2018《单元滚动检测卷》高考物理(全国通用)精练第十一章交变电流 传感器含答案

单元滚动检测十一交变电流传感器
考生注意：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共4页．
2．答卷前,考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．
3．本次考试时间90分钟，满分100分．
4．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整．
第Ⅰ卷（选择题，共48分)
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一个选项正确，第7～12题有多项正确，全部选对的得4分,选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)
1．如图1所示为发电机结构示意图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状．M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴,铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动．磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布．从图示位置开始计时,当线框匀速转动时，以下四个选项中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是（）
图1
2。

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2所示，由图中信息可以判断( ）
图2
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。

02s，则在1s内交变电流的方向改变了100次
3．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图3甲所示．已知发电机线圈内阻为5Ω,现外接一只电阻为105Ω的灯泡，如图乙所示,则（)
图3
A．电路中的电流方向每秒钟改变50次
B．电压表V的示数为220V
C．灯泡实际消耗的功率为440W
D．发电机线圈内每秒钟产生的焦耳热为20J
4．如图4所示,L1、L2、L3为三个完全相同的白炽灯,接在理想变
压器上，变压器的初级和次级线圈匝数比都是3∶1,当变压器ab端接交流电压时，L2、L3的实际功率为P，此时L1的实际功率为( )
图4
A．2P B．P C。

错误!D。

错误!
5．在R＝100Ω的电阻两端所加电压随时间变化的图象如图5所示，则该电阻消耗的平均电功率为( ）
图5
A。

1
2
WB.错误!WC.错误!WD。

错误!W
6．如图6所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，将原线圈接在u＝1002sin50πt（V)的交流电压上，副线圈上电阻R 和理想交流电压表并联接入电路,现在A、B两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( ）
图6
A．在A、B两点间串联另一相同阻值电阻R1,电压表的示数为20V B．在A、B两点间接入理想二极管，电压表读数为20V
C．在A、B两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，电压表读数增大，电容器的耐压值至少是20错误!V
D．在A、B两点接入一只电感线圈，只降低交流电频率，电阻R消耗电功率减小
7。

(2015·海南单科·10)如图7所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0V，则（）
图7
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24V
C．原线圈两端原来的电压有效值约为68V
D．原线圈两端原来的电压有效值约为48V
8．燃气灶的点火开关有两种:一种是电脉冲点火开关，它是依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压,击穿空气后点火；另一种是电子压电点火开关，它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变,相应地输出很高的电压，击穿空气后点火．下列关于这两种点火开关的说法中，正确的是( ）A．电脉冲点火开关是一种传感器
B．电子压电点火开关是一种传感器
C．压电陶瓷片完成的能量转化是电能转化为光能
D．压电陶瓷片完成的能量转化是机械能转化为电能
9．如图8所示,发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，磁铁的N、S极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计．线圈的匝数为n，面积为S，总电阻为r,线圈所在位置的磁感应强度大小为B。

当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U、电阻为R 的小灯泡在电路中恰能正常发光，则( )
图8
A．感应电动势的最大值为nBSω
B．感应电动势的有效值是错误!nBSω
C．感应电动势的有效值是错误!U
D．转动过程中线圈中的磁通量始终为零
10．如图9所示为一自耦变压器,保持电阻R′和输入电压不变，以下说法正确的是（)
图9
A．滑片P向b方向移动，滑片Q下移，电流表示数减小
B．滑片P不动，滑片Q上移,电流表示数不变
C．滑片P向b方向移动，滑片Q不动，电压表示数增大
D．滑片P不动，滑片Q上移或下移,电压表示数始终不变
11．如图10所示为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降
压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么,在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( ）
图10
A．适当减小输电线的电阻r
B．适当提高错误!
C．适当提高错误!的同时，降低错误!
D．适当降低错误!的同时，提高错误!
12．如图11甲所示的变压器，接如图乙所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作．现将电源换成如图丙所示的交流电，则（)
图11
A．由于丙交流电的周期短,因此灯泡比第一次亮
B．由于丙的频率比乙的大，因此电容器有可能被击穿
C．无论接乙交流电，还是接丙交流电，若滑动触头P向上移动,灯泡都变暗
D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变小
第Ⅱ卷（非选择题,共52分）
二、非选择题（共52分)
13．(6分）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．如图12为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随t变化的图象．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力______(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感"或“不敏感")．
图12
14．(9分）材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度．如图13所示为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线，其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验．
图13
图14
(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,并在图14中的虚线框内画出实验电路原理图（磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0T，不考虑磁场对电路其他部分的影响）．要求误差较小．
提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝150Ω
B．滑动变阻器R,总电阻约为20Ω
C ．电流表，量程2。

5mA，内阻约30Ω
D ．电压表,量程3V，内阻约3kΩ
E．直流电源E，电动势3V，内阻不计
F．开关S，导线若干
（2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表:
123456
U( V)
0.0。

45
0.
91
1
.50
1。

79
2。

71
I （mA ）
0。

00
0.
30
0.
60
1。

00
1。

20
1
.80
根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B＝______Ω。

结合题图可知待测磁场的磁感应强度B＝______T.
（3）试结合题图简要回答，磁感应强度B在0～0。

2T和0。

4～1。

0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？
_______________________________________________________ _________________
_______________________________________________________ _________________。

（4）某同学在查阅相关资料时看到了图15所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线（关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?____________________________
_______________________________________________________ _________________.
图15
15．(9分）图16甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈,d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u ab－t图象如图乙所示．若只在ce间接一只R ce＝400Ω的电阻，或只在de 间接一只R de＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.
图16
(1）请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式；
（2）求只在ce 间接400Ω电阻时,原线圈中的电流I 1；
（3)求ce 和de 间线圈的匝数比错误!。

