2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題重組卷第一部分單元十二交變電流傳感器含解析

PAGE14-單元十二交變電流傳感器考點(diǎn)1.交變電流、交變電流的圖象(Ⅰ)；2.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值(Ⅰ)；3.志向變壓器(Ⅱ)；4.遠(yuǎn)距離輸電(Ⅰ)學(xué)問點(diǎn)1.交變電流的產(chǎn)生及描述；2.溝通電的圖象及其應(yīng)用；3.變壓器的原理、規(guī)律及應(yīng)用；4.遠(yuǎn)距離輸電及變壓器的綜合應(yīng)用；5.傳感器的簡潔運(yùn)用第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～12題有多項(xiàng)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(cuò)的得0分)1．(2024·北京市通州區(qū)高三第一學(xué)期期末)如圖所示，一個(gè)矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸OO′與磁場方向垂直，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。下列說法正確的是()A．線圈平面與磁場垂直時(shí)，磁通量為零B．線圈平面與磁場垂直時(shí)，磁通量變更最快C．線圈平面與磁場平行時(shí)，感應(yīng)電動勢為零D．線圈平面與磁場平行時(shí)，感應(yīng)電動勢最大答案D解析線圈平面與磁場垂直時(shí)，通過線圈的磁通量最大，磁通量變更最慢，A、B錯(cuò)誤；線圈平面與磁場平行時(shí)，ab邊、cd邊運(yùn)動方向與磁感線方向垂直，感應(yīng)電動勢最大，C錯(cuò)誤，D正確。2．(2024·北京市海淀區(qū)高三上學(xué)期期末)如圖所示，志向變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的溝通電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，電流表、電壓表均為志向電表。下列說法正確的是()A．原線圈的輸入功率為55eq\r(2)WB．電流表的讀數(shù)為0.25AC．電壓表的讀數(shù)為55eq\r(2)VD．副線圈輸出溝通電的周期為50s答案B解析由u＝220eq\r(2)sin100πt(V)可得，原線圈的電壓有效值為220V，依據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得，副線圈的電壓有效值為55V，電壓表的讀數(shù)為55V，再由輸入功率和輸出功率相等可得原線圈的輸入功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(552,55)W＝55W，所以原線圈的電流大小為I1＝eq\f(P,U1)＝0.25A，故電流表的讀數(shù)為0.25A，A、C錯(cuò)誤，B正確；變壓器不會變更溝通電的周期和頻率，所以副線圈輸出溝通電的周期為T＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，D錯(cuò)誤。3．(2024·貴陽一模)如圖甲所示為某品牌電熱毯的簡易電路，電熱絲的電阻為R＝484Ω，現(xiàn)將其接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的正弦溝通電源上，電熱毯被加熱到肯定溫度后，溫控裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D乙所示的波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，若電熱絲的電阻保持不變，則保溫狀態(tài)下，志向溝通電壓表V的讀數(shù)和電熱毯消耗的電功率最接近下列哪一組數(shù)據(jù)()A．220V、100W B．156V、50WC．110V、25W D．311V、200W答案B解析由圖象依據(jù)有效值的定義可得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)×eq\f(T,2)＋0＝eq\f(U2,R)×T，解得：U＝eq\f(Um,2)＝110eq\r(2)V≈156V，電熱毯在保溫狀態(tài)下消耗的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝(eq\f(110\r(2)2,484)W＝50W，B正確。4．(2024·山西高三二模)如圖所示，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1，原線圈兩端連接正弦溝通電源u＝220eq\r(2)sin314t(V)，副線圈接電阻R，同時(shí)接有志向電壓表和志向電流表。下列推斷正確的是()A．電壓表讀數(shù)約為31.1VB．若僅將副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，則電流表的讀數(shù)增大到原來的2倍C．若僅將R的阻值增加到原來的2倍，則輸入功率也增加到原來的2倍D．若R的阻值和副線圈匝數(shù)同時(shí)增加到原來的2倍，則輸出功率增加到原來的4倍答案B解析依據(jù)u＝220eq\r(2)sin314t(V)可知，原線圈的電壓有效值為U1＝220V，電壓表的讀數(shù)為變壓器輸出電壓的有效值，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得，電壓表讀數(shù)為U2＝22V，A錯(cuò)誤；若僅將副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，U2增大到原來的2倍，由I2＝eq\f(U2,R)可知，電流表的讀數(shù)增大到原來的2倍，B正確；輸入電壓和匝數(shù)比不變，則輸出電壓U2不變，若僅將R的阻值增加到原來的2倍，由I2＝eq\f(U2,R)可知，副線圈電流變?yōu)樵瓉淼囊话耄敵龉β首優(yōu)樵瓉淼囊话?