【高考突破方案】14.第十四周 交变电流 传感器 -（周测卷）高考物理一轮复习

交变电流 传感器
满分：52分 时量：40分钟
选择题（1-5为单选题，题每小题4分，6-7题为多选题，每小题5分，共30分）
1.一电阻R接到如图甲所示的正弦式交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压、周期是相同的，则下列说法正确的是(　　)
A.U1＝U0 B.U2＝U0
C.P1＝ D.P1∶P2＝1∶2
2.一低压电源输出的交变电压为u＝10sin (100πt) V，以下说法正确的是(　　)
A.这只电源可以使“10 V　2 W”的灯泡正常发光
B.这只电源的交变电压的周期是314 s
C.这只电源在t＝0.01 s时电压达到最大值
D.“10 V　2 μF”的电容器可以接在这只电源上
3.如图甲所示，在直铁棒上有两组线圈，线圈n1＝10匝，n2＝20匝，原线圈输入电压u1随时间变化如图乙所示，则(　　)
A.电压表读数为20 V
B.电压表读数为20 V
C.滑动变阻器滑片向上滑动，则电路输入功率变小
D.副线圈交流电的周期为2 s
4.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V。已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(　　)
A.发电机输出的电流I1＝40 A
B.输电线上的电流I线＝625 A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11
D.用户得到的电流I4＝455 A
5.如图所示，理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，电压表和电流表均为理想交流电表，RT为热敏电阻(温度升高，电阻减小)，R0、R1为定值电阻，C为电容器，通电后随着RT温度升高，下列说法正确的是(　　)
A.电压表V1的示数和V2的示数都不变
B.理想变压器的输入功率减小
C.通过R1的电流始终为零，R1不消耗电能
D.若电容器电容减小，则电流表A2的示数增大
6.如图所示，理想变压器原线圈a的匝数n1＝200匝，副线圈b的匝数n2＝100匝，原线圈接在u＝80sin (314t) V的交流电源上，副线圈中“20 V　10 W”的灯泡L恰好正常发光，电阻R2＝20 Ω，电压表V为理想电表。则下列判断正确的是(　　)
A.交变电流的频率为100 Hz
B.原线圈的输入电压为80 V
C.电压表V的示数为30 V
D.R1消耗的功率与R2消耗的功率相等
7.为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2 Ω，把线圈与阻值R＝8 Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是(　　)
A.小灯泡的额定电压为3 V
B.线圈中电流的有效值为0.5 A
C.发电机的输出功率为1.28 W
D.一周期内线圈产生的焦耳热为0.128 J
二、非选择题（第8题10分，第9题12分，共22分）
8.某同学利用下列实验器材设计一个电路来研究某压敏电阻Rx的压阻效应，然后将该压敏电阻改装为压力传感器测量压力。已知该电阻Rx的阻值变化范围为50～250 Ω。供选择的实验器材如下：
A.电源E：电动势为3 V，内阻不计
B.电流表A1：量程为3 mA，内阻r1＝10 Ω
C.电流表A2：量程为30 mA，内阻r2约为1 Ω
D.电阻箱R1：阻值范围0～9 999.9 Ω
E.定值电阻R0：R0＝50 Ω
F.开关S、导线若干
(1)为了较准确地测量电阻Rx，某同学设计了图甲的实验电路图，根据所设计的电路图，设电流表、的示数分别为I1、I2，电阻箱的电阻为R1，则Rx的测量值为Rx＝________。
(2)该同学根据实验测量结果，作出压敏电阻Rx随所加外力F的Rx－F图像，如图乙所示，则由此图像可知，随压力F的增大，压敏电阻Rx的阻值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)该同学将这种压敏电阻Rx与一个量程为3 V的理想电压表按如图丙所示电路改装成测量压力的仪表，已知电源E＝4 V，内阻不计，为了使改装后的压力表的量程为0～100 N，压力为100 N时对应电压表3 V的刻度，则定值电阻R应取R＝________Ω，电压表2 V刻度对应压力表________N的刻度。
