单元检测(十五) 交变电流 传感器-【衡水真题密卷】2025年高考物理单元过关检测（湖南专版）

2024一2025学年度单元过关检测（十五） 物理·交变电流传感器 (考试时间75分常，总分10分) 一、单项选择题：本题共6小显，每小盛4分，共24分。在每小置给出的国个装项中，只有 一项符合题日要求。 题号 1 2 3 答案 1.为探究手摇式发电机的工作原理，两同学来到实验室设计了如图甲、乙质示的两个实验 装置，由干两装置中仅使用的滑环有所不同，使得甲装置产生了直流电（如图两），乙装 置产生了交填电（知图丁），若两装置中线圈以相问角速度在相同匀强超场中同步进行 匀速转动。谢下列说法正确的是 伊 A两装置在图示位置所产生的顾时电流均为零 龙两装置中所产生的电流变化周期不相同 C在0一2：。内，两装置中电阻R产生的焦耳热不同 D在0一2。内，两装置中通过电阻R的电背量相同 2.如图所示，acd为一个单线用合矩形金属线肛，已知b的长度L1-]0c四，x的长度 【,一的em,线枢电阻R一0.11，图中虚线0,0，为匀置磁场的右边界（酷橘左边界是 够运)，0O:与线配的5边平行，且将：边等分，赋场的磁感应强度大小B=Q1T, 方向垂直干线根平面向里，1一0时线框由图示位置开始绕山边以角速度： 100:d/:匀速转动，下列关于线相中5应电流陆时间变化的因蒙可能正蜂的是（图像 中只衡了一个周则，图线均为正弦由线，实线表乐实标电流，虚线表常没有电流)() 单元过关检测（十五】物理第1页（共8西） 衡水真 班圾 a 之6对 姓名 得分 3.如图所示，理想变压器的原，叫线图重数比是13上一2·1，原线图电路中接人正弦交流 电压u=29w泛(100)V,电旋表为理想交流电表。已每R1=8几.R:=R,开关S 闭合前，后电葡表示数之比为3·4，财电路中定值电阻R,和R,的阻值为 A.10 B21 C30 D41 4,理想自湖变压器如图所示，在A、B阿输入电压有效值恒定的交雯电流，开始时滑片P 位于线图CD的中点G,滑片P:位于滑动变阻器R的中点，电流表A,和A为理想电 表，下判说法正确的是 A,若仅将滑片P,向上带动，则电面表A示数变大，A,的示 数均变小 P 品若仪将滑片P,向上滑动，则电流表A:,A:的示数均变大 R C,若仅将滑片P,向上滑动，则电流表A,、A,的示数均变小 D若仅将滑片P向上滑动，则电花表A的示数变小，A:的 示数变大 5,如图甲所示，理想变压器原，副线属的臣数比13：=5：1，原线圈接入如图乙所示的 正弦交流电压“，别线隔接火炭报警系统（报警#未再出），R,为定值电阻，L为电阻恒 定的指示灯，R,为阻值随湿度升高面减小的热藏电阳，图中电表均为理想交茂电 表。则 -3 密香 单元过关检测（十五）物理第2页（共8页} A通过热敏电阻的交变电藏颗率为100Hz 五若L.的灯丝烧顺，则电压表的示数仍为HV C当R。处发生火我时，电淹表的示数变小 D.当R,处发生火夫时，指示灯L.变亮 瓜.223年日月底投讼的悦州柔性低架交流输电示范工程实残了杭州市富阳区、，菌山区两 大负餐中心互联互通，为杭州亚运会主场前所在区规提低了是大功半为3双8万千瓦的 灵领电能支撑，该输电工程的原理前图如阁析示，海上风力发电站输出电压心 880V,经升压变压器转换为20kV的高压后送人远更离输电线驿，到达杭州电力中心 通过麻医变压莽将电能分别输送给富阳和萧山负药中心，降压变辰器原劑线周的原数 比为：m::5一200：1：2，下判说法正确的是 富阳负有中心 第山负有中心 用压交压善 母板文器 A.升压变压罂原刚线周的匝数之比为n11n1=1125 我通过尽的电藏与通过富阳负营中心的电流之比1200 C,仪当言用负传中心负载增加时，萧山负背中心铁得的电压增大 D背德用传统电网输电时，远离输电线路等效电阻R增大若兼山和高阳负背中心 负载不变，则海上风力发电站输出功规小 二，多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小驱给出的四个选项中，有多 项符合题目要求。