高考物理備考30分鐘課堂集訓(xùn)系列專題10 交變電流 傳感器

1、專題10 交變電流 傳感器 一、選擇題(本大題共10個小題，共50分，每小題至少有一個選項正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1如圖1所示，電路中有四個完全相同的燈泡，額定電壓均為U，額定功率均為P，變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在四個燈泡都正常發(fā)光，則變壓器的匝數(shù)比n1n2和電源電壓U1分別為 ()圖1A122UB124UC214U D212U解析：設(shè)燈泡正常發(fā)光時，額定電流為I0.由題圖可知，原線圈中電流I原I0，副線圈中兩燈并聯(lián)，副線圈中電流I副2I0，U副U，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律：I原n1I副n2得n1n221；U原/U副n1/n2得U原2U，所以U14U.C項正確

2、答案：C2(2011·揚(yáng)州模擬)如圖2所示，面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的線圈與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合回路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)動軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動設(shè)線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置的時刻t0.則()A在t0時刻，線圈處于中性面，流過電阻R的電流為0， 電壓表的讀數(shù)也為0B1秒鐘內(nèi)流過電阻R的電流方向改變次C在電阻R的兩端再并聯(lián)一只電阻后，電壓表的讀數(shù)將 減小D在電阻R的兩端再并聯(lián)一只電容較大的電容器后，電壓表的讀數(shù)不變解析：圖示位置為中性面，但由于產(chǎn)生的是正弦式電流，故流過電阻的瞬時電流是零，電壓表的讀數(shù)為其有效值，不是0，故A錯；線圈

3、每轉(zhuǎn)過一圈，電流方向改變2次，故1秒內(nèi)電流方向改變的次數(shù)為2f2×，B正確；R兩端再并聯(lián)電阻時，干路電流增大，路端電壓減小，故電壓表讀數(shù)減小，C正確；并上電容后，由于電路與交變電源相連，電容反復(fù)充電放電，該支路有電流通過，故電壓表的讀數(shù)也減小，D錯誤答案：BC3.利用如圖3所示的電流互感器可以測量被測電路中的大電流，若互感器原、副線圈的 匝數(shù)比n1n21100，交流電流表A的示數(shù)是50 mA，則 ()圖3A被測電路的電流的有效值為5 AB被測電路的電流的平均值為0.5 AC被測電路的電流的最大值為5 AD原、副線圈中的電流同時達(dá)到最大值解析：交流電流表示數(shù)為副線圈中電流的有效值，即I

4、250 mA0.05 A，根據(jù)得，I15 A，A對B錯誤；原線圈(被測電路)中電流的最大值I1mI15A，C項正確；原線圈中電流最大時，線圈中磁通量的變化率等于零，此時副線圈中的電流最?。辉€圈中電流等于0時，磁通量的變化率最大，副線圈中電流最大；所以原、副線圈中的電流有相位差，故不能同時達(dá)到最大值，D項錯誤答案：AC4多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇，過去是用變壓器來實現(xiàn)上述調(diào)節(jié)的，缺點(diǎn)是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的，如圖4所示為一個經(jīng)過雙向可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦式電流的每一個周

5、期中，前面的被截去，從而改變了電燈上的電壓那么現(xiàn)在電燈上的電壓為()圖4AUmB.C. D.解析：由有效值的定義知T×得U.C項正確答案：C5如圖5所示，一個匝數(shù)為10的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，周期為T.若把萬用電表的選擇開關(guān)撥到交流電壓擋，測得a、b兩點(diǎn)間的電壓為20 V，則可知：從中性面開始計時，當(dāng)tT/8時，穿過線圈的磁通量的變化率約為()A1.41 Wb/sB2.0 Wb/sC14.1 Wb/s D20.0 Wb/s6(2011·福建模擬)如圖6甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，R120 ， R230 ，C為電容器，已知通過R1的正

6、弦式電流如圖乙所示，則 ()圖6A交變電流的頻率為0.02 HzB原線圈輸入電壓的最大值為200 VC電阻R2的電功率約為6.67 WD通過R3的電流始終為零7計算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機(jī)顯示出相應(yīng)信息光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖7所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是()圖7A當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓B當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次解析：R1

7、、R2和電源組成一個閉合電路，只有R2兩端獲得高電壓時，處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號處理，當(dāng)激光照到光敏電阻時，R1的阻值變小，總電流變大，則R2兩端獲得高電壓，因此選A、D.答案：AD8(2011·山東模擬)如圖8所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的. 和為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2； 、和為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3，現(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是()圖8AU2變小，I3變小 BU2不變、I3變大CI1變小、I2變小 DI1變大、I2變大解析：因為變壓器的匝數(shù)與U1不變，所以U2不變，故兩電壓

8、表的示數(shù)均不變當(dāng)S斷開時，因為負(fù)載電阻增大，故副線圈中的電流I2減小，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將減小，C正確；因為R1的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3變大，B正確答案：BC9歐洲核子研究中心于2008年9月10日啟動了大型強(qiáng)子對撞機(jī)，如圖9甲所示，將一束質(zhì)子流注入長27 km的對撞機(jī)隧道，使其加速后相撞，創(chuàng)造出與宇宙大爆炸之后萬億分之一秒時的狀態(tài)相類似的條件，為研究宇宙起源和各種基本粒子特性提供強(qiáng)有力的手段設(shè)n個長度逐漸增大的金屬圓筒沿軸線排成一串，各筒相間地連到頻率為f、最大電壓值為U的正弦交流電源上，圖乙所示為其簡化示意圖質(zhì)子束以一定的初速度v0沿軸線射入圓筒實現(xiàn)

