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備戰(zhàn)2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元訓(xùn)練金卷 第十二單元 交變電流 傳感器A卷(含解析)

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1、 第十二單元 注意事項(xiàng): 1.答題前,先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫(xiě)在試題卷和答題卡上,并將準(zhǔn)考證號(hào)條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。 2.選擇題的作答:每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑,寫(xiě)在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無(wú)效。 3.非選擇題的作答:用簽字筆直接答在答題卡上對(duì)應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫(xiě)在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無(wú)效。 4.考試結(jié)束后,請(qǐng)將本試題卷和答題卡一并上交。 一、 (本題共13小題,每小題4分,共52分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求,第8~13題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)

2、但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分) 1.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.在中性面時(shí),通過(guò)線圈的磁通量最小 B.在中性面時(shí),磁通量的變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C.線圈通過(guò)中性面時(shí),電流的方向發(fā)生改變 D.穿過(guò)線圈的磁通量為零時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 2.如圖所示,理想變壓器的原線圈接入電壓為7200 V的交變電壓,r為輸電線的等效電阻,且r=5 Ω,電器RL的規(guī)格為“220 V 880 W”,已知該電器正常工作,由此可知(  ) A.原、副線圈的匝數(shù)比為30∶1 B.原線圈中的電流為A C.副線圈中的電流為2 A D.變壓器的輸入

3、功率為880 W 3.某興趣小組利用壓敏電阻(壓敏電阻的阻值R隨所受壓力的增大而減小)設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置, 示意圖如圖甲所示。將壓敏電阻平放在電梯內(nèi),受壓面朝上,在上面放一物體A,電梯靜止時(shí)電壓表示數(shù)為U0,電梯在某次運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電壓表的示數(shù)變化情況如圖乙所示。下列判斷中正確的是(  ) A.O~t1內(nèi)電梯可能勻加速上升 B.t1~t2內(nèi)電梯可能勻速上升 C.t1~t2內(nèi)電梯可能在減速上升 D.t2~t3內(nèi)電梯可能勻減速下降 4.一個(gè)長(zhǎng)為a、寬為b的單匝矩形線框,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/

4、秒,則(  ) A.線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nπBab B.線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為2nπBab C.從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)周期,線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBab D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=2nπBabsin 2nπt 5.某工廠為了防止意外停電,配備了一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)能夠產(chǎn)生與我國(guó)照明電網(wǎng)相同的交變電流?,F(xiàn)在該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障,轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速只能達(dá)到正常工作時(shí)的一半,則它產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象可能是(  ) 6.某水電站的輸出功率恒為3×106 kW,現(xiàn)用總電阻為2.5 Ω的輸電線對(duì)500 km外的用戶(hù)供電,已知輸電電壓為500 kV,則

5、下列說(shuō)法正確的是(  ) A.輸電線上輸送的電流大小為2×105 A B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV C.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108 kW D.輸電線上損失的功率P=,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻 7.如圖所示,L1和L2是輸電線,甲是電壓互感器,乙是電流互感器。已知圖甲中原、副線圈的匝數(shù)比為500∶1,圖乙中原、副線圈的匝數(shù)比為1∶50,電壓表的示數(shù)為220 V,電流表的示數(shù)為10 A,則輸電線的輸送功率為(  ) A.5.5×103 W B.5.5×107 W C.2.2×104 W

6、 D.2.2×103 W 8.如圖所示,一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的中心軸以較小的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng),并通過(guò)兩滑環(huán)與電刷和演示用的電流表相連,演示用的電流表的0刻度在表盤(pán)中央,則可以看到(  ) A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電流表的指針左右擺動(dòng) B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期越大,電流表指針偏轉(zhuǎn)的最大角度越小 C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大,電流表指針偏轉(zhuǎn)的最大角度越小 D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表的指針只向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn),不會(huì)左右擺動(dòng) 9.中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1000 kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程,圖示是高壓輸電的示意圖。關(guān)于高壓輸電,下列表述正確的是(  ) A.輸送電壓越高,輸電

