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1、2022年高考物理一輪復習 單元質(zhì)檢一 交變電流、傳感器（含解析）滬科版 　單元質(zhì)檢第19頁　? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.一臺發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極,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。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場。若從圖示位置開始計時電動勢為正值,下列圖

2、象中能正確反映線圈中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是(　　) 解析:由題圖可知發(fā)電機內(nèi)部磁極與鐵芯之間的縫隙中為方向沿半徑的輻向磁場,所以距轉(zhuǎn)軸距離相等的各點磁感應(yīng)強度大小相等,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)電動勢,選項A、B錯誤;當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時,回路中感應(yīng)電動勢方向發(fā)生變化,選項C錯誤、D正確。 答案:D 2.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,繞OO'軸在水平方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時,矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R,下列判斷正確

3、的是(　　) A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=NBSωcosωt B.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間時,通過電流表的電荷量為0 C.當P位置不動,R增大時,電壓表讀數(shù)也增大 D.當P位置向上移動、R不變時,電流表讀數(shù)減小 解析:由于線框轉(zhuǎn)動時兩邊同時切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流方向相同,則感應(yīng)電動勢為e=2NBL(L'ω)sin(90°-ωt)=NBSωcosωt,選項A正確;矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間時,通過電流表的電荷量為q=,選項B錯誤;P位置不動,由于線圈內(nèi)阻不變,輸出電壓不變,電壓表示數(shù)不變,選項C錯誤;P位置向上移動,變壓器原副線圈匝數(shù)比減小,輸出電壓變大,R

4、不變,輸出電流增大,輸入電流也增大,電流表示數(shù)變大,選項D錯誤。 答案:A 3.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,R1=20 Ω,R2=30 Ω,C為電容器,已知通過R1的正弦交變電流如圖乙所示,則(　　) A.交變電流的頻率為0.02 Hz B.原線圈輸入電壓的最大值為200V C.電阻R2的電功率約為6.67 W D.通過R3的電流始終為零 解析:變壓器原、副線圈中電流的周期、頻率相同,周期均為0.02 s、頻率均為50 Hz,選項A錯誤;由題圖乙可知通過R1的電流最大值為Im=1 A,根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um=20 V,再根據(jù)原、副線圈的電壓之

5、比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200 V,選項B錯誤;因為電容器有通交流、阻直流的作用,則有電流通過R3和電容器,選項D錯誤;根據(jù)正弦交變電流的峰值和有效值關(guān)系、并聯(lián)電路特點可知電阻R2的電流有效值為I=,電壓有效值為U= V,電阻R2的電功率為P2=UI=W,選項C正確。 答案:C 4.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無窮大),在A、B間加一正弦交變電流u=20sin 100πt(V),則加在R2上的電壓有效值為(　　) A.10 V B.20 V C.15 V D.5V 解析:設(shè)電壓有效值

6、為U,根據(jù)有效值定義有×T,解得加在R2上的電壓有效值為U=5V,選項D正確。 答案:D 5.如圖所示,在電路兩端接上交變電流,保持電壓不變,使頻率增大,發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗變化情況是:燈L1變暗、燈L2變亮、燈L3不變,則M、N、L處所接元件可能是(　　) A.M為電阻,N為電容器,L為電感器 B.M為電阻,N為電感器,L為電容器 C.M為電感器,N為電容器,L為電阻 D.M為電容器,N為電感器,L為電阻 解析:由于交流電壓U不變,可知:頻率增大時,電阻所在支路電流不變,燈的亮度不變;電容器的容抗減小,電容器所在支路電流增大;電感器的感抗增大,其所在支路電流減小,選項C正確。

