【大师珍藏】高考物理一轮单元训练金卷：第十二单元 交变电流 传感器（B卷）含答案

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1、一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 (B)卷第 十 二 单 元 交 变 电 流 传 感 器 注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将 准 考 证 号 条 形 码 粘贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑 ，写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答

2、： 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内 。 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、 (本题共 12 小题，每小题 6 分，在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，第 812 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得0 分)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

3、( )A乙图中 Oa 时间段对应甲图中 A 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 Hz2如图为某发电站电能输送示意图.已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变，若用户电阻 R0 减小，下列说法正确的是( )A发电机的输出功率减小B输电线上的功率损失减小C用户得到的电压减小D输电线输送电压减小3一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是 51，原线圈接入电压为220 V 的正弦交流电，各元件正常工作，一个理想二极管和一个滑动变

4、阻器 R 串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是( )A原、副线圈中的电流之比为 51B电压表的读数约为 44 VC若滑动变阻器接入电路的阻值为 20 ，则 1 分钟产生的热量为 2904 JD若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均增大4如图所示，单匝闭合金属线框 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为 m，线框中的最大感应电动势为 Em，从线框平面与磁场平行时刻开始计时，下面说法不正确的是( )A当穿过线框的磁通量为 的时刻，线框中的感应电动势为m2 Em2B线框中的电流强度随时间按余弦规律变化C线框转动的

5、角速度为EmmD线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积随时间按正弦规律变化5如图所示，图 a 中变压器为理想变压器，其原线圈接在 u12 sin 100t (V)的交流电源上，2副线圈与阻值 R12 的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表。图 b 中阻值为 R232 的电阻直接接到 u12 sin 100t (V)的交流电源上，结果电阻 R1 与 R2 消耗的电功率相等，则( )2A通过电阻 R1 的交流电的频率为 0.02 HzB电阻 R1 消耗的电功率为 9 WC电流表的示数为 6 AD变压器原、副线圈匝数比为 416先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律

6、变化(如图甲所示) ；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的 U0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )A第一次，灯泡两端的电压有效值是U02B第二次，灯泡两端的电压有效值是3U02C第一、第二次，灯泡的电功率之比是 29D第一、第二次，灯泡的电功率之比是 157如图甲所示，自耦理想变压器输入端 a、b 接入图乙所示的交流电源，一个二极管和两个阻值均为 R40 的负载电阻接到副线圈的两端，电压表和电流表均为理想交流电表.当滑片位于原线圈中点位置时，开关 S 处于断开状态，下列说法正确的是( )At0.01 s 时，电压表示数为零Bt0.015 s 时，电流

7、表示数为 5.5 AC闭合开关 S 后，电压表示数增大D闭合开关 S 后，电流表示数为 16.5 A8如图所示，图 a 是远距离输电线路的示意图，图 b 是用户得到的电压随时间变化的图象，已知降压变压器的匝数比为 101，不考虑降压变压器与用户间导线的电阻，则( )A发电机输出交流电的频率是 50 HzB升压变压器的输出电压为 2 200 VC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9如图是手机充电器的内部电路核心部分的简化模型，将变压器和二极管都视为理想元件，已知变压器的原、副线圈匝数比为 201，A、B 端输入电压为 U1220

8、sin 100t(V)，对于输出端2CD(OD 为副线圈的中心抽头 )( )A输出电压的有效值为 11 VB输出电压的有效值为 5.5 VCCD 端的输出功率和 AB 端的输入功率之比为 12DCD 端的输出功率和 AB 端的输入功率之比为 1110如图所示，N 匝矩形导线框在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴 OO匀速转动，线框面积为 S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 R、理想电流表 A 和二极管 D。电流表的示数为 I，二极管 D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是( )A导线框转动的角速度为2RINBSB导线框转动的角速度为4RINBSC导线框转到

9、图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零D导线框转到图示位置时，线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大11图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数 n1 与副线圈全部匝数 n2 之比为 51，副线圈接有两个电阻，R 110 ，R 25 。现在原线圈输入稳定的正弦式交变电流，将滑动触头 P 置于副线圈的中点，a、b 两端接示波器，检测 a、b 两端的电压如图乙所示。设电流表 A 为理想电流表，导线电阻不计。则下列判断正确的是( )A原线圈上电压变化的频率为 50 HzB电流表的示数约为 0.14 AC只将滑动触头 P 向上移动一些，电流表示数可能减小D只将 a、b 两端用导线连接，原线圈的输入

