高考物理总复习交变电流、传感器传感器的应用实例练习(1)
高考物理复习 高效学习方略 101 交变电流 传感器练习
选修3-2 第十章第1讲(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共45分)1．下面关于交变电流的说法中正确的是( )A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的最大值B．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D．对同一电阻且时间相同，则跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值解析CD 本题考查交变电流中对各概念的理解．2．如图所示，面积均为S的线圈均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＝BSωsin ωt的图是( )解析 A 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsin ωt，由这一原则判断，A图中感应电动势为e＝BSωsin ωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．3．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流电动势e＝2202sin ωt，则( )A．交流电的频率是50 HzB．交流电的有效值是220 VC．当t＝0时，线圈平面恰好与中性面重合D．当t＝1200s时，e有最大值220 2 V解析BC 由题设知，电动势最大值为220 2 V，故有效值是220 V；t＝0时，e＝0，故B、C正确．ω未知，f无法确定，t＝1200s时的瞬时值无法确定，因此A、D错．4.如图所示的交变电流，最大值为I m，周期为T，则下列有关该交变电流的有效值I ，判断正确的是( )A ．I ＝I m2B ．I <I m2C ．I >I m2D ．以上均不正确解析 B 显然题给交变电流为非正弦交流电，不满足I ＝I m2的关系．将题给交变电流与图中虚线所示的正弦交变电流进行比较，可以看出，在一个周期内两者除了A 、B 、C 、D 四个时刻的电流的瞬时值相等外，其余时刻都是虚线所示的瞬时值略大于实线所示的瞬时值，所以可确定正弦交变电流在任意一个周期内在相同的电阻上产生的热量必大于题给交变电流产生的热量，因此题给交变电流的有效值I 必小于I m2，B 正确．5．下列说法正确的是( )A ．交变电流在1个周期内电流方向改变2次B ．交变电流的有效值总是最大值的12倍C ．因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同D ．若正弦交变电流的最大值是10 A ，则它的最小值是－10 A解析 A 线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面．对于正弦式交变电流，有效值是最大值的12，对其他的交变电流不一定有这样的关系；交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同；交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零．正确选项为A.6．一电阻接一直流电源，通过4 A 的电流时热功率为P ；若换接一正弦交流电源，它的热功率变为P2，则该交变电流的最大值为( )A ．4 AB ．6 AC ．2 AD ．4 2 A解析 A 由P ＝I 2R ，R ＝P I 2＝P 16，接交流电时P 2＝I ′2·P 16，I ′＝42A ，I m ＝2I ′＝4 A.7.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示．如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为( )A ．400 V,0.02 sB ．200 V,0.02 sC ．400 V,0.08 sD ．200 V,0.08 s解析 B 由图可知，该交流电的最大值和周期分别是：E m ＝100 V ，T ＝0.04 s ，而最大值E m ＝NBS ω，周期T ＝2πω.当线圈转速加倍时，ω′＝2ω，故E ′m ＝2E m ＝200 V ，T ′＝T2＝0.02 s ．故B 选项正确． 8．电阻R 1、R 2和交流电源按照图甲所示方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 的变化情况如图乙所示．则( )A ．通过R 1的电流的有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流的有效值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压有效值是6 2 V解析 B 通过R 1和R 2的电流的有效值都是0.6 A ，故A 、C 错；R 2两端的电压有效值是12 V ，故D 错；R 1两端的电压有效值是6 V ，故B 正确．9．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴线匀速转动时产生的正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线a 所示．当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图b 所示．以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是( )A ．图线a 磁通量变化率的最大值为75 VB ．图线b 电动势的瞬时值表达式为e ＝100sin 1003πt (V)C ．线圈先后两次转速之比为2∶3D ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零解析 B 由题图知，图线a 磁通量变化率的最大值为150 V ，A 项错．图线b ，T ＝0.06 s ，ω＝2πT ＝2π0.06＝100π3，对于图线a ，T a ＝0.04 s ，ωa ＝2πT a ＝2π0.04＝50π，ωaωb＝50π100π3＝32.故线圈先后两次转速之比为3∶2，C 项错．在t ＝0时刻，穿过线圈的磁通量均最大，D 项错．综上所述，只有B 项正确．二、非选择题(共55分)10．(15分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n ＝100.穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所示．发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电路电阻R ＝95 Ω.已知感应电动势的最大值E m ＝n ωΦm ，其中Φm 为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．解析 从Φt 图象看出Φm ＝1.0×10－2Wb ，T ＝3.14×10－2s. 已知感应电动势的最大值E m ＝n ωΦm ，又ω＝2πT，故电路中电流最大值I m ＝E mR ＋r ＝n ·2π·Φm T R ＋r ＝100×2×3.14×1.0×10－23.14×10－2＋A ＝2 A.交流电流表读数是交流电的有效值，即I ＝I m2＝1.4 A. 【答案】 1.4 A11．(18分)如图所示，N ＝100匝的正方形线圈，边长L ＝10 cm ，电阻r ＝1 Ω.在匀强磁场中，B ＝0.4 T ，以n ＝100π rad/s 的转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R ＝9 Ω 的电阻组成闭合回路(电压表是理想电表)，求：(1)从中性面开始计时，写出线圈中产生感应电动势e 的表达式．(2)电压表的示数．(3)1 min 内，外力所做的功W F .解析 (1)线圈转动的角速度为ω，电动势最大值为E m ，则ω＝2πn ＝200 rad/s.E m ＝NBS ω＝80 V.所以e ＝E m sin ωt ＝80sin 200t V. (2)电压表的示数为U ，则U ＝IR ＝(E m2)RR ＋r＝802×99＋1V ＝51 V. (3)1 min 内外力的功为W F ＝I 2(R ＋r )t ＝(E R ＋r )2(R ＋r )t ＝(E m 2)2×tR ＋r＝(802)2×609＋1 J ＝1.92×104J.【答案】 (1)e ＝80sin 200t V (2)51 V (3)1.92×104J12．(22分)用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd ，线框每边长10 cm ，每边的电阻值为0.1 Ω，把线框放在磁感应强度为B ＝0.1 T 的匀强磁场中，并使它绕轴O 1O 2以ω＝100 rad/s 的角速度旋转，旋转方向如图所示(沿O 2O 1由O 2向O 1看为顺时针方向)．已知O 1、O 2两点分别在ad 和bc 上，轴O 1O 2在线框平面内，并且垂直于B ，O 1d ＝3O 1a ，O 2c ＝3O 2b .(1)当线框平面转至和B 平行的瞬时(如图所示位置)： ①每条边产生的感应电动势的大小各是多少？ ②线框内感应电流的大小是多少？方向如何？ (2)求线框由图所示位置旋转π3的过程中，产生的平均电动势的大小． (3)线框旋转一周内产生的热量为多少？解析 (1)①令L 表示正方形线框的边长，R 表示其每边的电阻值，则L ＝0.1 m ，R ＝0.1 Ω，设此时cd 段感应电动势的大小为E 1，ab 段感应电动势的大小为E 2，则E 1＝BLv 1＝3BL 2ω/4＝0.075 V ， E 2＝BLv 2＝BL 2ω/4＝0.025 V.da 段和bc 段不切割磁感线，所以它们的电动势都是零．②线框中的感应电动势为E ＝E 1＋E 2＝0.1 V ， 线框中的感应电流为I ＝E4R＝0.25 A.根据楞次定律或右手定则，可判断电流方向沿dcbad . (2)根据法拉第电磁感应定律，线框由图所示位置旋转π3的过程中产生的平均电动势的大小E ＝ΔΦΔt ＝B ΔS T /6＝3BS ωsin 60°π＝3320πV ＝0.083 V. (3)线框旋转一周内产生的热量为Q ＝(I m2)2R 总T ＝(0.252)24R 2πω＝2.5π×10－4 J ＝7.85×10－4J.【答案】 (1)①见解析 ②0.25 A ，电流方向dcbad (2)0.083 V (3)7.85×10－4J。
2021届高考物理总复习练习专题十一交变电流、传感器
专题十一交变电流、传感器备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容交变电流的产生及描述认识交变电流。
