2021版高考物理(基础版)一轮复习课后达标：第十一章 5 章末过关检测(十一) 第十一章 交变电流 传感

章末过关检测(十一)[学生用书P385(单独成册)]
(建议用时：45分钟)
一、单项选择题
1．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则()
A．乙图中Oa时间段对应甲图中A图至B图的过程
B．乙图中c时刻对应甲图中的C图
C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变了50次
D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz
解析：选A.由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中线圈所在的平面为中
性面，线圈在中性面时电流为零，再经过1
4
个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此甲图中A至B图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A正确；甲图中的C图对应的电流为零，B错误；每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，所以一个周期以内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应Od段等于交变电流的一个周期，若已知d等于0.02 s，则频率为50 Hz，1 s内电流的方向将改变100次，C错误；而D选项频率应该是25 Hz.
2.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()
A．峰值是e0B．峰值是2e0
C．有效值是
2
2Ne0D．有效值是2Ne0
解析：选D.因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的
最大值为2Ne 0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E ＝2Ne 0，故D 正确．
3．如图所示电路中，电源电压u ＝311sin (100πt ) V ，A 、B 间接有“220 V ，440 W ”的电暖宝、“220 V ，220 W ”的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法正确的是( )
A ．交流电压表的示数为311 V
B ．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 A
C ．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D ．抽油烟机1 min 消耗的电能为1.32×104 J
解析：选D.由电源电压u ＝311sin (100πt ) V 可知该交变电压的有效值为220 V ，故交流电压表的示数为220 V ，A 错误；电路正常工作时，电路的总功率为660 W ，故对应的电流有效值为3 A ，保险丝的额定电流为交变电流的有效值，B 错误；抽油烟机为非纯电阻用电器，故不能直接利用功率的大小比较电暖宝与抽油烟机的发热功率，C 错误；抽油烟机1 min 消耗的电能为W ＝Pt ＝1.32×104 J ，D 正确．
4．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2.则( )
A ．用户端的电压为I 1U 1I 2
B ．输电线上的电压降为U
C ．理想变压器的输入功率为I 21r
D ．输电线路上损失的电功率为I 1U
解析：选A.根据理想变压器的工作原理，得I 1U 1＝I 2U 2，所以用户端的电压U 2＝I 1U 1I 2，A 正确；输电线上的电压降U ′＝I 1r ＝U －U 1，B 错误；变压器的输入功率P 1＝I 1U －I 21r ＝I 1U 1，C 错误；输电线路上损失的功率P ′＝I 21r ＝I 1(U －U 1)，D 错误．
5．(2020·湖南岳阳高三检测)一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将
其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在c、d间接定值电阻R，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()
A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高
C．变压器输入功率增大D．变压器输入功率减小
解析：选D.因副线圈匝数小于原线圈匝数，所以该变压器为降压变压器，A、B错误；触头顺时针转动时，副线圈匝数减少，输出电压减小，输出功率减小，所以输入功率减小，即C错误，D正确．
6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin (100πt) V．下列说法中正确的是()
A．t＝
1
600s时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110 V
B．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 2 V
C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小
D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大
解析：选D.由c、d两点间的电压瞬时值表达式u1＝2202·sin (100πt) V，可知当t＝1
600
s时，u1＝2202sin π
6V＝110 2 V，A错误．由
U1
U2
＝n1
n2
得U2＝U1n2
n1
＝220×1
10V＝22 V，故
电压表示数小于22 V，B错误．单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电压表示数变大，C错误．当单刀双掷开关由a扳向b时，原、副线圈匝数比由10∶1变成5∶1，且原线圈两端电压不变，可知输出电压增大，两电表示数均变大，D正确．
二、多项选择题
7．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．则
( )
A ．两种形式的交变电流最大值相同
B ．两种形式的交变电流有效值之比为1∶ 2
C ．两种形式的交变电流周期之比为2∶3
D ．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电能之比为1∶3
解析：选AD.由题图甲和题图乙分别表示的正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图象可知，两种形式的交变电流最大值都是1 A ，A 正确；题图甲表示的正弦脉冲波周期为0.06 s ，题图乙表示的方波的周期为0.04 s ，两种形式的交变电流周期之比为3∶2，C
错误；设正弦脉冲波的电流有效值为I 1，根据有效值的定义，前13周期和后13
周期的有效值都为12