金部选对的得5分，装对但不全的得3分，有选错的得0分。 题号 8 9 10 容案 7.电容式加速度传感器韵原理结构如图所示，质量块右侧连接轻质弹簧，左侧连接电介 质，弹簧与电容器固定在外气上，质量块可带动电介质移动改变电容，测 电介疑地 机 A电介质插人极板问越深，电客器电容越小 飞当传感鞋以恒定加速度运动时，电路中没有电流 C若传整器原来向右匀速运动，突然碱速时弹簧会钟长 D当传感器由静止突然向右加速彩问，极板问的电荷量地大，电客舞处于充电状态 单元过关检测（十五】物理第3页（共8西） 衡水真 8简化的某种能转磁极式发电机原理图如图所示。定子是仅匝数胃不只的两线圈，：> :,二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线图到其伯线交点0的距离相等，且均连接 阻值为R的电阻，转子是中在O点的条彩感铁，烧O点在该平面内匀速转动时，两线 商输出正弦式交变电流。不计线面电阻、自感及两线圈可 的相直影响，下列刘说法正确的是 A,两线图产生的电动势的有效值相等 日两线隔产生的交变电荒赖相等 C两线调中交流电的相差征为 心菲 口两电阳消托的电功率相等 9.手机无线充电技术塘来越背及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作源理如图乙新 承，其中透电线和受电线网的罪数比：·心：一5·1，两个线圈中所接电的阻值均为 R,当6可接上w=220,2n100m(V)的正弦式交变电源后，受电规周中产生交变电 流实瑗给于机快速充电，此剥于机两端的电压为5V,充电电流为2A。若把两线圈视 为理想变压器，则下列说法正确的是 受电 送电线周 A.蓝过送电线圈与受电线图的电南之比为】·5 且“，b间输人的交变电流方向每秒燮化0次 C心在=0际时，穿过受电线圆的磁通量的变化率量小 D快速充地时，线网d两璃的输出电压为44V 10,一个小型起重机的电路图如图甲所京，M为电动机，理想变辰器原，周战幅的便数比为 22·1,原线橘接在一220w2n100阳(V)的交流电源上，电流表的示数为2A,制定 功率为4W的指示灯正常发光，其中电动机通过轻绳拉着质量为2kg的重物以 0,5m/的速度匀速上升，如图乙所示。不计一切摩素，电表均说为更想电表。重力加 速度g取10m/分，下列说法正确的是 《》 电动同 电动 密在 单元过关检测（十五）物理第4页（共8页） A.通过电流表的电流方向每移变化100次 玉电压表的示数为14,1V C.电动机线围的电阻为6.250 D电动积的效率为说5K 三，非选择题：本题共5小题，共56分。 1L.(8分)用如图甲所示的电路研究压敏电阳应变片R。的压阻效成。电源的电动势为 3V,内阻忽略不计. 除图甲中的锋材外，实险室还提供了如下器材可俟透择： 电压表V(量程为0一15V,内阻的为0kn,其读数用U表示) 电麓表A(量程为0一06A,内阻r1=1.50.其读数用I:表示) 电减表A(量程为0一心6A,内阳的为20，其读数用1：表示) 卡R卫 单 (1)请在达好器材后完或图甲中虚线配内的部分电路 (2)在电阻R。上药如医力F,用合开关8，记下电表读数，核电路测量电阳尺。阻值的 表达试为R, 《用题目中给出的字母表示)。改变压力F,得到不同的R, 值，记录数据并绘成R,P图像如图乙所示。 (3)一同学想把电流表改或篇导压力表，他仍然使用原案的表盘，只是把表盘上标示的 登字“0.2、0.4.0,6“改为相成的压力值，实验采用的电路如图丙所示。能在表盘上 表示D,1A的创虔线处标上数字D,划电路中滑动变阻器的阻值应为R, Q:此压力表表盘上0.DA的刻度线处标上的压力值为 12.