，由輸入功率等于輸出功率可知，輸入功率也變?yōu)樵瓉淼囊话?，C錯(cuò)誤；若副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，則U2增加到原來的2倍，若R的阻值也增加到原來的2倍，輸出功率P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯(cuò)誤。5．(2024·貴州部分重點(diǎn)中學(xué)高三上學(xué)期第四次聯(lián)合質(zhì)量測評)某住宅小區(qū)的應(yīng)急供電系統(tǒng)，由溝通發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的志向降壓變壓器組成，發(fā)電機(jī)中矩形線圈電阻不計(jì)，它可繞軸OO′在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。降壓變壓器副線圈上的滑動觸頭P上下移動時(shí)可變更輸出電壓，R0表示輸電線電阻。下列推斷正確的是()A．若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置，變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值最大B．當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí)，為運(yùn)用戶電壓保持不變，滑動觸頭P應(yīng)向下滑動C．若滑動觸頭P向下滑動，流過R0的電流將減小D．若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速減為原來的eq\f(1,2)，用戶獲得的功率也將減為原來的eq\f(1,2)答案B解析若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置，此時(shí)線圈的磁通量為最大，但是穿過線圈磁通量的變更率最小，為零，感應(yīng)電動勢為零，變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值最小，為零，A錯(cuò)誤；當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí)，用電量增加，輸電線上的電壓損失變大，用戶得到的電壓變小，為運(yùn)用戶電壓保持不變，滑動觸頭P應(yīng)向下滑動，增大副線圈匝數(shù)，提高輸出電壓，B正確；若滑動觸頭P向下滑動，副線圈的輸出電壓增大，但流過R0的電流是由用戶和R0共同確定的，在用戶不變的狀況下，流過R0的電流將增大，C錯(cuò)誤；若線圈從中性面起先計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的表達(dá)式為e＝NBSωsinωt，ω＝2πn，若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速減為原來的eq\f(1,2)，感應(yīng)電動勢的最大值Em＝NBSω將減為原來的eq\f(1,2)，變壓器原線圈兩端的電壓將減為原來的eq\f(1,2)，副線圈的輸出電壓U也將減為原來的eq\f(1,2)，而用戶實(shí)際分得的電壓U用也將減為原來的eq\f(1,2)，依據(jù)公式P用＝eq\f(U\o\al(2,用),R用)可知，用戶獲得的功率將減為原來的eq\f(1,4)，D錯(cuò)誤。6．(2024·廣西桂林、賀州、崇左高三下學(xué)期3月聯(lián)合調(diào)研)如圖甲所示的電路中，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，電流表和電壓表均為志向電表，R是光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小)、L是志向線圈、C是耐壓值和電容都足夠大的電容器、D是燈泡、K是單刀雙擲開關(guān)。當(dāng)原線圈接入如圖乙所示的正弦溝通電時(shí)，下列說法正確的是()A．開關(guān)K連通1時(shí)，電壓表的示數(shù)為44VB．開關(guān)K連通1時(shí)，若光照增加，電流表的示數(shù)變小C．開關(guān)K連通2時(shí)，燈泡不亮D．開關(guān)K連通2時(shí)，若光照增加，電壓表的示數(shù)減小答案A解析依據(jù)圖乙可知原線圈電壓有效值為：U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，則依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可以得到U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,5)×220V＝44V，即電壓表的示數(shù)為44V，A正確；開關(guān)K連通1時(shí)，若光照增加，則電阻R減小，則副線圈總電阻減小，而U2不變，則副線圈電流I2增大，依據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，原線圈電流I1增大，即電流表的示數(shù)變大，B錯(cuò)誤；開關(guān)K連通2時(shí)，由于交變電流可以“通過”電容器，故燈泡發(fā)光，C錯(cuò)誤；開關(guān)K連通2時(shí)，若光照增加，則電阻R減小，但是由于原、副線圈兩端電壓之間關(guān)系為eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，與副線圈總電阻無關(guān)，故電壓表的示數(shù)不變，D錯(cuò)誤。