A ，根据有效值的定义有⎝⎛⎭⎫12 A 2R ·T 3＋⎝⎛⎭⎫12 A 2R ·T 3＝I 21R ·T ，解得I 1＝33 A ．题图乙表示的方波交变电流大小不变，其有效值(跟交变电流的热效应等效的恒定电流值)等于最大值，I 2＝1 A ．两种形式的交变电流有效值之比为I 1∶I 2＝1∶3，
B 错误；由W ＝UIt ＝I 2Rt 可知，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的
电能之比W 甲∶W 乙＝I 21∶I 22＝1∶3，D 正确．
8．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝55∶1，原线圈接电压u ＝2202·sin 100πt (V)的交流电源，电表均为理想电表．闭合开关后，在滑动变阻器的滑片P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是( )
A ．副线圈交变电流的频率是100 Hz
B ．电压表的示数为4 V
C ．滑动变阻器两端的电压先变大后变小
D ．电流表的示数变大
解析：选BD.由电压公式知交变电流的角速度为ω＝100π rad/s ，则频率f ＝ω2π
＝50 Hz ，变压器不改变电流的频率，故副线圈交变电流的频率是50 Hz ，A 错误；原线圈两端的输入
电压有效值为220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2
知，副线圈两端电压为U 2＝4 V ，即为电压表的读数，故B 正确；在滑动变阻器的滑片P 从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，变压器的输出电流增大，则输入的电流也增大，即电流表的示数变大，故D 正确；电流增大，定值电阻R 两端的电压变大，副线圈两端电压不变，所以滑动变阻器两端电压变小，故C 错误．
9．如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )
A ．P 向下滑动时，灯L 变亮
B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变
C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小
D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大
解析：选BD.由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 亮度不随P 的滑动改变，故A 错误，B 正确；P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总
知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 2＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1
知输入电流I 1也增大，故C 错误，D 正确． 10．如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A ，输电线的总电阻为10 Ω，则下列说法正确的是( )
A ．采用高压输电可以增大输电线中的电流
B ．升压变压器的输出电压U 2＝2 000 V
C ．用户获得的功率为19 kW
D ．将P 下移，用户获得的电压将增大
解析：选BC.根据高压输电原理，提高输电电压，输电电流减小，A 错误；根据电流互
感器的原理，输电电流：I 输＝101×1 A ＝10 A ，输电电压：U 2＝P I ＝20×10310
V ＝2 000 V ，B 正确；输电线上的功率损失：P 损＝I 2R ＝102×10 W ＝1 kW ，用户获得的功率为：P 用＝P 输－P 损＝20 kW －1 kW ＝19 kW ，C 正确；将P 下移，降压变压器原线圈匝数增加，根据变压器的变压规律，副线圈的电压减小，用户获得的电压将减小，D 错误．
三、非选择题
11．(1)利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．
①如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．
②上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填“左”或“右”)侧．
③为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请在图乙中用图中的器材(可增加元器件)设计一个电路．
(2)图丙为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图丁所示，试根据这一特性，由图戊中给定的器材设计一个自动光控电路．
解析：(1)①因为温度降低时，负温度系数热敏电阻的阻值增大，故电路中电流会变小．
②由①的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧．
③电路如图所示：
(2)由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大，光敏电阻的阻值减小．根据题意设计一个自动光控电路，如图所示．
控制过程是：当有光照时，放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，工作电路接通，电灯开始工作．
答案：(1)①小②右③见解析图(2)见解析
12.如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R
＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝1
π
T，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时．
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈转过130
s 时电动势的瞬时值是多大？ (3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？
(4)从中性面开始计时，经130
s 通过电阻R 的电荷量是多少？ 解析：(1)e ＝E m sin ωt ＝nBS ·2πn sin 2πnt
＝100×1π
×0.05×2π×30060sin ⎝⎛⎭⎫2π×30060t V ＝50sin 10πt V .
(2)当t ＝130
s 时， e ＝50sin ⎝
⎛⎭⎫10π×130 V ≈43.3 V. (3)电动势的有效值为E ＝E m 2＝502
V ≈35.4 V 电流表示数I ＝E R ＋r ＝35.49＋1
A ＝3.54 A 电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V.
(4)130
s 内线圈转过的角度 θ＝ωt ＝30060×2π×130＝π
3
该过程中，ΔΦ＝BS －BS cos θ＝12
BS 由I ＝q Δt ，I ＝E R ＋r ， E ＝n ΔΦΔt
得q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS 2（R ＋r ）＝100×1π×0.052×（9＋1） C ＝14π
C. 答案：(1)e ＝50sin 10πt V (2)43.3 V
1 4πC
(3)31.86 V 3.54 A(4)。