高考物理專題訓(xùn)練：交變電流 傳感器（兩套 附詳細(xì)答案解析）

Page1高考物理專題訓(xùn)練：交變電流傳感器（基礎(chǔ)卷）一、(本題共13小題，每小題4分，共52分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～13題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是()A．在中性面時，通過線圈的磁通量最小B．在中性面時，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大C．線圈通過中性面時，電流的方向發(fā)生改變D．穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零【答案】C【解析】在中性面時，通過線圈平面的磁通量為最大，但此時的磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，選項A、B錯誤；線圈通過中性面時，電流的方向發(fā)生改變，選項C正確；通過線圈的磁通量為零時，線圈平面與磁感線平行，此時感應(yīng)電動勢最大，選項D錯誤。2．如圖所示，理想變壓器的原線圈接入電壓為7200V的交變電壓，r為輸電線的等效電阻，且r＝5Ω，電器RL的規(guī)格為“220V880W”，已知該電器正常工作，由此可知()A．原、副線圈的匝數(shù)比為30∶1B．原線圈中的電流為AC．副線圈中的電流為2AD．變壓器的輸入功率為880W【答案】A【解析】由電器RL正常工作，可得通過副線圈的電流I＝A＝4A，故選項C錯誤；副線圈導(dǎo)線上的電壓損失Ur＝4×5V＝20V，副線圈兩端的電壓U2＝220V+20V＝240V，因此原、副線圈的匝數(shù)比，選項A正確；又P1＝P2＝U2I2＝240×4W＝960W，故選項D錯誤；原線圈中的電流I1＝A，選項B錯誤。3．某興趣小組利用壓敏電阻(壓敏電阻的阻值R隨所受壓力的增大而減小)設(shè)計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，示意圖如圖甲所示。將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體A，電梯靜止時電壓表示數(shù)為U0，電梯在某次運動過程中，電壓表的示數(shù)變化情況如圖乙所示。下列判斷中正確的是()A．O～t1內(nèi)電梯可能勻加速上升B．t1～t2內(nèi)電梯可能勻速上升C．t1～t2內(nèi)電梯可能在減速上升D．t2～t3內(nèi)電梯可能勻減速下降【答案】C【解析】0～t1內(nèi)，電壓表讀數(shù)大于U0，可知壓敏電阻B的阻值增大，則所受的壓力小于A的重力，物塊A失重，所以電梯不可能勻加速上升，選項A錯誤；t1～t2內(nèi)，電壓表讀數(shù)大于U0保持不變，則壓敏電阻的阻值不變且大于靜止時的阻值，說明物塊A失重，則電梯可能勻減速上升，選項B錯誤，C正確；t2～t3內(nèi)電壓表讀數(shù)大于U0，說明壓敏電阻阻值大于原來靜止時的值，則物塊A失重，則電梯加速度向下，選項D錯誤。4．一個長為a、寬為b的單匝矩形線框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則()A．線框產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為nπBabB．線框產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為2nπBabC．從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過eq\f(1,4)周期，線框中的平均感應(yīng)電動勢為2nBabD．感應(yīng)電動勢的瞬時值e＝2nπBabsin2nπt【答案】D【解析】線框產(chǎn)生交變電動勢的最大值Em＝BSω＝2nπBab，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝2nπBabsin2nπt，選項A錯誤、D正確；該線框產(chǎn)生交變電動勢的有效值E＝nπBab，選項B錯誤；線框中的平均感應(yīng)電動勢E＝＝4nBab，選項C錯誤。5．某工廠為了防止意外停電，配備了一臺柴油發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)正常工作時能夠產(chǎn)生與我國照明電網(wǎng)相同的交變電流。現(xiàn)在該發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了故障，轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)速只能達(dá)到正常工作時的一半，則它產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象可能是()【答案】B【解析】線圈轉(zhuǎn)速為正常時的一半，據(jù)ω＝2πn＝知，周期變?yōu)檎r的2倍，又據(jù)Em＝NBSω知，最大值變?yōu)檎r的一半，我國電網(wǎng)交流電的周期為0.02s，最大電壓為220V，則此發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電的周期為0.04s，最大電壓為110V，選項B正確。