7．(2024·山東臨沂高三上期末)如圖所示，OO′是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場的左邊界，也是一面積為S的n匝矩形金屬線框的對稱軸，若線框以角速度ω繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，并從圖示位置(線框與磁感線平行)起先計(jì)時(shí)，則()A．t＝eq\f(2π,ω)時(shí)，線框中的感應(yīng)電流最小B．t＝eq\f(π,2ω)時(shí)，穿過線框的磁通量變更率最大C．線框中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為nBSωD．線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值為eq\f(\r(2),4)nBSω答案D解析由圖可知，該線框的一半在磁場外，則線框產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢：Em＝eq\f(1,2)nBSω，圖示位置線框平面與磁場方向平行，則線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為：e＝Emcosωt，當(dāng)t＝eq\f(2π,ω)時(shí)，ωt＝ω·eq\f(2π,ω)＝2π，e＝Em，可知此時(shí)的感應(yīng)電動勢最大，則線框中的感應(yīng)電流最大，A、C錯(cuò)誤；當(dāng)t＝eq\f(π,2ω)時(shí)，ωt＝ω·eq\f(π,2ω)＝eq\f(π,2)，e＝0，此時(shí)感應(yīng)電動勢最小，所以穿過線框的磁通量變更率最小，B錯(cuò)誤；線框中產(chǎn)生的交變電動勢的有效值：E＝eq\f(\r(2),2)Em＝eq\f(\r(2),4)nBSω，D正確。8．(2024·福建泉州泉港區(qū)第一中學(xué)高三上質(zhì)量檢測)如圖為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10Ω連接，t＝0時(shí)線圈以T＝0.02s的周期從圖中位置起先轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時(shí)志向溝通電壓表示數(shù)為10V，則下列說法正確的是()A．電阻R上的電功率為20WB．R兩端的電壓u隨時(shí)間變更的規(guī)律是u＝10eq\r(2)·cos100πt(V)C．t＝0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值最大D．一個(gè)周期內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量是0.2J答案BCD解析電阻R消耗的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(102,10)W＝10W，A錯(cuò)誤；R兩端電壓的最大值為Um＝eq\r(2)U＝10eq\r(2)V，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，線圈從圖中位置起先轉(zhuǎn)動時(shí)，感應(yīng)電動勢最大，R兩端電壓最大，故R兩端的電壓u隨時(shí)間t變更的規(guī)律是u＝10eq\r(2)cos100πt(V)，B正確；t＝0.02s時(shí)，即t＝T時(shí)，線圈平面與磁場方向平行，磁通量的變更率最大，此時(shí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，R兩端的電壓瞬時(shí)值最大，C正確；依據(jù)焦耳定律可知，一個(gè)周期內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝PT＝10×0.02J＝0.2J，D正確。9．(2024·江蘇省四星級中學(xué)高三上學(xué)期一調(diào)聯(lián)考)常見的半導(dǎo)體材料分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，P型半導(dǎo)體中導(dǎo)電載流子是空穴(看成帶正電)，N型半導(dǎo)體中導(dǎo)電載流子是電子。利用如圖所示的方法可以推斷半導(dǎo)體材料的類型并測得半導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的載流子數(shù)?，F(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的半導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場B，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在半導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U，載流子的電荷量為e，則下列推斷正確的是()A．若上表面電勢高，則為P型半導(dǎo)體B．若下表面電勢高，則為P型半導(dǎo)體C．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的載流子數(shù)為eq\f(I,edb)D．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的載流子數(shù)為eq\f(BI,eUb)答案AD解析若為P型半導(dǎo)體，即導(dǎo)電載流子是空穴，由左手定則可知，空穴受到的洛倫茲力向上，則上表面電勢高，若為N型半導(dǎo)體，即導(dǎo)電載流子是電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向上，則下表面電勢高，故A正確，B錯(cuò)誤；依據(jù)eeq\f(U,d)＝evB，I＝neSv＝nebdv，得n＝eq\f(I,ebdv)＝eq\f(BI,eUb)，故C錯(cuò)誤，D正確。