章末检测11 交变电流、传感器
(时间90分钟 满分100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)
1．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是 ( )
图甲 图乙
A．图甲表示交变电流，图乙表示直流电流 B．两种电压的有效值都是311 V
C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt(V)
D．图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10∶1的理想变压器变压后，输入功率和输出功率比为10∶1
解析：由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交变电流，A错误；正弦交变电流的有效值U＝
Um
＝220 V，由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的
2
2π
定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，B错误；从图甲可知，Um＝311 V，ω＝
T＝100
πrad/s，所以图甲电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt(V)，C正确；理想变压器中输入功率和输出功率相等，所以D错误．
答案：C
2．如图为某发电站电能输送示意图．已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变，若用户电阻R0减小，下列说法正确的是( )
A．发电机的输出功率减小 B．输电线上的功率损失减小 C．用户得到的电压减小 D．输电线输送电压减小
答案：C
3．如图所示，图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω恒定不变，则下列说法中正确的是 ( )
图甲 图乙
A．电压表的示数为6 V B．发电机的输出功率为4 W
C．在1×10 s时刻，穿过线圈的磁通量最大 D．在1×10 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 解析：由Em＝62 V，则有效值E＝
－2－2
Em
2
＝6 V，电压表示数U＝
E＝×6 V＝5.4 V，
R＋r9＋1
R9
U25.42
故A错误；灯泡消耗的功率为P＝＝ W＝3.24 W，则发电机的输出功率为3.24 W，故B
R9
错误；在1×10 s时刻，线圈处于中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量变化率为零，故C正确，D错误．
答案：C
4．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈
－2
c、d两端加上如图乙所示的交变电压．下列说法正确的是 ( )
图甲 图乙
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1 V B．当单刀双掷开关与b连接且在0.01 s时，电流表示数为4.4 A C．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小 答案：B
5.如图所示的空间存在一匀强磁场，其方向垂直于纸面向里，磁场的右边界为MN，在
MN右侧有一矩形金属线圈abcd，ab边与MN重合．现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动
(从上往下看为顺时针转动)，将a、b两端连到示波器的输入端，若ab边中电流从a到b为
正，则从示波器观察到的ab中电流随时间变化的图形是 ( )
A B C D
解析：先将右侧磁场补全，即矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，会产生正弦式交变电流，由楞次定律可知，电流从0开始，沿负向，可画出完整电流随时间变化的图形，在此基础上，11
去掉右侧磁场，故需将完整图形中每个周期的前周期及后周期图形去掉，选项D正确．
44
答案：D
6.如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表、理想电压表，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L，一个电吹风M，输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变．S断开时，灯泡L正常发光，滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法中正确的是( )
A．电压表读数增大 B．电流表读数减小 C．等效电阻R两端电压增大
D．为使灯泡L正常发光，滑片P应向下滑动
解析：当S闭合时，原、副线圈的匝数比不变，副线圈两端电压不变，电压表读数不变，选项A错误；S闭合时，副线圈电路总电阻减小，电流增大，变压器输出功率增大，则输入功率增大，电流表读数增大，选项B错误；由于输电线中电流增大，所以输电线等效电阻R两端电压增大，选项C正确；为使灯泡L正常发光，应该增大变压器输出电压，滑片P应向上滑动，选项D错误．
答案：C
7.如图所示，单匝闭合金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为Φm，线框中的最大感应电动势为Em，从线框平面与磁场平行时刻开始计时，下面说法不正确的是( )
A．当穿过线框的磁通量为
Φm
的时刻，线框中的感应电动势为 22
Em
B．线框中的电流强度随时间按余弦规律变化 C．线框转动的角速度为
Em Φm
D．线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积随时间按正弦规律变化
解析：设线框转动的角速度为ω，根据题意，线框中的感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt，其中Em＝Φmω，所以ω＝
EmΦm
，选项B、C正确；当穿过线框的磁通量为的时Φm2
3Em
，选项A错误；计时开始2
刻，ωt＝30°，所以线框中的感应电动势为e＝Emcos 30°＝
时刻，线框在垂直于磁场方向平面内的投影面积为零，所以以后该面积随时间按正弦规律变化，选项D正确．
答案：A
8．如图所示，图(a)中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝122sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈与阻值R1＝2 Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表．图(b)中阻值为R2＝32 Ω的电阻直接接到u＝122sin 100πt(V)的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则( )
(a) (b)
A．通过电阻R1的交变电流的频率为0.02 Hz B．电阻R1消耗的电功率为9 W C．电流表的示数为6 A
D．变压器原、副线圈匝数比为4∶1
解析：理想变压器原线圈两端电压不变，变压器的匝数不变，副线圈两端的输出电压不变，故A错误；开关S闭合后导致副线圈所在电路的电阻减小，通过副线圈的电流增大，通过原线圈的电流也增大，故D正确；副线圈输电线等效电阻R上的电压增大，灯泡L1两端电压减小，通过灯泡的电流也减小，故B错误，C正确．
答案：CD
9．如图所示，理想变压器原线圈两端的电压不变，电流表为理想电流表，副线圈上通
过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2输电线的等效电阻为R，开始开关S断开，当开关S闭合后，以下说法正确的是 ( )
A．副线圈两端输出电压变大
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小 C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中电流表的示数增大
解析：设原、副线圈中的匝数分别为n1和n2，电流分别为I1和I2，电压分别为U1和U2，则有U1＝E－I1r，电阻R消耗的功率为P＝U2I2＝U1I1，即为P(E－I1r)I1＝－(I1r－EI1)，可见
2
E16E2162
电流为I1＝＝ A＝2 A时，P有最大值，Pm＝＝ W＝16 W，故D正确；变压器的
2r2×44r4×4
输出电流为I2＝I1＝1 A，故C错误；根据输出功率等于输入功率可得Pm＝I2Rx，解得Rx＝2＝16
2 Ω＝16 Ω，故A正确，B错误． 1
答案：AD
10．如图所示，理想变压器原、副线圈两端A、B接在电动势E＝16 V，内阻r＝4 Ω的交流电源上，理想变压器的副线圈两端与阻值足够大的滑动变阻器R相连，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，当电源输出功率最大时，下列说法正确的是( )
n1
n2
2
PmI2
A．滑动变阻器R接入电路中的电阻阻值为16 Ω B．滑动变阻器R接入电路中的电阻阻值为8 Ω C．通过滑动变阻器的电流为2 A D．滑动变阻器消耗的功率为16 W 答案：AD
11．如图所示，理想变压器原、副线圈接有额定电压均为20 V的灯泡a和b.当输入u＝2202sin100πt(V)的交变电压时，两灯泡均能正常发光．设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是 ( )
2021高考物理一轮复习章末检测11交变电流传感器含解析新人教版