能用公式和图像描述正弦交变电流。
由近几年的考题分析可知,本专题主要考查交变电流的四值、变压器和远距离输电的相关问题。
一般每年一考,而且多为选择题,难度中等。
主要考查考生的科学推理素养。
复习中,对于交变电流的产生要从电磁感应知识应用的角度透彻理解;交变电流的四值、变压器和远距离输电的相关问题是考试的热点,要熟练掌握;对于电感和电容在交流电路中的作用、传感器的基础知识和应用要有大概的了解,不可有知识漏洞。
变压器、远距离输电1.了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
2.知道远距离输电时采用高压输电的原因。
3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。
传感器1.知道非电学量转换成电学量的技术意义。
2.了解常见传感器的工作原理。
会利用传感器制作简单的自动控制装置。
【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一交变电流的产生及描述1.下列提到的交流电,不是指交流电的有效值的是()A.电容器的击穿电压B.保险丝的熔断电流C.交流电压表的读数D.电动机铭牌上的额定电压1.答案A2.一矩形线圈在匀强磁场中匀速旋转,所产生的交流电电动势瞬时值的表达式e=220sin10πt(V),则下列说法正确的是()A.该交流电的频率是10πHzB.该交流电动势的有效值是220VC.当t=0.05s时,电动势最大D.当t=0时,穿过线圈的磁通量为零2.答案C3.(2019江苏宿迁模拟,3)(多选)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,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若线圈匝数n=100,外接电阻R=70Ω,线圈电阻r=10Ω,则下列说法中不正确的是()A.通过线圈的最大电流为1.25AB.线圈的角速度为50rad/sC.电压表的示数为50√2VD.穿过线圈的最大磁通量为2Wbπ3.答案BCD考点二变压器、远距离输电4.(2017江苏南通一模,6)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接在频率为50Hz的正弦交变电源上,电流表A为理想电表,副线圈两端接入一只“220V40W”的灯泡,此时灯泡正常发光,则()A.电流表的示数为0.18AB.电源的输出功率为40WC.电源的输出电压为1100VD.副线圈中交变电流的频率为10Hz4.答案BC5.(2019江苏常州月考,7)(多选)如图所示的变压器为理想变压器,副线圈连接的三个电阻的阻值大小为R1=R2=2r=2Ω,电流表为理想交流电表,原线圈输入正弦式交流电e=110√2sin100πt(V)。
高考物理二轮复习：10 交变电流 变压器 传感器的简单应用
高考物理二轮复习：10 交变电流变压器传感器的简单应用姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共11题；共22分)1. （2分） (2018高二下·大方期中) 一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一铁棒插进线圈后，该灯将（）A . 变亮B . 变暗C . 对灯的亮度没影响D . 无法判断2. （2分） (2017高三上·石嘴山期末) 如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈的匝数比为1：10的理想变压器给一个灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22W．现闭合开关，灯泡正常发光．则（）A . t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零B . 交流发电机的转速为100r/sC . 变压器原线圈中电流表示数为1AD . 灯泡的额定电压为220 V3. （2分） (2018高二上·南阳期末) 如图所示，有一台交流发电机E.通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1 ，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3 ，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4 ，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（）A . P2变大，P3变大B . P1变小，P2变小C . U2变小，U3变小D . U2变小，U4变大4. （2分） (2015高二下·龙海期中) 某手摇交流发电机，其线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴（位于线圈平面内）匀速转动，产生的交变电流i随时间t变化的图象如图，由图象可知（）A . 该交变电流频率是0.4HzB . 该交变电流有效值是0.8AC . 该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin（5πt）D . t=O．ls时穿过线圈平面的磁通量最大5. （2分） (2016高二下·邹平期中) 如图所示，LA和LB是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同．由于存在自感现象，在电键S闭合和断开时，灯LA和LB先后亮暗的顺序是（）A . 接通时，LA先达最亮；断开时，LA后暗B . 接通时，LB先达最亮；断开时，LB后暗C . 接通时，LA先达最亮；断开时，LA先暗D . 接通时，LB先达最亮；断开时，LB先暗6. （2分）某用电器距离供电电源距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的损失电压不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是（）A .B .C .D .7. （2分）如图所示（a）、（b）两电路中，当ab ， ef两端分别加上220V交变电压时，测得c、d、g、h 间电压均为110V，若分别在c、d、g、h两端加110V交变电压时，那在ab、ef间电压分别是（）A . 220V、220VB . 220V、110VC . 110V、110VD . 220V、0V8. （2分）如图所示，当滑动变阻器滑动触头P逐渐向上移动时，接在理想变压器两端的四个理想电表示数（）A . V1不变、V2不变、A1变大、A2变大B . V1不变、V2不变、A1变小、A2变小C . V1变大、V2变大、A1变小、A2变小D . V1变小、V2变小、A1变大、A2变大9. （2分）在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为10 :1，副线圈接有阻值为10 的定值电阻R，原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压。
物理高考专题训练题及答案解析(珍藏版)：交变电流 变压器 传感器的简单应用(测)
交变电流变压器传感器的简单应用（测）专题测试【满分：100分时间：90分钟】一、选择题（本题共包括12小题，每小题5分，共60分）1．(2020·北京市通州区高三模拟)如图所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动，转轴OO′与磁场方向垂直，线圈中产生感应电动势。
下列说法正确的是()A．线圈平面与磁场垂直时，磁通量为零B．线圈平面与磁场垂直时，磁通量变化最快C．线圈平面与磁场平行时，感应电动势为零D．线圈平面与磁场平行时，感应电动势最大【答案】D【解析】线圈平面与磁场垂直时，通过线圈的磁通量最大，磁通量变化最慢，A、B错误；线圈平面与磁场平行时，ab边、cd边运动方向与磁感线方向垂直，感应电动势最大，C错误，D正确。
2．(2020·河北衡水中学高三调研)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为4∶1，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55 2 WB．电流表的读数为0.25 AC．电压表的读数为55 2 VD．副线圈输出交流电的周期为50 s【答案】B【解析】由u＝2202sin100πt(V)可得，原线圈的电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压有效值为55 V，电压表的读数为55 V，再由输入功率和输出功率相等可得原线圈的输入功率P＝U22R＝55255W＝55 W，所以原线圈的电流大小为I1＝PU1＝0.25 A，故电流表的读数为0.25 A，A、C错误，B正确；变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈输出交流电的周期为T＝2π100πs＝0.02 s，D错误。
3．(2020·广州贵阳模拟)如图甲所示为某品牌电热毯的简易电路，电热丝的电阻为R＝484 Ω，现将其接在u＝2202sin100πt(V)的正弦交流电源上，电热毯被加热到一定温度后，温控装置P使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持不变，则保温状态下，理想交流电压表V的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据()A ．220 V 、100 WB ．156 V 、50 WC ．110 V 、25 WD ．311 V 、200 W 【答案】B 【解析】由图象根据有效值的定义可得⎝⎛⎭⎫U m 22R ×T 2＋0＝U 2R ×T ，解得：U ＝U m 2＝110 2 V≈156 V ，电热毯在保温状态下消耗的电功率为P ＝U 2R ＝(11022484 W ＝50 W ，B 正确。
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.。
高考物理复习：《交变电流 传感器》测试卷及答案
