交变电流传感器(附答案)
【高考复习】2020版高考物理 单元测试 交变电流传感器(含答案解析)
2020版高考物理单元测试交变电流传感器1.一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改为110 V，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A．200 B．400 C．1 600 D．3 2002.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同3.现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是( )A．把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的4.一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A．5 V B．5 2 V C．10 V D．10 2 V5.如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=55∶1,原线圈接电压u=220sin 100πt V的交流电源,电表均为理想电表。
闭合开关后,在滑动变阻器的滑片P从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是( )A.副线圈交变电流的频率是100 HzB.电压表的示数为4 VC.滑动变阻器两端的电压先变大后变小D.电流表的示数变小6.假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．以下措施中可行的是( ) A ．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的 B ．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的C ．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D ．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°7.如图所示，面积均为S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e=BS ωsin ωt 的图是( )8.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，则外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J9. (多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P 用，则下列关系式中正确的是( )A ．P ′=U 2S ρlB ．P ′=P 2ρl U 2SC ．P 用=P －U 2S ρlD ．P 用=P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－P ρl U 2S10. (多选)边长为L 的正方形线框在匀强磁场B 中以角速度ω匀速转动，产生的感应电流的最大值为I m ，设灯泡的电阻为R ，其他电阻不计．从如图所示位置开始计时，则( )A ．电路中电流的最大值I m =BL 2ωRB ．电路中电流的瞬时表达式为i=I m sin ωtC ．电流表的读数为I m2D ．灯泡的电功率为I 2m2R11. (多选)如图所示，理想变压器原线圈匝数n 1=1 210，副线圈匝数n 2=121，原线圈电压u=311sin100 πt (V)，负载电阻R=44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )A ．A 1读数为0.05 AB ．V 1读数为311 VC ．A 2读数为0.5 AD ．V 2读数为31.1 V12. (多选)如图所示为某兴趣小组设计的一种发电装置，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向；矩形线圈abcd(d 点未在图中标出)的匝数为N ，其边长ab=cd=l ，bc=ad=2l ；线圈的总电阻为r ，外接电阻为R ；线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 边和ad 边同时进、出磁场．在磁场中，bc 边和cd 边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．则( )A ．bc 边和ad 边在磁场中运动时，线圈的感应电动势的大小为NBl 2ωB ．bc 边和ad 边在磁场中运动时，bc 边所受安培力的大小为4N 2B 2l 3ωR ＋rC ．通过R 的电流有效值为2NBl 2ωR ＋rD ．通过R 的电流有效值为4NBl 2ω＋.13.如图所示，交流发电机电动势的有效值E=20 V ，内阻不计，它通过一个R=6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V 0.25 W ”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器原、副线圈匝数比； (2)发电机的输出功率．14.1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用着费用高昂的直流电．而尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P=100 kW，输出电压为U1=250 V，用户需要的电压为U2=220 V，输电线电阻为R=10 Ω，若输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比；(3)求降压变压器的最大输出电流I2(结果保留整数)．答案解析1.答案为：B ；解析：根据变压器的变压规律U 1U 2=n 1n 2，可求副线圈匝数为400，所以选项B 正确．2.答案为：B ；解析：声波、电磁波都能传递能量和信息，选项A 错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，选项B 正确；可见光属于电磁波，“B 超”中的超声波是声波，波速不同，选项C 错误；红外线波长较X 射线波长长，故选项D 错误．3.答案为：B ；解析：要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A 错误；通过电磁波可以实现各种通信，B 正确；“B 超”是利用了超声波的反射原理，C 错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X 射线实现成像的，D 错误．4.答案为：C ；解析：根据P=U 2R ，对直流电有P=（10 V ）2R ，对正弦式交流电有P 2=U ′2R，所以正弦式交流电的有效值为U′=PR 2=102V ， 故交流电源输出电压的最大值U m ′= 2 U ′=10 V ，故选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．5.答案为：B ；解析：由电压公式知交变电流的角速度为ω=100πrad/s,则频率f==50Hz,变压器不改变电流的频率,故副线圈交变电流的频率是50Hz,A 错误;原线圈两端的输入电压有效值为220V,由知,副线圈两端电压为U 2=4V,即为电压表的读数,故B 正确;在滑动变阻器的滑片P 从最上端滑到最下端的过程中,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知,变压器的输出电流增大,则输入的电流也增大,即电流表的示数变大,定值电阻R 两端的电压变大,副线圈两端电压不变,所以滑动变阻器两端电压变小,故C 、D 错误。
第十章 交变电流传感器【师说】课后练习：30(含详细解析,2019新题)
如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.匀速转动(O 轴位于磁场边界，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时，则转动一周产生的感应电流的有效值在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈金属滑环L 、交流电流表中点的轴旋转．下列说法中正确的是的示数随时间按余弦规律变化的示数越小的电流瞬时值最大．线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则流经定值电阻R 的电流的有效值也变为原来的两倍的示数为交变电流的有效值，不随时间变化，流的最大值越大，有效值越大，交流电流表的示数越大，B 错误；线圈与磁场平行时，线圈切割磁感线的速度最正确；交变电流的最大值为I m ＝NBS ωR，线圈角速度加倍，则最大值加倍，有效值加倍，在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴，则感应电流的峰值I m 和周期T 的变化情况是(不变 变大由于线圈和永磁铁不变，风速增大时，转速增大，磁感应强度的变化率增大，故感应电动势增大，感应电流增大；转速增大，周期变小，故A 正确．．下图中不表示交变电流的是( )交变电流是大小和方向均随时间发生周期性变化的电流，A 中的电流方向不变，始终为正方向，如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间加上下图所示的交变电压后，能图象可知，电子先做加速度减小的加速运动，14T 时刻速度最大，由34T 电子反向做加速度减小的加速运动，34T 时刻速度最大，由时刻速度为零，回到初始位置，即电子能做往复运动．同样的方法可得如图甲所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如方向为电流正方向，则( )时间段对应甲图中A 至B 图的过程 时刻对应甲图中的C 图，则1 s 内电流的方向改变了50次D ．