6．某水電站的輸出功率恒為3×106kW，現(xiàn)用總電阻為2.5Ω的輸電線對500km外的用戶供電，已知輸電電壓為500kV，則下列說法正確的是()A．輸電線上輸送的電流大小為2×105AB．輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC．若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kWD．輸電線上損失的功率P＝，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻【答案】B【解析】由P＝UI可得輸電電流為6×103A，選項A錯誤；由ΔU＝Ir可得，輸電線上由電阻造成的損失電壓為1.5×104V，選項B正確；輸電線上損失的功率不可能比輸出的總功率還高，選項C錯誤；輸電線上損失的功率P＝，選項D錯誤。7．如圖所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器。已知圖甲中原、副線圈的匝數(shù)比為500∶1，圖乙中原、副線圈的匝數(shù)比為1∶50，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則輸電線的輸送功率為()A．5.5×103W B．5.5×107WC．2.2×104W D．2.2×103W【答案】B【解析】由可得輸送電壓U1＝·U2＝1.1×105V；由可得輸送電流I1＝·I2＝500A；所以輸電線的輸送功率P＝U1I1＝5.5×107W，選項B正確。8．如圖所示，一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的中心軸以較小的角速度ω轉(zhuǎn)動，并通過兩滑環(huán)與電刷和演示用的電流表相連，演示用的電流表的0刻度在表盤中央，則可以看到()A．線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電流表的指針左右擺動B．線圈轉(zhuǎn)動的周期越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的最大角度越小C．線圈轉(zhuǎn)動的角速度越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的最大角度越小D．線圈轉(zhuǎn)動時，電流表的指針只向一個方向偏轉(zhuǎn)，不會左右擺動【答案】AB【解析】線圈在勻強(qiáng)磁場中以較小的角速度轉(zhuǎn)動，可以認(rèn)為電流表的示數(shù)反映了感應(yīng)電流的大小、方向的變化；線圈轉(zhuǎn)動一周，電流的方向變化兩次，故電流表的指針將左右擺動，選項A正確、D錯誤；線圈轉(zhuǎn)動的周期越大，即轉(zhuǎn)動越慢，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越小，選項B正確；線圈轉(zhuǎn)動的角速度越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，選項C錯誤。9．中國已投產(chǎn)運行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程，圖示是高壓輸電的示意圖。關(guān)于高壓輸電，下列表述正確的是()A．輸送電壓越高，輸電線上的電流越大B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好【答案】BD【解析】依據(jù)輸電原理，電路中的功率損耗ΔP＝I2R線，而R線＝ρ，由P＝UI來看在輸送功率一定的情況下，輸送電壓U越大，則輸電電流越小，功率損耗越小，選項A、C錯誤，選項B正確；輸電電壓并不是電壓越高越好，因為電壓越高，對于安全和技術(shù)的要求越高，也會增加架線成本，因此并不是輸電電壓越高越好，選項D正確。10．自耦變壓器的鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式理想自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其原線圈匝數(shù)可調(diào)，P為自耦變壓器的滑片，Q為滑動變阻器的滑動觸頭，原線圈接在電壓有效值恒定的交流電源上，下列說法正確的是()A．Q不動，P向下移動，則電流表的示數(shù)減小，電壓表的示數(shù)增大B．Q不動，P向上移動，則電流表的示數(shù)減小，電壓表的示數(shù)減小C．P不動，Q向上移動，則電流表的示數(shù)增大，電壓表的示數(shù)不變D．