《交变电流传感器》测试卷三、单选题(共15小题,每小题5.0分,共75分)1.利用电流的热效应可以清除高压输电线上的凌冰．若在正常供电时，高压输电电压为U，输电线上的热功率为△P；除冰时，输电线上的热功率需提高为9△P，设输电功率和输电线电阻不变．则除冰时输电电压应为()A． 9U B． 3U C．D．2.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图是霍尔元件的工作原理示意图(本题中霍尔元件材料为金属导体)，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是()A．电势差UCD仅与材料有关B．电势差UCD＞0C．仅增大磁感应强度时，C、D两侧面电势差绝对值变大D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平3.有一交流电的电流随时间按如图所示的规律变化，则此交流电的电流的有效值是()A ． 7 AB ． 7AC ．AD ． 10 A4.一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( ) A ． 200B ． 400C ． 1 600D ． 3 2005.如图所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U ，副线圈接有光敏电阻R 1(光敏电阻随光照强度增大而减小)，定值电阻R 2.则( )A ． 仅增强光照时，原线圈的输入功率减小B ． 仅向下滑动P 时，R 2两端的电压增大C ． 仅向下滑动P 时，R 2消耗的功率减小D ． 仅增大U 时，R 2消耗的功率减小6.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1△n 2＝10△1，b 是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R ＝10 Ω.从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是( )A．当S与a连接后，t＝ 0.01 s时理想电流表示数为零B．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2 AC．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz7.图甲是线圈P绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端．已知理想变压器原线圈△和副线圈△的匝数比为5△1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R＝1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是()A．在t＝0.1 s和0.3 s时，穿过线圈P的磁通量最大B．线圈P转动的角速度为10π rad/sC．电压表的示数为2.83 VD．电流表的示数为0.40 A8.下图表示一交流电的电压随时间变化的图线，此交流电压的有效值是()A ． 75 VB ． 75VC ． 50 VD ． 50V9.如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为P 1，输出功率为P 2，输出电压为U 2；B 为降压变压器，其输人功率为P 3，输入电压为U 3.A 、B 均为理想变压器，输电电流为I ，输电线的总电阻为r ，则下列关系正确的是( )A ．U 2＝U 3B ．U 2＝U 3＋IrC ．P 1>P 2D ．P 2＝P 310.理想变压器原、副线圈的匝数比为10△1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P 为滑动变阻器R 的滑片．下列说法正确的是( )A ． 副线圈输出电压的频率为100 HzB ． 理想交流电压表的示数为31.1 VC ．P 向下移动时，变压器原、副线圈中电流都变大D ．P 向上移动时，变压器的输出功率增大11.如图所示，理想变压器的原线圈接u ＝11 000sin 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RL 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 12.图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n 1与副线圈的匝数n 2之比n 1△n 2＝10△1.变压器原线圈加如图乙所示的正弦式交变电压，副线圈接两个串联在一起的阻值大小均为10 Ω的定值电阻R 1、R 2.电压表V 为理想交流电表．则下列说法中正确的是( )A ． 原线圈上电压的有效值约为70.7 VB ． 副线圈上电压的有效值为10 VC ． 电压表V 的读数为5.0 VD ． 变压器的输入功率为25 W 13.如图，线圈abcd 的ad 长20 cm ，ab 长10 cm ，匝数N ＝50匝，电阻不计，在磁感应强度B ＝T 的匀强磁场中绕OO 1轴匀速转动，角速度ω＝100 rad/s ，OO 1轴通过ad 且同时垂直于ad 和bc ，距ab 的距离是dc 的距离的2倍．线圈的输出端接单相理想变压器线圈，接在变压器副线圈两端的灯泡“10 V ,10 W”刚好正常发光，则( )A ． 变压器原线圈两端电压有效值为100VB ． 变压器原线圈中电流为1 AC ． 变压器的原副线圈匝数比为10△1D ． 通过灯泡的交流电频率为50 Hz14.如图(甲)所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A 的保险丝L ，原线圈匝数n 1＝600，副线圈匝数n 2＝120.当原线圈接在如图(乙)所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接( )A ． 阻值为12 Ω的电阻B ． 并联两盏的“36 V 40 W”灯泡C ． 工作频率为10 Hz 的用电设备D ． 耐压值为36 V 的电容器 15.如图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n 1＝n 4<n 2＝n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL >2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A 、B 端接入低压交流电源时( )A ． A 1、A 2两表的示数相同B ．L 1、L 2两灯泡的亮度相同C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压二、填空题(共2小题) 16.有效值是根据电流的__________来规定的．如图所示为一交变电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之二周期电压按正弦规律变化，后三分之一周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为______________17.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝____________.线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝__________.三、实验题(共3小题)18.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻RP(符号，阻值见图表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．19.如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S 后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是________，发生这一现象的主要原因是________(填字母代号)．A ．小灯泡的电阻发生了变化B ．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C ．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D ．电源的电压随温度发生了变化20.利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 △(如图甲所示)，则25 △的刻度应在20 △的刻度的________(填“左”或“右”)侧．(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．四、计算题(共3小题)21.如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转动轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．已知自行车车轮半径r＝35 cm，摩擦小轮半径r0＝1.00 cm.线圈有n ＝800匝，线圈框横截面积S＝20 cm2，总电阻R1＝40 Ω.旋转磁极的磁感应强度B＝0.010 T，车头灯电阻R2＝10 Ω.当车轮转动的角速度ω＝8 rad/s时．求：(1)发电机磁极转动的角速度．(2)车头灯中电流的有效值．22.如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1△n2＝2△1，交流电源电压U＝311sin 100πt V，F为熔断电流为I0＝1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻．(1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？23.如图所示，匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强度大小为B0.电阻为R、边长为L的正方形线框abcd水平放置，OO′为过ad、bc两边中点的直线，线框全部位于磁场中．现将线框右半部固定不动，而将线框左半部以角速度ω绕OO′为轴向上匀速转动，如图中虚线所示，要求：(1)写出转动过程中线框中产生的感应电动势的表达式；(2)若线框左半部分绕OO′向上转动90°，求此过程中线框中产生的焦耳热；(3)若线框左半部分转动60°后固定不动，此时磁感应强度随时间按B ＝B0＋kt变化，k为常量，写出磁场对线框aab边的作用力随时间变化的关系式．答案解析1.【答案】C【解析】设输电线电阻为r，高压线上的热耗功率：ΔP＝I2r，若热耗功率变为9ΔP，则：9ΔP＝I2r，联立可得：I′＝3I；输送功率不变，由P总＝UI＝U′I′，得：U′＝U＝U，C正确．2.【答案】C【解析】根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高，则UCD＜0；C、D间存在电势差，C、D之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有：q＝qvBI＝nqvS＝nqvbc则：U＝.