高考物理一轮复习 第10章 交变电流 传感器单元测试

取夺市安慰阳光实验学校第10章交变电流传感器【满分：110分时间：90分钟】
一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）
1．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则下列说法正确的是：（）
A．用户用电器上交流电的频率是100Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500V
C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
【答案】D
【名师点睛】根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等．同时由变压器电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。

2．如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1．0Ω，外接R=9．0Ω的电阻。

闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e =t 10
sin
2
10
（V），则：（）
A．该交变电流的频率为10Hz
B．该电动势的有效值为2
10V
C．外接电阻R所消耗的电功率为10W
D．电路中理想交流电流表的示数为1．0A
【答案】D
名师点睛：本题综合考查了交变电流的有关知识、焦耳定律、闭合电路欧姆定律的应用问题，要知道正弦交流电的最大值等于有效值的2倍；计算电功和电功率时必须要用有效值计算；此题难度中等。

3．一交变电流的电压表达式为u＝100s i n120πt（V），由此表达式可知：
（）
A．用电压表测该电压其示数为100V
B．该交变电压的频率为60Hz
C．将该电压加在100Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为100W
D．t＝1/480s时，该交流电压的瞬时值为50V
【答案】B
【解析】
从电压表达式中得出电压的最大值为，电压表显示的是有效值，为：，故A 错误；从电压表达式中得出角频率为，故频率，故B 正确；将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：，故C 错误；时，该交流电压的瞬时值为，故D错误。

【名师点睛】根据电压表达式中各物理量的含义去分析周期、有效值瞬时值，由功率公式计算消耗的电功率。

4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20:1，原线圈接正弦交流电源上，副线圈接入“3V，6W”灯泡一只，且灯泡正常发光．则：（）A．原线圈电压为3V
B．电源输出功率120W
C．电流表的示数为0．1A
D．电流表的示数为40A 【答案】C
【名师点睛】在理想的变压器中的输入功率和输出功率的大小相等，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。

5．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时：（）
A．输电线上损耗的功率减小
B．电压表V1的示数减小，电流表A1增大
C．电压表V2的示数增大，电流表A2减小
D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小
【答案】D
【解析】当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B 错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率
占发电厂输出总功率的比例2
22
11
P P I R U
P U I U
-
--
损＝＝，因为输电线上的电流增大，
则电压损失增大，U 2不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小．故D 正确．故选D
【名师点睛】解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。

6．如图所示当交流电源电压恒为220V ，频率为50Hz 时，三只灯泡A 、B 、D 的亮度相同，若只将交流电的频率改为100Hz ，则： （ ）
A ．A 灯最亮
B ．B 灯最亮
C ．
D 灯最亮 D ．三只灯泡的亮度依然相同 【答案】B
【名师点睛】三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过电感和电容的电流。

7．图中为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上，指示灯1L 和2L 完全相同（其阻值均恒定不变），R 是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表，开始时开关S 是断开的，当S 闭合后，下列说法正确的是： （ ） A ．灯1L 的亮度变亮
B ．理想变压器的输入功率变大
C ．电流表1A 的示数不变
D ．电压表是示数不变，电流表2A 的示数变小 【答案】B 【解析】
S 闭合后相当于负载增多，总电阻减小，副线圈中电流增大，原线圈中的电流也增大，故理想变压器的输入功率变大，故B 正确C 错误；副线圈电流增大，但副线圈两端的电压不变，因此定值电阻的分压增大，所以灯泡1L 的亮度变暗，故AD 错误。

【名师点睛】断开开关，总电阻增大，电流减小，副线圈两端的电压由变压器的匝数之比和原线圈的输入电压有关，再结合闭合电路欧姆定律分析灯泡的亮度变化。

8．一小水电站，输出的电功率为20出=kW P ，输出电压400出=V U ，经理想升压变
压器1T 变为2000V 电压远距离输送，输电线总电阻为 1.0r =Ω，最后经理想降压变压器2T 降为220V 向用户供电，下列说法正确的是： （ ） A ．变压器1T 的匝数12:5:1n n = B ．输电线上的电流为50A
C ．变压器2T 的匝数34:190:22n n =
D ．输电线上损失的电功率为100W 【答案】D 【解析】
【名师点睛】掌握住理想变压器的电压与匝数之间的关系，理解导线上损失的电压与导线两端输送的电压区别，掌握理想变压器的输入与输出功率不变的关系即可解决本题。

9．某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图，当线圈以较大的转速n 匀速转动时，电压表示数是1U ，额定电压为2U 的
灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为P ，手摇发电机的线圈电阻是r ，则有： （ ）
A ．电流表的示数是
1
P
U
B ．变压器的原副线圈的匝数比是12:U U
C ．变压器输入电压的瞬时值2sin 2u nt U π=
D ．手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是12m U
E =
【答案】AB 【解析】
【名师点睛】理想变压器的输入功率和输出功率相等，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比．并利用灯泡正常发光的电压与电流的值来构建原副线圈的电
压与电流的关系。