7、答案:C 6.如圖甲所示,矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,輸出交變電流的電動勢圖象如圖乙所示,經(jīng)原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10的理想變壓器給一燈泡供電如圖丙所示,副線圈電路中燈泡額定功率為22 W,現(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光。則(　　) A.t=0.01 s時刻穿過線框回路的磁通量為零 B.交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為50 r/s C.變壓器原線圈中電流表示數(shù)為1 A D.燈泡的額定電壓為220V 解析:根據(jù)圖乙可知:在t=0.01 s時刻交變電流電動勢為零,線圈處于中性面位置,此時磁通量最大;由圖象可知周期T=0.02 s,則轉(zhuǎn)速n==50 r/s;變壓器原線圈中電壓

8、有效值為U1=22 V,原線圈輸入功率與副線圈輸出功率相同,由P=22 W,P=UI,解得I=1 A;由解得副線圈兩端電壓U2=220 V。選項BC正確。 答案:BC 7.如圖甲所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,R=1 Ω,與原線圈相連的熔斷器(保險絲)的熔斷電流為1 A,通過電壓傳感器測得副線圈兩端電壓圖象如圖乙所示,則下列說法正確的是(　　) A.原線圈輸入電壓的有效值為220 V B.原線圈兩端交變電流的頻率為500 Hz C.原、副線圈鐵芯中磁通量變化率之比為10∶1 D.為保證電路安全工作,滑動變阻器的阻值不得小于1.2 Ω 解析:由副線圈兩端電壓圖象

9、可知,輸出電壓U2=22 V,由變壓公式可知原線圈輸入電壓的有效值為220 V。由副線圈兩端電壓圖象可知,交變電流周期為0.02 s,頻率為50 Hz,原線圈兩端交變電流的頻率也為50 Hz,選項A正確、B錯誤;由變壓器原理,原、副線圈鐵芯中磁通量變化率相等,選項C錯誤;為保證電路安全工作,變壓器輸入功率應(yīng)小于220 W,副線圈總電阻應(yīng)不小于2.2 Ω,所以滑動變阻器的阻值不得小于1.2 Ω,選項D正確。 答案:AD 8.一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過觸頭Q調(diào)節(jié),如圖所示。在副線圈兩輸出端連接燈泡L、定值電阻R0和滑動變阻器R,在原線圈上加一電壓為U的

10、交變電流,則(　　) A.保持Q位置不動,將P向上滑動時,燈泡變亮,電流表的讀數(shù)變大 B.保持Q位置不動,將P向上滑動時,燈泡變暗,電流表的讀數(shù)變小 C.保持P位置不動,將Q向上滑動時,燈泡變亮,電流表的讀數(shù)變大 D.保持P位置不動,將Q向上滑動時,燈泡變暗,電流表的讀數(shù)變小 解析:保持Q位置不動,則原、副線圈匝數(shù)比不變,將P向上滑動時,副線圈電壓不變,電阻變大,電流變小。由公式P=I2R可知燈泡功率變小,燈泡變暗,選項A錯誤;由變壓器電流比公式可知,原線圈電流變小,電流表示數(shù)變小,選項B正確;保持P位置不動,將Q向上滑動時,副線圈電壓變大,電流變大,由公式P=I2R可知,燈泡變

11、亮,同理可知,電流表的讀數(shù)變大,選項C正確、D錯誤。 答案:BC 二、實驗題(共15分) 9.(6分)某同學用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律,他將兩物塊A和B用輕質(zhì)細繩連接跨過輕質(zhì)定滑輪,B下端連接紙帶,紙帶穿過固定的打點計時器。 甲 (1)按圖甲所示安裝實驗裝置時,應(yīng)使A、B兩物塊的質(zhì)量滿足mA　　　　mB(填“>”“<”或“=”)。? (2)若打出的紙帶上計時點過于密集,為使實驗結(jié)果更加精確,應(yīng)該如何調(diào)整物體的質(zhì)量?答:　。? (3)圖乙是實驗中得到的一條紙帶。O為釋放紙帶瞬間打點計時器打下的點,A、B、C為紙帶上連續(xù)取出的三個計時點,測得O、A間,A、B間及B、C