故A、B错误，C正确．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，故D错误．3.【答案】D【解析】设该交流电的有效值为I，则在2 s内，交流电产生的热量Q ＝(8)2R×1 s＋(6)2R×1 s，故存在以下等式：Q＝I2R×2 s，代入解之得I＝10 A，故D是正确的．4.【答案】B【解析】根据变压器的变压规律＝得，n2＝n1＝×800＝400，选项B正确．5.【答案】B【解析】仅增强光照时，R1减小，则根据P＝可知，R1的功率变大，副线圈消耗的功率增大，故原线圈的输入功率增大，选项A错误；仅向下滑动P时，根据＝可知R2两端的电压增大，选项B正确；由P＝可知，R2消耗的功率增大，选项C错误；仅增大U时，根据＝可知次级电压变大，R2消耗的功率变大，选项D错误．6.【答案】B【解析】由图象可知，电压的最大值为U m＝311 V，交流电的周期为T＝2×10－2s，所以交流电的频率为f＝50 Hz，交流电的有效值为U＝220 V，根据电压与匝数程正比可知，副线圈的电压为U′＝22 V，根据欧姆定律得：I＝2.2 A，电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01 s时，电流表示数为2.2 A，故A错误，B正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，原、副线圈的匝数比为5△1，根据电压与匝数成正比得副线圈的电压为原来的两倍，即44 V，根据功率P＝，得副线圈输出功率变为原来的4倍，所以原线圈的输入功率变为原来的4倍，故C错误；变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为f＝50 Hz，故D 错误．7.【答案】D【解析】据题意，在0.1 s和0.3 s时产生的交流电压最大，据U＝n 可知，这两个时刻穿过线圈的磁通量变化量最快，故A选项错误；据图像可知ω＝＝rad/s＝5π rad/s，故B选项错误；该交流电电压有效值为：U＝＝10 V，在AB端输入的电源为10 V，则在副线圈的电压为：U′＝＝2 V，故C选项错误；副线圈中电流为：I′＝＝2 A，则原线圈中电流为：I＝＝0.40 A，故D选项正确．8.【答案】D【解析】电压电流的有效值都是根据热效应来计算的．也就是说一个周期内发出的热量与等于有效值的电压在一个周期内发出热量相等．观察电压随时间变化的图像，周期为0.3 s，设电阻为R，则有×0.1 s＋×0.2 s＝×0.3 s，带入计算U 效＝50V，答案D对．9.【答案】B【解析】由于输电线有电阻，输电线上有电压降，所以U2＝U3＋Ir，选项A错误，B正确．对于理想变压器，P1＝P2，选项C错误；由于输电线上发热，消耗电能，所以P2>P3，选项D错误．10.【答案】C【解析】由图象可知，交流电的周期为0.02 s，所以交流电的频率为50 Hz，所以A错误；原线圈的电压的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，所以副线圈的电压的有效值即电压表的示数为22 V，B错误；P下移，R变小，原副线的电流都变大，故C正确；P向上移动时R变大，而电压不变，故功率减小，故D错误．11.【答案】C【解析】输入电压的有效值为11 000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原副线圈的匝数比小于，A错误；由输入电压的表达式知，f＝Hz＝50 Hz，B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I＝＝4 A，C正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，D错误．12.【答案】A【解析】据题意，原线圈上电压有效值为：U1＝≈70.7 V，故选项A 正确；副线圈上电压为：＝，即U2＝7.07 V，故选项B错误；电压表读数为：UR2＝＝3.54v，故选项C错误；变压器输入功率等于输出功率，即PR＝PC＝2＝2.5 W，故选项D错误．13.【答案】C【解析】交流电的最大值为：E m＝NBωS＝50××100×0.2×0.1 V＝100 V；所以有效值E＝＝V＝100 V，选项A错误；变压器次级输出功率为10 W，则初级输入电流为iI1＝＝A＝0.1 A，选项B 错误；变压器次级电流为：I2＝＝A＝1 A，所以变压器原副线圈的匝数比：＝＝＝，选项C正确；通过灯泡的交流电的频率为：f＝＝Hz＝Hz，选项D错误．14.【答案】B【解析】原线圈电压的有效值为U1＝180 V，根据电压关系＝，可得U2＝36 V，在根据P2＝＝108 W，比P1＝U1I1＝90 V大，选项A错误．并联两盏灯泡，I2＝2≈2.22 A，根据电流关系＝，可得原线圈中的电流小于0.5 A，选项B正确．原线圈中的频率为50 Hz，则在副线圈两端接工作频率为10 Hz的用电设备，无法正常工作，选项C错误．副线圈两端电压的峰值为36V，选项D错误．15.【答案】D【解析】设A、B两端所加电压为U.由欧姆定律知，通过A2表的电流大小I2＝.通过升压变压器升压后输出电压U′＝U，降压变压器获得电压为U′－I1·2R＝U－I1·2R，灯泡L1两端电压为(U－I1·2R)，则通过灯泡L1的电流为，故由变压器电流变化规律得I1＝，又因为n1＝n4<n2＝n3，解上式得I1＝.因为RL>2R，所以I1<I2，选项A错误．通过灯泡L1的电流为I1＝I1＝>I2，故灯炮L1亮度更大，选项B错误．由于I1<I2，根据欧姆定律以及电功率的有关知识可知，选项C错误，选项D正确．16.【答案】热效应 2 V【解析】交变电流的有效值是描述交流电的一个重要物理量，有效值是根据电流的热效应来规定的，即在通过相同的电阻，在相同的时间内产生的热量相同，根据定义可得：T＝·＋·(U 1＝3V，U＝6 V)代入上式得：U＝V17.【答案】【解析】本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识．电动势的最大值E m＝BSω，电动势的有效值E＝，电流的有效值I＝＝，q＝Δt＝Δt＝＝.18.【答案】(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线见解析光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小．(2)电路原理图见解析图．【解析】(1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如图所示的变化曲线．阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小．(2)因天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1；此电路的原理图如图所示．19.【答案】变暗C【解析】电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据闭合电路欧姆定律I＝可知，电流减小，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．20.【答案】(1)小(2)右(3)见解析图【解析】(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会减小．(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 △的刻度应对应较大电流，故在20 △的刻度的右侧．(3)电路如图所示．21.【答案】(1)280 rad/s(2)64 mA【解析】(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有ω0r0＝ωrω0＝＝8×rad/s＝280 rad/s.(2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为E m＝nBω0S＝800×0.010×280×20×10－4V＝4.48 V，感应电动势的有效值U＝＝V＝3.2 V，通过车头灯的电流有效值为I＝＝A≈64 mA.22.【答案】(1)不能(2)55 Ω220 W【解析】原线圈电压的有效值为U1＝V≈220 V由＝得副线圈两端的电压U2＝U1＝×220 V＝110 V(1)当R＝100 Ω时，副线圈中电流I2＝＝A＝1.10 A.由U1I1＝U2I2 得原线圈中的电流为I1＝I2＝×1.10 A＝0.55 A，由于I1＜I0(熔断电流)，故保险丝不会熔断.(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好到达熔断电流I0，即I1＝1.0A，则副线圈中的电流为I2＝I1＝·I1＝2×1.0 A＝2.0 A变阻器阻值为：R0＝＝Ω＝55 Ω此时变压器的输出功率为P2＝I2·U2＝2.0×110 W＝220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 Ω，输出的电功率不能大于220 W.23.【答案】(1)e＝B0ωL2sinωt(2)(3)F＝·(B0＋kt)【解析】(1)线框在转动过程中，ab边的线速度：v＝ω·产生的感应电动势：e＝B0L(ω·)sin (ωt)＝B0ωL2sinωt(2)在转过90°过程中产生的是正弦交流电，电动势的最大值：E m＝B0ωL2电动势的有效值E＝在转过90°过程中产生的焦耳热：Q＝t＝×＝(3)若转动后磁感应强度随时间按B＝B0＋kt变化，在线框中产生的感应电动势大小ε＝＝＝在线框中产生的感应电流：I＝线框ab边所受安培力的大小：F＝BIL＝·(B0＋kt)这是我第一次回乡，此时此刻，中国已经进入了改革开放的初期。
2019年高考物理总复习-交变电流-练习题3 传感器(含答案)
高三物理总复习-交变电流-练习题3 传感器1．用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是()A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小2．在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不变，下列说法正确的是()A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P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P，L消耗的功率都不变3．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。
