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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．火災報警器能夠在發(fā)生火災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強度大小相等，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知回路中產(chǎn)生大小恒定的感應電動勢，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)生感應電流方向相同，則感應電動勢為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變小．(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的符號標明相應的物理量． (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