10．(2024·河南省鄭州市一模)如圖甲所示，變壓器原、副線圈上有L1、L2、L3、L4四只燈泡，它們的規(guī)格都是“9V12W”，當(dāng)在該變壓器cd端輸入交變電壓u(u-t圖象如圖乙所示)時(shí)，四只燈泡都正常發(fā)光，各電表均為志向溝通電表。以下說法正確的是()A．a(chǎn)b端輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為uab＝27eq\r(2)·sin100πt(V)B．原、副線圈匝數(shù)比為3∶1C．流過燈泡L2的電流方向每秒鐘變更50次D．電流表的示數(shù)為4A，ab端輸入的功率Pab為48W答案BD解析由變壓器cd端輸入交變電壓u的圖象，可求出其有效值為27V，燈泡規(guī)格都是“9V12W”，四只燈泡都正常發(fā)光，所以ab端輸入電壓的有效值是27V＋9V＝36V，溝通電的周期是0.02s，故ab端輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為uab＝36eq\r(2)sin100πt(V)，A錯(cuò)誤；四只燈泡都正常發(fā)光，所以副線圈電壓為9V，依據(jù)志向變壓器電壓比規(guī)律可得出變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，B正確；由圖象知溝通電的周期為0.02s，溝通電的頻率為50Hz，流過燈泡L2的電流方向每秒鐘變更100次，C錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為I＝3×eq\f(12,9)A＝4A，ab端輸入的功率Pab＝4×12W＝48W，D正確。11．(2024·廣東汕頭高三一模)傳感器在生活中有許多應(yīng)用。電容式加速度傳感器在平安氣囊、手機(jī)移動設(shè)備方面應(yīng)用廣泛，其原理如圖所示，質(zhì)量塊左、右側(cè)分別連接電介質(zhì)、輕質(zhì)彈簧，彈簧與電容器固定在外框上，質(zhì)量塊可帶動電介質(zhì)相對于外框無摩擦左右移動，但不能上下移動。下列關(guān)于該傳感器的說法正確的是()A．當(dāng)電路中沒有電流時(shí)，電容器所帶電荷量肯定都相等B．當(dāng)電路中沒有電流時(shí)，傳感器肯定處于平衡狀態(tài)C．當(dāng)電路中有順時(shí)針方向的電流時(shí)，電容器電容肯定增大D．當(dāng)電路中有順時(shí)針方向的電流時(shí)，傳感器可能向左也可能向右運(yùn)動答案CD解析當(dāng)電路中沒有電流時(shí)，說明電容器處于穩(wěn)定狀態(tài)，因電容器的電壓不變，依據(jù)電容器的電容公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，當(dāng)電介質(zhì)插入極板間深度不一，即εr大小不同時(shí)，則電容器電容也不同，因此電容器所帶電荷量也不相等，故A錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律可知，彈簧彈力大小不變，則電容器的電容不變，因電容器兩極板的電壓不變，則電容器所帶的電荷量不變，此時(shí)電路中沒有電流，故B錯(cuò)誤；當(dāng)電路中有順時(shí)針方向的電流時(shí)，說明電容器處于充電狀態(tài)，依據(jù)Q＝CU可知，電容器的電容在增大，故C正確；當(dāng)電路中有順時(shí)針方向的電流時(shí)，電容器的電容在增大，則插入極板間電介質(zhì)加深，所以傳感器可能向左減速，也可能向右加速，故D正確。12．(2024·廣東清遠(yuǎn)高三上學(xué)期期末)如圖所示，一個(gè)小型水電站，其溝通發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1肯定，通過志向升壓變壓器T1和志向降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2，T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說法正確的是()A．當(dāng)用戶的用電器增加時(shí)，U2、U3、U4均變小B．輸電線的總電阻R兩端的電壓等于U2＋U3，且隨用戶的用電器增加而增大C．輸電線上損失的功率為eq\f(P\o\al(2,3)R,U\o\al(2,3))，且隨用戶的用電器增加而增大D．要減小輸電線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n2,n1)，同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)答案CD解析溝通發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1肯定，匝數(shù)沒變，依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知U2不變，A錯(cuò)誤；輸電線的總電阻R兩端的電壓等于U2－U3，且隨著用戶的用電器增加，輸電線上的電流會增大，則輸電線的總電阻R兩端的電壓增大，B錯(cuò)誤；輸電線上的電流I＝eq\f(P3,U3)，則輸電線上損失的功率為P損＝I2R＝eq\f(P\o\al(2,3)R,U\o\al(2,3))，且隨著用戶的用電器增加，輸電線上的電流會增大，則輸電線上損失的功率增大，C正確；輸送功率肯定時(shí)，依據(jù)P＝UI和P損＝I2R知，要減小輸電線路的損耗，應(yīng)增大輸送電壓，又因?yàn)閁1肯定，依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n2,n1)，而U3＝U2－IR，U2增大，I減小，所以U3增大，要運(yùn)用戶所用電壓U4不變，依據(jù)eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)知，應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)，D正確。