P不動，Q向下移動，則電流表的示數(shù)增大，電壓表的示數(shù)不變【答案】BC【解析】當(dāng)Q不變，P下移時，n1減小，U2增大，電壓表的示數(shù)增大，滑動變阻器上消耗的功率變大，則變壓器的輸入功率增大，原線圈的電流I1也增大，電流表的示數(shù)增大，選項A錯誤；同理可分析得，選項B正確；當(dāng)P不動時，n1不變，由知U2不變，電壓表的示數(shù)不變，Q上移，R減小，原、副線圈的電流都增大，故選項C正確，同理可分析得，選項D錯誤。11．一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，一個滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖所示。電壓表和電流表均為理想交流電表，則下列說法正確的是()A．原、副線圈中的電流之比為1∶4B．電壓表的示數(shù)為55VD．若將滑動變阻器的滑片向下滑動，則電流表的示數(shù)變小【答案】ABD【解析】原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，故副線圈兩端的電壓U2＝55V，由P入＝P出，即U1I1＝U2I2，得，選項A、B正確；由Q＝×60＝6050J，選項C錯誤；將滑動變阻器的滑片向下滑動，接入電路中的阻值變大，但對原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的示數(shù)不變，副線圈中的電流變小，則電流表的示數(shù)變小，選項D正確。12．圖示為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電，已知輸電線的總電阻R＝10Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，副線圈與用電器R0組成閉合電路。若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端的電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，當(dāng)用電器電阻R0＝5.5Ω時，則()A．升壓變壓器的輸出電壓為1180VB．升壓變壓器的輸入功率為4650WC．通過輸電線的電流的有效值為8AD．當(dāng)用電器的電阻R0減小時，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小【答案】AC【解析】由所給的電壓的表達(dá)式知，副線圈兩端電壓的有效值為220V，電流I4＝＝40A，輸電線電流I3＝I4＝8A，選項C正確；升壓變壓器的輸出電壓U2＝U線+U3＝I3R+U4＝1180V，選項A正確；升壓變壓器的輸入功率P＝P線+R+＝9440W，選項B錯誤；當(dāng)用電器的電阻R0減小時，其消耗的功率變大，發(fā)電機(jī)的輸出功率變大，選項D錯誤。13．圖甲所示是交流發(fā)電機(jī)的模型示意圖。兩磁極間的磁場可以視作磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，有一矩形線圈可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO'轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻為1Ω，外接燈泡的電阻為9Ω，則()A．電壓表的示數(shù)為6VB．在t＝0.005s時，穿過線圈的磁通量為最大C．若線圈的轉(zhuǎn)速改為25r/s，則電動勢的有效值為3VD．若線圈的轉(zhuǎn)速改為25r/s，則通過電燈的電流為0.3A【答案】CD【解析】電壓表的示數(shù)是有效值，U＝R＝×9V＝5.4V，選項A錯誤；t＝0.005s時，感應(yīng)電動勢最大，穿過線圈的磁通量為零，選項B錯誤；原來線圈的轉(zhuǎn)速n＝＝50r/s，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速改為25r/s時，感應(yīng)電動勢的最大值Um＝V＝3V，有效值為3V，選項C正確；若線圈的轉(zhuǎn)速改為25r/s，通過燈泡的電流為0.3A，選項D正確。二、(本題共4小題，共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個矩形線圈abcd，ab邊與磁場垂直，MN邊始終與金屬滑環(huán)K相連，PQ邊始終與金屬滑環(huán)L相連。金屬滑環(huán)L、電流表A、定值電阻R、金屬滑環(huán)K通過導(dǎo)線串聯(lián)。使矩形線圈繞bc、ad中點的軸以角速度ω＝10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，線圈共20匝，線圈的總電阻r＝5Ω，ab＝0.2m，bc＝0.5m，定值電阻R＝45Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T。(1)寫出從圖示位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)電阻R在0.05s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。