2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 交變電流傳感器階段考查測試 一、選擇題(本大題共8小題，每小題6分，共48分) 1．(多選題)[xx廣東卷]某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢為e＝50sin 100πt(V)．對此電動勢，下列表述正確的有(　　) A．最大值是50 V　　　 B．頻率是100 Hz C．有效值是25V D．周期是0.02 s 解析：最大值Em＝50 V，有效值為E＝＝25V，頻率為50 Hz，周期為T＝＝0.02 s，所以CD正確． 答案：CD 2．(多選題)為了監(jiān)測變電站向外輸電情況，要在變電站安裝互感器，其接線如圖10－1所示，兩變壓器匝數(shù)分別為N1、N2和N3、N4，a和b是交流電表，則(　　) 圖10－1 A．N1＞N2 B．N3＞N4 C．a(chǎn)為交流電流表，b為交流電壓表 D．a(chǎn)為交流電壓表，b為交流電流表 解析：題圖左半部分中變壓器與導(dǎo)線并聯(lián)為電壓互感器，為獲得低電壓，N1＞N2；題圖右半部分中變壓器與導(dǎo)線串聯(lián)為電流互感器，為獲得小電流，N3＜N4.故A、D選項正確． 答案：AD 3．超導(dǎo)材料電阻降為零的溫度稱為臨界溫度，1987年我國科學(xué)家制成了臨界溫度為90 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．1.6103 kW C．1.6 kW D．10 kW 解析：原來電路中損失的電功率為P損＝I2R＝2R＝20.4 W＝1 000 W. 用超導(dǎo)體后沒有損失，因此答案就是A. 答案：A 4．[xx天津卷]通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R.當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和分別為(　　) A.， B.2R， C.， D.2R， 解析：當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，副線圈輸出電壓為kU，輸出電流I＝P/kU，線路損耗的電功率為P1＝I2R＝2R.若將副線圈與原線圈匝數(shù)比提高到nk，副線圈輸出電壓為nkU，輸出電流I′＝P/nkU，線路損耗的電功率為P2＝I′2R＝2R.P2/P1＝，選項D正確，A、B、C錯誤． 答案：D 5．[xx安徽高考]用圖10－2所示的電路可以測量電阻的阻值．圖中Rx是待測電阻，R0是定值電阻，G是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲．閉合開關(guān)，改變滑動頭P的位置，當(dāng)通過電流表G的電流為零時，測得MP＝l1，PN＝l2，則Rx的阻值為(　　) 圖10－2 A.R0 B.R0 C.R0 D.R0 解析：當(dāng)靈敏電流表的電流為零時，有＝，可得Rx＝R0. 答案：C 6．(多選題)[xx江蘇卷]某同學(xué)設(shè)計的家庭電路保護(hù)裝置如圖10－3所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成．當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有(　　) 圖10－3 A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 解析：當(dāng)家庭電路正常工作時，火線和零線中的電流大小始終相等，方向始終相反，由于采用雙線繞成，當(dāng)電路正常工作時，火線和零線在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁場大小相等，方向相反，所以內(nèi)部的磁通量為零，A正確；當(dāng)電路中的電器增多時，火線和零線中的電流都增大了，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，即L2中的磁通量不變，B正確；當(dāng)電路發(fā)生短路時，電流不經(jīng)用電器，火線和零線中電流很大，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，L2不產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)K不會被電磁鐵吸起，C錯誤；當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時，電流經(jīng)人體流向地面，不經(jīng)過零線，所以火線和零線中的電流大小不等，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁通量不為零，L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)K被電磁鐵吸起，D正確． 答案：ABD 7．通有電流i＝Imaxsinωt的長直導(dǎo)線OO′與斷開的圓形導(dǎo)線圈在同一平面內(nèi)，如圖10－4所示(設(shè)電流由O至O′為正)，為使A端的電勢高于B端的電勢且UAB減小，交流電必須處于每個周期的(　　) 圖10－4 A．第一個周期 B．第二個周期 C．第三個周期 D．第四個周期 解析：由E∝∝可知，要E減小，即要減小，題中要求EA＞EB，由楞次定律知，只有在0～內(nèi)才符合要求． 答案：A 8．一個邊長為6 cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖10－5所示．則線框中感應(yīng)電流的有效值為(　　) 圖10－5 A.10－5A B.10－5A C.10－5A D.10－5A 解析：0～3 s內(nèi)的感應(yīng)電動勢E1＝S＝(610－2)2 V＝0.7210－5 V，感應(yīng)電流I1＝＝210－5A；同理可求得3～5 s內(nèi)的感應(yīng)電流I2＝310－5A.