第Ⅱ卷(非選擇題，共62分)二、試驗(yàn)題(本題共2小題，共14分)13．(2024·山東濟(jì)寧二模)(5分)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器，是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更而變更的特性工作的?，F(xiàn)在用伏安法探討熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約40～50Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)插入燒杯中，燒杯內(nèi)有肯定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯、直流電源(電動勢15V，內(nèi)阻可忽視)、直流電流表(對應(yīng)不同的量程內(nèi)阻約為0.2Ω或1Ω)、直流電壓表(對應(yīng)不同的量程內(nèi)阻約為5kΩ或15kΩ)、滑動變阻器(0～10Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)在虛線框中用給定的器材畫出完整的試驗(yàn)電路圖，要求測量誤差盡可能小。(2)依據(jù)電路圖，在實(shí)物圖上用鉛筆畫線代替導(dǎo)線進(jìn)行連線。答案(1)見解析圖甲(2)見解析圖乙解析(1)因?yàn)闇y量熱敏電阻的伏安特性曲線，電壓須要從0起先，故滑動變阻器選擇分壓接法，依據(jù)題中信息可得Im＝eq\f(E,Rx)＝0.375A，所以電流表選擇小量程0.6A，對應(yīng)電流表內(nèi)阻為1Ω，而電壓最大達(dá)到15V，所以電壓表選擇大量程15V，對應(yīng)電壓表內(nèi)阻為15kΩ，依據(jù)eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，所以電流表采納外接法，可得電路圖如圖甲。(2)依據(jù)電路圖連接實(shí)物圖如圖乙。14．(2024·湖北武漢二模)(9分)某同學(xué)用光敏電阻和電磁繼電器等器材設(shè)計(jì)自動光控照明電路。(1)光強(qiáng)(E)是表示光強(qiáng)弱程度的物理量，單位為坎德拉(cd)。如圖a所示是光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變更的圖線，由此可得到的結(jié)論是：______________________。(2)如圖b為電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含有鐵芯的線圈，P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的銜鐵，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱。工作時(shí)，應(yīng)將________(填“A、B”或“C、D”)接照明電路。(3)請?jiān)趫Dc中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接。(4)已知電源電動勢為3V，內(nèi)阻很小，電磁鐵線圈電阻R0＝20.0Ω，電流超過50mA時(shí)可吸合銜鐵。假如要求光強(qiáng)達(dá)到2cd時(shí)，照明電路恰好接通，則圖c中定值電阻R定＝________Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù))答案(1)隨著光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值減小得越來越慢(2)C、D(3)圖見解析(4)18.95解析(1)由題圖a可得到的結(jié)論是：隨著光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值減小得越來越慢。(2)由電磁繼電器的工作原理可知，電磁鐵上的線圈連接的是限制電路，觸頭S連接的是工作電路，故工作時(shí)，應(yīng)將C、D接照明電路。(3)要想使照明電路正常工作，須要在光照弱時(shí)，使電磁鐵線圈中電流足夠大，而此時(shí)間敏電阻阻值較大，因此必需運(yùn)用并聯(lián)電路，且定值電阻位于干路，起到愛護(hù)電路的作用。則實(shí)物電路的連接如圖。(4)由于電源內(nèi)阻微小，故U控≈E電＝3V，電磁鐵兩端電壓U0＝I0R0＝50×10－3×20.0＝1V，故定值電阻兩端電壓U定＝U控－U0＝2V；當(dāng)光強(qiáng)E＝2cd時(shí)，光敏電阻的阻值R＝18.0Ω，通過光敏電阻的電流I＝eq\f(U0,R)＝eq\f(1,18)A，故通過定值電阻的電流I＝I0＋I(xiàn)，則R定＝eq\f(U定,I定)＝eq\f(2,50×10－3＋\f(1,18))Ω≈18.95Ω。三、計(jì)算論述題(本題共4小題，共48分。解答時(shí)寫出必要的文字說明和重要的演算步驟，只寫出答案的不得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值的單位)15．(2024·北京市海淀區(qū)高三上學(xué)期期末)(12分)如圖所示，閉合的矩形導(dǎo)體線圈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，沿著OO′方向視察，線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，ab邊的邊長為l1，ad邊的邊長為l2，線圈總電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω。圖中線圈平面與磁場方向平行。(1)從線圈經(jīng)過圖示位置起先計(jì)時(shí)，寫出線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變更的函數(shù)關(guān)系式；(2)求經(jīng)過時(shí)間t，線圈電阻產(chǎn)生的熱量；(3)從線圈經(jīng)過圖示位置起先計(jì)時(shí)，求線圈轉(zhuǎn)過30°角時(shí)間內(nèi)通過線圈導(dǎo)線某截面的電荷量。答案(1)e＝nBl1l2ωcos(2)eq\f(n2B2ω2l\o\al(2,1)l\o\al(2,2),2R)t(3)eq\f(nBl1l2,2R)解析(1)線圈切割磁感線產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為Em＝nBl1l2ω，從線圈經(jīng)過圖示位置起先計(jì)時(shí)，e＝nBl1l2ωcosωt(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中電流的有效值：I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)R)＝eq\f(nBl1l2ω,\r(2)R)，經(jīng)過時(shí)間t，線圈電阻產(chǎn)生的熱量為：Q＝I2Rt＝eq\f(n2B2ω2l\o\al(2,1)l\o\al(2,2),2R)t。(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過30°角的時(shí)間內(nèi)，平均感應(yīng)電動勢eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(B×sin30°×S,Δt)＝eq\f(nBl1l2,2Δt)平均感應(yīng)電流eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)＝eq\f(nBl1l2,2RΔt)，通過線圈導(dǎo)線某截面的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nBl1l2,2R)。16．(2024·遼寧省鞍山市第八中學(xué)期末)(12分)如圖所示，面積為0.02m2、內(nèi)阻不計(jì)的100匝矩形線圈ABCD，繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度為100rad/s，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\f(\r(2),2)T。矩形線圈通過滑環(huán)與志向變壓器相連，觸頭P可移動，副線圈所接電阻R＝50Ω，電表均為志向溝通電表。當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時(shí)起先計(jì)時(shí)，求：(1)線圈中感應(yīng)電動勢的表達(dá)式；(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過45°角的過程產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢；(3)當(dāng)原、副線圈匝數(shù)比為4∶1時(shí)，求電阻R上消耗的電功率。答案(1)e＝100eq\r(2)cos100tV(2)127.4V(3)12.5W解析(1)感應(yīng)電動勢的最大值為：Em＝nBSω＝100×eq\f(\r(2),2)×0.02×100V＝100eq\r(2)V，線圈中感應(yīng)電動勢的表達(dá)式為：e＝100eq\r(2)cos100tV。(2)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過45°角過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(BSsin45°,\f(1,8)T)＝neq\f(BSsin45°,\f(1,8)×\f(2π,ω))≈127.4V。(3)變壓器原線圈兩端電壓為U＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(100\r(2),\r(2))V＝100V，電阻R兩端的電壓為UR＝eq\f(n2,n1)U＝eq\f(1,4)×100V＝25V，電阻R上消耗的電功率為P＝eq\f(U\o\al(2,R),R)＝12.5W。17.(2024·江蘇泰州市其次中學(xué)期末)(12分)如圖所示，電阻不計(jì)的閉合導(dǎo)線框abcd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(\r(2),10)T的勻強(qiáng)磁場中，線框匝數(shù)為50匝，面積S為0.5m2。線框繞垂直于磁場方向的軸以角速度ω＝200rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與志向變壓器相連，變壓器副線圈接入一只額定電壓為250V的燈泡，燈泡恰能正常發(fā)光。求：(1)線框轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值；(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(3)已知溝通電流表示數(shù)為0.1A，則線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中外力對線框做的功。答案(1)500eq\r(2)V(2)2∶1