【物理】2020届一轮复习人教版第十二章交变电流传感器作业（山东专用） 7页

第十二章 交变电流 章末检测 一、选择题 ‎1.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大 D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 答案　C　磁通量为零,线圈平面在与中性面垂直的位置,磁通量变化率最大,电动势最大;磁通量最大,线圈平面在中性面上,磁通量变化率为零,经过此位置,电流方向要改变。‎ ‎2.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示,由图可知(　　)‎ A.该交流电的电压的有效值为100 V B.该交流电的频率为25 Hz C.该交流电压瞬时值的表达式为u=100 sin 25t V D.若将该交流电压加在阻值为100 Ω的电阻两端,则该电阻消耗的功率为100 W 答案　B　由图像可知该交变电流的电压有效值u=‎100‎‎2‎ V=50‎2‎ V,周期为4×10-2 s,所以频率为25 Hz,A错误,B正确;由ω=‎2πT=50π rad/s,得该交流电压瞬时值表达式为u=100 sin 50π·t(V),故选项C错误;该交流电加在阻值为100 Ω的电阻两端,该电阻消耗的功率P=U‎2‎R=50 W,故选项D错误。‎ ‎3.我国的市电标准为“220 V　50 Hz”,它是由发电站的发电机发出,通过分级升压和降压变压器变换电压,跨越较远距离输送到用户所在地的。下列说法正确的是(　　)‎ A.220 V指的是交流电压的峰值 B.发电机转子的转速为3000 r/min C.变压器可以变换交流电的电压、功率和频率 D.采用远距离高压输电可减小输电线的电阻及输电线上的电流 答案　B　220 V是有效值,不是峰值,故选项A错误;标准市电的频率为50 Hz,则转子的转速n=50 r/s=3000 r/min,故选项B正确;变压器可以改变电压但不能改变功率和频率,故选项C错误;由P=UI可知,增大电压可以减小电流,从而减小导线上的功率损耗,但不能减小电阻,故选项D错误。‎ ‎4.一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36 Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.‎2‎×10-5 A B.‎6‎×10-5 A C.‎2‎‎2‎×10-5 A D.‎3‎‎2‎‎2‎×10-5 A 答案　B　由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得0~3 s内产生的感应电动势E=ΔBΔt·S,产生的感应电流I1=ER=ΔB·SΔt·R=2×10-5 A,3~5 s内产生的感应电流I2=3×10-5 A,且与0~3 s内方向相反,于是可作出i随时间t变化的图像如图所示。‎ 由有效值的定义得I‎1‎‎2‎Rt1+I‎2‎‎2‎Rt2=I2Rt,代入数据可得I=‎6‎×10-5 A,故B选项正确。‎ ‎5.(多选)如图所示,一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动。沿着OO'从上向下观察,线圈沿逆时针方向转动。已知线圈匝数为n,总电阻为r,ab边长为l1,ad边长为l2,线圈转动的角速度为ω,外电阻阻值为R,匀强磁场的磁感应强度为B,则下列判断正确的是(　　)‎ A.在图示位置ab边所受的安培力为F=‎n‎2‎B‎2‎l‎1‎‎2‎l‎2‎ωR+r B.线圈从图示位置转过90°的过程中,流过电阻R的电荷量为q=‎nBl‎1‎l‎2‎R+r C.在图示位置穿过线圈的磁通量为0‎ D.在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0‎ 答案　ABC　在图示位置,线圈平面与磁场方向平行,磁通量为零,C项正确;在图示位置ab、cd两边垂直切割磁感线,感应电动势最大,e=nBl1l2ω,由法拉第电磁感应定律可知此时磁通量变化率最大,D项错;又由闭合电路欧姆定律可知,i=eR+r,ab边所受安培力F=nBil1,解得:F=n‎2‎B‎2‎l‎1‎‎2‎l‎2‎ωR+r,A项正确;线圈从图示位置转过90°的过程中,磁通量变化量ΔΦ=Bl1l2,由法拉第电磁感应定律有:E=nΔΦΔt,q=I·Δt,解得:q=nBl‎1‎l‎2‎R+r,B项正确。‎ ‎6.如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图,变压器输入的交流电压可视为不变。变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户。定值电阻R0表示输电线的电阻,变阻器R表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器,电表为理想电表,则在变阻器的滑片P向上移动的过程中(　　)‎ A.V2示数变小 B.V1示数变大 C.A2示数变大 D.A1示数变小 答案　D　由U‎1‎U‎2‎=n‎1‎n‎2‎知,在变压器原、副线圈匝数不变时,U1不变,则U2不变,故A、B均错误;变阻器的滑片P向上移动,副线圈中负载电阻增大,由I2=U‎2‎R‎0‎‎+R可知,当R增大时,I2减小,即A2示数减小,又由I‎1‎I‎2‎=n‎2‎n‎1‎,可知当I2减小时,I1随之变小,即A1示数变小,故C错误,D正确。