(10分)某实验小组为测量，个热敏电阻的阻值（可变范围15一100？》随祖度变化的 关系，利用下列议莽设计了如图甲所示的电路周 A电E(电动势12V,内阻的为10) B电压表V(量程为6V,内阻约为3k) C,电压表V,量程为15V,内阻约为5k) D.电流计G(量程为100mA,内为10Q E滑动变阳器R,(量大阻值为10，额定电流为3A) 单元过关检测（十五】物理第5页（共8页） 衡水真见 E定值电阻R,=100 。是】 电腺 乙 《1)顺开开关S闭合开关分，调节滑动变阻器薄出较低组度时的热敏电阻阻值 (2)随着為饭电害度升高，新衡电流也遥渐增大，当通过热敏电阳电花甲将超过 100mA时，闭合开关5，相当于算电管计故装为量程为 mA的电麓表，并 膝续选行电阻的测禁， (3)为减小实验误差，皮保证电表示数雄过量程的三分之一，则电压表应选择 (达填-V,"或“V,) (4)经过衡量得出热敏电夏的阻植R与盖度：的关系图像如图乙所示，该小组利用此 热敏电阻R与，电骄组成一个简单国祖箱混控电路如图丙所示，当线图的电流达 到一定值时，排电器的宿铁被吸合，图中“电源”是恒温箱指热帮的电尊，则但围箱 的都热器应线在 (选填“A,B”或“C,D)南：若要提高恒温箱内的湿度，应 〔选填“调大”或“调小)可变电瓜器R的阻值。 13,(12分)如图所示，矩形线圈d匝数为N,总电阻为R,a6边和ad边长分割为L和 3L,O.O为线陌上两点，O0与d边平行且与d边的距离为L,O了左侧空同有垂直 于纸面向里的强磁场，感够成强度大小为B。现使线园绕)以角速度细匀速转 动，求： (1)从图示位置开始转过们过程中通过导线裁面电载量 (2)线图在转动一周过程中产生的焦耳热Q: 密西 单元过关检测（十五）物理第6页（共8页} 14.12分)重庆某河流，河水流量为Q=10m/,落燕为10m,当地建这了一个水电来 15,(14分)一交流发电机的原明示章图知图所示。矩形线圈可绕过你4d边中点且 发电，水电站的总效率为5%。水电站到用户间要进行远距离输电，两地阿输电线的 垂直于强磁畅方向的水平轴了匀速较动。线盾的边连在金属帝环K上，d边 总电阻为30，用户所需电压为220V,所用变压器为群想变压器，用户能孩得发电杭 连在金国滑环L上：用导体管的两个电侧E,F分别压在两个带环上，线圈在转动过程 恰出动率的6%。已知重力加速度为10m/%。求： 中可以通过滑环和电保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线周山一 (1)用户能获得的电功率， d-50m,c一ad-20m,原数w一]00里，线圈的总电阳r-5.00,线烟转动的角 《2)连接用户的降压变压普原，第线圈匝数比。 池度=282t/,外电路的定值电图R=45口，匀强蓝场的慰感应强度B=Q05T, 取2一1.41。从线画经过图示位置开始计时，求 (1)线圆内的电流随时同变化的函数关系式： (2)找酒转动0时电压表的示数： (3)在线属转过0的过程中，通过线圈导线某戴压的电黄量. 单元过关检测（十五】物理第7页（共8西） 衡水真蹈密在 单元过关检测（十五）物理第8页（共8面】·物理· -BI'X3L·△'=mu一mv 对捧cd,由动量定理有BI'·L△r'=mva一0 联立解得u=品级u=品欧 由能量守恒，该过程中机械能的损失量为 AE-m 2—2m 81 解得△E=20mgR. 15.(1ω2 3maoR 1 1 3mRvo V (2)12mu,2 (3) LN 2L 【解析】(1)设b棒的电阻为R。,由电阻定律得 RSyms RbS。ma 可得Rb=3R 由牛顿第二定律FA=maag F=BIL E I-RFRE-B Lvo 解得B=i小 3maoR 0 (2b捧的建度为2，时a棒的建度为p,由功 、2 量守恒定律得m,o=m0十2m60 解得D-名 设系统产生的总焦耳热为Q。