2021高考物理大一轮复习领航检测：第十一章　交变电流　传感器 章末检测11 Word版含解析

这是一份2021高考物理大一轮复习领航检测：第十一章　交变电流　传感器 章末检测11 Word版含解析，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，1～5题每小题只有一个选项正确，6～8小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)
1．某交流电源电压的瞬时值表达式为u＝6eq \r(2) sin 10πt(V)，则下列说法中正确的是( )
A．用交流电压表测该电源电压时，示数是6 V
B．用交流电压表测该电源电压时，示数是6eq \r(2) V
C．用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为0.01 s
D．把标有“6 V 3 W”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡将被烧毁
解析：选A.此交流电的有效值为6 V，故用交流电压表测该电源电压时，示数是6 V，选项A正确，B错误；因为T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,100π) s＝0.02 s，故用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为0.02 s，选项C错误；因为此交流电的有效值为6 V，故把标有“6 V 3 W”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡能正常发光，选项D错误；故选A.
2．小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数．将发电机与一个标有“6 V 6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻．当线圈的转速为n＝5 r/s时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为( )
A．i＝sin 5t(A) B．i＝sin 10πt(A)
C．i＝1.41sin 5t(A) D．i＝1.41sin 10πt(A)
解析：选D.因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的有效值为I＝eq \f(P,U)＝1 A，则电流的最大值为Im＝eq \r(2) A≈1.41 A．因为转速n＝5 r/s，且ω＝2nπ，所以ω＝10π rad/s，故电路中电流的瞬时值表达式为i＝1.41sin 10πt(A)，选项D正确．
3．远距离输电，原来采用2 200 V输电，输电线上损失的电功率为P，在保持输送电功率和输电线电阻不变的条件下，现采用22 kV输电，则输电线上损失的电功率将变为( )
A.eq \f(1,100) P B.eq \f(1,10) P
C．10 P D．100 P
解析：选A.据题意，提升电压前，损失的功率为：P＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P出,U)))2R＝eq \f(P\\al(2,出),2 2002)R＝eq \f(P\\al(2,出)R,4.84×106)；当电压提升后，损失功率为：P′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P出,U′)))2R＝eq \f(P\\al(2,出),22 0002)R＝eq \f(P\\al(2,出)R,4.84×108)，则P′＝eq \f(P,100)，故选项A正确．
4. 如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数为5∶1，原线圈接入最大值一定的正弦交流电，副线圈电路中一个定值电阻与电容器并联，电压表和电流表均为理想交流电表，电流表A1、A2及电压表V的示数分别为I1、I2、U2，定值电阻的阻值为R，其消耗的功率为P，电容器的电容为C，所带的电量为Q，则它们的关系为( )
A．Q＝CU2 B．I2＝eq \f(U2,R)
C. P＝5I1U2 D.eq \f(I1,I2)＝eq \f(1,5)
解析：选D.由于电容器两端电压是变化的，即电容器不断的被充电和放电，故其电量不是一个定值，故不能用公式Q＝CU2来计算，故选项A错误；根据题意I2是副线圈的总电流，而eq \f(U2,R)只是通过电阻R的电流，由于电容器不断充电和放电，故I2＞eq \f(U2,R)，故选项B、C错误；根据变压器的相关规律：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,5)，故选项D正确．
5. 阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈两端的电压随时间的变化规律如图所示．则下列说法中正确的是( )
A．线圈两端电压的平均值为10 V
B．电压表连接在线圈两端时，其示数为20 V
C．在0.01 s时，线圈平面与磁场垂直
D．当接外电路时，线圈内的电流方向1 s内改变50次
解析：选C.因为电压随时间变化不是线性关系，故线圈两端电压的平均值不等于10 V，选项A错误；电压表连接在线圈两端时，其示数应为电压的有效值eq \f(20,\r(2)) V＝10eq \r(2) V，选项B错误；在0.01 s时，感应电动势为零，故线圈平面与磁场垂直，选项C正确；电流方向每周期变化2次，故当接外电路时，线圈内的电流方向1 s内改变100次，选项D错误；故选C.