7、線上的電流越大 B.高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減小電路的發(fā)熱損耗 C.在輸送電壓一定時(shí),輸送的電功率越大,輸電過(guò)程中的電能損失越小 D.高壓輸電必須綜合考慮各種因素,不一定是電壓越高越好 10.自耦變壓器的鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式理想自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其原線圈匝數(shù)可調(diào),P為自耦變壓器的滑片,Q為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,原線圈接在電壓有效值恒定的交流電源上,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.Q不動(dòng),P向下移動(dòng),則電流表的示數(shù)減小,電壓表的示數(shù)增大 B.Q不動(dòng),P向上移動(dòng),則電流表的示數(shù)減小,電壓表的示數(shù)減小 C.P不動(dòng),Q向上移動(dòng),則電

8、流表的示數(shù)增大,電壓表的示數(shù)不變 D.P不動(dòng),Q向下移動(dòng),則電流表的示數(shù)增大,電壓表的示數(shù)不變 11.一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電,一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上,如圖所示。電壓表和電流表均為理想交流電表,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.原、副線圈中的電流之比為1∶4 B.電壓表的示數(shù)為55 V C.若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為30 Ω,則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為3025 J D.若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),則電流表的示數(shù)變小 12.圖示為某小型水電站的電能輸送示意圖,發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶(hù)供電,已

9、知輸電線的總電阻R=10 Ω,降壓變壓器T2的原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1,副線圈與用電器R0組成閉合電路。若T1、T2均為理想變壓器,T2的副線圈兩端的電壓u=220sin 100πt(V),當(dāng)用電器電阻R0=5.5 Ω時(shí),則(  ) A.升壓變壓器的輸出電壓為1180 V B.升壓變壓器的輸入功率為4650 W C.通過(guò)輸電線的電流的有效值為8 A D.當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí),發(fā)電機(jī)的輸出功率減小 13.圖甲所示是交流發(fā)電機(jī)的模型示意圖。兩磁極間的磁場(chǎng)可以視作磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有一矩形線圈可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖

10、象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻為1 Ω,外接燈泡的電阻為9 Ω,則(  ) A.電壓表的示數(shù)為6 V B.在t=0.005 s時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量為最大 C.若線圈的轉(zhuǎn)速改為25 r/s,則電動(dòng)勢(shì)的有效值為3 V D.若線圈的轉(zhuǎn)速改為25 r/s,則通過(guò)電燈的電流為0.3 A 二、(本題共4小題,共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 14.(10分)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形線圈abcd,ab邊與磁場(chǎng)垂直,MN邊始終與金屬滑環(huán)K相連,

11、PQ邊始終與金屬滑環(huán)L相連。金屬滑環(huán)L、電流表A、定值電阻R、金屬滑環(huán)K通過(guò)導(dǎo)線串聯(lián)。使矩形線圈繞bc、ad中點(diǎn)的軸以角速度ω=10π rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈共20匝,線圈的總電阻r=5 Ω,ab=0.2 m,bc=0.5 m,定值電阻R=45 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T。 (1)寫(xiě)出從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式; (2)電阻R在0.05 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 15.(12分)圖甲為交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10 Ω,定值電阻R=90 Ω與線圈連接成回路。

12、在t=0時(shí)刻,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。 求: (1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值; (2)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式; (3)電路中交流電壓表的示數(shù)。 16.(12分)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)小型發(fā)電站,發(fā)電機(jī)的輸出電壓為400 V,輸送的電功率P=30 kW,輸電線的總電阻為4 Ω。 (1)若發(fā)電機(jī)直接對(duì)用戶(hù)輸電,則輸電線上損耗的功率為多少? (2)若要求輸電線上的損耗剛好占總功率的3%,則所用升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比應(yīng)為多大?

