人教版高中物理选修1-1高二上学期单元检测(含解析)2-交变电流传感器.docx

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高二上学期物理单元检测（2）
[新课标人教版]命题范围交变电流传感器
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试时间90分钟。

2．请将第I卷正确答案的序号涂在答题卡上或填到第II卷中相应的答题表内，考试结束只交第II卷和答题卡。

第I卷（选择题，共36分）
一、选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分，在每小题给出的四个选项中，有的小
题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得3分；选不全的得2分；有选错或不答的得零分。

1．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为
e = 102sin4πt V ，则（）
A．该交变电动势的频率为2Hz B．零时刻线圈平面与磁场垂直
C．t=0.25s时，e达到最大值D．在1s时间内，线圈中电流方向改变100次
2．下列关于交变电流的说法正确的是（）A．交变电流的大小和方向都一定随时间变化
B．交变电流的有效值就是平均值
C．线圈平面跟磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势为零
D．线圈平面跟磁场平行时，穿过线圈的磁通量为零，而感应电动势为零
3．远距离输送交流电都采用高压输电，采用高压输电的优点是（）A．可节省输电线的铜材料B．可加快输电的速度
C ．可根据需要调节交流电的频率
D ．可减少输电线上的能量损失
4．如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻
（阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），E 为电源，有
一定内阻，L 为小灯泡。

当温度降低时 （ ）
A ．R 1两端的电压增大
B ．电流表的示数增大
C ．小灯泡的亮度变强
D ．小灯泡的亮度变弱
5．如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场
中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω 逆
时针匀速转动。

若以线圈平面与磁场夹角
45θ︒＝时（如图b ）为计时起点，并规定当电
流自a 流向b 时电流方向为正。

则下列四幅图
中正确的是 （ ）
6．一理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2，正常工作时输入和输出的电压、
电流、功率分别为U 1和U 2、I 1和I 2、P 1和P 2，已知n 1>n 2，则 （ ）
A ．U 1 > U 2，P 1 < P 2
B ．I 1 < I 2，P 1 = P 2
C ．I 1 > I 2，P 1 > P 2
D ．I 1 < I 2，U 1 > U 2
7．为了监测变电站向外输电的情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器
匝数分别为n 1、n 2和n 3、n 4，a 和b 是交流电表。

则 （ ）
A ．n 1<n 2
B ．n 3>n 4
C ．a 为交流电流表，b 为交流电压表
D ．a 为交流电压表，b 为交流电流表
8．如图所示，正弦波和
方波交变电流的最大
值相等，周期也相等，
现把它们通入完全相
同的电阻，则在相同
的时间（远大于周期）
内，两电阻发热之比 Q 甲/Q 乙等于（ ）
A ．1/2
B ．1/2
C ．1/4
D ．1/1
甲 乙
9．某变压器原、副线圈匝数比为55：9，原线圈所接
电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载。

下
列判断正确的是 （ ）
A ．输出电压的最大值为36V
B ．原、副线圈中电流之比为55：9
C ．变压器输入、输出功率之比为55：9
D ．交流电源有效值为220V ，频率为50Hz
10．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L 为含
铁芯的线圈．P 为可经O 点转动的铁片，K 为弹簧，S
为一对触头，A 、B 、C 、D 为四个接线柱．电磁继电器
与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是
（ ）
A ．A 与
B 接信号电压，
C 与
D 可跟被控电路串联
B ．A 与B 接信号电压，
C 与
D 可跟被控电路并联 C ．C 与 D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路串联
D ．C 与 D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路并联
11．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它的磁感应强度为B 、方向如图
所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为 （ ）
A ．P n
B l 22)2(π B ．P
nB l 22)(2π C ．P nB l 2)(2
2 D ．P
nB l 22)( 12．如图所示，变压器初级线圈中输入稳定的交流电压，开关S 1与2接通，开关S 2与4接
通，S 3接通．在下列措施中能使电流表示数变小的是 （ ）
A ．将S 1从2拨向1
B ．将S 2从4拨向3
C ．将S 3从闭合改为断开
D ．将变阻器R 3的滑动触头上移
第Ⅱ卷（非选择题共64分）
注意事项：
1．第II 卷用蓝、黑色钢笔或圆珠笔直接答在试卷上。

2．答卷前将密封内的项目填写清楚。

二、本题共2小题，共12分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作图。

13．（5分）（1）为解决楼道的照明问题，某中学一研究性学习小组决定在楼道内安装一
个传感器与控制电灯的电路相接。

当楼道内有走动而发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是_________信号，经传感器转换后，输出的是_________信号。

（2）如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，
当闭合开关S 后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是___________，发生这一现象的主要原因是________（填字母代号）
A ．小灯泡的电阻发生了变化
B ．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C ．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D ．电源的电压随温度发生了变化
14．（7分）现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如
图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电。