‎ ‎7.某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户,其输出电功率是3×106 kW。现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是(　　)‎ A.输电线上输送的电流大小为2.0×105 A B.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C.若改用5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kW D.输电线上损失的功率为ΔP=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻 答案　B　输电线上输送的电流为I=PU=‎3×1‎0‎‎6‎×1‎‎0‎‎3‎‎500×1‎‎0‎‎3‎ A=6×103 A,A错;输电线上损失的电压为U损=Ir=6×103×2.5 V=1.5×104 V=15 kV,B项正确;当用 5 kV电压输电时,输电线上损失的功率若超过3×106 kW,与实际情况不符,故C项错误;当用公式ΔP=U‎2‎r 计算损失的功率时,U为输电线上损失的电压而不是输电电压,D项错误。‎ ‎8.用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程,下列属于这类传感器的是(　　)‎ A.红外报警装置 B.走廊照明灯的声控装置 C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭煲中控制加热和保温的温控器 答案　A　红外报警装置是把光信号转换成电信号的装置,故A正确。走廊照明灯的声控装置是将声音信号转换为电信号;自动洗衣机中的压力传感装置是将力信号转换为电信号;电饭煲中的温控器是将温度信号转换为电信号,故B、C、D均错误。‎ 二、非选择题 ‎9.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　　　　(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 ℃刻度应在20 ℃刻度的　　　　(填“左”或“右”)侧。 ‎ ‎(3)将该热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。‎ 答案　(1)小　(2)右　(3)见解析图 ‎ 解析　(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时,电阻增大。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。‎ ‎10.交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05 m2,线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=‎2‎π T。用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V,11 kW”的电机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器,电路如图所示。求:‎ ‎(1)发电机的输出电压;‎ ‎(2)变压器原、副线圈的匝数比;‎ ‎(3)与变压器原线圈串联的电流表的示数。‎ 答案　(1)1 100 V　(2)5∶1　(3)20 A 解析　(1)根据Em=nBSω=1 100‎2‎ V,得输出电压的有效值为U1=Em‎2‎=1 100 V ‎(2)电动机正常工作,U2=220 V 根据U‎1‎U‎2‎=n‎1‎n‎2‎得n1∶n2=5∶1‎ ‎(3)P出=2×11 kW=2.2×104 W 根据P入=P出=2.2×104 W及P入=U1I1‎ 解得I1=20 A ‎11.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。‎ 答案　见解析 解析　该题是输电线路的分析和计算问题,结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题。‎ ‎(1)线路图如图所示:‎ ‎(2)升压变压器副线圈上的输出电压U2=n‎2‎n‎1‎U1=2 200 V 升压变压器副线圈上的输出电流I2=n‎1‎n‎2‎I1‎ 升压变压器原线圈上的输入电流,由P=U1I1得 I1=PU‎1‎=‎44×1‎‎0‎‎3‎‎220‎ A=200 A 所以I2=n‎1‎n‎2‎I1=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=I‎2‎‎2‎R=0.08 kW 加到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=n‎4‎n‎3‎U3=219.6 V,I4=n‎3‎n‎4‎I3=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UR'=I1R=40 V 用户得到的电压U'=U1-UR'=180 V 用户得到的功率为P'=U'I1=36 kW。‎