2012屆物理高三一輪精品測試題專題10 交變電流 傳感器（測試）

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1A122UB124UC214UD212U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U14UC項正確答案C22011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2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50MA，則圖3A被測電路的電流的有效值為5AB被測電路的電流的平均值為05AC被測電路的電流的最大值為5A2D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I250MA005A，根據(jù)I1I2N2N1得，I15A，A對B錯誤；原線圈被測電路中電流的最大值I1MI15A，C22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??；原線圈中電流等于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期中，前面的1214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4AUMBUM2CDUM2UM4解析由有效值的定義知TU2RUM22RT2得UC項正確UM2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20V，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A141WB/SB20WB/SC141WB/SD200WB/S62011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的正弦式電流如圖乙所示，則圖6A交變電流的頻率為002HZB原線圈輸入電壓的最大值為200V2C電阻R2的電功率約為667WD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、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AD82011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27KM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)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MVN2MV02N1QU，得LN，即筒長與其對T2121212F2N1QUMV02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，P2P012BEE0，TT0，P2P012CE2E0，TT0，P2P0DE2E0，TT0，P4P012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2P0E有2RNBS222R當(dāng)角速度為2時，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢E2NBS2E0，周期N2B2S222RT22T0，外力提供的功率P4P0故選項D對12NBS2222R4N2B2S222R答案D二、實驗題本大題共2個小題，共10分114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126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101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、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124A2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UAU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)值計算的要注明單位138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R50，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M10102WB，T314102S，已知EMNM，又，2T故電路中電流最大值IMEMRRN2MTRRA2A1002314101023141029550交流電流表讀數(shù)IIM/14A2答案14A1410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S005M2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50HZ，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度BT為用此發(fā)電機(jī)所發(fā)出交變電流帶2動兩個標(biāo)有“220V,11KW”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121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)EMNBS1100V2得輸出電壓的有效值為U11100VEM22根據(jù)得U1U2N1N2N1N2513根據(jù)P入P出22104W再根據(jù)P入U1I1，解得I120A答案11100V251320A1510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V13M/S的速度流入水輪機(jī)后以V21M/S的速度流出，流出水位比流入的水位低100M，水流量為Q100M3/S，水輪機(jī)效率為75，發(fā)電機(jī)效率為80，求G10M/S2，水的密度103KG/M31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24KV，輸電線路中能量損失為005，輸電線電阻為195，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E75則發(fā)電機(jī)輸出的電能E電E80發(fā)電機(jī)的輸出功率P0602107WE電T2發(fā)電機(jī)的輸出電流I1P0/U12508A輸電線路損失PP0005輸電電流滿足I22P/R，得I2393A則升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比N1N2I2I1164答案1602107W21641612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BM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)通過負(fù)載電阻R的電荷量；3電流表的示數(shù)解析線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)