若乙图中b 等于0.02 s ，则交流电的频率为50 Hz解析 由交变电流的产生原理可知，甲图中的A 、C 两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过1/4个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中A 至B 图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A 对；甲图中的C 图对应的电流为零，B 错；每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，所以一个周期以内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应Od 段等于交变电流的一个周期，若已知d 等于0.02 s ，则频率为50 Hz,1 s 内电流的方向将改变100次，C 错；而D 选项频率应该是25 Hz.答案 A8.[2014·温州联考]电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在螺线管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应的感应电流的变化为( )解析 由感应电流公式I ＝E R ＝n ΔΦR Δt可知，感应电流的大小与磁通量的变化率有关，在Φ—t 图象上各点切线的斜率的绝对值表示感应电流的大小，斜率的正、负号表示电流的方向；根据题图乙，在0～t 0时间内，感应电流I 的大小先减小到零，再逐渐增大，电流的方向改变一次，只有选项B 符合要求．答案 B9.[2014·合肥检测]在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd 边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t ＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝2πT绕cd 边沿如图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 变化关系图象为( )解析 在0～T4内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流方向为负值，在T 4～34T 内，线圈中无感应电流；在34T 时，ab 边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流方向为正值，故只有B 项正确．答案 B10．传统的电动车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与电动车车轮相连，另一端连接条形永久磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在C 形软铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示．已知波形图中正负尖峰电压分别为U m 和－U m ，两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt ，发电机线圈匝数为n.下列判断正确的是( )A ．驱动轴转动的角速度ω＝2π/ΔtB．线圈电压的有效值U＝2U m t/2C．穿过线圈磁通量变化率的最大值k m＝U m t/nD．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U＝U m t/2解析已知两相邻正负尖峰电压对应时间差为Δt，可得交变电流的周期T＝2Δt，驱动轴转动的角速度ω＝2π/(2Δt)＝π/Δt，A错误；交变电流不是按正弦规律变化的，电压最大值与有效值的关系不是U m＝2U，B错误；由法拉第电磁感应定律得，感应电动势与磁通量变化率成正比，U m＝nk m，穿过线圈磁通量变化率的最大值k m＝U m/n，C正确；相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值为U＝nΔΦ/2Δt，线圈转过一个完整周期，磁通量变化量为0，电压平均值为0，D错误．答案 C二、非选择题11．如图所示，n＝50匝的矩形线圈abcd，边长ab＝20 cm，bc＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈的中轴线OO′匀速转动，转动角速度ω＝50 rad/s，线圈的总电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω.试求：(1)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时感应电动势的大小；(2)1 min时间内电阻R上产生的热量Q.解析(1)线圈在图示位置产生的感应电动势最大，E m＝nBωS＝nBω·ab·bc，代入数值得E m＝50 V.(2)线圈中产生正弦式电流，有效值I＝E m2＋.在1 min内R上产生的电热Q＝I2Rt＝E2m＋2·Rt＝6.75×103 J.答案(1)50 V(2)6.75×103 J12．电压u＝1202sinωtV，频率为50 Hz的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为u0＝60 2 V的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？(已知人眼的视觉暂留时间约为116s)解析(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u－t图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1.当u＝u0＝60 2 V时，由u＝1202sinωtV求得：t1＝1600s再由对称性知一个周期内能发光的时间：t＝T－4t1＝150s－4×1600s＝175s再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t ＝3 6000.02×175s ＝2 400 s. (2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有1300s(如图中t 2＋t 3那段时间)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为116 s 远大于1300s ，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．答案 (1)2 400 s (2)见解析13.[2014·江苏调研]如图所示，面积S ＝0.5 m 2，匝数n ＝100匝，内阻r ＝2.0 Ω的矩形线圈放在磁感应强度B ＝0.02 T 的匀强磁场中，使它绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值R ＝20 Ω的电阻连接，为交流电压表．求：(1)电阻R 上的发热功率；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中，电阻R 中通过的电荷量； (3)线圈从图示位置转过60°时，交流电压表V 的读数． 解析 (1)由题意知，交变电流电动势的最大值为 E m ＝nBS ω＝100×0.02×0.5×100π V≈314 V有效值E ＝E m 2＝3142V≈222 V电阻R 上的发热功率P ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22220＋2.02×20 W≈2×103 W. (2)线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均值为E ＝n ΔΦΔt ，平均电流I ＝E R ＋r通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt联立解得q ＝n ΔΦR ＋r ＝n BSR ＋r代入数据，得q ＝100×0.02×0.520＋2.0C≈0.045 C.(3)交流电压表的示数为有效值，则示数U ＝E ＝222 V.答案 (1)2×103W (2)0.045 C (3)222 V。
2021届高考一轮(人教)物理：交变电流、传感器含答案
2021届高考一轮（人教）物理：交变电流、传感器含答案复习：交变电流、传感器1、(双选)如图所示，理想变压器原线圈接电压为220 V的正弦交流电，开关S 接1时，原、副线圈的匝数比为11:1，滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，电压表和电流表均为理想电表．下列说法正确的有()A．变压器输入功率与输出功率之比为1:1B．1 min内滑动变阻器上产生的热量为40 JC．仅将S从1拨到2，电流表示数减小D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小2、三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)。
分别用这三束光照射同一种金属。
已知用光束2照射时，恰能产生光电子。
下列说法正确的是 ( )A.用光束1照射时，不能产生光电子B.用光束3照射时，不能产生光电子C.用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D.用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大3、如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B．直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω逆时针匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是()A．I＝BL2ωR B．I＝BL2ω2RC．I＝0 D．I＝BLω2R4、一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。
该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。
则Q方∶Q正等于()A．1∶ 2 B．2∶1C．1∶2D．2∶15、远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2, 电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R．变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A．I1I2＝n1n2B．I2＝U2RC．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U26、(多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率P＝20 kW。