,由能量守恒 2024一2025学年度单元过关检测( 一、单项选择题 1,B【解析】由图甲、乙可知线圈初始时刻处于与 中性面垂直的平面，则两装置在图示位置所产生 的瓣时电流达到最大值，A错误；由图丙、丁可 知，甲装置所产生的电流变化周期为T甲=0，乙 装置所产生的电流变化周期为T乙=20，故两装 置中所产生的电流变化周期不相同，B正确：在 0~2,内，两装置中电阻R产生的焦耳热相同， 均为Q= R×2Lo,C错误：根据q=I·△= ，·出=染，由于在02内，两装置中 E 的磁通量的变化量不同，故在0一2。内，两装置 ·15 参考答案及解析 Q-mw2-m-m(w)月 由焦耳定律0。R+R 1 解得Q=立mu,。 (3)设碰撞前a、b棒的速度分别为v1、v2,运动 中某时刻a、b的速度分别为。、b,在此后△ 时间内安培力的冲量大小为△IA=FA△1= BzIL·△=B2 B,Lu.一wL·△= R十Rb B:2L'Ar 4R 对碰前或碰后过程进行累加可得 1A=∑a1-B,L 4R 碰前，对a有一IA=mU1一m.vg 对b有IA=m2一0 设碰撞后a、b的速度分别为a、v4,最终a、b的 速度为贴 m。v1十m60g=m,v3十mbU4 1 1 mno=(mn十m6）vs 碰后，对a有IA=m,U5一m,3 1 3mRvo 解得B:=iN2L· 五)物理·交变电流传感器 中通过电阻R的电荷量不同，D错误。 2.A【解析】当线框从图示位置转过90°时，线柜 中的感应电动势和感应电流最大，且最大感应电 动势Em=BSw=0.2πV,最大感应电流Im= E只=2xA,战框转动周期T=2红=0.02s,在线 框从图示位置转动的一个周期中，在最初转过的 60最后特过的60，所对应时间为最物的写和 最后的召时间内，由于线框在磁场方向的投影面 积不变，即穿过线框的磁通量保持不变，因此在 这两段时间内线框中没有感应电流，而在一个周 5 衡水真题密卷 期内中间的写时同内，感应也流接正孩规律交 化，A正确。 3.A【解析】由题可知，设R2=R,-R,当开关S 断开时，副线图的负载电阻为2R,当开关闭合 时，副线图的负载电阻为R:将理想变压器的原 副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的 等效电路图，如图所示，根据理想变压器电阻等 效法，得R等=（ )R,因此当开关断开时 R4=(侣)'×2R=8R,当开关闭合时R1 ()广XR一R,根据闭合电路歌姆定律，可知等 效电路中电流表示数I=R,十R故1山= -8R壳-是解释R=1A 220 正确。 A 4.C【解析】若仅将滑片P1向上滑动，则变压器 初铁臣其增加，根希受-品则次级电压浅小个 次级电流减小，初级电流也减小，则电流表A、 A2的示数均变小，A,B错误；若仅将滑片P2向 上滑动，则次级电阻变大，次级电流减小，初级电 流也减小，则电流表A1、A2的示数均变小，C正 确，D错误。 5.B【解析】由图乙知该交流电的周期为0.02s, 则频率为50Hz,变压器不改变交流电的频率，A 错误：原线圈电压U,=“=31V=220V,电 √2√2 压表的示数U,-兴U,=号×20V=4V,制 线图电压由原线圆电压和匝数比决定，与负载电 阻无关，因此电压表示数不变，B正确：当R处 发生火灾时，R阻值减小，副线圈电流变大，输 出总功率变大，输入总功率变大，而输入的电压 不变，所以输入电流增大，因此电流表的示数变 单元过关检测 大，C错误；当RT处发生火灾时，RT阻值减小， 副线圈电流变大，R。两端电压变大，根据串联分 2 压可知指示灯两端的电压支小，由P一尺可知， 指示灯变暗，D错误。 