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山东省新高考2021年高三一轮限时训练——交变电流
传感器专题
1、
选择题，在每小题给出的四个选项中，选出符合要求的
1.
已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，其中0～时间内为正弦交流电的一部分，将一个多用电表(已调至交变电流电流挡)与这个电阻元件串联，则多用电表的读数为(　　
)
A．4
A　　　　　　　　　
B．
A
C．
A
D．5
A
2.
如图所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2
A，电流表A2的示数增大了0.8
A，则下列说法正确的是(　　)
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
3.
教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则(　　)
A．R消耗的功率变为P
B．电压表V的读数变为U
C．电流表A的读数变为2I
D．通过R的交变电流频率不变
4.
如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路。当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10
mA，那么电流表的示数是(　　)
A．40
mA　　　　　　　　　
B．0
C．10
mA
D．2.5
mA
5.
一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3
Ω、1
Ω和4
Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　)
A．2　　　　　　　　　　　　　
B．3
C．4
D．5
6.
从发电站输出的功率为220
kW，输电线的总电阻为
0.05
Ω，用110
V和11
kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为(　　)
A．100∶1
B．1∶100
C．1∶10
D．10∶1
7.
(多选)如图所示，MN和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置金属棒ab与导轨接触良好。N、Q端接理想变压器的初级线圈，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C。在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流，则下列判断中正确的是(　　)
A．在ab棒匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定后，IR≠0、IL≠0、IC＝0
B．在ab棒匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定后，IR＝0、IL＝0、IC＝0
C．若ab棒在某一中心位置附近做v＝vmsin
ωt的运动，则IR≠0、IL≠0、IC≠0
D．若ab棒匀加速运动，则IR≠0、IL≠0、IC＝0
8.
(多选)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)
A．两导线框中均会产生正弦交流电
B．两导线框中感应电流的周期都等于T
C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等
D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等
9.
(多选)如图为远距离输电示意图，两变压器均为理
想变压器。升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2
Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200
V且“用电设备”消耗的电功率为10
kW，不考虑其他因素的影响，则(　　)
A．T1的副线圈两端电压的最大值为2
010
V
B．T2的原线圈两端的电压为2
000
V
C．输电线上损失的电功率为50
W
D．T1的原线圈输入的电功率为10.1
kW
10.
(多选)如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4
m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝
T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π
rad/s的角速度匀速转动，则以下说法正确的是(　　)
A．线圈产生的是正弦交流电
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80
V
C．线圈转动
s时瞬时感应电动势为40
V
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40
V
2、非选择题
11.
如图所示，矩形裸导线框长边的长度为2L，短边的长度为L，在两个短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计，导线框一长边与x轴重合，左端的坐标x＝0，线框处在一垂直于线框平面的磁场中，磁感应强度满足关系式B＝B0sin。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R。开始时导体棒处于x＝0处，之后在沿x轴方向的力F作用下做速度为v的匀速运动。求导体棒AB从x＝0到x＝2L的过程中力F随时间t的变化规律。
12.
如图所示传感器装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k
，电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g。V为理想电压表。当木板(不计重力)上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零。在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k。(g取9.80
m/s2)
(1)写出m、U、k、L、E、g之间所满足的关系式m＝________。
(2)已知E＝1.50
V，L＝12.0
cm，测量结果如下表：
m/kg
1.00
1.50
3.00
4.50
6.00
7.50
U/V
0.108
0.154
0.290
0.446
0.608
0.740
①在下图中给出的坐标纸上利用表中数据描出m?U的关系图像。
②m?U直线的斜率为________kg/V(结果保留3位有效数字)。
③弹簧的劲度系数k＝________N/m(结果保留3位有效数字)。
1.
解析：选B　在0～时间内，正弦交流电的有效值为
A；在～时间内，电流为0；在～T时间内，直流电的电流为3
A。根据交流电有效值的定义可得此交变电流的有效值I产生的焦耳热与各段时间产生焦耳热的关系为I2RT＝R×＋(3)2R×，解得I＝
A，选项B正确。
2.
解析：选D　电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器满足U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，因ΔI2>ΔI1，故U23.
解析：选B　发电机产生的感应电动势最大值Em＝NBSω，其中ω＝2πn，理想变压器的输入电压(有效值)U1＝，若线圈的转速n变为原来的，根据＝，则电压表V的读数变为U，通过R的电流变为原来的，R消耗的功率变为P，根据＝，电流表A的读数变为I，故B正确，A、C错误；交变电流的频率f等于线圈的转速n，故D错误。
4.
解析：选B　由于直导线MN匀速运动，则MN切割磁场产生的电流恒定，线圈中产生的磁通量也是恒定的，所以不会引起副线圈的磁通量变化，所以副线圈中不会有感应电流产生，即电流表A2的示数为0，选项B正确。
5.
解析：选B　设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。
根据变压器的输入功率等于输出功率得
UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)
4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2
联立两式代入数据解得k＝3
选项B正确。
6.
解析：选A　由P＝UI得输电线的电流I＝，则输电线上由电阻造成的电压损失ΔU＝IR＝R，所以两种情况下：ΔU1∶ΔU2＝U2∶U1＝100∶1，A正确。
7.
解析：选BCD　在ab棒匀速运动过程中，ab棒产生恒定的感应电动势，左边原线圈中产生恒定的电流，形成恒定的磁场，穿过右侧的三个副线圈的磁通量不变，则副线圈中没有感应电动势产生，所以IR＝0、IL＝0、IC＝0，故A错误，B正确；若ab棒在某一中心位置附近做简谐运动，原线圈中产生正弦式交变电流，副线圈中将有感应电流产生，故IR≠0、IL≠0、IC≠0，故C正确；若ab棒匀加速运动，原线圈中感应电流均匀增大，穿过副线圈的磁通量均匀增大，副线圈中产生恒定的感应电动势，由于电容器有隔直的特性，IC＝0，而电感线圈有通直的特性，IL≠0，故IR≠0、IL≠0、IC＝0，故D正确。
8.
解析：选BC　两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。
9.
解析：选ABC　由题可以知道U4＝200
V，根据＝，可得到U3＝2
000
V，再根据U3I3＝U4I4＝10
kW，则I3＝5
A，则U2＝U3＋2I3r＝2
010
V，则最大值为U2＝2
010
V，故选项A、B正确；输电线上损失的电功率为ΔP＝2I32r＝50
W，故选项C正确；根据能量守恒，则T1的原线圈输入的电功率为P＝ΔP＋10
kW＝10.05
kW，故选项D错误。
10.
解析：选BD　线圈在有界匀强磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；电动势最大值Em＝nBSω＝80
V，故B正确；线圈转动
s、转过角度，瞬时感应电动势为e＝Emsin＝40
V，故C错误；在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有R·＝RT，可得电动势有效值E＝＝40
V，故D正确。
11.
解析：在t时刻AB棒的坐标为x＝vt，感应电动势为e＝BLv＝B0Lvsin，
回路总电阻为R总＝R＋0.5R＝1.5R，
通过AB的感应电流为i＝＝，
因为AB棒匀速运动，
所以F＝F安＝BiL＝。
答案：F＝
12.
[解析]　(1)由平衡可知：mg＝kx
U＝
E＝
E
所以m＝
(2)①根据m?U的关系，知m?U成正比，图线如图所示；
②通过图线求出斜率为：10.0
③已知＝10，所以k＝＝1.23×103
N/m。
[答案]　(1)m＝
(2)①见解析图　②10.0　③1.23×103
3

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