2012屆物理高三一輪精品測(cè)試題專題10 交變電流 傳感器（測(cè)試）

專題10交變電流傳感器一、選擇題本大題共10個(gè)小題，共50分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分1如圖1所示，電路中有四個(gè)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(gè)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(shí)，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(xiàng)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(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置的時(shí)刻T0則A在T0時(shí)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(shí)電流是零，電壓表的讀數(shù)為其有效值，不是0，故A錯(cuò)；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(shí)，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(cuò)誤答案BC3利用如圖3所示的電流互感器可以測(cè)量被測(cè)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(cè)電路的電流的有效值為5AB被測(cè)電路的電流的平均值為05AC被測(cè)電路的電流的最大值為5A2D原、副線圈中的電流同時(shí)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(duì)B錯(cuò)誤；原線圈被測(cè)電路中電流的最大值I1MI15A，C22項(xiàng)正確；原線圈中電流最大時(shí)，線圈中磁通量的變化率等于零，此時(shí)副線圈中的電流最??；原線圈中電流等于0時(shí)，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(shí)達(dá)到最大值，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案AC4多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺(tái)燈、調(diào)速電風(fēng)扇，過去是用變壓器來實(shí)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(tái)燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的，如圖4所示為一個(gè)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(gè)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(xiàng)正確UM2答案C5如圖5所示，一個(gè)匝數(shù)為10的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T若把萬用電表的選擇開關(guān)撥到交流電壓擋，測(cè)得A、B兩點(diǎn)間的電壓為20V，則可知從中性面開始計(jì)時(shí)，當(dāng)TT/8時(shí)，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(jì)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(hào)，激光掃描光盤時(shí)，激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng)，再通過計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息光敏電阻自動(dòng)計(jì)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(jì)數(shù)器的基本工作原理是圖7A當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得高電壓B當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次解析R1、R2和電源組成一個(gè)閉合電路，只有R2兩端獲得高電壓時(shí)，處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號(hào)處理，當(dāng)激光照到光敏電阻時(shí)，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?yàn)樽儔浩鞯脑褦?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(shí)，因?yàn)樨?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?yàn)镽1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(dòng)了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，如圖9甲所示，將一束質(zhì)子流注入長(zhǎng)27KM的對(duì)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(shí)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(gè)長(zhǎng)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(jiǎn)化示意圖質(zhì)子束以一定的初速度V0沿軸線射入圓筒實(shí)現(xiàn)加速，則圖9A質(zhì)子在每個(gè)圓筒內(nèi)都做加速運(yùn)動(dòng)B質(zhì)子只在圓筒間的縫隙處做加速運(yùn)動(dòng)C質(zhì)子穿過每個(gè)圓筒的時(shí)間恰為交變電流的周期D每個(gè)筒長(zhǎng)應(yīng)與其對(duì)應(yīng)的位置成線性關(guān)系解析由于同一個(gè)金屬筒所處的電勢(shì)相同，內(nèi)部無場(chǎng)強(qiáng)，故質(zhì)子在筒內(nèi)必做勻速直線運(yùn)動(dòng)；而前后兩筒間的電勢(shì)差為U，故質(zhì)子每次穿越縫隙時(shí)將被電場(chǎng)加速，則B對(duì)A錯(cuò)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(gè)圓筒的時(shí)間都應(yīng)為交變電流的半個(gè)周期，故C錯(cuò)若設(shè)VN為質(zhì)子在第N個(gè)筒內(nèi)的速度，則筒長(zhǎng)為L(zhǎng)NVN，又MVN2MV02N1QU，得LN，即筒長(zhǎng)與其對(duì)T2121212F2N1QUMV02應(yīng)的位置不成線性關(guān)系，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案B10一個(gè)閉合的矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)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(dòng)的角速度變?yōu)?，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)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(shí)，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0NBS，周期T0，外力提供的功率2P0E有2RNBS222R當(dāng)角速度為2時(shí)，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2NBS2E0，周期N2B2S222RT22T0，外力提供的功率P4P0故選項(xiàng)D對(duì)12NBS2222R4N2B2S222R答案D二、實(shí)驗(yàn)題本大題共2個(gè)小題，共10分114分2011北京模擬當(dāng)光照射到光敏電阻上時(shí)，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(gè)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(duì)溫度反應(yīng)敏感答案變小溫度126分有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，如圖10甲所示，它有兩個(gè)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(cè)量了A、B線圈的電阻值，指針分別對(duì)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(cè)量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有一根足夠長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請(qǐng)簡(jiǎn)要敘述實(shí)驗(yàn)的步驟寫出要測(cè)的物理量，并用字母表示_；A線圈的匝數(shù)為NA_用所測(cè)物理量符號(hào)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(cè)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(jì)算題本大題共4個(gè)小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)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(chǎng)中以恒定的角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)N100穿過每匝線圈的磁通量隨時(shí)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(dòng)勢(shì)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(jì)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(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S005M2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50HZ，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場(chǎng)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(dòng)兩個(gè)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(gè)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U(xiǎn)1I1，解得I120A答案11100V251320A1510分為了減少因火電站中煤的燃燒對(duì)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(jì)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(shí)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(gè)半徑為R的半圓形線圈，以直徑AB為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為BM和N是兩個(gè)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(jì)，求1從圖示位置起轉(zhuǎn)過1/4轉(zhuǎn)的時(shí)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(shí)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)