假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是() A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数4．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是()A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动B．0～t1时间内，升降机可能减速上升C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了一个判断小车运动状态的装置，其工作原理如图(a)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系如图(b)所示，下列判断正确的是()A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动6．如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时()A．电路中的电流减小，油箱内油面降低B．电路中的电流减小，油箱内油面升高C．电路中的电流增大，油箱内油面降低D．电路中的电流增大，油箱内油面升高7．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．这种酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，在如图所示的电路中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比8．如图，甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是A．甲图中录音机录音时，由于磁带上的磁场不断变化，使录音磁头中产生感应电流B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并可能在开关处产生电火花C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，发光二极管发出的光会因烟雾的散射而照射到光电三极管上，使光电三极管表现出电阻的变化D．丁图电路中，根据电磁感应的原理，声波的振动会在电路中产生变化的电流甲LRE r=0KLED挡板外罩光电三极管丙NM声波250V5MΩR到放大器丁9．如图所示是计算机光驱的工作原理：R 1是光敏电阻（有激光照射时电阻较小，无激光照射时电阻较大），R 2是定值电阻，信号处理系统可以根据R 2两端的电压变化把光信号变成电信号。
高考物理第一轮复习 交变电流 传感器的原理及应用课件 新人教
4.压力的电容式传感器,原理是当作用在一个电极上的 压力改变时,金属片的形状发生变化,两金属板的距离 发生变化,电容随之改变.如图丁所示.
•1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/302022/1/302022/1/301/30/2022 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/302022/1/30January 30, 2022 •8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/302022/1/302022/1/302022/1/30
题型探究
题型1 传感器的工作原理
【例1】 如图5甲是某同学设计的电容式速度传感器原
理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极
板间电压恒定的条件下,极板上所带电荷量Q将随待
测物体的上下运动而变化.若Q随时间t的变化关系为
Q= b （a、b为大于零的常数）,其图象如图乙所 t a
示,那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和物体
5.机械式鼠标 (1)内部构成:滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红 外接收管(光传感器),如图4所示.
图4 (2)工作原理:鼠标移动时,滚球运动通过滚轴带动两 个码盘转动,红外接收管就收到断续的红外线脉冲, 输出相应的电脉冲信号,计算机分别统计x、y两个 方向上的脉冲信号,处理后就使屏幕上的光标产生相 应的位移.
2020版高考物理练习-专题十交变电流变压器传感器的简单应用
专题十 交变电流 变压器 传感器的简单应用(实验)高考命题规律考点一 交变电流的产生及其描述命题角度 交变电流的产生及其描述高考真题体验·对方向1.(2018全国Ⅲ·16)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u 0,周期均为T ,如图所示.则Q方∶Q 正等于( )A.1∶√2B.√2∶1C.1∶2D.2∶1答案D解析对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即u 方=u 0,在周期T 内产生的热量为Q 方=u 02R·T ,对于正弦交流电源,电压的有效值u 正=0√2,在周期T 内产生的热量为Q 正=(0√2) 2R ·T ,整理可得Q 方∶Q 正=2∶1,选项D 正确.2.(多选)(2016全国Ⅲ·21)如图,M 为半圆形导线框,圆心为O M ;N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N ;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M 、N 在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过O M 和O N 的轴,以相同的周期T 逆时针匀速转动,则( )A.两导线框中均会产生正弦交变电流B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t=T8时,两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等 答案BC解析因半径、周期相同,故两线框进入磁场过程产生的感应电动势大小为e 0=12B ωR 2=12B 2πT·R 2=BπR 2T,两线框中产生的电动势瞬时值随时间关系分别如图甲、乙.所以选项A 错误,选项B 、C 正确.由有效值定义可知M 、N 线圈中电流的有效值不相等,D 项错误.1.明确交变电流“四值”的应用特点 (1)最大值:分析电容器的耐压值;(2)瞬时值:计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况; (3)有效值:电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流; (4)平均值:计算通过电路截面的电荷量. 2.掌握交变电流瞬时值表达式的基本书写思路(1)确定正、余弦交变电流的峰值,根据已知图象或公式E m =NBS ω,求出相应最大值. (2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式.①线圈从中性面开始计时,e=E m sin ωt. ②线圈从垂直于中性面开始计时,e=E m cos ωt.典题演练提能·刷高分1.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦图象如图甲所示.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 答案D解析由甲图可知E m =220√2 V,所以有效值E=220 V,电压表示数U=RR+rE=209 V,故A 错误;由甲图可知周期T=0.02 s,每个周期交流电方向改变两次,则1 s 内电流方向改变的次数为n=2×1T次=100次,故B 错误;灯泡实际消耗的功率P=U 2R=209295W ≠484 W,故C 错误;发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=(E -U )2r t=1125×1 J =24.2 J,故D 正确.2.如图所示,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.已知磁感应强度B=0.50 T,线圈匝数N=100匝,边长L ab =0.20 m,L bc =0.10 m,转速n=3 000 r/min .若以线圈平面与磁场夹角θ=30°时为计时起点,电动势的瞬时值的表达式为( )VA.e=314sin100πt+π3VB.e=314sin100πt-π3VC.e=314√2sin100πt+π3D.e=314√2sin100πt-πV3答案B解析ω=2πn=100π rad/s;交变电流的最大值E m=NBωS=100×0.5×100π×0.20×0.10 V=100π V,则电动V,故选B.势的瞬时值的表达式为e=314sin100πt-π33.(2019重庆4月调研)图甲为小型发电机的结构简图,通过线圈在两磁极间转动给小灯泡供电,已知小灯泡获得的交变电压如图乙.则下列说法正确的是()A.甲图中电压表的示数为6√2 VB.乙图中的0时刻就是甲图所示时刻C.乙图中0.5×10-2 s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小D.乙图中1.0×10-2 s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小答案C解析甲图中电压表的示数为交变电流的有效值:U=√2V=6 V,选项A错误;乙图中的0时刻感应电动√2势为零,而甲图所示时刻,感应电动势最大,选项B错误;乙图中0.5×10-2 s时刻,感应电动势最大,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最小,选项C正确;乙图中1.0×10-2 s时刻感应电动势为零,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最大,选项D错误.4.(2019山东聊城二模)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,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若外接电阻R=70 Ω,线圈电阻r=10 Ω,则下列说法正确的是()A.线圈的角速度为100 rad/sB.0.01 s 末穿过线圈的磁通量最大C.通过线圈的最大电流为1.25 AD.电压表的示数为87.5 V 答案C解析由图乙知,交流电的周期T=4×10-2 s,线圈转动的角速度ω=2πT =2π4×10-2rad/s =50π rad/s .