10．矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是： （ ） A ．交流电压的有效值为，频率为 0．25Hz B ．交流电压的最大值为
，频率为 0．25Hz
C ．2s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
D ．1s 末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快 【答案】BC
【解析】根据图象可知，交流电压的最大值为，有效值为，故
A 错误；根据图象可知，交流电压的最大值为
，周期为
；故频率为
，故B 正确；末交变电流的电压为零，线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，故C 正确；由图象可知，在末，交变电流的电压最大，所以此时的线框平面于磁场平行，通过线框的磁通量变化最快，故D错误。

【名师点睛】本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力；重点在于找出最大值和周期，再通过公式求解有效值和角速度及频率等。

11．在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示．已知变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝10:1，串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1A，下列说法正确的是：（）
A．电压表V 的示数为
B．变压器的输出功率为200W
C．变压器输出端交流电的频率为100Hz
D．电流表A2的示数为10A
【答案】BD
【名师点睛】本题关键是根据图象得到瞬时值的最大值，然后得到有效值，最后结合理想变压器的变压比公式和变流比公式列式求解。

12．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为 5:1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾系统（器未画出），电压表和电流表均为理想
电表，R
为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．下列说法中正确的是：（）
A ．图乙中电压的有效值为
B．电压表的示数为44V
C．R处出现火警时电流表示数增大
D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大
【答案】ACD
【名师点睛】根据电流的热效应，求解交变电流的有效值是常见题型，要熟练掌握．根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。

二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）
13．（10分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，匝数为n=50的矩性线圈，绕转轴OO'垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25cm，宽为d=20cm，线圈每分钟转动3000转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始计时，求：
（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；
（2）若每匝线圈本身电阻r=0．02Ω，外接一只阻值为R=9Ω的电热器，使线圈和外电路构成闭合电路，写出交流感应电流I的瞬时值表达式；
（3）将一交流电压表接在R两端，电压表示数为多少？
【答案】（1）e=125πcos100πt（V）（2）i=12．5πcos100πt（A）（3）U=250V 【解析】
【名师点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系，难度不大，属于基础题．线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流．而对于电表读数由交变电的有效值来确定。

14．（10分）某台交流发电机的结构可以简化为，多匝线框在匀强磁场中旋转
产生正弦式交流电。

当线框匀速转动时，
电动势瞬时值表达式()
50V
e tπ
=，其他条件不变，现只将线框转速变为原来的2倍，发电机输出端接入如图所示
电路。

已知发电机内阻r=1Ω，
14
R=Ω，2310
R R
==Ω，求：（1）理想交流电压的示数；
（2）通过电阻
1
R的电流的最大值；
（3）电阻
2
R在1分钟内产生的焦耳热
【答案】（1）18V（2
3）600J
【解析】
（1）根据
m
E NBSω
=可得其他条件不变，现只将线框转速变为原来的2
倍后
r=1Ω，
电压表测量的是路端电压，所以根据闭合回路欧姆定律可得
【名师点睛】本题的突破口是根据公式
m
E NBSω
=判断变化后交流电的最大值，然后根据闭合回路欧姆定律分析解题
15．（15分）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V．
（1）输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；（2）如果该村某工厂用电功率为60kW，则该村还可以装“220V 40W”的电灯
多少盏？
【答案】（1）在用户需220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的匝数比分别是1：10与240：11；
（2）如果用户计划生产用电60kW，其余是照明用电，那么最多可安装“220V 40W”的电灯900盏
【解析】
（1）根据如图所示输电线路，设高压输电线电流I2，输电电压为U2，
由题意可知：P损=I22r=4×103W；
得：I2=20A；
所以有：U2==5×103V；
根据匝数与电压成正比，则有：==；
U损=Ir=20×10V=200V；
则有，U3=U2﹣U损=5000﹣200=4800V；
所以，==
（2）设最多安装n个40W电灯，
根据功率相等，则有：P总﹣P损=60×103+40n
解得：n=900个【名师点睛】（1）根据输电线路图，由输电线损耗功率求出输电电流I2，再由发电机输出功率与输出电压求得升压变压器的原线圈的电流I1，由是I1，I2得升压变压器的匝数比；
求出升压变压器的匝数比后可求出降压变压器的原线圈的电压，再与用户电压结合求出降压变压器的原副线圈的匝数比．
（2）根据总的照明的功率的大小和每盏灯泡的功率可以求得总的灯泡的数目．16．（15分）发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω．若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少．（2）用户得到的电功率是多少？
【答案】（1）1：20；240：11 ；（2）96kW
【解析】
所以升压变压器中原副线圈的匝数比为：12
21
201
40020
n I
n I
===．
升压变压器副线圈两端的电压为：2
21
1
202505000
n
U U V V
n
==⨯=．
输电线路中损失的电压为：△U=I2R=20×10V=200V
降压变压器原线圈中的输入电压U3为：U3=U2-△U=（5000-200）V=4800V．
所以降压变压器原副线圈的匝数比为：33
444800240 22011
n U
n U
===．
（2）用户得到的电功率，即降压变压器的输出功率为：P′=P×（1-4%）
=100×96%kW=96kW
【名师点睛】对于远距离输电问题，在抓住功率和电压分配关系的基础上，明确理想变压器的电流与匝数成反比，电压与匝数成正比，想法求得电流与电压之比是解题的关键。