6.D【解析】升压变压器原副线圈的匝数之比为 n1_U880 1 ”2可220X10=250,A错误：根据变压器 的动华关奉有1，=1，+U1,总-器 -,整理得l=1,十ls,可见通过R Us ns 1+ 的电流与通过富阳负荷中心的电流之比 n,200B错误：当富阳负荷中心负载增加时， =1 功率增大，负载线路电流增大，则降压变压器原 线圈中的电流增大，输电线损耗的电压增大，降 压变压器原线圈上得到的电压减小，萧山负荷中 心获得的电压将减小，C错误：当换用传统电网 输电时，发电站输出功率P出=U出I,设萧山和 富阳负荷中心负栽为R真或，则有U幽=I(R十 R取)，由于远距离输电线路等效电阻R增大， 则输电的电流1变小，则发电站输出功率减小， D正确。 二、多项选择题 7.BD【解析】根据电容器的电容公式C= ,软，当电介质插入极板间越深，相对介电常 数增大，则电容器电容越大，A错误；当传感器 以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知， 弹力大小不变，则电容器的电容不变，因两极的 电压不变，则电容器的电荷量不变，因此电路中 没有电流，B正确；若传感器原来向右匀速运动， 突然减速时，因惯性，质量块继续向右运动，从而 压缩弹簧，C错误；当传感器由静止突然向右加 速瞬间，质量块要向左运动，导致插入极板间电 介质加深，因此电容会增大，由于电压不变，根据 Q=CU,可知，极板间的电荷量增大，电容器处 于充电状态，D正确。 8.BC【解析】根据E=n吧可得两线圈中磁适 量的变化率相等，但是匝数不等，则产生的感应 ·物理· 电动势最大值不相等，有效值也不相等：根据 P-只可知，两电阻的电功率也不相等，A,D错 误：因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两 线图产生的交流电的频率相等，B正确：当磁铁 的磁极到达一线圈附近时，一个线圈的磁通量最 大，感应电动势为0，另一个线图通过的磁通量 最小，感应电动势最大，相位差为牙，又因为且两 线圈的转速相同故相位差不变，恒为受，C正确。 9.AC【解析】根据理想变压器的工作原理，原、 副线圈的电流与臣数成反比，则流过送电线图与 受电线圈的电流之比为1：5，A正确；由题意得 u=100x,交交电流的频率∫-2公-50H,由于 正弦式交变电流每个周期内电流方向改变两次， 所以每秒变化100次，B错误；在t=0.05s时， 电压u=220V2sin100π×0.05(V)=0,由法拉 第电磁感应定律E=n△ △Φ 可知，穿过受电线圈 的磁通量的变化率最小，C正确：根据理想变压 器电压和电流与臣数关系有U,-U=U, 21 1-1,=号A,又U=U+HR,U,=1,R+ U,整理可得20=5U+号R,U2=2R+5, 联立解得Ua=U2=42.5V,D错误。 10.AD【解析】根据交流电源的表达式可知周期 7T-,2元s=0.025,一个周期内电流方向 变两次，则通过电流表的电流方向每秽变化 100次，A正确：根据交流电源的表达式可知原 线图输入电压有效值为U1一220V,则剔线圈 输出电压有效值为U2=U1=10V,则电压 721 表的示数为10V,B错误：通过指示灯的电流 为1：-是-品A=04A则通这电动机的电 流为IM=I2-IL=2A-0.4A=1.6A,则电 动机的电功率为P电=U2IM=10×1.6W= 16W,电动机的输出功率为P曲=mgv=2X 10×0.5W=10W,动机的热功率为P= IM2r=P。一P出=6W,解得电动机线圈的电 参考答案及解析 阻为r= 6 60<6.250,电动机的效率为7 P鱼×100%=1 P 0×100%=62.5%,C错误，D 正确。 三、非选择题 11.(1)见解析图 11 (2)1。-1 (3)10.57.5 【解析】(1)电源的电动势为3V,实验所给电 压表量程为0~15V,读数误差较大，不宜使 用。由于电流表A内阻已知，则可用电流表 A作电压表使用，如图所示。 A Ro (2)根据并串联电路规律和欧姆定律可得，该电 路测量电阻R阻值的表达式为R,=, (3)根据闭合电路欧姆定律有E一I(R。