10、功率为 45 W12如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为 101，原线圈接入图乙所示的不完整的正弦交流电，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出) ，电压表和电流表均为理想电表，R 0 和R1 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( )AR 处出现火警时电压表示数不变BR 处出现火警时电流表示数减小C图乙中电压的有效值为 220 VD电压表的示数为 11 V2二、(本题共 2 小题，共 38 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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

11、数值和单位) 13 (18 分) 在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，发电机的输出电压为 400 V，输送的电功率 P=30 kW，输电线的总电阻为 4 。(1)若发电机直接对用户输电,则输电线上损耗的功率为多少 ?(2)若要求输电线上的损耗刚好占总功率的 3%，则所用升压变压器原、副线圈的匝数比应为多大?14(20 分) 如图所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为 n，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直) 的匀强磁场，磁感应强度为 B。M 和 N 是两个集流环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1

12、)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过 周期的时间内负载电阻 R 上产生的热量；14(3)从图示位置起转过 周期的时间内通过负载电阻 R 的电荷量；14(4)求出电流表的示数。一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 (B)卷第 十 二 单 元 交 变 电 流 传 感 器 答 案一、 (本题共 12 小题，每小题 6 分，在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，第 812 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得0 分)1 【答案】A2 【答案】C3 【答案】C【解析】理想二极管的特点是正向的电流通过时电阻很小，反向的电流通

13、过时电阻很大，认为断路，理想二极管的作用是只允许正向的电流通过。由于原、副线圈中的电流之比与匝数之比成反比，所以电流之比为 15，A 选项错误；原、副线圈的电压之比和匝数之比成正比，所以副线圈两端电压为 U244 V，但二极管具有单向导电性，根据有效值的定义有 T，从而求得T2 U2R电压表两端电压有效值为 U 22 V，B 选项错误；1 min 产生的热量为 Q t2 904 J，C 选项2U2R正确；将滑动变阻器滑片向上滑动，接入电路中的阻值变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，电流表的读数变大，所以 D 选项错误。4 【答案】A【 解 析 】 设 线 框 转 动 的

14、角 速 度 为 ， 根 据 题 意 ， 线 框 中 的 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 表 达 式 为 e Emcos t，其中 Em m，所以 ，选项 B、C 正确；当穿过线框的磁通量为 的时刻，t30，Emm m2所以线框中的感应电动势为 eE mcos 30 ，选项 A 错误；计时开始时刻，线框在垂直于磁场3Em2方向平面内的投影面积为零，所以以后该面积随时间按正弦规律变化，选项 D 正确。5 【答案】D【解析】由交流电瞬时值表达式 u12 sin 100t (V)可知，100 rad/s2 f，则该交流电的2频率为 f 50 Hz，周期为 0.02 s，变压器不改变交流电的频率，所

15、以通过电阻 R1 的交流电的频2率为 50 Hz，选项 A 错误.由题图 b 可知，阻值为 R232 的电阻两端电压的有效值为 U12 V，电阻 R2 消耗的电功率为 P2 4.5 W.根据题述，电阻 R1 与 R2 消耗的电功率相等，可知电阻 R1U2R2消耗的电功率为 P1P 24.5 W，选项 B 错误.由 P1I 2R1，解得电流表的示数为 I1.5 A，选项 C错误.变压器副线圈两端电压 U2IR 13 V，变压器原、副线圈匝数比为n1n 2UU 212341，选项 D 正确。6 【答案】D【解析】第一次，灯泡两端电压的有效值为 U1 ，功率 P1 。第二次，设灯泡两U02 U12R

16、 U022R端电压的有效值为 U2，则 T，解得 U2 U0，功率（ 2U0） 2R T2 （ U0） 2R T2 U22R 52P2 ，则 P1P 2 15，故 A、B、C 错误， D 正确。U22R 5U022R7 【答案】D【解析】交流电压表和电流表示数均为有效值，因而 t0.01 s 时，副线圈两端电压有效值U2440 V，选项 A 错误；根据闭合电路欧姆定律可知，电流表示数为 11 A，选项 B 错误；副线圈电压取决于原线圈电压和匝数比，闭合开关 S 后，电压表示数不变，选项 C 错误；闭合开关 S 后，副线圈在一个周期内消耗的能量等于原线圈一个周期内消耗的能量，即 U 1I1T，代