12、間的距離如圖所示,已知打點計時器計時周期為T=0.02 s,用天平測出A、B兩物體的質(zhì)量,mA=150 g,mB=50 g,根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算,可得從O到B的過程中,物塊A、B組成的系統(tǒng)重力勢能減少量為　　　J,動能增加量為　　　J,由此可得出的結(jié)論是　　　(取g=9.8 m/s2,計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。? 乙 解析:(1)按圖甲所示安裝實驗裝置時,應(yīng)使A下降、B上升,因此A、B兩物塊的質(zhì)量滿足mA>mB。(2)若打出的紙帶上計時點過于密集,為使實驗結(jié)果更加精確,應(yīng)增大加速度,因此需要“保持B的質(zhì)量不變,增大物塊A的質(zhì)量”或“增大物塊A的質(zhì)量同時減小B的質(zhì)量”,只要合理即可。(3)

13、由題意可知從O到B的過程中系統(tǒng)重力勢能減少量為ΔEp=mAghOB-mBghOB,保留兩位有效數(shù)字可得ΔEp=0.42 J,動能增加量為ΔEk=(mA+mB)-0,其中vB=,通過計算可得ΔEk=0.40 J,在誤差允許范圍內(nèi),系統(tǒng)機械能守恒。 答案:(1)>　(2)“保持B的質(zhì)量不變,增大物塊A的質(zhì)量”或“增大物塊A的質(zhì)量同時減小B的質(zhì)量”(合理即可)　(3)0.42　0.40　在誤差允許范圍內(nèi),系統(tǒng)機械能守恒 10.(9分)某同學做描繪小燈泡(額定電壓為3.8 V,額定電流為0.32 A)的伏安特性曲線實驗,實驗給定的實驗器材如下:(本實驗要求小燈泡的電壓從零開始調(diào)至額定電壓) 直流

14、電源的電動勢為4 V,內(nèi)阻不計 電壓表V(量程4 V,內(nèi)阻約為5 kΩ) 電流表A1(量程0.6 A,內(nèi)阻約為4 Ω) 電流表A2(量程3 A,內(nèi)阻約為1 Ω) 滑動變阻器R1(0到1 000 Ω,0.5 A) 滑動變阻器R2(0到10 Ω,2 A) 開關(guān)、導線若干。 甲 (1)若該同學誤將電流表和電壓表接成如圖甲所示的電路,其他部分連接正確,接通電源后,以下說法正確的是(　　) A.小燈泡將發(fā)光 B.小燈泡將不亮 C.電壓表會燒壞 D.電流表將會燒壞 (2)下列關(guān)于該實驗的說法,正確的是(　　) A.實驗電路應(yīng)選擇圖乙中的電路圖a B.電流表應(yīng)選用A2 C

15、.滑動變阻器應(yīng)該選用R2 D.若采用如圖乙中b所示電路圖,實驗前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最右端 (3)該同學按照正確的電路圖和正確的實驗步驟,描出的伏安特性曲線如圖丙所示。從圖中可知小燈泡的阻值隨小燈泡兩端的電壓的增大而　　　　(填“增大”“減小”“先增大后減小”或“先減小后增大”),當給小燈泡加額定電壓3.2 V時,此時小燈泡的發(fā)熱功率為　　　　W(結(jié)果取兩位有效數(shù)字)。? 解析:(1)電壓表內(nèi)阻較大,整個回路中電流非常小,電壓表和電流表都沒有燒壞,小燈泡實際功率非常小,不能發(fā)光。選項B正確、ACD錯誤。(2)研究小燈泡的伏安特性曲線,要求電壓變化范圍大且從零開始調(diào)節(jié),滑動變阻器采用分

