高考物理一轮复习 第十一章 交变电流单元质检 新人教版.docx
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高考物理一轮复习第十一章交变电流单元质检新人教版
单元质检十一 交变电流 传感器
（时间:
45分钟 满分:
100分）
一、选择题（本题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8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.
（2017·湖南永州二模）一交变电流随时间变化的规律如图所示,由图可知（ ）
A.该交变电流的瞬时值表达式为i=10sin25πtA
B.该交变电流的频率为50Hz
C.该交变电流的方向每秒钟改变50次
D.该交变电流通过阻值为2Ω的电阻时,此电阻消耗的功率为200W
答案C
解析由题图可知,该交变电流的周期T=0.04s,ω=
=50πrad/s,该交变电流的瞬时值表达式为i=10cos50πt（A）,A错误;ω=2πf,解得频率f=25Hz,B错误;线圈转动一圈,电流方向改变两次,所以该交变电流的方向每秒钟改变50次,C正确;电阻消耗的功率P=I2R=
×2W=100W,D错误。
2.
（2017·吉林长春质检）边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为n,线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示,图象中Φ0为已知。
则下列说法正确的是（ ）
A.t1时刻线圈中感应电动势最大
B.t2时刻线圈中感应电流为零
C.匀强磁场的磁感应强度大小为
D.线圈中瞬时感应电动势的表达式为e=2NπΦ0ncos2πnt
答案D
解析t1时刻线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为0,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0,A项错误;t2时刻线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值,B项错误;磁通量与线圈匝数无关,根据磁通量的定义可得Φ0=Ba2,B=
C项错误;线圈中瞬时感应电动势的表达式为e=NBSωcosωt=2NπΦ0ncos2πnt,D项正确。
3.
（2017·河北石家庄一模）如图所示为小型旋转电枢式交流发电机,电阻r=1Ω的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与电路连接,滑动变阻器R的最大阻值为6Ω,滑片P位于滑动变阻器距下端
处,定值电阻R1=2Ω,其他电阻不计,线圈匀速转动的周期T=0.02s。
闭合开关S,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转动过程中理想电压表示数是5V。
下列说法正确的是（ ）
A.电阻R1消耗的功率为
W
B.0.02s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零
C.线圈产生的电动势e随时间t变化的规律是e=6
sin100πtV
D.线圈从开始计时到
s的过程中,通过R1的电荷量为
C
答案D
解析设电源的电动势为E,由串并联电路特点,可得5V=
·5,E=6V,由闭合电路欧姆定律知,电路中的总电流I=1A,由焦耳定律可得,电阻R1消耗的功率P1=
R1=
R1=
W,选项A错误;0.02s时正好是图示时刻,此时线圈产生的电动势最大,滑动变阻器两端的电压也为最大值,而不是零,选项B错误;由题设条件可得,角速度ω=
=100πrad/s,则从图示时刻算起,线圈产生电动势的表达式为e=Emcosωt=6
cos100πt（V）,选项C错误;线圈从开始计时到
s的过程中,通过线圈的磁通量的变化量ΔΦ=BS,由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流的定义可得,q=
C,由串并联电路特点可得,通过R1的电荷量q1=
q=
C,选项D正确。
4.
（2017·山东潍坊期末）如图所示,边长为l、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO'以角速度ω匀速转动,轴OO'垂直于磁感线,制成一台交流发电机,它与理想变压器的原线圈连接,变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2。
二极管的正向电阻为零,反向电阻无穷大,从正方形线圈处于图示位置开始计时,下列判断正确的是（ ）
A.交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωl2sinωt
B.变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1
C.电压表V示数为NBωl2
D.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,电流表和电压表示数均减小
答案C
解析从图示位置开始计时,e=Emcosωt=NBl2ωcosωt,A错误;变压器的输入功率等于输出功率,B错误;副线圈两端电压的最大值为2NBl2ω,电压表的示数是R两端电压的有效值,设为U,
·T,解得U=NBl2ω,C正确;若将滑动变阻器的滑片向下移动,电压表的示数不变,电流表的示数减小,D错误。
5.（2017·江苏苏州期中）标有“220V 100W”的一灯泡接在u=311sin314tV的正弦交变电流上,则（ ）
A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转
B.与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64A
C.与该灯泡并联的理想电压表读数为311V
D.通过该灯泡的电流i=0.64sin314tA
答案D
解析灯泡接在u=311sin314tV的正弦交变电流上,ω=314rad/s,所以产生该交变电流的发电机转速为每秒50转,故A错误;由交变电流u=311sin314tV可知,电压的最大值Um=311V,有效值U=
Um=220V,可以使“220V 100W”的灯泡正常发光,电流表的电流I=
=0.46A,故B错误;与灯泡并联的交流电压表测量时,读数为220V,故C错误;灯泡的最大电流为Im=
I=0.64A,因此通过灯泡的电流i=0.64sin314tA,故D正确。
6.