故A 项错误;由图乙知,0.01 s 末线圈产生的感应电动势最大,则0.01 s 末线圈平面与磁场平行,线圈的磁通量为0.故B 项错误;由图乙知,线圈产生感应电动势的最大值E m =100 V,则线圈的最大电流I m =E mr+R=10010+70A =1.25 A .故C 项正确;线圈产生感应电动势的有效值E=m √2=√2V =50√2 V,电压表的示数U=E r+R ·R=50√210+70×70 V ≈61.9 V .故D 项错误.考点二 理想变压器、电能的输送命题角度1理想变压器原理理解高考真题体验·对方向1.(2016全国Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω 、1 Ω 和4 Ω,A 为理想交流电流表,U 为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定.当开关S 断开时,电流表的示数为I ;当S 闭合时,电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )A.2B.3C.4D.5答案B解析理想变压器的输入功率和输出功率相等,当开关断开时,有(U-IR1)I=(n1n2I)2(R2+R3),即(U-3Ω×I)I=(n1n2I)2×5 Ω①;当开关闭合时,有(U-4IR1)·4I=(n1n2·4I)2×R2,即(U-12 Ω×I)·4I=(n1n2·4I)2×1 Ω②.①÷②得U=48 Ω×I,代入①可解得n1n2=3,选项B正确.2.(多选)(2016全国Ⅲ·19)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是()A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案AD解析设灯泡的额定电压为U0,当U=10U0时,因两灯泡均正常发光,故变压器原线圈的输入电压为U1=U-U0=9U0,副线圈的输出电压U2=U0.因U1U2=n1n2,故n1n2=91,选项A正确,选项B错误;由变压器电流关系,I1I2=n2n1得I1I2=19,则此时a、b的电功率之比为P aP b=U0I1U0I2=19,选项C错误,选项D正确.1.抓住理想变压器问题中的两个“弄清”(1)弄清变量和不变量.如原线圈电压不变,原、副线圈的匝数比不变,其他物理量可随电路的变化而发生变化.(2)弄清动态变化过程中的决定关系,如U2由U1决定,P1、I1由P2、I2决定.2.掌握理想变压器问题的分析流程(1)由U1U2=n1n2分析U2的情况.(2)由I2=U2R分析I2的情况.(3)由P1=P2=I2U2判断输入功率的情况.(4)由P1=I1U1分析I1的变化情况.3.记准输电线路功率损失的计算方法(1)P损=P-P',P为输送的功率,P'为用户所得功率.(2)P损=I线2R线,I线为输电线路上的电流,R线为线路电阻.(3)P损=ΔU 2R线,ΔU为在输电线路上损失的电压,R线为线路电阻.(4)P损=ΔUI线,ΔU为在输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流.4.对于变压器需要掌握公式U1U2=n1n2、I1I2=n2n1,知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率.理想变压器是理想化模型:一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象.当电路中有变压器时,只要将变压器的有效值求出,就相当于一个新的恒定电源.典题演练提能·刷高分1.(2018天津卷·4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的12,则()A.R消耗的功率变为12PB.电压表V的读数变为12UC.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变答案B解析本题考查交变电流的产生和变压器原理,清楚感应电动势的决定因素是解题的关键,另外要知道交流电表测的是交变电流的有效值.发电机线圈转速变为原来一半时,产生电动势的最大值和有效值均变为原来的一半,变压器匝数比不变,故副线圈上的电压表示数变为原来的一半,选项B正确;对负载电阻R,由P=U 2可得,R消耗的功率变为原来的1,即副线圈消耗的功率变为原来的1,故原线圈消耗的功率也变为原来的14,而原线圈电压变为原来的一半,故原线圈中的电流(电流表示数)变为原来的一半,选项A、C均错误;发电机线圈转速变为原来一半时,线圈转动的角速度变为一半,由f=2πω可得交变电流的频率变为原来的2倍,选项D错误.2.(2019陕西汉中二模)有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中,电源输出电压U恒定不变,如图所示.若将该线路与交流电源接通,且开关S接在位置1时,4个灯泡发光亮度相同;若将开关S接在位置2时,灯泡均未烧坏.则下列说法正确的是()A.该变压器是降压变压器,原、副线圈匝数比为4∶1B.该变压器是升压变压器,原、副线圈匝数比为1∶4C.当开关接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变亮D.当开关接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变暗答案C解析四个灯泡亮度相同,所以原线圈电流与副线圈电流之比为1∶3,根据电流与匝数成反比知原副线圈的匝数比为3∶1,可知该变压器是降压变压器,故A、B错误;开关接到2位置,原线圈输入电压变大,根据电压与匝数的关系可知副线圈电压变大,所以灯泡的电流变大,灯泡仍能发光,但亮度变大,故C正确,D错误.3.在如图所示的理想变压器的电路中,变压器原副线圈的匝数比为2∶1,电阻R1=R2,电流表和电压表均为理想电表,若电流表的示数为0.5 A,电压表的示数为5 V,则电阻R1的大小为()A.10 ΩB.15 ΩC.20 ΩD.25 Ω答案D解析电压表的示数为5 V,则次级电流I2=5R1;初级电流I1=12I2=52R1;初级电压U1=n1n2U2=10 V;R1的电流I R1=10R1;由题意可知10R1+52R1=0.5 A,解得R1=25 Ω.故选D.4.(多选)如图所示,图乙中理想变压器的原线圈接如图甲所示的交变电流.理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶3,定值电阻的阻值为11 Ω,滑动变阻器的总阻值为22 Ω.下列说法中正确的是()A.副线圈输出电压的频率为50 HzB.滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电阻R两端的电压不变C.滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为8.45 AD.滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率为132 W答案AD解析由交变电流的图象可知,加在原线圈中电流的周期T=0.02 s,频率f=50 Hz,由于变压器不能改变电源的频率,副线圈输出电压的频率为50 Hz,故A正确;滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路总电阻变小,电流变大,由U=IR可知,电阻R两端的电压变大,故B错误;原线圈电压的有效值U1=m√2=440 V,根据U1∶n1=U2∶n2可得副线圈的电压U2=66 V,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为I2=U2R=6 A,故C错误;滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率为P2=U22R+R P=132 W,故D正确.故选AD.5.如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的白炽灯泡a、b和c,灯泡b、c规格相同,当原线圈输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,三只灯泡均能正常发光,下列说法正确的是()A.原、副线圈匝数比为10∶1B.此时a 灯和b 灯的电流比为2∶9C.此时a 灯和b 灯的电功率之比为1∶9D.此时a 灯和b 灯的电阻比为9∶1 答案B解析设三个灯泡的额定电压为U L ,由题知U=10U L ,则原线圈两端的电压为U 1=U-U L =9U L ,副线圈两端的电压U 2=U L ,故原副线圈匝数比为n 1n 2=U 1U 2=91,故A 错误;设b 灯的电流为I b ,b 灯与c 灯并联,且规格相同,故c 灯的电流也为I b ,则副线圈的电流为I 2=2I b ,根据I 1I 2=n 2n 1,得原线圈的电流为I 1=n 2n 1I 2=19I 2,而流过a 灯的电流即为I 1=19I 2,故此时a 灯和b 灯的电流比为I1I b=19I 2I b =19×2I bIb=29,故B 正确;根据P=UI ,因a 灯与b 灯的电压都为U L ,故两灯的电功率之比等于电流之比为2∶9,故C 错误;根据R=U I,因a 灯与b 灯的电压都为U L ,故两灯的电阻之比等于电流的反比,即9∶2,故D 错误.故选B .命题角度2(储备)理想变压器中的动态分析问题【典题】 (多选)如图所示,电源电压保持不变,若将滑动变阻器的滑动触头向左滑动,关于两电表示数的变化,下列判断中正确的是( )A.电流表的示数变大B.电流表的示数变小C.电压表的示数变大D.电压表的示数变小 答案AC解析若将滑动变阻器触头向左滑动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则滑动变阻器分得的电压减小,原线圈两端电压增大,而匝数比不变,所以副线圈两端电压增大,电压表示数增大;负载两端电压增大,则副线圈电流增大;根据匝数比不变,则原线圈的电流增大,电流表示数增大.故AC 正确,BD 错误.故选AC .理想变压器的动态分析常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况.1.匝数比不变的情况(如图甲所示)(1)U1不变,根据U1U2=n1n2,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变.(2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化.(3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化.2.负载电阻不变的情况(如图乙所示)(1)U1不变,n1n2发生变化,故U2变化.(2)R不变,U2变化,故I2发生变化.