【物理】2020届一轮复习人教版交变电流传感器课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版交变电流传感器课时作业

‎45分钟高考热点练(十一)交变电流 传感器 热点一　交变电流的图象和“四值”问题 ‎1．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断(　　)‎ A．在A、C时刻线圈处于中性面位置 B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．从A～D线圈转过的角度为2π D．若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次 解析：　由题中交变电流的图象可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于垂直中性面的位置，选项A错误；在B、D时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项B错误；从A～D，经历的时间为周期，线圈转过的角度为π，选项C错误；若从O～D历时0.02 s，则交变电流的周期为0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内交变电流的方向改变了100次，选项D正确。‎ 答案：　D ‎2．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V。图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则(　　)‎ A．通过R的电流瞬时值表达式是iR＝cos 100πt(A)‎ B．通过R的电流瞬时值表达式是iR＝cos 50πt(A)‎ C．R两端的电压瞬时值表达式是uR＝5cos 100πt(V)‎ D．R两端的电压瞬时值表达式是uR＝5cos 50πt(V)‎ 解析：　交流电的峰值电压Um＝10 V，ω＝＝100π(rad/s)，故R两端的电压瞬时值表达式是uR＝10cos 100πt(V)，C、D错；由于i＝，故通过R的电流瞬时值表达式是iR＝cos 100πt(A)，A正确，B错误。‎ 答案：　A ‎3．(2018·唐山模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示。其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为(　　)‎ A．1∶　　　　　　　　 B．1∶2‎ C．1∶4 D．1∶1‎ 解析：　题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，所以I＝。题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I′＝，则I∶I′＝1∶，即A正确。‎ 答案：　A ‎4．(多选)(2018·黑龙江省五校高三联考)‎ 如图所示，在匀强磁场中转动的单匝线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，线圈匀速转动的周期为T＝0.2 s，从线圈中性面开始计时，理想交流电流表的读数为2 A，那么(　　)‎ A．穿过线圈的最大磁通量为 Wb B．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝20sin 20πt(V)‎ C．在线圈转过90°的过程中，外接电阻产生的焦耳热为1.8 J D．在线圈转动90°的过程中，通过电阻R的电荷量为2π C 解析：　因电流表的读数2 A为有效值，则电流的最大值为Im＝I有效＝2 A，Em＝Im ‎(R＋r)＝20 V，又Em＝Φmω，ω＝，所以Φm＝Wb，故选项A正确；任意时刻线圈中的感应电动势为e＝20sin 10πt(V)，故选项B错误；线圈转过90°时，外接电阻产生的焦耳热为Q＝IRt＝1.8 J，故选项C正确；从中性面开始计时，转动90°的过程中，感应电动势的平均值为＝，＝，q＝t＝ C，故选项D错误。‎ 答案：　AC 热点二　理想变压器的动态分析及定量计算 ‎5．(多选)如图所示，M为理想变压器，电表为理想电表，导线电阻忽略不计，原线圈接稳定的正弦式交流电源。当变阻器滑片P向上移动时，读数发生变化的电表是(　　)‎ A．A1 B．A2‎ C．V1 D．V2‎ 解析：　根据变压器输入电压决定输出电压，可知电压表V1和V2的读数不变，选项C、D错误；当滑动变阻器滑片P向上移动时，滑动变阻器R接入电路的电阻逐渐减小，电流表A2的读数增大，选项B正确；由变压器输出功率决定输入功率，可知输入功率增大，电流表A1的读数增大，选项A正确。‎ 答案：　AB ‎6．(多选)(2018·甘肃张掖市高三诊断考试)‎ 如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1 100，副线圈的匝数为55，原线圈两端a、b接正弦交流电源，在原线圈前串接一个电阻R0＝121 Ω的保险丝，电压表V的示数为220 V，如果负载电阻R＝5.5 Ω，各电表均为理想电表，则(　　)‎ A．电流表A的示数为1 A B．变压器的输出电压为5.5 V C．保险丝实际消耗的功率为1.21 W D．负载电阻实际消耗的功率为22 W 解析：　U1＝220 V，根据变压器变比公式＝，得变压器的输出电压U2＝11 V，则选项B错误；副线圈中的电流I2＝＝2 A，即电流表A的示数为2 A，负载电阻实际消耗的功率为P ‎＝IR＝22×5.5 W＝22 W，则选项A错误，D正确；原线圈中的电流I1＝＝0.1 A，保险丝实际消耗的功率为P0＝IR0＝0.12×121 W＝1.21 W，则选项C正确。‎ 答案：　CD ‎7．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则(　　)‎ A．变压器输入功率为11 W B．变压器输出电压的最大值是110 V C．变压器原、副线圈的匝数比是1∶2‎ D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)‎ 解析：　变压器输出电流的有效值为 A，因此输出的功率为 W，变压器输入功率等于输出功率，A错误；输出电压的最大值为110 V，B错误；由＝得原、副线圈匝数比为2∶1，C错误；根据图象得交流电的周期T＝0.02 s，又ω＝＝100π rad/s，i＝0.05sin 100πt(A)，D正确。‎ 答案：　D ‎8．(多选)如图所示，矩形线框的面积为60 cm2，匝数为100匝，转速为25 r/s，匀强磁场的磁感应强度为 T，线框的电阻不计。L1、L2是两个标有“6 V　1 A”的灯泡，开关S断开时，灯泡L1正常发光，那么(　　)‎ A．从图示位置开始计时，线框内产生的交变电压的瞬时值为e＝60cos 50πt(V)‎ B．