【解析】(1)在圖示位置，線圈甲的磁通量為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nBSω＝160V(2分)故瞬時值的表達(dá)式e＝Em·cosωt＝160cos(10πt)V。(3分)(2)電流的有效值I＝A(2分)所以0.05s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝11.52J。(3分)15．(12分)圖甲為交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n＝100、電阻r＝10Ω，定值電阻R＝90Ω與線圈連接成回路。在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t的關(guān)系如圖乙所示。求：(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值；(2)線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(3)電路中交流電壓表的示數(shù)?！窘馕觥?1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值Em＝nBSω(2分)而Φm＝BS、ω＝，由Φ-t圖線可知Φm＝2.0×10-2Wb，T＝6.28×10-2s(2分)所以，Em＝＝200V。(2分)(2)線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式e＝Emcosωt＝200cos100t(V)。(2分)(3)電動勢的有效值E＝Em＝100V(1分)由閉合電路的歐姆定律，電路中電流的有效值I＝A(1分)交流電壓表的示數(shù)為U＝IR＝90V＝127V。(2分)16．(12分)在遠(yuǎn)距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個小型發(fā)電站，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為400V，輸送的電功率P＝30kW，輸電線的總電阻為4Ω。(1)若發(fā)電機(jī)直接對用戶輸電，則輸電線上損耗的功率為多少?(2)若要求輸電線上的損耗剛好占總功率的3%，則所用升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比應(yīng)為多大?【解析】(1)輸電線上的電流I＝A＝75A(2分)輸電線上損耗的功率P損'＝I2R＝22.5kW。(2分)(2)輸電線上損耗的功率P損＝P×3%＝900W(2分)變壓器副線圈的電流等于輸電線上的電流，I2＝A＝15A(2分)副線圈兩端的電壓應(yīng)為U2＝＝2000V(2分)則升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為。(2分)17．(14分)圖甲是一理想變壓器的電路連接圖，圖乙是原線圈兩端所加電壓隨時間變化的關(guān)系圖象，已知原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，兩個相同的燈泡L1和L2的電絲的電阻值均為R＝40Ω，圖中電壓表和電流表均為理想電表。試求：(1)開關(guān)S閉合時，變壓器的輸入功率和電流表A2的示數(shù)；(2)閉合S開關(guān)，待電路穩(wěn)定后，再將開關(guān)S斷開，定性分析電路中三只電表的示數(shù)變化情況。【解析】(1)由圖乙可知輸入電壓的有效值U1＝200V(1分)由得U2＝＝20V(2分)開關(guān)S閉合時，兩燈泡的并聯(lián)電阻R并＝＝20Ω(2分)電流表A2的示數(shù)I2＝＝1A(2分)變壓器的輸入功率P1等于輸出功率P2故P1＝P2＝U2I2＝20×1W＝20W。(3分)(2)將開關(guān)S斷開后，U2不變，即電壓表的示數(shù)保持不變(1分)由于負(fù)載減少，負(fù)載總電阻增大，電流表A2的示數(shù)減?。?1分)副線圈的輸出功率減小，原線圈的輸入功率隨之減小，電流表A2的示數(shù)減小。(2分)高考物理專題訓(xùn)練：交變電流傳感器（提高卷）一、(本題共13小題，每小題4分，共52分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～13題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．某興趣小組利用壓敏電阻(壓敏電阻的阻值R隨所受壓力的增大而減小)設(shè)計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，示意圖如圖甲所示。將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體A，電梯靜止時電壓表示數(shù)為U0，電梯在某次運動過程中，電壓表的示數(shù)變化情況如圖乙所示。