高中物理-交變電流、傳感器練習

1、高中物理-交變電流、傳感器練習（90分鐘 滿分100分）第I卷（選擇題共40分）一、選擇題（共10小題。在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確 有的則有多個選項正確；全部選對的得 4分，選不全的得2分，有選錯或不答 的得0分。）.處在勻強磁場中的矩形線圈abcd,以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平 行于紙面并與ab垂直，在t=0時刻，線圈平面與紙面重合，如圖甲所示，線圈的 cd邊離開紙面向外運動。若規(guī)定 a-b-cd-a方向為感應電流的正方向，則在圖乙中能反映線圈中感應電流i隨時間t變化的圖線是.法國科學家阿爾貝費爾和德國科學家彼得格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻 （GMR效應，榮獲了

2、 2007年諾貝爾物理學獎。如圖是研究巨磁電阻特性的原理示意 圖。實驗發(fā)現(xiàn)，當閉合S、S2后使yt片P向左滑動過程中，指示燈明顯變亮，則下列說法正確的是（）A.巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯減小B.巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯增大C.把巨磁電阻從兩極處移到赤道其阻值要變大D.把巨磁電阻從兩極處移到赤道其阻值要變小. 一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，下列說法中正確的是（）t1時刻通過線圈的磁通量為零t 2時刻通過線圈的磁通量絕對值最大13時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D.每當e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕

3、對值都為最大.唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理是首圈聲波,如圖所示。下列說M確的是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的B.該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘朇.如把此話筒錯插在耳機插孔也能發(fā)出聲音D.如把此話筒錯插在耳機插孔不能發(fā)出聲音.如圖所示，交變電流的電壓為 220V,頻率為50Hz,三只燈泡A、B、C的亮度相同，若電源電壓有效值不變，僅由于交變電流電源頻率的變化，導U亮節(jié)變，則以下說法中正確的是:A.B.若A燈變亮, 若B燈變亮,說明電源頻率變高

4、說明電源頻率變高C.若C燈變亮,說明電源頻率變高.理想變壓器的副線圈輸出端MN過輸電線連接兩個相同的燈泡 LDL2,輸電線的等效電阻為R.如圖所示。若保持原線圈輸入電壓不變，開始時電鍵 S斷開,則當S接通時，以下說法正確的是：（）A.副線圈MNW端之間的等效電阻變大B.副線圈MNW端的電壓減小C.電燈Li的亮度變暗D.原線圈的輸入功率增大.電熨斗能自動控制溫度，在熨燙不同的織物時，設(shè)定的溫度可以不同，右圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片，雙金屬片 上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，若把熨燙的棉麻衣織物材料尼龍合成纖維絲綢棉麻熨燙溫度低.高A.向下 B .向上 C . 保持原狀D.物換成絲

5、綢衣物，則如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕 （）議身屬片電端各不能確定.家用電子調(diào)光燈的調(diào)光原理是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去U0T/2一部分來實現(xiàn)的，由截去部分的多少來調(diào)節(jié)電壓，從而實現(xiàn)燈光的可調(diào)。某電子調(diào)光燈燈絲電阻為R （設(shè)隨溫度的變化不明顯），加在其兩端的電壓經(jīng)調(diào)整后波形被截去一半，如圖所示.則燈泡此時消耗的電功率為:A U；.2RB.U24RC Ul.8RD.Up16R9.如圖所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)比ni：n2=3:1 ,且分別接有阻值相同的電阻R和R,所加交流 電源電壓的有效值 為U,則（ ）R兩端電壓為U/10, R兩端電壓為3U/10R、R兩端電壓均為U/4R、R消耗功率之比

6、為1:1R、R消耗功率之比為1:910.某發(fā)電廠原來用電壓為 U1的交流電輸電，為節(jié)約使用能源，后改用變壓比為1 ： 20的升壓器將電壓升高后輸電，輸送的電功率Po保持不變.若輸電線路的電阻為R,則下列說法中正確的是：（R20U120U1，一 PA.由公式I匚可知，提圖輸電電壓后，輸電線上的電流為 UB.由公式I U可知，提高輸電電壓后，輸電線上的電流為 RC.由公式p i2r和I E可知，提高輸電電壓后，輸電線上的功率損耗為 UPo2R400U12D.由公式PU2可知，提高電壓后，輸電線上的功率損耗為2400U1R第R卷（非選擇題共60分）A、非選擇題（共6小題，把答案填在題中的 橫線上或按

7、題目要求作答。解答題應寫出 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。）自+L作電踣（10分）（1）如圖所示為自動水位報警器的示意圖， 若要求在水位較低時綠燈亮，高出一定水位是紅燈亮， 現(xiàn)有紅、綠燈各一個，紅燈泡應該安裝在 位置，綠燈泡應該安裝在 位置。（填A或B）此JI右刷電期（2）如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內(nèi)即為 電磁繼電器，D為動觸點，E為靜觸點.試分析電磁繼 電器的工作原理.（8分）如圖所示，矩形線圈邊長為 ab=20cm ad=10cm匝數(shù)N=100匝，磁 場的磁感強度B=0.01TO當線圈以50r/s

