2021年高考物理试题专题30 交变电流 传感器（B）

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2021年高考物理精品试题专题30 交变电流 传感器（B）一、选择题矩形线框在匀强磁场中匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示。下列说法中正确的是     A． 末线框平面垂直于磁场，且穿过线框的磁通量变化最快 B． 末线框平面位于中性面，且穿过线框的磁通量最大 C．交变电流电压的有效值为 ，频率为  D．交变电流电压的瞬时表达式为  通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，则该交流电的有效值      A．  B．  C．  D．  如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为 匝，副线圈匝数为 匝，电阻 ，原线圈接入一电压 （）的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则     A．副线圈交变电流的频率是  B． 的时刻，电压表的示数为  C．变压器的输入电功率为  D．电流表的示数为  如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则     A．小灯泡变暗 B．小灯泡变亮 C．原、副线圈两段电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值不变 如图所示，为远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器 的原、副线圈匝数比为 ，降压变压器 的原、副线圈匝数比为 。升压变压器原线圈两端接入一电压 的交流电源，用户的总电阻为 （可视为纯电阻）, 输电线总电阻为 ，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压 为     A．  B．  C．  D．  一个矩形线圈的匝数为 匝，线圈面积为 ，在磁感强度为 的匀强磁场中以 的角速度绕垂直磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁场平行。对于它产生的交变电动势，下列判断正确的是     A．瞬时表达式为  B．有效值为  C．平均值为  D．频率为  二、多选题如图所示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 的原、副线圈匝数之比为 ，在 的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为 ，降压变压器 的原、副线圈匝数之比为 ，若 的“用电设备”两端的电压为 且“用电设备”消耗的电功率为 ，不考虑其他因素的影响，则     A． 的副线圈两端电压的最大值为  B． 的原线圈两端的电压为  C．输电线上损失的电功率为  D． 的原线圈输入的电功率为  三、双选题如图所示，手摇发电机产生正弦交流电，经理想变压器给灯泡 供电。当线圈以角速度 匀速转动时，额定电压为 的灯泡正常发光。已知发电机线圈的电阻为 ，灯泡正常发光时的电阻为 ，其他电阻不计，变压器原线圈与副线圈的匝数比为 ，则     A．电压表的读数为  B．原线圈中的电流为  C．从中性面开始计时，原线圈输入电压瞬时值的表达式为  D．发电机线圈中产生的电动势有效值为  图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连，在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则     A．磁铁的转速为  B．线圈两端电压的有效值为  C．交变电流的电压表达式为  D．该交变电流可以直接加在击穿电压为 的电容器上 某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图，当线圈以较大的转速 匀速转动时，理想交流电压表示数是 ，额定电压为 的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为 。手摇发电机的线圈电阻是 ，则有     A．理想交流电流表的示数是  B．变压器原副线圈的匝数比是  C．从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值  D．手摇发电机线圈中产生的电动势最大值是  如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为 的正弦交流电源相连，两个阻值均为 的电阻串联后接在副线圈的两端。图中电流表、电压表均为理想交流电表，原副线圈匝数分别为 匝和 匝，电压表的示数为 。则下列说法正确的是     A．电流表的示数为  B．通过电阻的交流电的频率为  C．交流电源电压的最大值为  D．交流电源的输出功率为  如图所示，理想变压器与电阻 、交流电压表 、交流电流表 按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为 ，电阻 ，图乙是 两端电压 随时间变化的图象，。则下列说法中正确的是     A．电压表 的读数为  B．电流表 的读数为  C．变压器的输入功率为  D．通过 的电流 随时间 变化的规律是  四、填空题如图所示，面积为 的 匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为 ，定值电阻 ，线圈电阻 ，则回路的感应电动势    ； 、 两点间电压     。 五、选择题如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为 的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为 ，输出电压为 ，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为 ，输出电压为 ，则该同学的身高和质量分别为     A． ，  B． ，  C． ，  D． ，  如图所示，理想变压器的原线圈接在 的交流电源上，副线圈接有 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 ，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是     A．原线圈的输入功率为  B．电流表的读数为  C．电压表的读数为  D．副线圈输出交流电的周期为  六、多选题如图所示，图线 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式电流的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦式电流的图象如图线 所示，以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是     A．在图中 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为  C．正弦式电流 的瞬时值为  D．正弦式电流 的最大值为  七、双选题如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 ，接线柱 、 接在电压为 的正弦交流电源上， 为定值电阻，其阻值为 ， 为用半导体热敏材料制成的传感器。下列说法中正确的是     A． 时， 、 两点间电压的瞬时值为  B． 时，电压表的读数为  C．当 的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大 D．在 分钟内电阻 上产生的热量为