下列判斷中正確的是()A．O～t1內(nèi)電梯可能勻加速上升B．t1～t2內(nèi)電梯可能勻速上升C．t1～t2內(nèi)電梯可能在減速上升D．t2～t3內(nèi)電梯可能勻減速下降【答案】C【解析】0～t1內(nèi)，電壓表讀數(shù)大于U0，可知壓敏電阻B的阻值增大，則所受的壓力小于A的重力，物塊A失重，所以電梯不可能勻加速上升，選項A錯誤；t1～t2內(nèi)，電壓表讀數(shù)大于U0保持不變，則壓敏電阻的阻值不變且大于靜止時的阻值，說明物塊A失重，則電梯可能勻減速上升，選項B錯誤，C正確；t2～t3內(nèi)電壓表讀數(shù)大于U0，說明壓敏電阻阻值大于原來靜止時的值，則物塊A失重，則電梯加速度向下，選項D錯誤。2．如圖甲，R0為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)．左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經(jīng)二極管整流后，通過R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時，a、b間的電壓uab為正，下列uab－t圖象可能正確的是()【答案】C【解析】由題圖乙知，0～0.25T0，外圓環(huán)電流逐漸增大且eq\f(Δi,Δt)逐漸減小，根據(jù)安培定則，外圓環(huán)內(nèi)部磁場方向垂直紙面向里，磁場逐漸增強(qiáng)且eq\f(ΔB,Δt)逐漸減小，根據(jù)楞次定律知內(nèi)圓環(huán)a端電勢高，所以uab>0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律uab＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)知，uab逐漸減??；t＝0.25T0時，eq\f(Δi,Δt)＝0，所以eq\f(ΔB,Δt)＝0，uab＝0；同理可知0.25T0～0.5T0時間內(nèi)，uab<0，且|uab|逐漸增大；0.5T0～T0內(nèi)重復(fù)0～0.5T0的變化規(guī)律．故選項C正確。3．一只電阻分別通過四種不同形式的電流，電流隨時間變化的情況如圖所示，在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是()【答案】D【解析】對于A圖正弦式電流，有效值：I1＝eq\f(\r(2),2)Im＝eq\r(2)A；根據(jù)焦耳定律得：Q1＝Ieq\o\al(2,1)RT1＝(eq\r(2))2RT1＝2RT1；對于B圖正弦式電流，有效值：I2＝eq\f(\r(2),2)Im＝eq\r(2)A，根據(jù)焦耳定律得：Q2＝Ieq\o\al(2,2)RT2＝(eq\r(2))2RT2＝2RT2；對于圖C形式電流，根據(jù)焦耳定律得：Q3＝Ieq\o\al(2,3)RT2＝2.25RT2；對于圖D形式電流，根據(jù)焦耳定律得：Q4＝Ieq\o\al(2,4)R·eq\f(T1,2)＋I(xiàn)′eq\o\al(2,4)R·eq\f(T1,2)＝2RT1＋2RT1＝4RT1，其中T1＝2T2；故在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是D。4．在一小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈abcd的面積為S，匝數(shù)為n，線圈總電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(如圖甲所示)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間的變化關(guān)系，如圖乙所示，矩形線圈與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合電路，下列說法中正確的是()A．從t1到t3這段時間內(nèi)穿過線圈磁通量的變化量為零B．從t3到t4這段時間通過電阻R的電荷量為eq\f(E0,（R＋r）ω)C．t4時刻穿過線圈的磁通量的變化率大小為E0D．t4時刻電阻R的發(fā)熱功率為eq\f(RE\o\al(2,0),（R＋r）2)【答案】B【解析】磁通量由正向BS變?yōu)樨?fù)向BS，故t1到t3這段時間穿過線圈磁通量的變化量不為零，為ΔΦ＝2BS，故A項錯誤；通過電阻的電荷量q＝eq\f(nΔΦ,R)，所以t3到t4這段時間通過電阻R的電荷量q＝eq\f(nBS,R＋r)，又E0＝nBSω，故q＝eq\f(E0,（R＋r）ω)，故B項正確；由于磁通量變化率最大時產(chǎn)生的電動勢最大，所以磁通量時間圖象中，在電動勢最大時磁通量時間圖象的斜率最大，即E0＝nk，所以k＝eq\f(E0,n)，故C項錯誤；t4時刻R的發(fā)熱功率P＝[eq\f(E0,\r(2)（R＋r）)]2R＝eq\f(RE\o\al(2,0),2（R＋r）2)，故D項錯誤。5．