高考物理一轮阶段考查10交变电流、传感器(含答案)
阶段考查(十) 交变电流 传感器第Ⅰ卷 选择题，共48分一、选择题(本大题共8小题，每小题6分，共48分)1．(多选题)[2012·广东卷]某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)．对此电动势，下列表述正确的有( )A ．最大值是50 2 VB ．频率是100 HzC ．有效值是252VD ．周期是0.02 s解析：最大值E m ＝50 V ，有效值为E ＝E m 2＝252V ，频率为50 Hz ，周期为T ＝1f ＝0.02 s ，所以CD 正确．答案：CD2．(多选题)为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图10－1所示，两变压器匝数分别为N 1、N 2和N 3、N 4，a 和b 是交流电表，则( )图10－1A ．N 1＞N 2B ．N 3＞N 4C ．a 为交流电流表，b 为交流电压表D ．a 为交流电压表，b 为交流电流表解析：题图左半部分中变压器与导线并联为电压互感器，为获得低电压，N 1＞N 2；题图右半部分中变压器与导线串联为电流互感器，为获得小电流，N 3＜N 4.故A 、D 选项正确．答案：AD3．超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987年我国科学家制成了临界温度为90 K 的高温超导材料，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 Ω，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( )A ．1 kWB ．1.6×103 kWC ．1.6 kWD ．10 kW解析：原来电路中损失的电功率为P 损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4×1048002×0.4 W ＝1 000 W.用超导体后没有损失，因此答案就是A.答案：A4．[2012·天津卷]通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ，1nB.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1nC.PR kU ，1n 2D.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1n 2 解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，副线圈输出电压为kU ，输出电流I ＝P /kU ，线路损耗的电功率为P 1＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R .若将副线圈与原线圈匝数比提高到nk ，副线圈输出电压为nkU ，输出电流I ′＝P /nkU ，线路损耗的电功率为P 2＝I ′2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P nkU 2R .P 2/P 1＝1n 2，选项D 正确，A 、B 、C 错误．答案：D5．[2013·安徽高考]用图10－2所示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x 是待测电阻，R 0是定值电阻，G 是灵敏度很高的电流表，MN 是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P 的位置，当通过电流表G 的电流为零时，测得MP ＝l 1，PN ＝l 2，则R x 的阻值为( )图10－2A.l 1l 2R 0B.l 1l 1＋l 2R 0C.l 2l 1R 0D.l 2l 1＋l 2R 0 解析：当灵敏电流表的电流为零时，有R 0l 1＝R x l 2，可得R x ＝l 2l 1R 0. 答案：C6．(多选题)[2012·江苏卷]某同学设计的家庭电路保护装置如图10－3所示，铁芯左侧线圈L 1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L 2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K ，从而切断家庭电路．仅考虑L 1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )图10－3A ．家庭电路正常工作时，L 2中的磁通量为零B ．家庭电路中使用的电器增多时，L 2中的磁通量不变C ．家庭电路发生短路时，开关K 将被电磁铁吸起D ．地面上的人接触火线发生触电时，开关K 将被电磁铁吸起解析：当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工作时，火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，A 正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即L 2中的磁通量不变，B 正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，L 2不产生感应电流，开关K 不会被电磁铁吸起，C 错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁芯内产生的磁通量不为零，L 2中产生感应电流，开关K 被电磁铁吸起，D 正确．答案：ABD7．通有电流i ＝I max sin ωt 的长直导线OO ′与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图10－4所示(设电流由O 至O ′为正)，为使A 端的电势高于B 端的电势且U AB 减小，交流电必须处于每个周期的( )图10－4A ．第一个14周期 B ．第二个14周期 C ．第三个14周期 D ．第四个14周期 解析：由E ∝ΔΦΔt ∝Δi Δt 可知，要E 减小，即要Δi Δt减小，题中要求E A ＞E B ，由楞次定律知，只有在0～T 4内才符合要求．答案：A8．一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω，磁感应强度B随时间t的变化关系如图10－5所示．则线框中感应电流的有效值为()图10－5A.2×10－5AB.6×10－5AC.22×10－5A D.322×10－5A解析：0～3 s内的感应电动势E1＝ΔBΔt S＝6×10－33×(6×10－2)2V＝0.72×10－5V，感应电流I1＝E1R＝2×10－5A；同理可求得3～5 s内的感应电流I2＝3×10－5A.设感应电流有效值为I，由有效值的定义应有(2×10－5)2R×3＋(3×10－5)2R×2＝I2R×5，解得I＝6×10－5A.答案：B第Ⅱ卷非选择题，共52分二、实验题(本大题共2小题，共15分)图10－69．(7分)有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度，其结构如图10－6所示，角速度计固定在待测装置上，元件A 可在光滑杆上滑动，静止时，电压输出刚好为零．当装置绕竖直轴OO ′转动时，元件A 在光滑杆上发生位移并输出电压信号，成为航天器制导系统的信息源．已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k ，自然长度为l 0，电源的电动势为E ，滑动变阻器B 总长度为l ，当系统以角速度ω转动时，U 与ω的函数关系为__________．解析：当系统以角速度ω转动时，对元件A ，弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为kx ＝mω2(l 0＋x )，电压表的读数U ＝E x l ，解得U 与ω的函数关系为U ＝mω2l 0Ekl －mω2l. 当x ＝l 时，U ＝E ，ω＝ kl m (l 0＋l )，上式成立的条件是ω≤ kl m (l 0＋l ). 答案：U ＝mω2l 0E kl －mω2l (ω≤ kl m (l 0＋l ))10．(8分)如图10－7甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图10－7乙所示，试根据这一特性由图10－8中给定的器材设计一个自动光控电路．图10－7图10－8解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大．图10－9根据题意设计一个自动光控电路如图10－9所示．控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作．答案：见图10－9三、计算题(本大题共2小题，共37分)图10－1011．(17分)如图10－10所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0 cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C＝100 pF的电容器相接，导电环的电阻不计．环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁场磁感应强度B的变化率为ΔBΔt＝1002πsinωt.若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9C，则所用理想变压器的原副线圈的匝数之比为多少？(取π2＝10)解析：圆形导电环中感应电动势的最大值为E m＝ΔBSΔt＝1002π×πr2＝210V.电容器两端的最大电压为U m＝QC＝1.41×10－9100×10－12V＝14.1 V，变压器原副线圈匝数比为n1∶n2＝E m∶U m＝1∶100.答案：1∶10012．(20分)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？解析：建立如图10－11所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比．图10－11本题可以从线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I 线，再根据输出功率求出U 2，然后再求出U 3.(1)由线路损耗的功率P 线＝I 2线R 线可得I 线＝ P 线R 线＝ 9 000×4%10 A ＝6 A. 又因为P 输出＝U 2I 线，所以U 2＝P 输出I 线＝9 0006V ＝1 500 V ， U 3＝U 2－I 线R 线＝(1 500－6×10) V ＝1 440 V .根据理想变压器规律n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 1 500 V ＝13， n 3n 4＝U 3U 4＝1 440 V 220 V ＝7211. 所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图10－12所示)，图10－12由P 输出＝UI 线′可得I 线′＝P 输出U ＝9 000500 A ＝18 A. 所以线路损耗的功率P 线＝I 2线R 线＝182×10 W ＝3 240 W. 用户得到的电压U 用户＝U －I 线R 线＝(500－18×10) V ＝320 V . 用户得到的功率P 用户＝P 输出－P 线＝(9 000－3 240) W ＝5 760 W. 答案：(1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W。