6．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶2，副线圈与阻值R＝10 Ω的电阻相连，原线圈两端所加的电压u＝10eq \r(2) sin 100πt(V)，下列说法正确的是( )
A．交流电压表的示数为14.1 V
B．原线圈中的电流为4 A
C．电阻R消耗的电功率为400 W
D．副线圈中交流电的频率为50 Hz
解析：选BD.由交流电的瞬时值可得电压的最大值为10eq \r(2) V，所以电压的有效值为10 V，交流电压表的示数为电压的有效值，所以电压表的示数为10 V，所以A错误．根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为20 V，所以电阻R上消耗的电功率为P＝eq \f(U2,R)＝eq \f(202,10) W＝40 W，所以C错误．副线圈的电流为I2＝eq \f(U,R)＝eq \f(20,10) A＝2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈中的电流为4 A，所以B正确．变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出交流电的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(ω,2π)＝eq \f(100π,2π) Hz＝50 Hz，所以D正确．
7．如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f 、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R、交流电表 .下列说法正确的是( )
A．当U增大时，变压器的输入功率增大
B．当 f减小时，变压器的输入功率减小
C．当光照增强时，交流电表 的示数减小
D．当滑动触头P向下滑动时，交流电表 的示数增大
解析：选AD.当U增大时，根据eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)可知，变压器次级电压增大，次级消耗的功率变大，则变压器的输入功率增大，选项A正确；当f减小时，输入电压和输出电压不变，输出功率不变，故变压器的输入功率不变，故选项B错误；当光照增强时，光敏电阻R的值减小，交流电表 的示数增大，选项C错误；当滑动触头P向下滑动时，根据eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)可知，变压器次级电压变大，则交流电表 的示数增大，选项D正确．
8．通过理想变压器给用电器供电，电路如图甲所示，变压器初级线圈匝数n1＝1 000匝，两次级线圈的匝数分别为n2＝50匝、n3＝100匝．在初级线圈ab端接如图乙所示的交变电流，下列说法正确的是( )
A．交流电的频率为50 Hz B．U2＝50 V，U3＝100 V
C．I1∶I2＝1∶20 D．闭合电键S，则I1增大
解析：选AD.交流电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，选项A正确；根据变压器的匝数与电压比可知，U2＝eq \f(n2U1,n1)＝eq \f(50,1 000)·eq \f(1 000,\r(2)) V＝25eq \r(2) V；U3＝eq \f(n3U1,n1)＝eq \f(100,1 000)·eq \f(1 000,\r(2)) V＝50eq \r(2) V，选项B错误 ；因电流与匝数之间满足：I1n1＝I2n2＋I3n3，故选项C错误；闭合电键S，则I3变大，根据I1n1＝I2n2＋I3n3可知I1增大，选项D正确；故选D.
二、非选择题(共4小题，52分)
9．(10分)按图所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡________，原因是________________；停止吹风，会发现________________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________．
解析：根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭．
答案：见解析
10．(14分)如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的交流电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断．
(1)熔丝的熔断电流是多大？
(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？
解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2.
当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流，I1＝eq \f(U2,U1)I2≈0.98 A.
(2)当副线圈电流为I2′＝10 mA时，变压器的输入功率为P1，所以P1＝P2＝I2′ U2＝180 W.
答案：(1) 0.98 A (2) 180 W
11．(14分)一座小型发电站的输出功率是20 kW，输电线路总电阻是5 Ω.
(1)若输电电压是400 V，输电线路损耗的功率是多少？
(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，用户得到的电压是多少？
解析：(1)输电线上的电流为
I＝eq \f(P,U)＝eq \f(20×103,400) A＝50 A，
输电线路损耗的功率为
P损＝I2R＝502×5 W＝12 500 W＝12.5 kW.
(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为
I′＝eq \f(P,U′)＝eq \f(20×103,5 000) A＝4 A，
用户端在变压器降压前获得的电压
U1＝U′－I′R＝(5 000－4×5) V＝4 980 V，
根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，用户得到的电压为
U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1,22)×4 980 V＝226.4 V.
答案：(1)12.5 kW (2)226.4 V
12．(14分)如图所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，总电阻r＝1. 0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nB0Seq \f(2π,T) cs eq \f(2π,T)t，其中B0为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化．求：
(1)线圈中产生感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～eq \f(T,4)时间内，通过小灯泡的电荷量．
解析：(1)由e＝nB0Seq \f(2π,T) cseq \f(2π,T)t，可知最大值Em＝nB0S·eq \f(2π,T)＝8 V；
(2)电路中电流的最大值Im＝eq \f(Em,R＋r)＝eq \f(4,5) A，I＝eq \f(Im,\r(2))＝eq \f(4,5\r(2)) A，
P灯＝I2R＝2.88 W.
(3)eq \x\t(E)＝n eq \f(ΔB,Δt)·S①
q＝eq \x\t(I)·Δt②
eq \x\t(I)＝eq \f(\x\t(E),R＋r)③
由①②③得：q＝neq \f(B0S,R＋r)＝4×10－3 C.
答案：(1)8 V (2)2.88 W (3)4×10－3 C