13、 17.(14分)圖甲是一理想變壓器的電路連接圖,圖乙是原線圈兩端所加電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象,已知原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,兩個(gè)相同的燈泡L1和L2的電絲的電阻值均為R=40 Ω,圖中電壓表和電流表均為理想電表。試求: (1)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),變壓器的輸入功率和電流表A2的示數(shù); (2)閉合S開(kāi)關(guān),待電路穩(wěn)定后,再將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),定性分析電路中三只電表的示數(shù)變化情況。 3 單元訓(xùn)練金卷·高三·物理(A)卷 第十二單元 答 案 一、 (本題共13小題,每小題4分

14、,共52分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求,第8~13題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分) 1.【答案】C 【解析】在中性面時(shí),通過(guò)線圈平面的磁通量為最大,但此時(shí)的磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;線圈通過(guò)中性面時(shí),電流的方向發(fā)生改變,選項(xiàng)C正確;通過(guò)線圈的磁通量為零時(shí),線圈平面與磁感線平行,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.【答案】A 【解析】由電器RL正常工作,可得通過(guò)副線圈的電流I=A=4 A,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;副線圈導(dǎo)線上的電壓損失Ur=4×5 V=20 V,副線圈兩端的電壓U2=220 V+2

15、0 V=240 V,因此原、副線圈的匝數(shù)比,選項(xiàng)A正確;又P1=P2=U2I2=240×4 W=960 W,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;原線圈中的電流I1= A, 選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 3.【答案】C 【解析】0~t1內(nèi),電壓表讀數(shù)大于U0,可知壓敏電阻B的阻值增大,則所受的壓力小于A的重力,物塊A失重,所以電梯不可能勻加速上升,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;t1~t2內(nèi),電壓表讀數(shù)大于U0保持不變,則壓敏電阻的阻值不變且大于靜止時(shí)的阻值,說(shuō)明物塊A失重,則電梯可能勻減速上升,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;t2~t3內(nèi)電壓表讀數(shù)大于U0,說(shuō)明壓敏電阻阻值大于原來(lái)靜止時(shí)的值,則物塊A失重,則電梯加速度向下,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4.【答案】D

16、【解析】線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=BSω=2nπBab,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e=2nπBabsin 2nπt,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、D正確;該線框產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的有效值E=nπBab,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E==4nBab,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 5.【答案】B 【解析】線圈轉(zhuǎn)速為正常時(shí)的一半,據(jù)ω=2πn=知,周期變?yōu)檎r(shí)的2倍,又據(jù)Em=NBSω知,最大值變?yōu)檎r(shí)的一半,我國(guó)電網(wǎng)交流電的周期為0.02 s,最大電壓為220 V,則此發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電的周期為0.04 s,最大電壓為110 V,選項(xiàng)B正確。 6.【答案】B 【解析】由P=UI可得輸電電流為6×103 A,選項(xiàng)A

17、錯(cuò)誤;由ΔU=Ir可得,輸電線上由電阻造成的損失電壓為1.5×104 V,選項(xiàng)B正確;輸電線上損失的功率不可能比輸出的總功率還高,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;輸電線上損失的功率P=,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.【答案】B 【解析】由可得輸送電壓U1=·U2=1.1×105 V;由可得輸送電流I1=·I2=500 A;所以輸電線的輸送功率P=U1I1=5.5×107 W,選項(xiàng)B正確。 8.【答案】AB 【解析】線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以較小的角速度轉(zhuǎn)動(dòng),可以認(rèn)為電流表的示數(shù)反映了感應(yīng)電流的大小、方向的變化;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周,電流的方向變化兩次,故電流表的指針將左右擺動(dòng),選項(xiàng)A正確、D錯(cuò)誤;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期越大,即轉(zhuǎn)動(dòng)越慢,線圈

18、中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越小,選項(xiàng)B正確;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 9.【答案】BD 【解析】依據(jù)輸電原理,電路中的功率損耗ΔP=I2R線,而R線=ρ,由P=UI來(lái)看在輸送功率一定的情況下,輸送電壓U越大,則輸電電流越小,功率損耗越小,選項(xiàng)A、 C錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;輸電電壓并不是電壓越高越好,因?yàn)殡妷涸礁?,?duì)于安全和技術(shù)的要求越高,也會(huì)增加架線成本,因此并不是輸電電壓越高越好,選項(xiàng)D正確。 10.【答案】BC 【解析】當(dāng)Q不變,P下移時(shí),n1減小,U2增大,電壓表的示數(shù)增大,滑動(dòng)變阻器上消耗的功率變大,則變壓器的輸入功率增大,原線圈的電流I1也增大,電流表的

