【物理】2019届一轮复习人教版交变电流　传感器学案

【物理】2019届一轮复习人教版交变电流　传感器学案

第4讲章末热点集训[学生用书P351(单独成册)]‎ ‎(时间60分钟：　分值：100分)‎ 一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)‎ ‎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．(2018·东北三校联考)关于图甲、乙、丙、丁，下列说法正确的是(　　)‎ A．图甲中电流的峰值为2 A，有效值为A，周期为5 s B．图乙中电流的峰值为5 A，有效值为2.5A C．图丙中电流的峰值为2 A，有效值为A D．图丁中电流的最大值为4 A，有效值为A，周期为2 s 解析：选B.图甲是正弦式交变电流图线，峰值(最大值)为2 A，有效值是峰值的，即A，周期为4 s，所以A选项错误；图乙电流大小改变但方向不变，所以不是交变电流，计算有效值时因为热效应与电流方向无关，所以仍是峰值的，即2.5A，所以B选项正确；图丙是图甲减半的脉冲电流，有效值不可能为峰值的，所以C选项错误；图丁是交变电流图线，周期为2 s，根据有效值定义则有：42×R×＋32×R×＝I2RT，解得电流有效值I＝2.5A，所以D选项错误．‎ ‎3.‎ 如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin 10πt(V)，则(　　)‎ A．该交变电流的频率为10 Hz B．该电动势的有效值为10V ‎ C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A 解析：选D.因e＝10sin 10πt(V)，故ω＝10π rad/s，f＝＝5 Hz，选项A错误；Em＝10V，故其有效值E＝＝10 V，选项B错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想交流电流表A的示数I＝＝1.0 A，选项D正确；外接电阻R所消耗功率为P＝I2R＝1.02×9 W＝9 W，选项C错误．‎ ‎4．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为(　　)‎ A．220 V　　　　　　　　 B．110 V C. V D． V 解析：选B.设电压的有效值为U，根据有效值定义有·＝T，解得U＝110 V，则B正确．‎ ‎5.‎ 一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，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5∶1‎ B．电压表的读数约为44 V C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1分钟产生的热量为2 904 J D．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均增大 解析：选C.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1∶5，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U2＝44 V，但二极管具有单向导电性，根据有效值的定义有×＝×T，从而求得电压表两端电压有效值为U＝22V，B选项错误；1 min产生的热量为Q＝t＝2 904 J，C选项正确；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．‎ ‎6．(2018·唐山模拟)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为2∶1，原线圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈一端接有R＝55 Ω的负载电阻、熔断电流为1 A的保险丝和一个灯泡D，电流表为理想电表．下列说法正确的是(　　)‎ A．S断开时，原线圈中电流表的读数为A B．S断开时，原线圈的输入功率为220W C．副线圈中输出交流电的周期为50 s D．S闭合时，灯泡D正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5 A ‎ 解析：选D.由交流电源瞬时值表达式可知其原线圈两端电压的有效值为220 V，根据理想变压器变压规律＝可知，副线圈输出电压有效值为U2＝110 V，由欧姆定律可知通过电阻的电流I2＝＝2 A，由变压器变流规律＝可知，原线圈输入电流为1 A，故电流表示数为1 A，A项错误；原线圈的输入功率P1＝U1I1＝220 W，B项错误；变压器不改变交流电的周期，由瞬时值表达式可知，交流电的周期为0.02 s，C项错误；通过灯泡的电流有效值最大为1 A，故通过副线圈的最大电流为3 A，由变压器变流规律可知，原线圈输入电流有效值最大为1.5 A，故D项正确．‎ 二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)‎ ‎7．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20∶1，A、B端输入电压为U1＝220sin 100πt(V)，对于输出端CD(OD为副线圈的中心抽头)(　　)‎ A．输出电压的有效值为11 V B．输出电压的有效值为5.5 V C．CD端的输出功率和AB端的输入功率之比为1∶2‎ D．CD端的输出功率和AB端的输入功率之比为1∶1‎ 解析：选BD.由于OD为副线圈的中心抽头，AB与CD线圈匝数之比为40∶1，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，因而C错误，D正确．‎ ‎8．(2017·高考江苏卷)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则(　　)‎ A．电感L1的作用是通高频 B．电容C2的作用是通高频 C．扬声器甲用于输出高频成分 D．扬声器乙用于输出高频成分 解析：选BD.电感线圈有通低频、阻高频的作用，因此A项错误；电容器有通高频、阻低频的作用，因此B项正确；由此可以判断，扬声器甲主要用于输出低频成分，扬声器乙用于输出高频成分，C项错误，D项正确．‎ ‎9．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是(　　)‎ A．电流表的示数为10 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左 解析：选AC.根据i－t图象可知，电流最大值Im＝10A，有效值I＝＝10 A，选项A正确；交变电流的周期T＝2×10－2 s，角速度ω＝＝100π rad/s，选项B错误；从图示位置开始转动时，经0.01 s线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；根据右手定则，在0.02 s时，线圈经过一个周期，即在图示位置，电阻R中的电流方向自左向右，因此选项D错误．‎ ‎10.‎ ‎(2018·东北三校联考)如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环，两环相距L，用导线将环与外电阻相连，现用外力使金属杆沿两环做匀速圆周运动．若已知磁感应强度大小为B，圆环半径为R，杆转动角速度为ω，金属杆和电阻的阻值均为r，其他电阻不计，则(　　)‎ A．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变大后变小 B．当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中，流过外电阻的电流先变小后变大 C．流过外电阻电流的有效值为 D．流过外电阻电流的有效值为 解析：选BC.金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中，垂直磁场方向的分速度先减小再增大，因而流过外电阻的电流先减小再增大，选项A错误，选项B正确；杆沿圆环的匀速率运动等效为以两环圆心连线为转动轴、长为L、宽为R的矩形线框的匀速转动，因此产生正弦交流电，遵守I＝的关系．电动势的最大值为Em＝BLωR，Im＝，I＝＝，故选项C正确、D错误．‎ 三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)‎ ‎11．(12分)(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)图甲为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，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所示，试根据这一特性，由图丙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，故电路中电流会减小．‎ ‎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．(14分)如图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.‎ ‎(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；‎ ‎(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；‎ ‎(3)求ce和de间线圈的匝数比.‎ 解析：(1)由题图乙知ω＝200π rad/s，Um＝400 V 电压瞬时值的表达式为uab＝400sin 200πt(V)．‎ ‎(2)电压有效值U1＝200V 理想变压器P1＝P2‎ 原线圈中的电流I1＝，解得I1≈0.28 A.‎ ‎(3)设ab间匝数为n1，＝，同理＝ 由题意知＝，解得＝ 代入数据得＝.‎ 答案：见解析 ‎13．(14分)发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10 的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．‎ ‎(1)画出全过程的线路图；‎ ‎(2)求用户得到的电压和功率；‎ ‎(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．‎ 解析：(1)线路图如图所示：‎ ‎(2)升压变压器副线圈上的输出电压 U2＝U1＝2 200 V 升压变压器副线圈上的输出电流I2＝I1‎ 升压变压器原线圈上的输入电流，由P＝U1I1得 I1＝＝ A＝200 A 所以I2＝I1＝×200 A＝20 A.‎ 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR＝I2R＝4 V PR＝IR＝0.08 kW 降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I3＝I2＝20 A U3＝U2－UR＝2 196 V 降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为 U4＝U3＝219.6 V I4＝I3＝200 A 用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.‎ ‎(3)若不采用高压输电，线路损失电压为 U′R＝I1R＝40 V 用户得到的电压U′＝U1－U′R＝180 V 用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW.‎ 答案：见解析