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1，a、b兩點間的電壓為u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，R為可變電阻，P為額定電流為1A、用鉛銻合金制成的保險絲。為使保險絲中的電流不超過1A，可變電阻R連入電路的最小阻值是()A．2.2ΩB．2eq\r(2)ΩC．22ΩD．22eq\r(2)Ω【答案】A【解析】原線圈輸入電壓的有效值U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，代入數(shù)據(jù)解得：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,10)×220V＝22V，原線圈的最大輸入功率為P1＝U1I＝220×1W＝220W，輸出功率等于輸入功率P2＝P1＝220W，輸出功率：P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，解得：R＝eq\f(U\o\al(2,2),P2)＝eq\f(222,220)Ω＝2.2Ω，故A項正確，B、C、D項錯誤。6．如圖所示為一個小型電風(fēng)扇的電路簡圖，其中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為U的交流電源，輸出端接有一只電阻為R的燈泡L和交流電風(fēng)扇電動機(jī)D，電動機(jī)線圈電阻為r。接通電源后，電風(fēng)扇正常運轉(zhuǎn)，測出通過風(fēng)扇電動機(jī)的電流為I，則下列說法正確的是()A．理想變壓器的輸入功率為eq\f(UI,n)B．燈泡L中的電流為eq\f(U,nr)C．風(fēng)扇電動機(jī)D輸出的機(jī)械功率為eq\f(U,n)(I－eq\f(U,nR))D．若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住，則通過原線圈的電流為eq\f(U（R＋r）,n2Rr)【答案】D【解析】理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為U的交流電源，則輸出端電壓為eq\f(U,n)，燈泡L中的電流為eq\f(U,nR)，而電動機(jī)的輸入功率為eq\f(UI,n)，故A、B項錯誤；電動機(jī)D的輸入功率為eq\f(UI,n)，而電動機(jī)的線圈電阻消耗的功率為I2r，則電動機(jī)D的機(jī)械功率為eq\f(UI,n)－I2r，故C項錯誤；若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住可視為純電阻，兩電阻并聯(lián)，則根據(jù)歐姆定律變壓器原理eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，通過原線圈的電流為eq\f(U（R＋r）,n2Rr)，故D項正確。7．如圖所示，一個邊長L＝10cm，匝數(shù)n＝100匝的正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T，角速度ω＝10πrad/s，閉合回路中兩只燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是A．從圖中位置開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為e＝5πcos10πt（V）B．增大線圈轉(zhuǎn)動角速度ω時，感應(yīng)電動勢的峰值Em不變C．抽去電感器L的鐵芯時，燈泡L2變暗D．增大電容器C兩極板間的距離時，燈泡L1變亮【答案】A【解析】根據(jù)Em＝NBSω可得感應(yīng)電動勢的最大值：Em＝100×0.5×0.1×0.1×10πV＝5πV，由于線框垂直于中性面開始計時，所以電動勢瞬時值的表達(dá)式：e＝Emcosωt＝5πcos10πt（V），故選項A正確；根據(jù)Em＝NBSω可得增大線圈轉(zhuǎn)動角速度ω時，感應(yīng)電動勢的峰值Em增大，故選項B錯誤；抽去電感器L的鐵芯時，即減小自感系數(shù)，電感器的感抗減小，流過燈泡L2電流增大，根據(jù)功率公式可知燈泡L2變亮，故選項C錯誤；增大電容器C兩極板間的距離時，根據(jù)可知電容器的電容C減小，則有電容器的容抗增大，流過燈泡L1電流減小，根據(jù)功率公式可知燈泡L1變暗，故選項D錯誤。8．如圖甲所示是一種手搖發(fā)電的手電筒，內(nèi)部有一固定的線圈和可來回運動的條形磁鐵，其原理圖如圖乙所示，當(dāng)沿圖中箭頭方向來回?fù)u動手電筒過程中，條形磁鐵在線圈內(nèi)來回運動，燈泡發(fā)光，在此過程中，下列說法正確的是()A．增加搖動頻率，燈泡變亮B．線圈對磁鐵的作用力方向不變C．磁鐵從線圈一端進(jìn)入與從該端穿出時，燈泡中電流方向相反D．磁鐵從線圈一端進(jìn)入再從另一端穿出過程，燈泡中電流方向不變【答案】AC【解析】當(dāng)永磁體在線圈中運動時，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，故依據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的．