高考物理专题练习：交变电流传感器附答案
2020高考物理专题练习：交变电流传感器含答案专题：交变电流传感器一、选择题1、两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图所示，则两只电阻的热功率之比是（）A．1︰4B．1︰2C．1︰D．1︰1【答案】B【解析】正弦交流电的热功率：，方形交流电热功率：，可得；故B正确故选B2、如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则如图所示的四个选项图中正确的是()解析：选D ．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动产生正弦式交变电流，在开始计时(t ＝0)时线圈为题图乙所示的位置，据右手定则判断电流为负方向，首先排除A 、B 选项．若达题图甲所示的位置，感应电流为负向的峰值，可见t ＝0的时刻交变电流处于负半轴且再经T 8到达中性面位置，或者φ0＝π4，瞬时值表达式i ＝I m sin (ωt －φ0)，所以0＝I m ·sin ⎝⎛⎭⎫2πT t －π4，t ＝T 8，故D 选项正确． 3、下图为两根间距为20 cm 的无限长光滑金属导轨,电阻不计,其左端连接一阻值为10 Ω的定值电阻,两导轨之间存在着磁感应强度为1 T 的匀强磁场,磁场边界虚线为正弦曲线的一部分。
一阻值为10 Ω的光滑导体棒,在外力作用下以10 m/s 的速度匀速向右运动(接触电阻不计),交流电压表和交流电流表均为理想电表。
则( )A.回路中产生的是正弦式交变电流B.电压表的示数是2 VC.导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数为零D.导体棒上消耗的热功率为0.2 W参考答案A解析：由磁场边界虚线为正弦曲线的一部分,可知导体棒切割磁感线产生正弦式交变电流,A 正确;感应电动势最大值E m =Bl m v=2 V,电压表测的是有效值,即为U==1 V,B 错误;电流表测的是有效值,所以导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数不为0,C 错误;导体棒上消耗的热功率为P= W=0.1 W,D 错误。
高考物理大一轮复习学案第十章交变电流、传感器(含答案)
考纲展示热点视角1.交变电流、交变电流的图象Ⅰ2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ3.理想变压器Ⅰ4.远距离输电Ⅰ 实验十一：传感器的简单使用 说明：1.不要求讨论交变电流的相位和相位差的问题.2.只限于单相理想变压器.1.交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主.2.传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可能性有所增加.3.本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题.第一节 交变电流的产生和描述一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流(1)定义：大小和方向随时间做□01________变化的电流． (2)图象：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中甲属于□02________交流电．2．正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕□03____________方向的轴匀速转动． (2)中性面：①定义：与磁场方向□04______的平面． ②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量□05______，磁通量的变化率为□06____，感应电动势为□07____．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次． (3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝□08__________②电压(u)：u＝□09________③电流(i)：i＝□10________(4)图象(如图)二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝□11______．2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的□12________．(2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小□13______的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的□14______相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝□15________，U＝□16________，E＝E m 2.3．平均值：E＝□17________＝BL v.特别提示：通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值(除非有特殊说明)．,1－1.(单选)下图中不表示交变电流的是()1－2.(单选)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是() A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D．线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次2－1.(单选)(2013·高考福建卷)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin 10πt (V)，则( )A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表A 的示数为1.0 A2－2.(单选)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )A ．交变电流的周期为0.125 sB ．交变电流的频率为8 HzC ．交变电流的有效值为 2 AD ．交变电流的最大值为4 A交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt 电动势 e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压u ＝U m sin ωt ＝RE mR ＋r sin ωt电流i ＝I m sin ωt ＝E mR ＋rsin ωt2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．特别提醒：Φ－t 图象与对应的e －t 图象是互余的．(单选)如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下图所示的四幅图中正确的是()[思路点拨]确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应电流的方向，(2)感应电流的大小，(3)感应电流大小的变化趋势．[尝试解答]________[总结提升]解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m＝nBSω中的S为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．1．(单选)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是()交流电有效值的求解1．正弦式交流电有效值的求解利用I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m2计算．2．非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．(单选)(2014·沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为( )A ．7.5 VB ．8 VC ．215 VD ．313 V[尝试解答] ________[解题技巧] (1)要取一个周期的时间计算电热； (2)分段处理：曲线为正弦的部分用I ＝I m 2⎝⎛⎭⎫U ＝U m 2代替，恒定的部分有效值即为瞬时值．2．