17、入U2R2 T2 U2RT2数据解得 I133 A，而 I1n1 I2n2，故 I216.5 A ，选项 D 正确。8 【答案】AD【解析】根据题图 b 所示的用户得到的电压随时间变化的图象，可知该交变电流的电压最大值为 220 V，周期 T0.02 s，频率 f 50 Hz。由于变压器不改变正弦交变电流的频率，所以发电21T机输出交流电的频率是 50 Hz，选项 A 正确；用户得到的电压为 U220 V，则降压变压器的输入电压为 2200 V。由于输电线上有电压损失，所以升压变压器的输出电压一定大于 2200 V，选项 B 错误；根据变压器的功率关系，输出功率决定输入功率，输电线的电流不但与

18、降压变压器原、副线圈的匝数比有关，还与用户的电功率有关，匝数比一定时，用户使用的电功率越大，输电线中电流就越大，选项 C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户使用的电功率减小，输电线上电流减小，输电线上损失的功率减小，选项 D 正确。9 【答案】BD【解析】由于 OD 为副线圈的中心抽头，AB 与 CD 线圈匝数之比为 401，则线圈 CD 间电压的最大值为 V，而本题中的两个二极管相当于把 CD 之间的交变电压的负半部分对称地变为正1122半部分，这样交变电流就全部变为正值，且周期为原来的一半，因而有效值为 5.5 V，A 错误，B 正确。变压器 AB 端的输入功率等于 CD 端的输出功率

19、，因而 C 错误，D 正确。10 【答案】AC【解析】导线框产生的最大感应电动势 EmNBS ；根据二极管的特点可知，在一个周期内有半个周期回路中有电流，根据交流电电流的热效应可知 2R I 2RT，解得 ，故 A 正(NBS2R) T2 2RINBS确，B 错误；导线框转到图示位置时，导线框位于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故 C 正确，D 错误。11 【答案】BD【解析】由题图乙知，交变电流的周期为 0.04 s，所以频率为 25 Hz，A 项错误；因为 a、b 两端电压有效值为 Uab5 V，则副线圈中的电流为 I2 A，根据 ，解得 I1 A0.14 2 2I1I2

20、n22n1 210A，B 项正确；将滑动触头 P 向上移动，根据 可知，副线圈两端电压 U2 增大，副线圈消耗功U1U2 n1n2率增大，原线圈中输入功率增大，所以电流表示数增大，C 项错误；只将 a、b 两端用导线连接，副线圈消耗的功率为 P2 45 W，原线圈的输入功率 P1P 245 W，D 项正确。U2R112 【答案】AD【解析】R 处温度升高时，阻值减小，电压表示数不变，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故 A、B 错误；设将此电压加在阻值为 R 的电阻上，电压的最大值为 Um，电压的有效值为 U， T，代入数据得图乙中电压的有效(Um

21、2)2R T2 U2R值为 110 V，故 C 错误；变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的2电压之比是 101，所以电压表的示数为 11 V，故 D 正确。2二、(本题共 2 小题，共 38 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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和单位) 13 (18 分)【解析】(1)输电线上的电流 75APIU输电线上损耗的功率 P 损 = I2R =22.5 kW。(2)输电线上损耗的功率 P 损 =P3%=900 W变压器副线圈的电流等于输电线上的电流， 215APIR损副线圈两端的电压应为 20VUI则升压变压器原、副线圈的匝数比为 125nU14(20 分) 【解析】(1)线圈绕轴转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。此交变电流的最大值为 Em BSB 2n 2Bnr2。r22(2)在转过 周期的时间内，线圈一直切割磁感线，则产生的热量14Q 。(Em2)2R T4 4B2nr48R(3)在转过 周期的时间内，电动势的平均值 14 E t通过 R 的电荷量 q t t 。IER R Br22R(4)根据电流的热效应，在一个周期内：QI 2RT (Em2)2R T2故电流表的示数为 I 。2r2nB2R