(3)根据P2=U22R,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化.典题演练提能·刷高分1.如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡能发光,若将滑片P上移(电压表和电流表均为理想电表),则()A.电容器的容抗增大B.电流表的示数减小C.变压器的输入功率减小D.灯泡L变亮答案D解析变压器不改变电流的频率,所以频率不变,电容器的容抗不变,故A错误;滑片P向上移,副线圈的匝数增加,根据电压与匝数成正比,知副线圈两端的电压变大,电压表的示数变大,电流表的示数变大,故B错误;根据P=IU可知,变压器的输出功率变大,则输入功率变大,故C错误;因电容器的容抗不变,而灯泡和电容器两端电压之和变大,则灯泡的电流变大,灯泡变亮,选项D正确.故选D.2.如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=U m sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器.V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是()时,U1=U mA.t=π2ωB.滑片P向下滑动过程中,U1变小C.滑片P向下滑动过程中,U2增大D.滑片P向下滑动过程中,I1变大答案D解析V1和V2是理想交流电压表,示数U1和U2表示电压的有效值,故A错误;滑片P向下滑动过程中,总电阻减小,副线圈的电压只与输入电压和匝数有关,所以U1、U2不变,流过R0的电流I2变大,根据变压器原理得I1变大,故D正确,BC错误.故选D.3.如图所示为一理想变压器,原线圈接在输出电压为u=U0 sin ωt的交流电源两端.电路中R0为定值电阻,V1、V2为理想交流电压表,A1、A2为理想交流电流表.现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,下列说法正确的是()A.电压表V1与V2示数的比值将变大B.电流表A1与A2示数的比值将变小C.电压表V1与电流表A1示数的比值变大D.电压表V2与电流表A2示数的比值变小答案C解析由于变压器电压之比等于线圈匝数之比,因此电压表之比一定等于线圈匝数之比,故A错误;由于只有一个副线圈,因此电流之比一定等于线圈匝数的反比,故两电流表的比值不变,故B错误;滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,则滑动变阻器接入电阻增大,由欧姆定律可知,电流表A2示数减小,电流表A1示数也减小,而电压表V1示数不变,与电流表A1示数的比值变大,故C正确;滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,则滑动变阻器接入电阻增大,由欧姆定律可知,电压表V2与电流表A2示数的比值变大,故D错误.故选C.命题角度3(储备)变压器与交变电流的综合问题【典题】(多选)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U c d,则()A.U ab∶U c d=n1∶n2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压U c d越大D.将二极管短路,电流表的读数加倍答案BD解析设副线圈两端电压为U2,则有U abU2=n1n2,由于二极管具有单向导电性,根据有效值定义可知,U22R ·T2=U cd2RT,则U c d=2√2,故选项A错误;增大负载电阻,则变压器的输出功率减小,输入功率也减小,由P1=U ab I1可知,电流表读数减小,选项B正确;cd间的电压U cd与R大小无关,选项C错误;将二极管短路,变压器的输出功率P2=U22R =2U cd2R,为原来的2倍,由P2=P1=U ab I1可知,电流表的读数变为原来的2倍,选项D正确.1.解决变压器问题的三种切入法(1)电压切入法:变压器原、副线圈的电压之比为U1U2=n1n2;当变压器有多个副线圈时U1n1=U2n2=U3n3=……(2)功率切入法:理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,当变压器有多个副线圈时,P1=P2+P3+…(3)电流切入法:由I=PU 知,对只有一个副线圈的变压器有I1I2=n2n1;当变压器有多个副线圈时有n1I1=nI2+n3I3+…注意:对于电源,原线圈相当于用电器;对于用电器,副线圈相当于电源.2.解远距离输电问题必备技巧(1)正确画出输电过程示意图,并在图上标出各物理量.(2)抓住变压器变压前、后各量间关系,求出输电线上的电流.(3)计算电路功率问题时常用关系式:ΔP=I2R=PU2R,注意输电线上的功率损失和电压损失.(4)电网送电遵循“用多少送多少”的原则,说明原线圈电流由副线圈电流决定.典题演练提能·刷高分1.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=10∶1,电阻R=10 Ω,两只相同小灯泡L1、L2的规格均为(3 V,1.5 W),S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交流电源.当S1接1、S2闭合时,L2正常发光.设小灯泡的电阻值恒定.下列说法正确的是()A.原线圈所接正弦交流电源的电动势最大值为30 VB.只断开S2后,变压器的输出功率为0.75 WC.将S1换接到2后,原线圈的输入功率为90 WD.将S1换接到2后,R的电功率为0.9 W答案BD解析当S1接1、S2闭合时,L2正常发光,副线圈的电压为U2=3 V,根据原副线圈电压比等于匝数比即U1 U2=n1n2,解得原线圈的电压为U1=30 V,原线圈所接正弦交流电源的电动势最大值为E m=30√2 V,故A错误;两只相同小灯泡阻值为R L=U L 2P L =6 Ω,只断开S2后,变压器的输出功率为P2=U222R L=322×6W=0.75 W,故B正确;将S1换接到2后,R的电功率为P=U22=0.9 W,原线圈的输入功率为P入=P出=U22R=0.9 W,故C错误,D正确.2.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=10∶1,原线圈输入交变电压u=50√2sin 100πt(V),在副线圈中接有理想交流电流表、阻值为25 Ω的定值电阻R和电容器C.下列说法中正确的是()A.电阻R中电流方同1 s内变化100次B.电流表示数是2 AC.电阻R消耗的电功率为1 WD.电容器的耐压值至少是5√2 V答案ACD解析交变电流的周期为T=2πω=0.02 s,则频率为50 Hz,因一个周期内电流方向变化2次,则电阻R中电流方向1 s内变化100次,选项A正确;变压器初级电压有效值U1=m√2=50 V,变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=10∶1,则次级电压有效值为U2=5 V,电流表示数是I2=U2R =525A=0.2 A,选项B错误;电阻R消耗的电功率为P R=I2U2=1 W,选项C正确;电容器的耐压值是次级电压最大值,则至少是5√2 V,选项D正确.故选ACD.3.(多选)(2019广东深圳二模)中国特高压远距离输电技术已成为国际标准,使“煤从空中走、电送全中国”成为现实.如图为远距离输电示意图,发电厂输出电压U1=104 V,输出功率P1=109 W,两个理想变压器的匝数比分别为n1∶n2=1∶100、n3∶n4=100∶1,输电线总电阻r=50 Ω.则()A.U4=U1B.I4=I1C.通过电阻r的电流I2=2×104 AD.电阻r损耗的电功率为5×107 W答案BD解析根据I1I2=n2n1可得,I2=n1n2I1=1100×105 A=103 A,则通过电阻r的电流为103 A,故C错误;电阻r两端的电压为U r=I2r=103 A×50 Ω=5×104 V,则U3=U2-U r=106 V-5×104 V=9.5×105 V,可得U4=n4n3U3=1100×9.5×105 V=9.5×103 V,则U4≠U1,故A错误;由于I2=I3,可得I4=n3n4I3=1001×103 A=105 A,则I4=I1,故B正确;电阻r损耗的功率P r=I22r=(103)2×50 W=5×107 W,故D正确.考点三传感器的简单应用命题角度传感器的简单应用高考真题体验·对方向(2016全国Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过I c时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V,I c约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.(2)电路中应选用滑动变阻器(填“R1”或“R2”).(3)按照下列步骤调节此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω;滑动变阻器的滑片应置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是.②将开关向(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至.(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.答案(1)连线如图所示.(2)R2(3)①650.0b接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏②c报警器开始报警解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试.电路图连接如答案所示.,解得R总=1 800 Ω,此时热敏电阻(2)当电路中电流I c=10 mA时,根据闭合电路欧姆定律有I c=UR总的阻值为650 Ω,则滑动变阻器的阻值为1 150 Ω,所以滑动变阻器选R2.(3)①当热敏电阻阻值小于650 Ω时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到650 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA),报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于b端.②用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向c端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警.金属热电阻和热敏电阻金属的电阻率随温度的升高而增大,用金属丝可以制作温度传感器,称为热电阻.