(单选)如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6交变电流的“四值”的比较1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值 e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt 计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m ＝nBSωI m ＝E mR ＋r讨论电容器的击穿电压 有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E ＝E m 2 U ＝U m2I ＝I m2(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值(4)交流电压表和电流表的读数为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E ＝BL v E ＝nΔΦΔtI ＝E R ＋r计算通过电路截面的电荷量2.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)求出角速度ω，ω＝2πT＝2πf .(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m ＝nBSω求出相应峰值． (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．如：①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝I m cos ωt .如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)线圈转过130 s 时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经130 s 通过电阻R 的电荷量是多少？[课堂笔记]3．(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin (25t ) VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W弄不清交流电“四值”的区别而造成错误范例 (单选)标有“220 V 、40 W ”的电灯和标有“20 μF 、300 V ”的电容器并联接到交流电源上，V 为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是( )A ．t ＝T2时刻，V 的示数为零B ．电灯恰正常发光C ．电容器不可能被击穿D ．V 的示数保持110 2 V 不变[错因分析] 错解1：误认为电压表示数为电压的瞬时值或平均值而错选A 、D. 错解2：误认为电容器的耐压值为有效值而错选C.[解析] V 的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B 正确；电压的峰值220 2 V ≈311 V ，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C 错．[答案] B[真知灼见] 在解答有关交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时，一定要用平均值．4．(单选)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A．电压表V的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J一_高考题组1．(多选)(2013·高考山东卷) 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左2．(多选)(2012·高考广东卷)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有()A．最大值是50 2 V B．频率是100 HzC．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s3．(单选)(2013·高考海南卷)通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为()A．12 V B．410 VC．15 V D．8 5 V二_模拟题组4．(单选)(2014·郑州模拟)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V．图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象．则()A ．电阻R 上的电功率为20 WB ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)D ．通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝1.41cos 50πt (A) 5．(多选)(2014·湖南十二校联考)如图所示，边长为L 的正方形单匝线圈abcd ，其电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线O ′O 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B .若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O ′O 匀速转动，则以下判断正确的是( )A ．图示位置线圈中的感应电动势最大为E m ＝BL 2ωB ．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωtC ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL 2R ＋rD ．线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4R4（R ＋r ）2温馨提示日积月累，提高自我 请做课后达标检测30第二节 变压器 远距离输电一、变压器原理1．工作原理：电磁感应的□01______现象． 2．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1U 2＝□02______，若n 1>n 2，为□03______变压器；若n 1<n 2，为□04______变压器．(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝□05______； 有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 二、远距离输电 1．电路损失(1)功率损失：设输电电流为I ，输电线的电阻为R ，则功率损失为ΔP ＝□06______． (2)电压损失：ΔU ＝□07______． 减小功率损失和电压损失，都要求提高□08__________，减小输电电流． 2．降低损耗的两个途径(1)一个途径是减小输电线的□09______．由电阻定律R ＝ρlS可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当用□10____________的金属材料制造输电线．此外，还要尽可能增加导线的□11__________． (2)另一个途径是减小输电导线中的□12______，由P ＝IU 可知，当输送功率一定时，提高□13______可以减小输电电流．,1－1.(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A ．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 1－2.(单选)如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n 1＝1 000匝，副线圈匝数n 2＝200匝，交流电源的电动势e ＝311sin 100πt V(不考虑其内阻)，电阻R ＝88 Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则( )A ．电压表的示数为62.2 VB ．电流表的示数为2.5 AC ．通过R 的电流最大值为0.5 AD ．变压器的输入电功率为22 W2．(单选)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响．则 ( )A ．送电电流变为原来的2倍B ．输电线上降落的电压将变为原来的2倍C ．输电线上降落的电压将变为原来的12D ．输电线上损耗的电功率将变为原来的12理想变压器原、副线圈关系的应用1．基本关系(1)P 入＝P 出，(有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋……) (2)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2．制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定．(单选)(2013·高考广东卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1, V 和A 均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )A ．电流频率为100 HzB ．V 的读数为24 VC ．A 的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 W [尝试解答] ________[总结提升] 关于理想变压器的四点说明： (1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．1.(单选)(2012·高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据I 1I 2＝n 2n 1可以判断I 1的变化情况．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化． 2.负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．(单选)(2012·高考福建卷)如图，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器．