16．（9分)如图17甲所示，一固定的矩形导线圈水平放置，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，电阻r ＝1.0Ω，所围成矩形的面积S ＝0。

040m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0Ω，磁场的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 ＝nB m S 错误!cos 错误!t （V ）,其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期．忽略灯丝电阻随温度的变化，求：
图17
(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～T 4
时间内，通过小灯泡的电荷量．
17．（9分)如图18所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，边长L ＝10cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路中的电阻R＝4Ω，求：
图18
（1）感应电动势的最大值；
（2)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°时的瞬时感应电动势；
(3）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°的过程中产
生的平均感应电动势；
（4)交流电压表的示数；
(5)线圈转动一周产生的总热量；
（6)在错误!周期内通过电阻R的电荷量．
18．（10分)一个小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户．已知发电机的输出功率为50kW,输出电压为500V,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15Ω，降压变压器的输出电压为220V，变压器本身的损耗忽略不计,在输电过程中因输电线间电容与感抗造成电压的损失不计．求:（1)升压变压器副线圈两端的电压；
（2）输电线上损耗的电功率；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比．
答案精析
1．D
2．D
3．D
4．D
5．A
6．C
7．AD
8．BD
9．AC
10．AD
11．AC
12．CD
13．增强敏感
14．（1）见解析图(2）1503 0.9 （3）在0～0。

2T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或非均匀变化）；在0.4～1。

0T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）(4)磁场反向，磁敏电阻的阻值不变(或磁敏电阻的阻值与磁场方向无关)
解析(1）当B＝0.6T时，磁敏电阻阻值约为6×150Ω＝900Ω；当B＝1.0T时，磁敏电阻阻值约为11×150Ω＝1650Ω.由于滑动变阻器总电阻约为20Ω，比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻器选择分压式接法;由于电流表内阻远小于磁敏电阻阻值,所以电流表应内
接．电路图如图所示．
（2）根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为
R 1＝错误!Ω＝1500Ω
R 2＝错误!Ω＝1517Ω
R 3＝错误!Ω＝1500Ω
R 4＝错误!Ω＝1492Ω
R 5＝2。

711。

80×10
－3Ω＝1506Ω 故磁敏电阻的测量值为
R B ＝R 1＋R 2＋R 3＋R 4＋R 55＝1503Ω
由于错误!＝错误!≈10,从题图甲中可以读出B ＝0.9T.
(3）在0～0。

2T 范围内，图线为曲线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化);在0.4~1。

0T 范围内，图线为直线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化)．
（4)从题图中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关．
15．（1)u ab ＝400sin200πt (V) (2)0.28A 或错误!A （3）错误!
解析 （1）由图知，U m ＝400V ，ω＝200πrad/s
故电压瞬时值u ab＝400sin200πt (V）
(2）电压有效值U1＝错误!＝200错误!V
理想变压器P1＝P2
故原线圈中的电流I1＝错误!＝错误!A或0.28A
（3)设ab匝数为n1,则有错误!＝错误!，同理错误!＝错误!
由题意知错误!＝错误!，得错误!＝错误!＝错误!。

16．(1)8。

0V (2)2.88W (3)4。

0×10－3C
解析(1)由题图乙知，磁场变化的周期为T＝π×10－2s,B m＝1.0×10－2T，所以线圈中感应电动势的最大值为
E m＝2πnB m S
T＝8.0V
(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为
I m＝错误!＝0。

80A
通过小灯泡电流的有效值为I＝错误!＝0。

40错误!A
故小灯泡消耗的电功率为P＝I2R＝2。

88W
（3）在磁感应强度变化的0～错误!时间内,线圈中感应电动势的平均值E＝nS错误!
通过灯泡的平均电流I＝
E
R＋r＝错误!
通过灯泡的电荷量
Q＝IΔt＝错误!＝错误!＝4.0×10－3C
17．（1）3.14V (2)1.57V (3）2.6V (4)1。

78V (5)0。

99J （6）0.087C
解析 （1）感应电动势的最大值为
E m ＝NBSω＝100×0。

5×0。

12×2πV＝3.14V
（2）由图示位置转过60°时的瞬时感应电动势为
e ＝E m cos60°＝3。

14×0.5V ＝1.57V
（3)由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为E ＝N ΔΦΔt
＝N 错误!＝100×错误!V ≈2。

6V
(4）交流电压表的示数为外电路两端电压的有效值，即 U ＝错误!R ＝错误!×错误!×4V ≈1.78V
（5）线圈转动一周产生的总热量为
Q ＝错误!2错误!T ≈0。

99J
（6)在16
周期内通过电阻R 的电荷量为 q ＝I ×错误!＝错误!×错误!＝错误!×错误!C ≈0。

087C.
18．(1）2500V (2)6000W (3)10∶1
解析 (1)因为错误!＝错误!，所以U 2＝错误!U 1＝错误!×500V ＝2500V 。

（2)P 2＝P 1＝50kW ，
输电线中电流I 2＝错误!＝错误!A ＝20A ，
所以P 损＝I 2，2R 线＝202×15W ＝6000W 。

（3)用户得到功率P 4＝P 2－P 损＝44000W ，
所以降压变压器副线圈中电流
I4＝错误!＝错误!A＝200A，
所以错误!＝错误!＝错误!＝错误!＝错误!.。