9.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻。一有效电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmsin ωt，不计导轨电阻。求：
(1)从t＝0到t＝时间内，电阻R上产生的热量；
(2)从t＝0到t＝时间内，外力F所做的功。
参考答案
1.解析：C 电阻接到正弦式交流电源上，两端电压的有效值为U1＝，功率P1＝＝，故A错误，C正确；电阻接到方波交流电源上，设两端电压的有效值为U2，则有·＋·＝T，解得U2＝U0，功率P2＝＝，则P1∶P2＝1∶5，故B、D错误。　
2.解析：A 这只电源交变电压的峰值Um＝10 V，则有效值U有＝ V＝10 V，所以这只电源可以使“10 V　2 W”的灯泡正常发光，故A正确；ω＝100π rad/s，则T＝＝0.02 s，故B错误；在t＝0.01 s时，经过半个周期，电压为零，故C错误；当电容器的耐压值小于峰值时，电容器被击穿，10 V小于10 V，则
“10 V　2 μF”的电容器不能接在这只电源上，故D错误。
3.解析：C 由于该变压器磁芯是铁棒，会出现漏磁，不满足理想变压器的电压规律，原线圈输入电压有效值为U1＝＝10 V，若为理想变压器，则副线圈输出电压为U2＝U1＝20 V，但由于铁棒磁芯出现漏磁，所以电压表读数会小于20 V，故A、B错误；滑动变阻器滑片向上滑动，则副线圈中的电阻增大，输入电压不变，输出电压不变，电压表示数不变，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈的输出电流减小，根据P＝UI可得输出功率变小，则电路输入功率变小，故C正确；变压器不改变交变电流的周期，根据图乙知交流电的周期T＝0.02 s，则副线圈交流电的周期为0.02 s，故D错误。
4.解析：C 发电机输出的电流I1＝＝A＝400 A，选项A错误；输电线上的电流I线＝＝A＝25 A，选项B错误；升压变压器的副线圈输出电压U2＝＝ V＝4×103 V，输电线损耗电压ΔU＝I线R线＝25×8 V＝200 V，降压变压器的原线圈电压U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降压变压器的匝数比＝＝＝，选项C正确；降压变压器的副线圈的输出功率P4＝P3＝P－P线＝95 kW，故用户得到的电流I4＝＝A＝431.8 A，选项D错误。
5.解析：A 理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，则电压表V1的示数和V2的示数都不变，故A正确；随着RT温度升高，电阻减小，输出电流变大，输入电流也变大，理想变压器的输入功率和输出功率均增大，故B错误；电容器电势差等于RT两端电压，输出电流变化的过程中，RT两端电压会发生变化，根据C＝可知，电容器的电荷量改变，说明有电流通过R1，R1消耗电能，故C错误；电容器的电容与电流表A2的示数无关，故D错误。
6.解析：CD 由电源的瞬时表达式可知f＝＝ Hz＝50 Hz，故A错误；灯泡正常发光，故UL＝20 V，IL＝＝ A＝0.5 A，电阻R2两端的电压为UR2＝ILR2＝10 V，副线圈两端电压为U2＝UR2＋UL＝30 V，由＝得原线圈两端电压为U1＝＝ V＝60 V，故B错误；电压表的示数UV＝U2＝30 V，故C正确；电阻R2消耗的功率为PR2＝UR2IL＝5 W，通过电阻R1的电流为IR1＝＝ A＝0.25 A，电源电压的有效值为U＝80 V，电阻R1的功率为PR1＝IR1(U－U1)＝0.25×(80－60) W＝5 W，故D正确。
7.解析：CD 由乙图可知，感应电动势有效值为E有＝4 V，此时小灯泡恰好正常发光，由串联分压可得U额＝＝3.2 V，故A错误；线圈中电流有效值为I有＝I额＝＝0.4 A，故B错误；发电机输出功率为P出＝U额I额＝1.28 W，故C正确；由乙图可得周期为0.4 s，一周期内线圈产生的焦耳热为Q＝IrT＝0.128 J，故D正确。
8.解析：(1)Rx的测量值为Rx＝。
(2)由题图可知，随压力F的增大，压敏电阻Rx的阻值减小。
(3)由题图乙得Rx＝250－F＝250－2F
根据欧姆定律得E＝U＋Rx＝U＋(250－2F)
当F＝100 N时，Rx＝50 Ω，此时电压表电压为3 V，定值电阻的阻值为R＝150 Ω
将U＝2 V代入得F＝50 N。
9.解析：(1)由导体棒切割磁感线产生感应电动势有E＝BLv，得e＝BLvmsin ωt
回路中产生正弦式交变电流，其有效值为
E有效＝
在0～时间内，电阻R上产生的热量
Q＝R·＝。
(2)由功能关系得外力F所做的功
W＝Q＝。