設(shè)感應(yīng)電流有效值為I，由有效值的定義應(yīng)有(210－5)2R3＋(310－5)2R2＝I2R5，解得I＝10－5A. 答案：B 第Ⅱ卷　非選擇題，共52分 二、實驗題(本大題共2小題，共15分) 圖10－6 9．(7分)有一種角速度計可以測量航天器的轉(zhuǎn)動角速度，其結(jié)構(gòu)如圖10－6所示，角速度計固定在待測裝置上，元件A可在光滑桿上滑動，靜止時，電壓輸出剛好為零．當(dāng)裝置繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動時，元件A在光滑桿上發(fā)生位移并輸出電壓信號，成為航天器制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源．已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，自然長度為l0，電源的電動勢為E，滑動變阻器B總長度為l，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時，U與ω的函數(shù)關(guān)系為__________． 解析：當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時，對元件A，彈簧彈力提供做圓周運(yùn)動的向心力為kx＝mω2(l0＋x)，電壓表的讀數(shù)U＝E， 解得U與ω的函數(shù)關(guān)系為U＝. 當(dāng)x＝l時，U＝E，ω＝ ，上式成立的條件是ω≤ . 答案：U＝(ω≤ ) 10．(8分)如圖10－7甲所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路，電源電壓恒定．電流表內(nèi)阻不計，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測得流過電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖10－7乙所示，試根據(jù)這一特性由圖10－8中給定的器材設(shè)計一個自動光控電路． 圖10－7 圖10－8 解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大． 圖10－9 根據(jù)題意設(shè)計一個自動光控電路如圖10－9所示．控制過程是：當(dāng)有光照時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸引銜鐵使兩個觸點(diǎn)斷開，當(dāng)無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點(diǎn)閉合，控制電路接通，燈開始工作． 答案：見圖10－9 三、計算題(本大題共2小題，共37分) 圖10－10 11．(17分)如圖10－10所示，左側(cè)的圓形導(dǎo)電環(huán)半徑為r＝1.0 cm，導(dǎo)電環(huán)與一個理想變壓器的原線圈相連，變壓器的副線圈兩端與一個電容為C＝100 pF的電容器相接，導(dǎo)電環(huán)的電阻不計．環(huán)中有垂直于圓環(huán)平面的變化磁場，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為＝100πsinωt.若電容器C所帶電荷量的最大值為1.4110－9 C，則所用理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)之比為多少？(取π2＝10) 解析：圓形導(dǎo)電環(huán)中感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝＝100ππr2＝ V. 電容器兩端的最大電壓為Um＝＝ V＝14.1 V， 變壓器原副線圈匝數(shù)比為 n1∶n2＝Em∶Um＝1∶100. 答案：1∶100 12．(20分)某村在距村莊較遠(yuǎn)的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機(jī)輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 Ω，允許線路損耗的功率為輸出功率的4%，求： (1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？(不計變壓器的損耗) (2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？ 解析：建立如圖10－11所示的遠(yuǎn)距離輸電模型，要求變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，先要知道原、副線圈兩端的電壓之比． 圖10－11 本題可以從線路上損耗的功率為突破口，先求出輸電線上的電流I線，再根據(jù)輸出功率求出U2，然后再求出U3. (1)由線路損耗的功率P線＝IR線可得 I線＝ ＝ A＝6 A. 又因為P輸出＝U2I線，所以 U2＝＝ V＝1 500 V， U3＝U2－I線R線＝(1 500－610) V＝1 440 V. 根據(jù)理想變壓器規(guī)律＝＝＝， ＝＝＝. 所以升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比分別是1∶3和72∶11. (2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送(模型如圖10－12所示)， 圖10－12 由P輸出＝UI線′可得I線′＝＝ A＝18 A. 所以線路損耗的功率 P線＝IR線＝18210 W＝3 240 W. 用戶得到的電壓U用戶＝U－I線R線＝(500－1810) V＝320 V. 用戶得到的功率P用戶＝P輸出－P線＝(9 000－3 240) W＝5 760 W. 答案：(1)1∶3　72∶11　(2)320 V 5 760 W