1、新课标人教版 2013 届高三物理总复习单元综合测试卷 第十单元交变电流传感器 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分 试卷满分为 100 分。考试时间为 90 分钟。第卷(选择题，共 40 分)一、选择题(本大题包括 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。)1闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式电流 iImsint，若保持其他条件不变，使发电机线圈匝数及转速各增加一倍，则电流的变化规律为()Ai2Imsin2t Bi4Imsin2t Ci2Imsint Di4Imsint 解析：转速加倍则2n 也加倍，电流的最大值 Im也加倍故 i2Imsin2t 选项 A 正确.答案：A
2、2在如图 1 所示的电路中，a、b 两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个 25mH 的高频扼流圈，C 是一个 100pF 的电容器，R 是负载电阻.下列说法中正确的是()图 1 AL 的作用是“通低频，阻高频”BC 的作用是“通交流，隔直流”CC 的作用是“通高频，阻低频”D通过 R 的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比 解析：由电抗和电容对交变电流的作用可知，A、C、D 正确.答案：ACD 3在图 2 所示两电路中，当 a、b 两端与 e、f 两端分别加上 220 V 的交流电压时，测得c、d 间与 g、h 间的电压均为 110 V；若分别在 c、d
3、与 g、h 的两端加上 110 V 的交流电压，则 a、b 间与 e、f 间的电压分别为()图 2 A220 V,220 V B220 V,110 V C110 V,110 V D220 V,0 解析：对变压器，由U1U2n1n2可得 Uab220 V；对滑动变阻器来说，当 gh 间接上电压时，ef间电压 Uef110 V，故 B 选项正确.答案：B 4一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的磁通量随时间 t 的变化如图 3 所示，下列说法中正确的是()图 3 At1时刻感应电动势为零 Bt2时刻感应电动势最大 Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D每当 E
4、 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 解析：t1、t3时刻线圈中的磁通量为零，但变化率最大，感应电动势最大；而磁通最大时，变化率为零，感应电动势为零，当磁通量最大时，电动势 E 换向，故 CD 对.答案：CD 5利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为 0.4，它提供给用电器的电功率为 40 kW，电压为 800 V如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A1 kW B1.6103 kW C1.6 kW D10 kW 解析：用电器的额定电流为：IPU40103800A50 A，输电线上消耗
5、功率 P线I2R5020.4 W1000 W1 kW.所以若采用超导材料则线路上的损耗将被节约.答案：A 6一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如图 4 所示.如果负载电阻的滑动片向上移动.则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是(均为理想电表)()图 4 AV1、V2不变，A1增大，A2减小，P 增大 BV1、V2不变，A1、A2增大，P 增大 CV1、V2不变，A1、A2减小，P 减小 DV1不变，V2增大，A1减小，A2减小，P 减小 解析：理想变压器输入电压不变，则输出电压不变，故表 V1，V2示数不变；滑片 P 向上移，使负载电阻增大，因而，副线圈中的电流 I2 减
6、小，由于电压比不变，故原线圈中的电流也将减小；输出功率 P 出U2I2减小，P 入P 出，因而输入功率也将减小.答案：C 7.在如图 5 所示的闪光灯电路中，电源的电动势为 E，电容器的电容为 C.当闪光灯两端电压达到击穿电压 U 时，闪光灯才有电流通过并发光.正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定()图 5 A电源的电动势 E 一定小于击穿电压 U B电容器所带的最大电荷量一定为 CE C闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大 D在一个闪光周期内，通过电阻 R 的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等 解析：本题考查含容电路部分知识，意在考查考生对含容电路的处理能力.电源的电动势一定大于
7、击穿电压 U，电容器所带的最大电荷量为 CU，闪光灯闪光时电容器两端电压减小，电容器的电荷量减小，在一个闪光周期内电容器上电荷变化量为零，则通过电阻的电荷量等于通过闪光灯的电荷量，D 正确.答案：D 8汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油.柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的.但是汽车蓄电池的电压只有12 V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图 6 所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生 10000
8、 V 以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了.下列说法中正确的是()图 6 A柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的 B汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压 C接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压 D汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数 解析：汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧.汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压(12 V)断电时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压(10000 V)，而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要
9、远大于原线圈匝数，故 A、D 正确.答案：AD 9如图 7 是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()图 7 A常温时上下触点是接触的 B双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲 C原来温度控制在 80断开电源，现要求 60断开电源，应使调温旋钮下调一些 D由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些 解析：双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热(题图螺旋状部分)，当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度
10、时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触接通电路.调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度升高，上提弹性铜片，可降低触点的分离温度，从而实现了调温控制.答案：ABD 10有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图 8 所示电路中的 A、B 两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()图 8 A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻 C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D用黑纸包住元