要使燈泡亮度增大，即電流變大，可以加速切割、增加線圈匝數(shù)或更換磁性更強(qiáng)的永磁體，或者增大搖動的頻率，故A項正確；根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知，線圈對磁鐵的作用力方向發(fā)生變化，故B項錯誤；磁鐵從線圈一端進(jìn)入與從該端穿出時，穿過線圈的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知燈泡中電流方向相反，故C項正確，D項錯誤。9．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C為電容器．已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則()A．交流電的頻率為50HzB．原線圈輸入電壓的最大值為200eq\r(2)VC．電阻R2的電功率約為6.67WD．通過R3的電流始終為零【答案】AC【解析】根據(jù)變壓器原理可知原、副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為0.02s、頻率為50Hz，A項正確；由圖乙可知通過R1的電流最大值為Im＝1A，根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um＝20V，再根據(jù)原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200V，B項錯誤；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關(guān)系、并聯(lián)電路特點可知電阻R2的電流有效值為I＝eq\f(\f(20,\r(2)),30)A＝eq\f(\r(2),3)A，電阻R2的電功率為P＝I2R2＝eq\f(2,9)×30W≈6.67W，C項正確；因為電容器有通交流、阻直流的作用，則有電流通過R3和電容器，D項錯誤。10．如圖所示，R1、R2、R3為完全相同的標(biāo)準(zhǔn)電阻．甲、乙兩種情況下電阻R2、R3的功率均為P，且匝數(shù)比n1∶n2均為4∶1，則()A．圖甲中R1的功率為eq\f(P,4)B．圖甲中R1的功率為16PC．圖乙中R1的功率為16PD．圖乙中R1的功率為eq\f(P,4)【答案】BD【解析】圖甲中，設(shè)R2兩端電壓為U，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得線圈n1兩端的電壓為4U，R1兩端的電壓是R2兩端電壓的4倍，R2的功率為P＝eq\f(U2,R)，R1的功率為P1＝eq\f(4U2,R)＝16P，故A項錯誤、B項正確；圖乙中R2、R3是完全相同的電阻，功率均為P，由P＝eq\f(U2,R)＝I2R知，副線圈電流為I，副線圈電壓均為U，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，有原線圈兩端電壓為4U，根據(jù)輸入功率等于輸出功率，有4UI1＝2P＝2UI，解得I1＝eq\f(I,2)，R1的功率P′1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I,2)))2R＝eq\f(1,4)I2R＝eq\f(1,4)P，故C項錯誤、D項正確。11．如圖為遠(yuǎn)距離輸電的電路原理圖，變壓器均為理想變壓器并標(biāo)示了電壓和電流，其中輸電線總電阻為R，則A．I2＝B．輸電效率為×100%C．用戶的用電器的數(shù)量增多時，U3將減小D．用戶得到的電功率可能等于電廠輸出的電功率【答案】AC【解析】根據(jù)歐姆定律，I2＝，A正確；輸電效率，B錯誤；用戶的用電器的數(shù)量增多時，I4增大，I2增大，U3＝U2－I2R將減小，C正確；用戶得到的電功率等于電廠輸出的電功率加上線損功率，D錯誤。12．如圖甲所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流輸入理想變壓器的原線圈，發(fā)電機(jī)取兩種不同的轉(zhuǎn)速，使其電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖乙中a、b所示，則下列說法正確的是A．曲線b表示的交變電流的電動勢有效值為10VB．曲線a、b對應(yīng)的線圈角速度之比為3∶2C．線圈轉(zhuǎn)速不變，將原線圈滑片P向上滑動時，燈泡變暗D．P位置不變，滑動變阻器連入電路阻值變大時，變壓器的輸入功率變大【答案】BC【解析】由圖乙知a的周期為4×10－2s，b的周期為6×10-2s，則由T＝eq\f(2π,ω)可知，角速度與周期成反比，故角速度之比為3∶2，選項B正確；曲線a表示的交變電動勢最大值是15V，根據(jù)Em＝nBSω得曲線b表示的交變電動勢最大值是10V，則有效值為V，選項A錯誤；將原線圈滑片P向上滑動時，原線圈匝數(shù)變大，根據(jù)變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，輸出電壓減小，燈泡會變暗，選項C正確；P位置不變，副線圈電壓不變，滑動變阻器連入電路阻值變大時，輸出功率P＝eq\f(U2,R)變小，輸入功率也變小，選項D錯誤.13．