16、壓式接法,選項A正確;由于小燈泡的額定電流為0.32 A,為了讀數(shù)準確,電流表選A1,B選項錯誤;滑動變阻器選阻值小的,便于調(diào)節(jié),選項C正確;若采用如圖乙中b所示電路圖,實驗前應(yīng)以最大阻值接入,滑片應(yīng)置于最左端,選項D錯誤。(3)由I=U可知,圖象切線的斜率反映電阻的倒數(shù),阻值隨電壓的增大而增大;由圖象讀出,當電壓為3.2 V時,電流為0.3 A,則發(fā)熱功率P=UI=0.96 W。 答案:(1)B　(2)AC　(3)增大　0.96 三、計算題(本題共3小題,共47分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 11.(15分)一個直流電動機的內(nèi)電阻r=2 Ω,

17、與R=8 Ω的電阻串聯(lián)接在線圈上,如圖所示。已知線圈面積為m2,共100匝,線圈的電阻為2 Ω,線圈在B= T的勻強磁場中繞OO'以轉(zhuǎn)速n=600 r/min勻速轉(zhuǎn)動,在合上開關(guān)S后電動機正常工作時,電壓表的示數(shù)為100 V,求電動機正常工作時的輸出功率。 解析:線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢的最大值為 Em=NBSω=200V 電動勢的有效值為E==200 V 設(shè)線圈的電阻為r',則電路中的電流I為 I==10 A 電動機正常工作時的輸出功率為 P=UI-I2r=800 W 答案:800 W 12.(16分)一個小型水力發(fā)電站,發(fā)電機輸出電壓U0=250 V,內(nèi)電阻可以忽略不計

18、,最大輸出功率為Pm=30 kW,它通過總電阻R線=2.0 Ω的輸電線直接向遠處的居民區(qū)供電。設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓U用=220 V的電燈,總功率為P用=22 kW,不計燈絲電阻隨溫度的變化。 (1)當居民區(qū)的電燈全部使用時,電燈兩端的電壓是多少伏?發(fā)電機實際輸出的電功率是多大? (2)若采用高壓輸電,在發(fā)電機端用升壓變壓器,在用戶端用降壓變壓器,且不計變壓器和用戶線路的損耗。已知用戶變壓器的降壓比為40∶1,當全部用戶電燈正常發(fā)光時,輸電線上損耗的功率是多大? 解析:(1)如圖所示 由P用=得R用==2.2 Ω I=A=59.5 A U燈=IR用=131 V P輸=

19、IU0=14 875 W=14.9 kW (2)若采用高壓輸電,在發(fā)電機端用升壓變壓器,在用戶端用降壓變壓器,如圖所示 P用=U4I4, 因U4=220 V,P用=22 kW 所以,I4=100 A , I3=I4=2.5 A P損=R線=12.5 W 答案:(1)131 V　14.9 kW　(2)12.5 W 13.(16分)三峽水利工程中某一水電站發(fā)電機組設(shè)計為:水以v1=3 m/s的速度流入水輪機后以v2=1 m/s的速度流出,流出水位比流入水位低10 m,水流量為Q=10 m3/s。水輪機效率為75%,發(fā)電機效率為80%,試求: (1)發(fā)電機的輸出功率是多少?

20、 (2)如果發(fā)電機輸出電壓為240 V,用戶所需電壓為220 V,輸電線路中能量損耗為5%,輸電線的電阻共為12 Ω,那么所需的升、降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比分別是多少? 解析:(1)水輪機的輸出功率即發(fā)電機的輸入功率,為 P1= =(Qρgh+Qρ)×75%=7.8×105W。 發(fā)電機的輸出功率為 P0=P1×80%=6.24×105W。 (2)輸電示意圖如圖所示。 發(fā)電機輸出的電流 I1=A=2 600 A 輸電導線中的熱損耗 P耗=P0×5%=3.12×104W 輸電線路中的電流 I2=A=51 A 所以升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比 降壓變壓器T2的輸出功率 P=P0-P耗=5.928×105W T2的輸出電流 I3=A=2.7×103A 所以降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比 。 答案:(1)6.24×105W　(2)1∶51　53∶1