11、件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 解析：根据热敏电阻、光敏电阻的特点和欧姆表的工作原理可判断 A、C 正确，B、D 错误.答案：AC 第卷(非选择题，共 60 分)二、实验题(每小题 10 分，共 20 分)11逻辑电路在电子线路中有着重要的应用.某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路.天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭.图 9 中 RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小.R 是可调电阻，起分压作用.“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号.J 为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时
12、才启动(图中未画路灯电路).图 9(1)当天黑时，RG变_，“非”门电路获得_电压，J 得到_电压.(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将 R 调_(填“大”或“小”)一些.解析：(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻 RG变大，A 端输入低电压信号，Y 输出高压信号，J 得到高压，开始控制路灯工作.(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将 R 调大，A端输入电压较高，只有当天色较黑时，RG的电阻变大，A 的电压降低，Y 端的电压升高，J 得到高压，开始控制路灯工作.答案：(1)大 低 高(2
13、)大 12.青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能.用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制.光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为 0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大.利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开.电磁开关的内部结构如图 10 所示.1、2 两接线柱之间是励磁线圈，3、4 两接线柱分别与弹簧片和触点连接.当励磁线圈中电流大于 50 mA 时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4 断开；电流小于 50 mA 时，3、4 接通.励磁线圈中允许通过的最
14、大电流为 100 mA.图 10(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图.蓄电池 E，电压 36 V，内阻很小；开关 S，导线若干.(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为 200，励磁线圈允许加的最大电压为_V，保护电阻R2的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱 3、4之间从断开变为接通.为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明.任意举出一个其它的电磁铁应用的例子.解析：本题主要考查传感器的应用、电路设计、是一道开放式的好题，意在考查考生提取信息和运用物理规律解决实际问题的能力.电磁继电器分为控制
15、电路和工作电路两部分.根据光敏电阻的特性，可知光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制电路中.灯泡连入工作电路.因为励磁线圈允许的最大电流 Im0.1 A，所以励磁线圈两端允许的最大电压 UmImR20 V；保护电阻的最小值 R21EImR 线160，最大值 R22 E0.05R 线520.答案：(1)如图 11 所示.(2)20 160520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开 电磁起重机 图 11 三、计算题(每小题 10 分，共 40 分)13如图 12 所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕 OO
16、轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈匝数 n40，电阻 r0.1，长 l20.05 m，宽 l20.04 m，角速度100 rad/s，磁场的磁感应强度 B0.2 T线圈两端外接电阻 R9.9 的用电器和一个交流电流表.求：图 12(1)线圈中产生的最大感应电动势；(2)电流表的读数；(3)用电器上消耗的电功率.解析：(1)EmnBSnBl1l21.6 V.(2)Im EmRr0.16 A，电流表读数为有效值 I Im20.11 A.(3)PI2R0.12 W.答案：(1)1.6 V(2)0.11 A(3)0.12 W 14有条河流，流量 Q2 m3/s，落差 h5 m，现利用其发电，若发电机
17、总效率为 50%，输出电压为 240 V，输电线总电阻 R30，允许损失功率为输出功率的 6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(g 取 10 N/kg)解析：设水的密度为 电源端：P 输出mgh/t50%Qgh0.5 211031050.5 W5104 W 输出电压 U0240 V；输送电路如图 13 所示.图 13 为满足输电要求，据P 损I2送R 有 I 送 P损/RP输出6%R51040.0630A 10A，则送电电压为 U 送P输出I送 510410V 5103 V 所以升压变压器的变压
18、比为 n1n2U0U 送240/(5103)6125 输电线电压损失U 损I 送R1030 V300 V，用户端：U1U 送U 损5103V300V4700V，据题意可知 U2220 V，所以降压变压器的匝数比为 n1n2U1U24700/22023511.因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为 NP输P损P灯510451040.06100(盏)470(盏).15用如图 14 所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为 2.0 kg 的滑块，滑块可无摩擦滑动，两
19、弹簧的另一端分别压在传感器 a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器 b 在前，传感器 a 在后，汽车静止时，传感器 a、b 的示数均为 10 N(取 g10 m/s2).图 14(1)若传感器 a 的示数为 14 N、b 的示数为 6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器 a 的示数为零.解析：(1)开始弹簧压缩，当汽车加速运动时，a 示数变大而 b 示数变小，车的加速度向右，则 FaFbma 得 aFaFbm4.0 m/s2.(2)当 a 的示数为零时，b 的示数 Fb20 N，对车有 Fbma
20、所以 aFbm 10 m/s2，向左.答案：(1)4.0 m/s2 向右(2)10 m/s2 向左 16如图 15 所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球的质量为 m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在 O 点，AB 是一根长为 L的均匀电阻丝，其阻值为 R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心 C 焊接一根导线，从 O 点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 V，(金属丝和导线电阻不计).图中虚线 OC 与 AB 垂直，且 OCh，电阻丝 AB 接在电压为 U 的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使 AB 沿前进的方向.列车静止时金属丝
21、呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表 V 的读数变化可以测出加速度的大小.图 15(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度 a 与电压表读数为 U的关系式(用U、U、L、h 及重力加速度 g 等表示).(2)用导出的 a 与 U的关系式说明表盘上 a 的刻度是否均匀？图 16 解析：(1)设列车加速度为 a 时，小球偏离竖直方向角，此时小球受力情况如图 16 所示，根据牛顿第二定律得 mgtanma 因为 tanDCh 由两式得 agDCh 又设列车加速度为 a 时，电压表读数为 U，UU RDCRABDCL 由得 DCUL/U 将代入得 agULUh (2)由式可知，g、L、U、h 均为常数，则列车加速度 a 与电压表读数 U成正比，可将电压表上刻度一一对应地改成加速度 a 的数值，因而可知表盘上加速度 a 的刻度与电压刻度一样是均匀的.答案：(1)agULUh (2)均匀