有一種理想自耦變壓器的構(gòu)造如圖所示，線圈a、b繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，轉(zhuǎn)動滑動觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。圖中電阻R1、R2、R3和R4的阻值分別為10Ω、5Ω、10Ω和10Ω，電壓表為理想交流電表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定，滑動觸頭P處在線圈a、b的中點。開關(guān)S閉合時電壓表的示數(shù)是7V，則下列說法中正確的是()A．正弦交流電壓源U的峰值為35VB．開關(guān)S斷開時，理想電壓表的示數(shù)為5VC．開關(guān)S閉合時，通過電阻R4的電流為0.7AD．開關(guān)S閉合時，電阻R2和R3消耗的電功率相等【答案】BC【解析】開關(guān)S閉合時，根據(jù)歐姆定律可知通過的電流為，根據(jù)電流之比等于匝數(shù)的反比可知副線圈的電流為；和并聯(lián)后與串聯(lián)的電阻為10Ω，可知副線圈的電壓為，根據(jù)電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈的電壓為，正弦交流電壓源，正弦交流電壓源的峰值為；通過電阻的電流為；電阻消耗的電功率，電阻消耗的電功率，故C正確，A、D錯誤；開關(guān)S斷開時，和串聯(lián)的電阻為15Ω，設(shè)知副線圈的電流為，則副線圈的電壓為，根據(jù)電流之比等于匝數(shù)的反比可知原線圈的電流為，所以原線圈的電壓為，根據(jù)電壓之比等于匝數(shù)之比可得，解得副線圈的電流為，理想電壓表的示數(shù)為，故B正確。二、(本題共4小題，共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R－t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100Ω。當(dāng)線圈的電流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝3.0V。內(nèi)阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。問：(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端間還是C、D端？(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為多大？【解析】(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)該接在A、B端。當(dāng)線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高。(3分)(2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當(dāng)線圈中的電流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，使恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低。隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當(dāng)線圈的電流小于10mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度。要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，即50℃時線圈內(nèi)的電流為10mA。(3分)當(dāng)t＝50°C時，R＝90Ω由閉合電路歐姆定律得：(2分)可得：解得：＝110(2分)15．(12分)如圖所示線圈面積為0.05m2，共100匝，線圈總電阻為r＝1Ω，外電阻R＝9Ω，線圈處于B＝eq\f(2,π)T的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)線圈繞OO′以轉(zhuǎn)速n＝300r/min勻速轉(zhuǎn)動時，從線圈處于圖示位置開始計時，求：(1)寫出電動勢的瞬時表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過60°時兩交流電表的示數(shù)U和I；(3)線圈轉(zhuǎn)過eq\f(1,15)s的過程中，通過電阻的電荷量q；(4)線圈勻速轉(zhuǎn)一圈回路產(chǎn)生的總熱量Q?！窘馕觥?1)線圈的角速度ω＝2πn＝10πrad/s(1分)感應(yīng)電動勢的最大值Em＝NBSω