V 1和V 2是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 2是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小 [尝试解答] ________[方法总结] 变压器动态分析的思路流程：2．(多选)(2014·杭州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin 100πt (V)，则( )A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表V 1的示数为22 VB ．当t ＝1600s 时，电压表V 0的读数为220 VC ．单刀双掷开关与a 连接，当滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中，电压表V 1的示数增大，电流表示数变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表V 1和电流表的示数均变小关于远距离输电问题的分析1．远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)：(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率： P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线．当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n2.(单选)(2012·高考天津卷)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ，1nB.⎝⎛⎭⎫P kU 2R ，1nC.PR kU ，1n 2D.⎝⎛⎭⎫P kU 2R ，1n 2 [尝试解答] ________[总结提升] 解决远距离输电问题应注意下列几点： (1)画出输电电路图．(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等． (3)输电线长度等于距离的2倍． (4)计算线路功率损失一般用P 损＝I 2R 线．3．(单选)(2014·南京模拟)某小型水电站的电能输送示意图，如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，输入、输出电压分别为U 1、U 2，输出功率为P ；降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4，输入、输出电压分别为U 3、U 4，输入功率为P ′(变压器均为理想变压器)．若额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )A ．U 2＝U 3B ．P ＝P ′ C.n 2n 1>n 3n 4 D.n 2n 1<n 3n 4对输电线路中各量关系不明确造成错误范例 (单选)某远距离输电电路的输电电压为U ，输电导线的总电阻为R ，下列分析正确的是( )A ．由公式P ＝U 2R 得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少B ．由公式I ＝UR得到，输电导线的电阻越小，电流越大C ．由公式P ＝I 2R 得到，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大D ．由公式P ＝IU 得到，输电导线上的功率损失与电流强度成正比 [错因分析] 错解1：不清楚输电电压与损失电压的区别，而误选A 或D. 错解2：不清楚输电电流是由输出功率和输电电压决定的而误选B.[解析] 用P ＝U 2R 讨论输电导线的功率损失时，电压应为导线损失的电压ΔU ，而不能用输电电压，故A 错；用I ＝UR 讨论输电线中的电流，电压应为导线损失的电压，实际上输电电流I ＝PU ，故B 错；C 项中I 、R 均是导线的电学量，故C 正确；而P ＝IU 是输电功率，不是导线损失的功率，而导线损失的功率应为ΔP ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ，故D 错．[答案] C[真知灼见] (1)在应用电学公式时，要注意公式中的每一个量必须是同一段电路或同一个元件的量．(2)对远距离输电，要弄清各量之间的关系，常见错误都是误认为导线上的电压降等于输电电压．解决的方法是：把升压变压器看做电源，导线、降压变压器看做用电器，两者串联接到升压变压器上．一 高考题组 1．(单选)(2013·高考四川卷) 用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎫100πt ＋π2 A2．(多选) (2011·高考山东卷)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为变压器示意图．保持输入电压U 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压随时间t 变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )A ．u 2＝190 2 sin (50πt )VB ．u 2＝190 2 sin (100πt )VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 3．(单选)(2010·高考浙江卷)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻二_模拟题组4．(单选)(2014·银川模拟)如图所示，理想变压器与电阻R 、交流电压表V 、交流电流表A 按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，电阻R ＝10 Ω.图乙是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ．则下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率是50 2 HzB ．电流表A 的读数为210A C ．电压表V 的读数为10 2 V D ．变压器的输入功率为10 W 5．(多选)(2014·陕西西工大附中模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，接线柱a 、b 接在电压为u ＝222sin (100πt )V 的交流电源上，R 1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R 2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 ．t ＝1600s 时，a 、b 两点间电压的瞬时值为11 V B ．t ＝1600s 时，电压表的读数为220 VC ．当R 2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大D ．在1分钟内电阻R 1上产生的热量为2 904 J温馨提示日积月累，提高自我 请做课后达标检测31实验十一 传感器的简单使用实验目的1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性． 2．学会传感器的简单使用．实验原理1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)．2．其工作过程如图所示：实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如图甲所示)．(2)准备好记录电阻与温度关系的表格．(如下表)次数12345 6待测量温度(℃)电阻(Ω)(3)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中，把记录的数据画在R－T图中，得图线如图乙所示．2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录．把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.光照强度弱中强无光照射阻值(Ω)结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大．误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．改进创新对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：(1)往R t上擦一些酒精．(2)用吹风机将热风吹向电阻，根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性．实验分析：(1)中指针左偏，说明R t的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大．(2)中指针右偏，R t的阻值减小，而电阻R t温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结论．热敏电阻的原理及应用用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将R T和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图甲虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图乙所示，图中的电压表内阻很大．R L的测量结果如下表所示．温度t(℃)30.040.050.060.070.080.090.0。
高考物理：专题11-交变电流、传感器(有答案)