请将电路图补充完整．
三、本题共4小题，共52分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写
出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位。

15．（10分）如图所示，匀强磁场磁感应强度大小B = 0.50T ，矩形线圈的匝数N = 100
匝，边长L ab =0.20m ，L ad =0.10m ，线圈以300rad/s 的角速度匀速转动。

若线圈的总电阻r=1Ω，线圈外接电阻R=9Ω，则外接电阻R 消耗的电功率为多少？
16．（12分）一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图所示的交
变电动势图象，试根据图象求出：
（1）线圈转动的角速度；
（2）电动势的有效值；
（3）t = 1.0×10−2s 时，线圈平面和磁场方向的夹角。

17．（14分）发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。

（1）画出上述输电全过程的线路图。

（2）若发电机的输出功率是 100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为 1∶25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；
（3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的 4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；
（4）计算降压变压器的输出功率。

18．（16分）如图所示为一种加速度仪的示意图。

质量为m的振子两端连有劲度系数均为k 的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。

求：（1）系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的
函数关系式。

（2）将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？
（3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
参考答案
一、共36分。

1．AB 2．C 3．D
4．C 解析：R 2与灯L 并联后与R 1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，
电阻R 2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯 L 电压增大，灯泡亮度变强，R 1两端电压减小，故 C 正确．
5．D 从a 图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向
为b 到a ，故瞬时电流的表达式为i =－i m cos （π4
+ωt ），则图像为D 图像所描述。

平时注意线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。

6．BD
7．D 解析：由电路连接方式可知，左图是电压互感器，把高电压经过变压器降压后测量，
所以n 1＞n 2，a 为交流电压表；右图为电流互感器，把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以n 3＜n 4，b 为交流电流表。

8．B 9．D
10．A 解析：由图可知A 、B 是电磁继电器线圈，所以A 、B 应接信号电压，线圈随信号电
压变化使电磁继电器相吸或排斥，从而使C 、D 接通或断开，进而起到控制作用．所以选项A 正确．
11．B
12．BCD 解析：由2
121n n U U 可知S 1从2拨向1，n 1减小，U 2增大，P 2增大，P 1增大，所以
I 1也增大，电流表示数增大，A 错。

S 2从4拨向3，n 2减小，U 2减小，P 2减小，P 1减小，所以I 1也减小，电流表示数减小，B 正确。

断开S 3，负载电阻增大，I 2减小，由于1221
n n I I =可知I 1也减小，C 正确。

R 3的滑动触头上移，R 3变大，负载电阻也变大，与C 选项相似，D 也正确。

二、共12分。

13．（5分）（1）声电；声；电 （2）变暗； C
14．（7分）解析：热敏电阻R 1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路．
答案：电路图如图所示
工作原理：闭合S 当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K 接通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K 断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设计值，又重复前述过程．
15．（10分）
线圈产生的感应电动势的最大值为
ad ab m L L NB E ω== 100×0.5×300×0.2×0.1V = 300V
电动势的有效值为 V E E m
2300
2==
电阻R 的功率为 45002
==R
E P W 16．（12分）（1）由图象得，交变电动势的周期T=6×10
2-s 而周期 ω
π
2=T
代入数值解得 =ω105rad/s
（2）由图象得，交变电动势的最大值为E m ＝20V ，
电动势的有效值 2m
E E =
代入数值解得 =E 14.1 V
（3）交变电动势的瞬时值表达式 t E e m ωsin =
线圈平面和磁场方向的夹角 t ωπα-=
2 将t = 1.0×10−2s 代入，解得 6πα=
17．（14分）解：（1）见图
（2）对升压变压器，据公式1
212n n U U =，有 U 2= 125112=U n n ×250 V=6250 V ， I 2=6250
1000002122==U P U P A=16 A. （3）因为P 耗=I 22R 线，P 耗=0.04 P 1
所以R 线=222
116400004.0=I P Ω=15.6Ω 因为ΔU =U 2－U 3=I 2R 线
所以U 3=U 2－I 2R 线=（6250－16×15.6） V=6000 V.
（4）P 4=P 1－P 耗=0.96 P 1=0.96×100000 W=96 kW
18．（16分）解：（1）当振子向左偏离中间位置x 距离时，由牛顿第二定律得 ma kx =2 ① 电压表的示数为E L
x
L U -=2 ② 由以上两式解得 )2(U E mE
kL a -= ③ （2）均匀，因为加速度a 与电压表示数U 是一次函数（线性关系）。

（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数E U m =，电压表指针指在满刻度的
3/4位置时，E U 4
3=
代入③式解得 m kL a 2= 方向向左。