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2019-2020年高三物理一輪復習第十章交變電流傳感器章末檢測提升 一、選擇題(本大題共10小題，共40分．在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是正確的，有的小題有多個選項是正確的．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不選的得0分) 1．下列有關(guān)傳感器的說法中錯誤的是 (　　) A．土耳其大地震時用的生命探測儀利用了生物傳感器 B．“嫦娥二號”衛(wèi)星搭載的立體相機獲取月球數(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)報警器能夠在發(fā)生火災(zāi)時報警是利用了溫度傳感器 答案：D 解析：生命探測儀是利用生物傳感器，立體相機是利用光傳慼器，電子砰是利用壓力傳感器，火災(zāi)報警器是在煙霧濃度達到一定程度時能夠輸出電信號，使警鈴發(fā)聲或使紅燈閃爍，自動報警，利用了煙霧傳感器而不是利用了溫度傳感器，故A、B、C三項對，D項錯． 2．(多選)某交變電壓為u＝6sin 314t(V)，則下列說法正確的是 (　　) A．打點計時器接此電源時，打點周期為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值表達式為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，所以甲的電壓瞬時值表達式為u＝20sin 100πt，根據(jù)＝T可知乙的電壓有效值為10 V，選項C錯誤． 4．一臺發(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(　　) 答案：D 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，A、B兩項錯誤；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，C項錯誤，D項正確． 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為滑動變阻器．現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，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 答案：D 解析：電流表示數(shù)增大，滑動變阻器接入電路的阻值減小，故應(yīng)從c向d滑動，故D項正確；電壓表V1、V2示數(shù)不變，故A、B兩項錯誤；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項錯誤． 6．如圖所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R2為用負溫度系數(shù)的半導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之間接報警器．當傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I及報警器兩端的電壓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，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，所以外電壓即報警器兩端的電壓減小，所以C項正確． 7．(多選)一矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，形成如圖所示的交變電動勢圖象，根據(jù)圖象提供的信息，以下說法正確的是 (　　) A．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為 rad/s B．電動勢的有效值14.1 V C．t＝1.010－2 s時，線圈平面和磁場方向的夾角為30 D．t＝1.510－2 s時，穿過線圈平面的磁通量最大 答案：ABC 解析：角速度ω＝＝ rad/s，A項正確；電動勢的有效值E＝＝14.1 V，B項正確；電動勢的瞬時值e＝20sint(V)，將t ＝ 1.010－2s代入該式，解得θ＝，這是線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過的夾角，故線圈平面和磁場方向的夾角為30，C項正確；t＝1.510－2s時，線圈平面與磁場平行，磁通量最小，D項錯． 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，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＝NBSωcos ωt 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 答案：A 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)＝NBSωcos ωt，A項正確；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＝，B項錯誤；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，C項錯誤；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項錯誤． 9．(多選)如圖所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不汁的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動．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，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．當可變電阻R的滑片P向上滑動時，電壓表V2的示數(shù)變大 D．當可變電阻R的滑片P向上滑動時，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項正確；電壓表V1示數(shù)為電壓的有效值，等于，B項錯誤；當可變電阻R的滑片P向上滑動時，R的有效阻值增大，U2不變，輸出功率減小，輸入功率減小，C項錯誤，D項正確． 10．(多選)一臺發(fā)電機最大輸出功率為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，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220 V　60 W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(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B正確；T2上原、副線圈的變壓比為＝＝＝，選項C錯誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：N＝＝6104，選項D正確． 二、填空與實驗題(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)某同學為一城市設(shè)計路燈自動控制電路．要求路燈白天自動熄滅，晚上自動開啟．請你利用所學過的有關(guān)傳感器的知識在圖中幫他連接好這個自動控制電路． (2)某小組用調(diào)壓變壓器供電測定和描繪一只標有“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，輸出端有一個滑片P，移動它的位置，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．實驗室備有交流電壓表(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)，滑動變阻器，開關(guān)，導線等實驗器材． 請在圖中完成實驗電路圖．(要求在額定電壓下測得的數(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)成一個回路，路燈通過銜鐵和火線、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)通過調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)，不需要滑動變阻器．電路如答案圖所示． 12．(6分)如圖甲、乙、丙、丁所示是四種常見的電容式傳感器示意圖．電容器的電容C決定于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素．如果某一物理量變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定該物理量的變化. (1)圖甲可用來測定角度θ，當動片與定片之間的角度θ變大時，可使電容C________(填“變大”“變小”或“不變”)． (2)圖乙可用來測定液面高度h.在導線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導電液體中，導線芯和導電液體構(gòu)成電容器的________，導線芯外面的絕緣物質(zhì)就是________．液面高度h變大時，可使電容C________(填“變大”“變小”或“不變”)． (3)圖丙可以測定________．它是通過改變______________________而使電容C發(fā)生變化的． (4)圖丁可以測定位移x.它是通過改變極板間的______，而使電容C發(fā)生變化的． 答案：(1)變小　(2)兩個極板　電介質(zhì)　變大　(3)待測壓力F　極板間距離　(4)電介質(zhì) 解析：(1)題圖甲，是通過動片的旋進和旋出來改變電極之間的相對面積使電容C變化的．角度θ變大，電極之間的相對面積減小，故電容C變?。?2)圖乙，導線芯和導電液體相當于電容器的兩個極板，導線芯外面的絕緣物質(zhì)相當于電介質(zhì)，液面高度h變大時，相當于增大了兩板的正對面積，使電容C變大．(3)圖丙用來測定待測壓力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、計算題(本大題共4小題，共50分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、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隨時間t變化的規(guī)律如圖所示． (1)寫出該交變電壓的瞬時值表達式； (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. 所以瞬時值表達式為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發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程．樞紐控制的流域面積為1106 km2，占長江流域面積的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、航運三方面．在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量即26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(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，以緩解這兩個地區(qū)的供電緊張局面．閱讀上述資料，解答下列問題(水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)． (1)請畫出遠距離輸電的原理圖并在其上用相應(yīng)的符號標明相應(yīng)的物理量． (2)若三峽電站上、下游水位差按H＝100 m計算，試推導三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式并計算出效率η的數(shù)值． (3)若26臺發(fā)電機組全部發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間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，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間 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)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式； (2)求只在ce間接400 Ω電阻時，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)北京奧運場館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運”的理念．作為北京奧運會主場館之一的國家體育館“鳥巢”擁有9.1萬個座位，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時的太陽能光伏發(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)按平均每天太陽照射6 h計，該發(fā)電系統(tǒng)一年(365天計)能輸出多少電能？ (2)假若輸出電壓為250 V，現(xiàn)準備向遠處輸電．所用輸電線的總電阻為R線＝8 Ω，要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的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)當輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%時，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