专题11 交变电流 传感器1. （15江苏卷）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将22019变电流改为110V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为A ．200B ．400C ．1600D ．3200 解析：根据2121n n U U =，解得4002=n . 答案：B2．（15北京卷）利用所学物理知识，可以初步了解常用的一卡通（IC 卡）的工作原理及相关问题.IC 卡内部有一个由电感线圈 L 和电容 C 构成的 LC 振荡电路，公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC 卡内的线圈 L 中产生感应电流，给电容 C 充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是 IC 卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B ．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC 卡才能有效工作C ．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈 L 不会产生感应电流D ．IC 卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息 答案：B解析：IC 卡内只是一个 LC 振荡电路，并没有电池，故A 选项错；只有当读卡机发出特定频率的电磁波时，IC 卡才能正常工作，故 B 选项对；当读卡机发射的电磁波偏离该频率时，也会产生变化的磁场，但达不到电谐振，线圈中仍可以产生的电流但较小，故 C 错；IC 卡是可以和读卡机进行数据传输的，如可以显示卡内余额，故 D 选项错.3.（15福建卷）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T 的原、副线圈匝数分别为n 1 、n 2 .在T 的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )答案：C解析：原线圈电压的有效值：21m U U =，根据2121n n U U =可求：2122m Un n U =，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的电流功率等于输入功率P ，所以输电线上电流2U PI =，导线上损耗的电功率2221242⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=='m U P nn r r I P ，所以C 正确，A 、B 、D 错误.4.（15四川卷）小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图所示.矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是 D．有效值是 答案：D解析：由题意可知，线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e 0，又因为发电机线圈共N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne 0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne 0，故选项A 、B 错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U ＝，即U ＝，故选项C 错误；选项D 正确.5.（15安徽卷）图示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的变流电源两端，R 0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A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是 A ．电压表V 1示数增大 B ．电压表V 2、V 3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 答案：D解析：根据变压器原理，输出电压U 2保持不变，而A 2示数变大说明回路电阻变小，所以滑动变阻器电阻R 减小了，即变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，故答案为D ．022Ne 02Ne 2m U 02Ne6.（15广东卷）图5为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220V 降至110V ，调节前后A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2 答案：C解析：设原线圈中电流为I 1，匝数为n 1，两端输入电压为U 1，输入功率为P 1，幅线圈中电流为I 2，匝数为n 2，两端输出电压为U 2，输出功率为P 2，根据理想变压器原副线圈两端电压与匝数关系有：21U U ＝21n n ，所以当输出电压U 2由220V 降至110V 时，副线圈匝数n 2也应减少为一半，故选项C 正确；由于副线圈两端所接用电器不变，所以当用电器电压减半时，其电流I 2也减半，故选项A 错误；根据功率计算式P ＝UI 可知，副线圈中输出功率P 2变为原来的1/4，故选项B 错误；由能量守恒定律可知，原线圈中输入功率P 1也变为原来的1/4，故选项D 错误.。
2024年高考物理真题和模拟题分类汇编专题11交变电流传感器含解析
专题11 交变电流 传感器选择题1. (2024·浙江卷)如图所示，虚线是正弦沟通电的图像，实线是另一沟通电的图像，它们的周期T 和最大值m U 相同，则实线所对应的沟通电的有效值U 满意( )A. 2mU U = B. 22mU U = C. 22mU U > D. 22mU U < 答案D 解析：因虚线是正弦沟通电的图像，则该沟通电的有效值为2=22m mU U U =有效值 由图可知，在随意时刻，实线所代表的沟通电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦沟通电的瞬时值，则实线所代表的沟通电的有效值小于虚线表示的正弦沟通电的有效值，则22mU U < 故选D 。
2. (2024·湖南卷)如图，志向变压器原、副线圈匝数比为12:n n ，输入端C 、D 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L 1、L 2的阻值始终与定值电阻0R 的阻值相同。
在滑动变阻器R 的滑片从a 端滑动到b 端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )A. L 1先变暗后变亮，L 2始终变亮B. L 1先变亮后变暗，L 2始终变亮C. L 1先变暗后变亮，L 2先变亮后变暗D. L 1先变亮后变暗，L 2先变亮后变暗 答案A 解析：副线圈的总电阻为200111ap pbR R R R R =+++ 解得()()()()()()002002appbap pb appbR R R R R R R R R R RR R R R +⋅++⋅+==++++则滑动变阻器R 的滑片从a 端滑到b 端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，依据等效电阻关系有12221212122122221=n U U n n U nR R n I n I n I n ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭等 则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有10U I R R =+等 ，1212n I I n =1I 先减小后增大，2I 先减小后增大，则1L 先变暗后变亮，依据110U U I R =-，2211n U U n =由于1I 先减小后增大，则副线圈的电压2U 先增大后减小，通过L 2的电流为220L pbU I R R =+则滑动变阻器R 的滑片从a 端滑到b 端过程中，pb R 渐渐减小，副线圈的电压2U 增大过程中 2L I 增大；在副线圈的电压2U 减小过程中，通过R 0的电流为020R apU I R R =+ap R 渐渐增大，则0R I 越来越小，则022L R I I I ↑=↑-↓则1L 先变暗后变亮，2L 始终变亮；故选A 。
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第十单元交变电流传感器章末达标测试(时间：60分钟满分：110分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，每小题只有一个选项符合题意)1．如图1所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不．正确的是()图 1A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶12.如图2所示，三个灯泡是相同的，额定功率足够大，直流电源E1内阻可以忽略，交流电源E2电动势的有效值与E1相等，自感线圈电阻不计。
当开关S接到接点A时，三灯亮度相同，当开关S接到接点B时()A．甲、乙、丙三灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮图2C．甲灯和乙灯等亮，丙灯不亮D．乙灯最亮，丙灯不亮3.如图3所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是()A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小图3 C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变4．全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图4所示)。
以下说法中正确的是()图 4①若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极②若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极③若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中④若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中A.①③B.②④C.①④D.②③5．利用如图5所示的电流互感器可以测量被测电路中的电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50 mA，则()A．被测电路的电流有效值为0.5 AB．被测电路的电流平均值为0.5 AC．被测电路的电流最大值为5 2 A 图5 D．原、副线圈中的电流同时达到最大值6．(2012·江苏苏北四市调研)如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，电容器电容C＝100 μF。