答案一、选择题1.  【答案】B【解析】由图象可知，在 末，交变电流的电压为最大，所以此时的线框平面与磁场平行，故A错误；在 末，交变电流的电压为零，所以此时的线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大位于中性面，故B正确；根据图象可知，交流电压的最大值为 ，有效值为 ，频率为 ，故C错误；由上可知，电流电压的瞬时表达式为 ，故D错误。 2.  【答案】D【解析】将交流与直流通过阻值都为 的电阻，设直流电流为 ，则根据有效值的定义有： ，代入数据得：，解得：  3.  【答案】C【解析】电流的频率是由电源决定的，所以原副线圈中电流的频率是一样的，都为 ，所以A错误；电压表的示数为电路的有效电压的大小，副线圈的最大电压为 ，所以有效的电压为 ，所以电压表 的示数为 ，所以B错误；变压器的输入功率和输出功率是相等的，由B已经求出 的电压为 ，所以 的功率为 ，所以C正确；电阻 的电流为 ，根据原副线圈的电流与匝数成反比可以求得原线圈的电流为 ，所以D错误。 4.  【答案】A【解析】根据数学规律可知，当分子大于分母，分子与分母减小相同的数值时，比值一定会增大，可用试数法验证。故原副线圈减小相同的匝数后，匝数之比变大，因此电压之比变大；输出电压减小，故小灯泡变暗；而电流与匝数之比成反比，故电流的比值变小，故B、C、D错误，A正确。 5.  【答案】D【解析】用户流过的电流为 ，故在输电线路上的电流为在 ；升压变压器两端电压的有效值为 ；输电线路上损失的电压为 ；升压变压器副线圈两端的电压为 ；故降压变压器原线圈的电压为 ；在降压变压器两端 ；联立解得 。 6.  【答案】C【解析】矩形线圈在磁感应强度为 的匀强磁场中绕平行于磁场方向以角速度 匀速转动，线圈内产生的是交流电，则产生电动势的最大值 ，因为开始时，线圈平面与磁场平行所以感应电动势的瞬时表达式为 ，故A错误；线圈中产生电动势的最大值 ，则有效值为 ，故B错误；根据法拉第电磁感应定律，，故C正确；由 ，又 ；则有 ，故D错误。 二、多选题7.  【答案】A；B；C 三、双选题8.  【答案】B；C【解析】根据理想变压器的变压规律 ，得 ，电压表的读数为 ，故A错误；B.灯泡的额定电流 ，根据变流比规律有 ，得 ，即原线圈中电流为 ，故B正确；C.原线圈输入电压的最大值 ，从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式 ，故C正确；D.发电机线圈中产生的交变电动势有效值 ，根据闭合电路欧姆定律 ，故D错误。 9.  【答案】B；C【解析】电流的周期为 ，故磁体的转速为 ，故A错误；通过乙图可知电压的最大值为 ，故有效值 ，故B正确；周期 ，故 ，故电压的表达式为 ，故C正确；电容器的击穿电压应大于交流电的最大值，而本题中交流电的最大值大于电容器的击穿电压，D错误。 10.  【答案】A；D【解析】理想变压器的输入功率和输出功率相等，灯泡正常发光时电功率为 ，所以输入功率为 ，电流表的示数是 ，故A正确；电压与匝数成正比，所以变压器的原副线圈的匝数比是 ，故B错误；线圈以较大的转速 匀速转动时，所以 ，所以变压器输入电压的瞬时值，，C错误；原线圈的电流为 ，则内阻 两端的电压为 ，手摇发电机的线圈中产生的电动势的有效值为 ，手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是 ，故D正确。 11.  【答案】C；D【解析】副线圈中电流 ，则原线圈中电流 ，A错误；变压器不改变电流频率，则通过电阻的交流电的频率为 ，B项错误；副线圈两端电压 ，原线圈两端电压 ，最大值为 ，C项正确；副线圈的输出功率 ，，则交流电源的输出功率为 ，D项正确。 12.  【答案】C；D【解析】由于 ，则有效值为：，电压表的读数为有效值，即 ，故A错误；根据欧姆定律，副线圈中的电流值：，变压器是原副线圈的电流与匝数成反比，则原线圈中电流：，故B错误；输入功率等于输出功率，即：，故C正确；电阻 的 ，电阻 。所以通过电阻的电流最大值为 ，周期为 ，所以 ，因此通过 的电流 随时间 变化的规律是 ，故D正确。 四、填空题13.  【答案】 ； 【解析】磁感应强度随时间变化的规律为 ，所以 则： 电路的总电流为 ，则有：     五、选择题14.  【答案】D【解析】设测量仪高度和人的身高分别为 和 ，根据题意，没有站人时有 ，站人时有 ，得 ；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时 ，站人时 ，得 ，故D项正确。 15.  【答案】B【解析】电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为 ，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为 ，C错误；流过电阻 的电流为 ，可知负载消耗的功率为 ，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为 ，A错误；由 可知，电流表的读数为 ，B正确，由交变电压瞬时值表达式可知，，周期 ，D错误。 六、多选题16.  【答案】B；C；D【解析】 时刻两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈的磁通量都最大。故A错误；由图读出两电流周期之比为 ，而 ，则线圈先后两次转速之比为 。故B正确；正弦式电流 的瞬时值为 。故C正确；根据电动势最大值公式 ，得到，两电动势最大值之比为 ，，则得到正弦式电流 的最大值为 。故D正确。 七、双选题17.  【答案】B；C【解析】本题易错点是认为电压表示数指瞬时值而漏选B。当 时，，A错；电压表读数是有效值，任一时刻，电压表读数都为 ，B对；当 的温度升高时，总电阻减小，电流 增大，则电流表示数变大，C对； 分钟内电阻 上产生的热量为 ，D错。