与金属不同的是有些半导体的导电能力随温度的升高而增强,故可以用半导体材料制成热敏电阻.与热敏电阻相比,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差.典题演练提能·刷高分1.(2017江苏单科)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏电阻R t、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值R t与温度t的关系如下表所示.(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~500 Ω)、热敏电阻R t、继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干.为使该装置实现对30~80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”).甲乙(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”).(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查.在图甲中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b 时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针(选填“偏转”或“不偏转”). (4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是.(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω答案(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)⑤④②③①解析(1)当温度控制在30 ℃,衔铁被吸合时,R t两端的电压约为U t=IR t=0.015×200 V=3 V,继电器两端的电压U'=IR'=0.015×20 V=0.3 V,故需电源电动势大于3 V,选E2.当温度控制在80 ℃时,电路中的总=400 Ω,远大于热敏电阻、继电器以及滑动变阻器R1的电阻的总和,故滑动变阻器选R2.电阻:R总=E2I(2)A挡位测量电阻值,B挡位测量交流电压,C挡位测量直流电压,D挡位测量电流值,故为测量各接入点的电压,应将开关旋至C挡.(3)若bc间断路,ab只与电源正极相连通,ab间无电压,如图故多用电表指针不偏转.若bc间断路,a点与电源正极相连通,c点与电源负极相连通,a、c两点间的电压为电源电动势.如图故多用电表指针偏转.(4)要想保证温度控制在50 ℃,由题目表中可得R t=108.1 Ω,因此我们要用电阻箱代替热敏电阻,把电阻箱电阻调整到108.1 Ω,闭合电路调节滑动变阻器,让继电器吸合(即让电路中的电流为15 mA),再将电阻箱移除,将热敏电阻接入电路,完成实验.2.在实际应用中有多种自动控温装置,以下是其中两种控温装置:。
【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 ．200B ．400C ．1 600D ．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.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最P 2大值为( )A ．5 VB ．5 VC ．10 VD ．10 V225.如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2=55∶1,原线圈接电压u=220sin 2100πt 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=BSωsin 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 ′=B ．P ′=C ．P 用=P －D ．P 用=P U2S ρl P2ρl U2S U2S ρl (1－P ρl U2S )10. (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 =BL2ωRB ．电路中电流的瞬时表达式为i=I m sin ωtC ．电流表的读数为Im 2D ．灯泡的电功率为R 11. (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=311sin 100 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π，磁场均沿半径方向；矩形线圈abcd(d 点未在图中标出)的匝49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4N2B2l3ωR ＋rC ．通过R 的电流有效值为2NBl2ωR ＋rD ．通过R 的电流有效值为.4NBl2ω3 R ＋r13.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=，可求副线圈匝数为400，所以选项B 正确．U1U2n1n22.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=，对直流电有P=，对正弦式交流电有=，U2R （10 V ）2R P 2U ′2R所以正弦式交流电的有效值为U′== V ，PR 2102故交流电源输出电压的最大值U m ′= U ′=10 V ，故选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．25.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ω2π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U 1U 2=n 1n 2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。
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传感器的应用实例 (1)
1．下列说法正确的是（）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．热敏电阻是利用半导体电阻承受随温度的变化的特征来实现温度测量
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．空调机中控温的传感器是光电传感器
2．下列说法正确的是（）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
3．下列说法中正确的是（）
A．干簧管是一种能够感知电场的传感器
B．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
D．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
4．用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。
下列属于这类传感器的是( )。
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
5．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（）
A．金属导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体
6．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是
________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．
7．下列说法正确的是（）
A话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
B．只有天黑楼道里出现声音时楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化
D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器
8．当前传感器广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中，正确的是（）
A．电视机对无线遥控信号的接收主要采用了光电传感器
B．电子体温计中主要采用了温度传感器
C．电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器
D．电子秤中主要是采用了力电传感器
9． 2011年3月11日14时4 6分，日本9级强震引发海啸和核危机，震中宫城县和岩手县等地受灾严重，灾难发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员，有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了（）
A．红外线传感器B．压力传感器
C．振动传感器D．电容传感器
10．霍尔元件能够实现的两个物理量之间的转换，下面的说法中正确的是（）
A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量
B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
C．把力这个力学量转换成电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
参考答案：
1．答案： BC
解析：
2．答案： BC
解析：
3．答案： B
解析：
4．答案： A
解析：解析:红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件。
5．答案： C
解析：金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小或增大(与温度系数的正、负有关)．
6．答案：声控声音电
解析：
7．答案： AC
8．答案： BD
解析：电视机对无线遥控信号的接收主要采用的是红外线传感器，电脑所用的鼠标主要采用了光传感器，故A.C选项错误．
9．答案： A
解析：伤员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人与周围环境的差别，且伤员与尸体的温度不同，借助探测仪可以探测到活着的被困人员．
10．答案： B。