已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示，则()图 6A．原线圈输入电压的最大值为400 VB．交流电的频率为100 HzC．电容器所带电荷量恒为2×10－3 CD．电阻R1消耗的电功率为10 W是定值电阻，R2是正温度系数热敏电阻，L为7．如图7所示，R小灯泡，当温度降低时以下判断错误的是()A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大图7C．小灯泡的亮度变小D．小灯泡的亮度变大8.如图8所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。
已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。
若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为A．e＝12πsin120t(V)B．e＝24πsin120πt(V)C．e＝0.04πsin0.4πt(V)D．e＝0.4πcos2πt(V) 图89．(2012·绥化模拟)图9甲是一教学演示用发电机构造示意图，线圈转动产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙。
发电机线圈电阻为0.5 Ω，外接电阻为2.5 Ω，则下列判断错误的是()图9A．线圈转速为50 r/sB．电压表的示数为2.5 VC．电路中电流的最大值为 2 AD．若线圈转速变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率也变为原来的2倍二、计算题(本题共3小题，共56分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10．(20分)如图9所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r。
现在让线圈以OO′连线为轴，以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，求：(1)闭合电路中电流瞬时值i的表达式；图9(2)当t＝π4ω时，电阻R两端的电压值。
11．(15分)如图11甲所示是一种振动发电装置，它的结构由一个半径为r＝0.1 m的50匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成，假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙)。
线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为15πT，方向不变，线圈的总电阻为2 Ω，它的引出线接有8 Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，使线圈做往复运动，便有电流通过电珠，当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。
图11(1)画出线圈中感应电流随时间变化的图像(取电流从a→L→b为正方向)；(2)在0.1 ～0.15 s内推动线圈运动过程中的作用力；(3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计)。
12．(20分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。
发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，输电导线中的电功率损失为输入功率的4%。
(1)画出上述输电全过程的线路图。
(2)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。
(3)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。
(4)计算降压变压器的输出功率。
1.解析：由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A错误而D正确；由I1∶I2＝n2∶n1得，I1∶I2＝1∶2，选项B正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C正确，本题选择不正确的选项，故应选A。
答案：A2.解析：当开关S接到A点时，三个相同的灯泡亮度相同，说明通过三个灯泡的电流大小相等，三个支路对所加频率的交流电的阻碍作用相同。
当开关S接B点时，由于所加的是直流电，含电阻支路的阻碍作用不变，含电感线圈支路的阻碍作用减小(线圈有“阻交流，通直流”的作用)，含电容支路的阻碍作用变为无穷大(电容有“通交流，隔直流”的作用)。
所以甲灯亮度不变，乙灯变亮，丙灯不亮。
答案：D3.解析：滑动变阻器触头P向左移动时，电阻减小，通过D的电流变大，发光二极管发出的光增强，光照射光敏电阻，R的阻值减小，通过L的电流变大，L消耗的功率变大；反之，P向右移动时，L的功率变小。
答案：A4. 解析：控制电流由a →b ，由安培定则，电磁铁左端为N 极，右端为S 极，铁芯2被磁化，A 端为N 极，B 端为S 极，而被吸入线圈中。
若a 、b 处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈。
答案：AD5. 解析：交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I 2＝50 mA ＝0.05 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1得，I 1＝5 A ，A 、B 均错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值I m ＝2I 1＝5 2 A ，C 正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时副线圈中的电流最小；原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大，副线圈中电流最大。
所以原、副线圈电流有相位差，故不能同时达到最大值，D 项错误。
答案：C6. 解析：由题图乙可知变压器输出的电压最大值为20 V ，变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，所以原线圈输入电压的最大值为400 V ，A 选项正确；副线圈交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，原、副线圈交流电的频率一致，B 选项不正确；电容器所带最大电荷量为Q ＝CU ＝1.414×10－3C ，C 选项不正确；R 1消耗的电功率P ＝U 2R 1＝20 W ，D 选项错误。
答案：A7. 解析：正温度系数热敏电阻，随温度的降低而减小，当温度降低时，外电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，而R 1上的电压会增大，使得并联的部分电压减小，因此通过小灯泡的电流减小，亮度变小，选项A 、B 、C 正确，D 错误。
答案：D8. 解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值为 E m ＝BSω＝BS ·2πn ＝1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V) 角速度：ω＝2πn ＝2π×1260 rad/s ＝0.4 π rad/s初相：Φ0＝0则感应电动势瞬时值表达式为 e ＝E m sin(ωt ＋Φ0)＝0.04πsin0.4πt (V) 由此可知选项C 是正确的。
答案：C9. 解析：由题图乙可知，交流电的周期为T ＝0.02 s ，由T ＝1n 可得，转速n ＝50 r/s ，选项A 正确；交流电的有效值为E ＝E m 2＝3 V ，电压表的示数U ＝ER ＋r R ＝2.5 V ，选项B 正确；电路中电流的最大值为I m ＝E mR ＋r ＝ 2 A ，选项C 正确；外电阻消耗的功率为P R ＝(E R ＋r)2R ，若转速变为原来的2倍，由E m ＝nBSω，E ＝nBSω2得，电动势变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率变为原来的4倍，选项D 错误。
答案：D10. 解析：(1)沿O ′O 方向看去，磁场分布的侧视图如图所示。
由图可知，线圈转动时只有一条边切割磁感线，产生感应电动势，在t 时刻线圈的电动势为e ＝nBl v 1＝nBl v ·sin ωt 其中v ＝ω·l2解得e ＝12nBl 2ωsin ωt据闭合电路欧姆定律可知，闭合电路中的电流为 i ＝eR ＋r ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin ωt 。
(2)由电流瞬时值表达式知，t ＝π4ω时，流过电阻R 的电流为i ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin(ω×π4ω)＝2nBl 2ω4(R ＋r )由部分电路欧姆定律知，t ＝π4ω时， 电阻R 两端电压为U ＝iR ＝2nBl 2ωR 4(R ＋r )。
答案：(1)i ＝nBl 2ω2(R ＋r )sin ωt (2)2nBl 2ωR4(R ＋r )11. 解析：(1)在0 s ～0.1 s 内感应电动势E 1＝nBL v 1v 1＝0.100.1m/s ＝1 m/s L ＝2πr ，I 1＝E 1R 总＝0.2 A在0.1 ～0.15 s 内：v 2＝2 m/s ，E 2＝nBL v 2，I 2＝E 2R 总＝0.4 A 。
(2)因为外力匀速推动线圈，所以有：F ＝F 安＝nBI 2L ＝nBI 2·2πr ＝50×0.2π×0.4×2π×0.1N ＝0.8 N 。
(3)电流的有效值为I ，则有： I 2R ×0.15＝0.22R ×0.1＋0.42R ×0.05 I 2＝225所以P 出＝I 2R ＝225×8 W ＝1625 W ＝0.64 W 。