19、示數(shù)增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;同理可分析得,選項(xiàng)B正確;當(dāng)P不動(dòng)時(shí),n1不變,由知U2不變,電壓表的示數(shù)不變,Q上移,R減小,原、副線圈的電流都增大,故選項(xiàng)C正確,同理可分析得,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11.【答案】ABD 【解析】原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比,故副線圈兩端的電壓U2=55 V,由P入=P出,即U1I1=U2I2,得,選項(xiàng)A、B正確;由Q=×60=6050 J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),接入電路中的阻值變大 ,但對(duì)原、副線圈兩端的電壓無(wú)影響,即電壓表的示數(shù)不變,副線圈中的電流變小,則電流表的示數(shù)變小,選項(xiàng)D正確。 12.【答案】AC 【解析】由所給的電壓的表達(dá)式知,副線圈兩

20、端電壓的有效值為220 V,電流I4==40 A,輸電線電流I3=I4=8 A,選項(xiàng)C正確;升壓變壓器的輸出電壓U2=U線+U3=I3R+U4=1180 V,選項(xiàng)A正確;升壓變壓器的輸入功率P=P線+R+=9440 W,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí),其消耗的功率變大,發(fā)電機(jī)的輸出功率變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 13.【答案】CD 【解析】電壓表的示數(shù)是有效值,U=R=×9 V=5.4 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;t=0.005 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,穿過(guò)線圈的磁通量為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;原來(lái)線圈的轉(zhuǎn)速n==50 r/s,當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速改為25 r/s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Um= V=3 V,有效值為3 V,

21、選項(xiàng)C正確;若線圈的轉(zhuǎn)速改為25 r/s,通過(guò)燈泡的電流為0.3 A,選項(xiàng)D正確。 二、(本題共4小題,共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 14.【解析】(1)在圖示位置,線圈甲的磁通量為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBSω=160 V (2分) 故瞬時(shí)值的表達(dá)式e=Em·cos ωt=160cos (10πt) V。 (3分) (2)電流的有效值I= A (2分) 所以0.05 s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量 Q=I2Rt=11.52

22、J?!?3分) 15.【解析】(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBSω (2分) 而Φm=BS、ω=,由Φ-t圖線可知Φm=2.0×10-2 Wb,T=6.28×10 -2 s (2分) 所以,Em==200 V?!?2分) (2)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emcosωt=200cos 100t (V)?!?2分) (3)電動(dòng)勢(shì)的有效值 E=Em=100 V (1分) 由閉合電路的歐姆定律,電路中電流的有效值I= A (1分) 交流電壓表的示數(shù)為U=I R=90 V=127 V?!?2分) 16.【解析】(1)輸電線上的電流I= A=75 A (2分) 輸電

23、線上損耗的功率P損'=I2R=22.5 kW。 (2分) (2)輸電線上損耗的功率P損=P×3%=900 W (2分) 變壓器副線圈的電流等于輸電線上的電流,I2= A=15 A (2分) 副線圈兩端的電壓應(yīng)為U2==2000 V (2分) 則升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為。 (2分) 17.【解析】(1)由圖乙可知輸入電壓的有效值U1=200 V (1分) 由得U2==20 V (2分) 開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),兩燈泡的并聯(lián)電阻R并==20 Ω (2分) 電流表A2的示數(shù)I2==1 A (2分) 變壓器的輸入功率P1等于輸出功率P2 故P1=P2=U2I2=20×1 W=20 W。 (3分) (2)將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后,U2不變,即電壓表的示數(shù)保持不變 (1分) 由于負(fù)載減少,負(fù)載總電阻增大,電流表A2的示數(shù)減??; (1分) 副線圈的輸出功率減小,原線圈的輸入功率隨之減小,電流表A2的示數(shù)減小?!?2分) 1

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