（2017·江西赣州一模）如图所示,发电机的矩形线圈面积为S,匝数为N,绕OO'轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。
从图示位置开始计时,下列判断正确的是（ ）
A.此时穿过线圈的磁通量为NBS,产生的电动势为零
B.线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt
C.P向下移动时,电流表示数变小
D.P向下移动时,发电机的电功率增大
答案BD
解析图示位置,磁感线与线圈平面垂直,磁通量最大,即Φ=BS,感应电动势为零,A错误;感应电动势的最大值Em=NBSω,瞬时值表达式e=Emsinωt=NBSωsinωt,B正确;P向下移动时,副线圈的匝数n2增大,
U2增大,电流表的示数增大,而发电机的电功率等于变压器的输入功率也等于变压器的输出功率,P=U1I1=U2I2,所以发电机的电功率增大,C错误,D正确。
7.（2017·河北张家口模拟）如图所示,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=
T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5m2,线框电阻不计,线框平面与磁感线垂直,以此时刻为计时起点,线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=200rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220V 60W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10A,下列说法正确的是（ ）
A.图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零
B.线框中交流电压的表达式为e=500
sin200tV
C.变压器原、副线圈匝数之比为50∶11
D.允许变压器输出的最大功率为5000W
答案BD
解析图示位置穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A错误;产生的感应电动势的最大值Em=NBSω=500
V,从图示位置计时,电动势的瞬时值表达式e=500
sin200t（V）,B正确;变压器原、副线圈的匝数比
C错误;变压器允许输出的最大功率P=U1I1max=500×10W=5000W,D正确。
8.（2017·河南洛阳一中周练）如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。
原线圈接正弦交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。
现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。
下列说法正确的是（ ）
A.输入电压u的表达式u=20
sin50πtV
B.只断开S2后,L1、L2均无法正常发光
C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W
答案BD
解析根据题图乙可得输入电压u的表达式u=20
sin100πtV,A错误;只断开S2,两电灯串联分压,则L1、L2均无法正常发光,B正确;只断开S2后,变压器的输出电压不变,根据功率公式P=
知,阻值变大,则功率减小,故理想变压器的原线圈的输入功率也减小,C错误;根据理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,输入电压的有效值为20V,可得输出电压的有效值为4V,S1换接到2后,只有R接入电路,根据P=
W,可得R消耗的电功率为0.8W,D正确。
二、实验题（20分）
9.如图为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感）的I-U关系曲线图。
（1）为了通过测量得到如图所示I-U关系的完整曲线,在图甲和图乙两个电路（电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100Ω）中应选择的是图 （选填“甲”或“乙”）;简要说明理由:
。
（2）
丙
在如图丙所示电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω。
由热敏电阻的I-U关系曲线可知,此时热敏电阻两端的电压为 V,电阻R2的阻值为 Ω。
答案
（1）甲 因为甲电路电压可从0V调到所需电压,电压调节范围大
（2）5.0 117.6
解析
（1）应选择图甲。
因为图甲电路电压可从0V调到所需电压,电压调节范围大。
（2）由题图丙知R2与热敏电阻串联后与R1并联接在9V电源上,总电流I=70mA。
R1=250Ω,设通过热敏电阻的电流为I2,通过R1的电流为I1=
A=0.036A=36mA,则I2=I-I1=（70-36）mA=34mA,由I-U图象查得34mA对应的电压为5.0V,则R2两端电压U2=9V-5.0V=4.0V,所以R2=
=117.6Ω。
三、计算题（本题共2小题,共32分）
10.（16分）（2017·福建南安市期中）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=0.05m2,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=
T。
为了用此发电机所发出的交变电流带动两个标有“220V 11kW”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,电路图如图所示。
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交流电流表的示数。
答案
（1）1100V
（2）5∶1 （3）20A
解析
（1）矩形线圈转动,产生的感应电动势的最大值
Em=NBSω=1100
V
发电机的输出电压的有效值U1=
=1100V。
（2）
。
（3）根据P入=P出=2.2×104W
又P入=U1I1
解得I1=20A。
11.（16分）如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V 6W”的相同灯泡。
输入端交流电压u的图象如图乙所示。
（1）求图甲中电压表的读数;
（2）要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;
（3）为满足第
（2）问中要求,求可变电阻R应调到的电阻值。
答案
（1）9V
（2）9盏 （3）
Ω
解析
（1）根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=27
V
其有效值为U1=27V
根据n1∶n2=U1∶U2
可得U2=9V
即电压表的读数为9V。
（2）设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2
I1允许通过的最大电流的有效值为3A
根据U1I1=U2I2
代入数据后可得I2=9A
正常发光时每个灯泡中电流为I灯=
=1A
所以允许接入的灯泡个数为n=
=9盏。
（3）电阻R两端电压为UR=U2-U灯=3V,通过的电流为9A
所以电阻阻值为R=
Ω。
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