十r1十 R,),由题可知，当I=0.1A时，压力为零，结 合图乙可知R,=18D,代入数据解得R。= 10.5n,由图乙可知，R与所受压力F成一次 函数关系，两者关系为R=18一2F,则根据闭 E 3 合电路欧姆定律有I=R,+,十R30一2F' 可知当I=0.2A时，可得此时压力值为F= 7.5N。 12.(2)200(3)V1(4)A、B调大 【解析】(2)闭合开关S,电流计与R。并联，则 相当于将电流计改装为电流表的量程为I= 1+=0A. (3)由于电源电动势为12V,减小实验误差，电 表示数超过量程的三分之一，电压表应选 择V1。 (4)由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小， 当线圈的电流达到一定值时，继电器的街铁被 吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把 恒温箱内的加热器接在A、B端。根据闭合电 E 路欧姆定律可得I一R十R+R。,若恒温箱内 衡水真题密卷 单元过关检测 的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变 【解析】(1)发电机输出的电功率为 小，则可变电阻R'的值应增大。 P,=Qgh×75%=7.5×103W 13.()NBL (2)5mw(NBL3)2 则用户获得的电功率为 R 2R P2=P1×96%=7.2×105W。 【解析】(1)设线图转过60°的过程中产生的感 (2)降压变器的输出电流为 应电动势为E,经历的时间为△，由法拉第电 _P:_36000 磁感应定律有E=N 1-U2=11 A △ 输电线上损失的功率为 其中磁通量的变化量 P,-P1-P2-I12r △Φ=2BL2-2BL2cos60°=BL2 可得降压变压器的输入电流为I1=100A 通过导线我面的电荷量？景如 所以连接用户的降压变压器原、副线圈匝数比 NBL* m1_12_360 联立解得q= 12 11119 R 15.(1)i=2.82cos282(A)(2)90V (2)线图在磁场中转动时产生的电动势随时间 (3)0.01C 变化的规律如图所示，设ab边、cd边在磁场中 【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，电动势 转动产生电动势的最大值分别为E1。、Em,有 的瞬时值为e=nBL1L2 wcos at 效值分别为E1、E2,则 电流的除时值为一R十？ e 3π2π 由以上两式解得i=2.82cos282t(A)。 (2)由上式可知Em-141V -E2 外电压承大位U,R界。 -Eim E=2NBL'0 有效值U- 2 2 由以上各式解得U=90V. E:-NBL' 2 (3)电动势的平均值E=n △ △t 转过90的时间-无 联立解得Q-5w(NBL)2 E 2R 平均电流I一R 14.(1)7.2X105w(2)360 电荷量g=I·△ 11 由以上各式解得电荷量q=0.01C。 2024一2025学年度单元过关检测（十六）物理·热学 原子结构和波粒二象性原子核 一、单项选择题 铀核(U)与X粒子的质量之和，C错误；半衰 1.B【解析】钚核(Pu)比钚核(Pu)少了6个 期由原子核内部性质决定，与外界的物理和化学 中子，A错误；根据核反应方程中质量数守恒和 状态无关。所以钚核(Pu)的半度期不会随外 电荷数守恒，可知X粒子的电荷数为2，质量数 界环境温度的变化而改变，D错误。 为4，为氮核(He),B正确：依题意，核反应过程 2.C【解析】布朗运动是悬浮的小颗粒的无规则 出现了质量亏损，可知钚核(Pu)的质量大于 运动，分子都在永不停息地做无规则运动不是布 期运动，A错误；浸润即液体在与固体表面接触 5 ·18