
R′＝eq \f(R0,L)(L－Δx)＝eq \f(R0,L)(L－eq \f(G,k))．
由电路的特点，根据闭合电路欧姆定律可得I＝eq \f(E,R0＋R′)
将 R′代入得I＝eq \f(E,R0＋\f(R0,L)(L－\f(G,k)))，
整理得G＝2kL－eq \f(EkL,IR0)，所以A正确．
答案：A
3．(2010·广州调研)如图3所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压“u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器，电流表A2是值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3是一定值电阻．当传感器R2所在处出现火情时，下列说法正确的是 ( )
图3
A．A1的示数不变，A2的示数增大
B．A1的示数增大，A2的示数增大
C．V1的示数增大，V2的示数增大
D．V1的示数不变，V2的示数减小
解析：当R2所在处出现火情时，温度升高，其电阻减小，因V1不变，所以副线圈中
输出端的电压不变，副线圈中并联电路两端的电压减小，V2减小，A2根据欧姆定律
判断也减小．因副线圈的总电阻减小，副线圈输出功率增大，A1读数增大，综述D
项正确．
答案：D
4．(2010·三亚模拟)如图4所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是
( )
图4
A．原线圈中的电流为nI
B．变压器的输入功率为UI/n
C．电动机输出的总功率为I2R
D．电动机两端电压为IR
解析：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为eq \f(I,n)，故A错误；原线圈的输入
功率则为Ueq \f(I,n)，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为Ueq \f(I,n)，两端电压
为eq \f(U,n)，故C、D错误．
答案：B
二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全选对的得6分，只选1个且正确的得1分，错选或不选的得0分)
5．为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图5所示，两变压器匝数分别为N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表，则 ( )
A．N1＞N2 图5
B．N3＞N4
C．a为交流电流表，b为交流电压表
D．a为交流电压表，b为交流电流表
解析：题图左半部分中变压器与导线并联为电压互感器，为获得低电压，N1＞N2；题
图右半部分中变压器与导线串联为电流互感器，为获得小电流，N3＜N4.故A、D选项
正确．
答案：AD
6．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e＝10eq \r(2)sin4πt V，则 ( )
A．该交变电动势的频率为2 Hz
B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t＝0.25 s时，e达到最大值
D．在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次
解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度
和周期、频率的关系ω＝eq \f(2π,T)＝2πf得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所
以选项A正确．周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代
入表达式t＝0.25 s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈
的磁通量最大，选项B正确．综上所述，本题的正确选项为A、B.
答案：AB
7．如图6所示，2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重．此次灾害牵动亿万人的心．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变) ( )
图6
A．输电电流为3I B．输电电流为9I
C．输电电压为3U D．输电电压为eq \f(1,3)U
解析：高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线 ①
若热耗功率变为9ΔP，则9ΔP＝I′2R线 ②
由①②得I′＝3I，A对．又输送功率不变，由P＝UI＝U′I′得U′＝eq \f(1,3)U，所以D
对．
答案：AD
8．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图7甲所示，则下列说法正确的是 ( )
图7
A．t＝0时刻，线圈平面位于中性面位置
B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大
D．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图6乙所示
解析：由Φ－t图知，t＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e＝0，故A项
正确、D项错误；由图知T＝0.04 s，在t＝0.01 s时，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，则B
项正确；在t＝0.02 s时，Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，则C项错误．
答案：AB
9．如图8所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S闭合时 ( )
图8
A．交流电压表V1和V2的示数一定都变小
B．交流电压表只有V2的示数变小
C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大
D．电流表A1、A2的示数变大
解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，V2示数变
小，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，V2示数变小，
则A3示数变小．B、D项正确．
答案：BD
三、非选择题(本题包括3小题，共54分．按题目要求作答，解答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)
10．(10分)如图9所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．则
图9
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．
(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.
解析：(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁
在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．
(2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中
的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断
开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．
随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电
流小于20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样
就可以使恒温箱内保持在某一温度．
要使恒温箱内的温度保持50℃，即50℃时线圈内的电流为20
律I＝eq \f(E,r＋R＋R′)，r为继电器的电阻．由图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，
所以R′＝eq \f(E,I)－R－r＝260 Ω.
答案：(1)A、B端 (2)260
11．(22分)如图10所示的电路中，理想变压器初级线圈匝数n1＝1000匝，次级有两个线圈，匝数分别为n2＝500匝，n3＝200匝，分别接一个R＝55 Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220 V的交变电流．求：
图10
(1)两次级线圈输出电功率之比；
(2)初级线圈中的电流．
解析：(1)对两个次级线圈有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3)
所以U2＝eq \f(n2U1,n1)＝eq \f(U1,2)，U3＝eq \f(n3U1,n1)＝eq \f(U1,5)
又P＝eq \f(U2,R)，所以eq \f(P2,P3)＝eq \f(U22,U32)＝eq \f(25,4).
(2)由欧姆定律得
I2＝eq \f(U2,R)＝2 A，I3＝eq \f(U3,R)＝0.8 A.
对有两个次级线圈的变压器有
n1I1＝n2I2＋n3I3
所以I1＝eq \f(n2,n1)I2＋eq \f(n3,n1)I3＝1.16 A.
答案：(1)25∶4 (2)1.16 A
12．(22分)如图11甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1 Ω的电阻，导轨间距L＝0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8 T．一根电阻r＝0.3 Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨良好接触，若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示(正弦曲线)．求：
图11
(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式．
(2)整个电路在1分钟内产生的热量．
解析：(1)由速度图象得，某时刻导体棒运动速度表达式
v＝10sin10πt m/s
导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为
e＝BLv＝10BLsin10πtt V
(2)感应电动势的最大值为
Em＝10BL＝1.6 V
感应电动势的有效值为E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(4,5)eq \r(2) V
回路中的总电阻为R′＝r＋eq \f(R,2)＝0.8 Ω
电流I＝eq \f(E,R′)＝eq \r(2) A
整个电路在1分钟内产生的热量为Q＝I2R′t＝96 J.
答案：(1)et V (2)96 J