变压器原、副线圈的匝数比为20∶1‎ C．开关S断开时，电流表示数是0.1 A D．开关S闭合后，灯泡L1将变暗 解析：　由于从垂直中性面的位置开始计时，所以线框内产生的交变电压的瞬时值为e＝nBSωcos ωt＝60cos 50πt(V)，选项A正确；原线圈两端电压的有效值为60‎ ‎ V，副线圈两端电压为6 V，根据变压比，可知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，选项B错误；开关S断开时，由变流比知电流表示数是0.1 A，选项C正确；开关S闭合后，灯泡L1两端电压不变，亮度不变，选项D错误。‎ 答案：　AC ‎9．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈接正弦交变电流，副线圈接电动机，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，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计。则图中电压表的读数为(　　)‎ A．4IR＋　　　　　　 B． C．4IR D．IR＋ 解析：　电动机带动质量为m的重物以速度v匀速上升，电动机的输出功率等于克服重力做功的功率，P电动机输出＝mgv，由I1∶I2＝n2∶n1，可知I2＝2I，所以P电动机热＝IR＝4I2R，P2＝P电动机输出＋P电动机热＝mgv＋4I2R，由于是理想变压器，所以P1＝P2＝U1I，U1＝4IR＋，因此A选项正确。‎ 答案：　A ‎10．(2018·郑州市质量预测)如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为50，副线圈的匝数为100，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为0.4 m。导轨上有一长度略大于导轨间距且垂直于导轨的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，图中交流电压表为理想电压表。导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为v＝5sin 10πt(m/s)，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．R1的功率为0.2 W B．电压表的示数为5 V C．水平外力为恒力 D．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s 解析：　导体棒切割磁感线产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得E＝BLv ‎，代入数据得E＝2sin 10πt(V)。则原线圈输入电压的有效值为U1＝＝ V，原、副线圈的电压与匝数成正比，则＝，解得U2＝2 V，B错误；由欧姆定律可得副线圈回路中的电流为I2＝＝ A＝ A，则定值电阻R1的电功率为P1＝IR1＝2×5 W＝0.1 W，A错误；由导体棒的速度公式可知导体棒的运动为变速运动，则外力不可能为恒力，C错误；由以上计算可知，感应电动势的最大值为Em＝2 V，则由法拉第电磁感应定律E＝n1，得磁通量变化率最大值为＝＝ Wb/s＝0.04 Wb/s，D正确。‎ 答案：　D 热点三　远距离输电 ‎11．(多选)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器。当K由2改接为1时，下列说法正确的是(　　)‎ A．电压表读数变大 B．电流表读数变大 C．电流表读数变小 D．输电线损失的功率减小 解析：　K由2改接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，由＝知，升压变压器副线圈电压U2升高，降压变压器原、副线圈的电压增大，电压表示数增大，通过电灯的电流随之增大，而原、副线圈中的电流与匝数成反比，降压变压器匝数比不变，所以电流表示数增大。输电线损失的功率增大。选项A、B正确。‎ 答案：　AB ‎12．(多选)(2018·济南针对性训练)如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R0＝11 Ω。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝220sin(100πt)V。下列说法正确的是(　　)‎ A．发电机中的电流变化频率为100 Hz B．通过用电器的电流有效值为20 A C．升压变压器的输入功率为4 650 W D．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小 解析：　根据降压变压器T2副线圈两端输出电压的瞬时值表达式可以得知，输出电压的频率为50 Hz，再根据理想变压器不能改变交流电的频率的特点可知，A选项错误；降压变压器副线圈两端电压的有效值为U4＝220 V，通过用电器的电流的有效值为I3＝＝20 A，因此B选项正确；根据变压器的输入功率由输出功率决定可知，升压变压器的输入功率等于输电线的电阻R和用电器消耗的功率之和，P＝IR＋IR0＝2R＋IR0，代入数据，可得P＝4 650 W，因此C选项正确；根据P＝可知，当用电器的电阻R0减小时，用电器消耗的功率变大，输电线上消耗的热功率也变大，因此发电机的输出功率变大，故D选项错误。‎ 答案：　BC ‎13．(多选)(2018·南京市二模)图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比1∶100，降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为100 Ω。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 kW。下列说法中正确的有(　　)‎ A．用户端交流电的频率为50 Hz B．用户端电压为250 V C．输电线中的电流为30 A D．输电线路损耗功率为180 kW 解析：　由图乙可知交变电流的周期T＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz，变压器不改变频度，选项A正确；升压变压器输入电压的有效值U1＝＝250 V，升压变压器输入电流为I1＝＝ A＝3 000 A，根据变流比＝，解得输电线中的电流为I2＝30 A，选项C正确；输电线路损耗功率为P损＝IR线＝302×100 W＝90 kW，选项D错误；根据变压比＝，解得升压变压器的输出电压U2＝25 000 V，输电线上损失的电压为U损＝I2R线＝3 000 V，降压变压器的输入电压U3＝U2－U损＝22 000 V，根据变压比＝，解得降压变压器的输出电压U4＝220 V，选项B错误。‎ 答案：　AC