9、加速，則 ()圖9A質(zhì)子在每個圓筒內(nèi)都做加速運(yùn)動B質(zhì)子只在圓筒間的縫隙處做加速運(yùn)動C質(zhì)子穿過每個圓筒的時間恰為交變電流的周期D每個筒長應(yīng)與其對應(yīng)的位置成線性關(guān)系解析：由于同一個金屬筒所處的電勢相同，內(nèi)部無場強(qiáng)，故質(zhì)子在筒內(nèi)必做勻速直線運(yùn)動；而前后兩筒間的電勢差為U，故質(zhì)子每次穿越縫隙時將被電場加速，則B對A錯又由于各筒相間地連到頻率為f的交流電源上，故質(zhì)子穿過每個圓筒的時間都應(yīng)為交變電流的半個周期，故C錯若設(shè)vn為質(zhì)子在第n個筒內(nèi)的速度，則筒長為Lnvn·，又mvn2mv02(n1)qU，得Ln ，即筒長與其對應(yīng)的位置不成線性關(guān)系，D項錯誤答案：B10一個閉合的矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場中

10、勻速轉(zhuǎn)動，角速度為時，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E0，周期為T0，外力提供的功率為P0.若使線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E，周期為T，外力提供的功率為P.則E、T和P的大小為 ()AE2E0，TT0，P2P0BEE0，TT0，P2P0CE2E0，TT0，P2P0DE2E0，TT0，P4P0解析：設(shè)線圈為N匝，面積為S，所在區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)角速度為時，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢E0NBS，周期T0，外力提供的功率P0.當(dāng)角速度為2時，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢E2NBS2E0，周期TT0，外力提供的功率P4P0.故選項D對 答案：D二、實驗題(本大題共2個小題，共10

11、分)11(4分)(2011·北京模擬)當(dāng)光照射到光敏電阻上時，光敏電阻的阻值_(填“變大”、“不變”或“變小”)半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨_變化而改變的特性制成的 解析：本題考查傳感器中兩個常用元件光敏電阻和熱敏電阻的性質(zhì)光敏電阻是感光 元件，它的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，它可把光學(xué)量變?yōu)殡娮柽@一電學(xué)量，常用 來制造光控開關(guān)，熱敏電阻對溫度反應(yīng)敏感 答案：變小溫度12(6分)有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖10甲所示，它有兩個用相同的導(dǎo)線繞制的 線圈A、B，線圈外部還可以繞線圖10(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的a、

12、b位置，則A線圈的電阻為_，由此可推斷_線圈的匝數(shù)較多(選填“A”或“B”)(2)如果把它看做理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請簡要敘述實驗的步驟(寫出要測的物理量，并用字母表示)：_；A線圈的匝數(shù)為nA_.(用所測物理量符號表示)答案：(1)24A(2)用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制n匝線圈；將A線圈與低壓交流電源相連接；用多用電表的交流電壓擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和繞制線圈的輸出電壓Un(其他方法，只要合理即可)三、計算題(本大題共4個小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算

13、的要注明單位)13(8分)一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n100.穿過每匝線圈的磁通量隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖11所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r5.0 ，外電路電阻R95 .已知感應(yīng)電動勢的最大值Emnm，其中m為穿過每匝線圈磁通量的最大值求串聯(lián)在外電路中的交流電流表(內(nèi)阻不計)的讀數(shù)圖11解析：從t圖象可以看出m1.0×102 Wb，T3.14×102 s，已知Emnm，又，故電路中電流最大值Im A2 A.交流電流表讀數(shù)IIm/1.4 A.答案：1.4 A14(10分)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場

14、的軸OO勻速轉(zhuǎn)動一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S0.05 m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T為用此發(fā)電機(jī)所發(fā)出交變電流帶動兩個標(biāo)有“220 V,11 kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個理想變壓器，電路如圖12所示，求：圖12(1)發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值為多少？(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大？解析：(1)根據(jù)EmNBS1100 V得輸出電壓的有效值為U11100 V.(2)根據(jù)得.(3)根據(jù)P入P出2.2×104 W再根據(jù)P入U1I1，解得I120 A.答案：

15、(1)1100 V(2)51(3)20 A15(10分)為了減少因火電站中煤的燃燒對大氣的污染，目前正大力發(fā)展水電站某一水電站發(fā)電機(jī)組設(shè)計為：水以v13 m/s的速度流入水輪機(jī)后以v21 m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低100 m，水流量為Q100 m3/s，水輪機(jī)效率為75%，發(fā)電機(jī)效率為80%，求：(g10 m/s2，水的密度103 kg/m3)(1)發(fā)電機(jī)組的輸出功率是多少？(2)如果發(fā)電機(jī)輸出電壓為24 kV，輸電線路中能量損失為0.05%，輸電線電阻為19.5 ，那么所需升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比是多少？解析：(1)時間t內(nèi)水流質(zhì)量mQt，水輪機(jī)獲得的機(jī)械能Emghm(v1

16、2v22)×75%則發(fā)電機(jī)輸出的電能E電E×80%發(fā)電機(jī)的輸出功率P06.02×107W.(2)發(fā)電機(jī)的輸出電流I1P0/U12508 A輸電線路損失PP0×0.05%輸電電流滿足I22P/R，得I239.3 A則升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比：n1n2I2I1164.答案：(1)6.02×107 W(2)16416(12分)如圖13所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.M和N是兩個集流環(huán)，負(fù)載電阻為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計，求：(1)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量；(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時間內(nèi)通