8、的轉(zhuǎn)速從圖示位置開 始逆時針勻速轉(zhuǎn)動，求：（1）線圈中交變電動勢瞬時值表達式；（2）從線圈開始轉(zhuǎn)起動，經(jīng)0.01s時感應電動勢的瞬時值。（8分）如圖a為半導體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖 b為用此熱敏電阻R和繼電器做成的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為R = 50Q,1R/Q當繼電器線圈中的電流大于或等于 Ic=20mA時，繼電器的銜鐵被吸 合.左側(cè)電源電動勢為6V,內(nèi)阻可 不計，試問溫度滿足什么條件時， 電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光？(10分) 如圖所示，矩形線框匝數(shù)為 N=250, ab=12cm2ad=10cm線框置于B=2T的勻強電場中，繞垂直于磁場的軸以120r/min的轉(zhuǎn)速

9、勻速轉(zhuǎn)動，線框通過滑環(huán)與外電路相連，外電路有R=12Q的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為 12V的領(lǐng) 燈L。不計線框電阻，求：(1)當S接e時，電流表讀數(shù)為多大？電阻 R消耗的熱功率多(2)當S接f時，式泡閃光頻率為多大？通電1min式燈發(fā)光總時間為多少?(12分)在實驗研究課上，甲、乙兩位同學分別設(shè)計了如圖甲、乙兩圖所示的 電子秤。所用器材相同，電源電動勢為 E,內(nèi)阻不計?？勺冸娮栝L為L,電阻為R。 彈簧導電，勁度系數(shù)為k,其電阻不計。連接甲圖中的電壓表的導線可自由伸縮。 不測量時指針P均在a處(如圖中虛線所示)。使電壓表的示數(shù)與所稱的重力對應 便成為電子秤。乙(1)不稱重時，甲，乙兩圖中的

10、電 壓表示數(shù)分別是多大？(2)分別寫出對應于甲，乙兩種設(shè) 計，所稱重力G與電壓表的示數(shù)U 以及E, k, L的關(guān)系式。(3)比較甲，乙兩個電路，哪一個比較好？為什么?(12分)電網(wǎng)通過一臺變壓器給學校供電，變壓器輸入電壓為U=1X104 V,此變壓器的匝數(shù)比為40:1 ,原來學校用電的總功率為 22 kW,由于多媒體教學等 形勢變化的需要，學校用電的總功率增加一倍，計劃在不改變線路的情況下更換 一臺變壓器。設(shè)輸入電壓仍為 1X104 V不變，且用電器正常工作電壓為 220 V。 求：(1)從變壓器到學校的輸電線路的總電阻 R為多大？(2)更換變壓器前，學校輸電導線上損失的電功率是多大？(3)新

11、更換的變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為多大？(4)更換變壓器后，滿負荷工作時，該學校的電能使用效率為多大？對此， 你有什么建議？一、 選擇題.D 2.AC 3.D 4.BC 5.A 6.CD 7.BB 解析：由圖示知，在時間T內(nèi)，有一半的時間沒有電壓，一半的時間加的是最大值為 U0的正弦電壓，此時電燈的功率為P,則根據(jù)焦耳定律，有：(U。)2( -)| | 2PT= 解得：P=- o選項B正確。R 24RD解析：當原線圈接有電阻 R時，R上的電流與原線圈中的電流相等，因此必須根據(jù)原副線圈中電流關(guān)系，求解 R、R之間的電壓、功率關(guān)系，設(shè) R兩端電壓為U，電流為I ,則原線圈兩端的電壓為3U , R兩端

12、的電壓為U-,即3U 3U 咽-,所以R、R之間的電壓分別為 U、絲，選項A、B都不正確， 331010由于原副線圈的電流為1:3,故選項D正確。P 、.10.AC解析：輸電導線上電流由I 丁計算，電壓開局到原來的20倍，輸電電流減小到原來的 一，選項A正確，B錯誤；由P I2R可計算出相應輸電線損失 20、的電功率為 一 ,選項C正確，D錯誤。 400U12二、非選擇題.（1）答案：R （2分）A （2分）解析：水位較低時，繼電器的線圈中沒有電 流，繼電器的銜鐵與上面的觸頭接觸，這時應綠燈亮，所以A處應安裝綠燈；當高出一定水位時，A和B通過水接通，繼電器的線圈中有電流，銜鐵被繼電器吸 下，與

13、下面的觸頭接觸，這時應紅燈亮，所以紅燈應安裝在B處。（2）天較亮時，光敏電阻 R阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端 A電勢較低，則輸出 端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻R電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端 A電勢升高，當升高到一定值，輸出端 Y由高電平突然 跳到低電平，有電流通過線圈 A,電磁繼電器工作，鐵芯中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動觸點 D向下與E接觸，接通工作電路，使路燈自動開啟；天 明后，R阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端 A電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端 Y 突然由低電平跳到高電平，則線圈 A不再有電流，電磁鐵失去磁性，銜鐵 B在彈 簧作用下拉起，帶動觸點

14、 D與E分離，則電磁繼電器自動切斷工作電路的電源， 路燈熄滅.（6分）.解析：（1）欲寫出交變電動勢的瞬時值，先求出 、m、 0三個要素。線圈 旋轉(zhuǎn)角速度為2 f 100 rad/s, （1分）感應電動勢的最大值為 m NS B 6.28V, （2分）剛開始轉(zhuǎn)動時線圈平面與中性夾角0 rad0（1分）6于是線圈中交變電動勢的瞬時值表達式為 e 6.28sin 100 t V。（1分） 6（2）把t=0.01s代入上式，可量，此時感應電動勢的瞬時值e 6.28sin - V 3.14V。（3 分） 6.解析：熱敏電阻與繼電器串聯(lián)，若使電流不小于Ic = 20mA則總電阻不大于R總 300（2分）

15、I c由于R總 Rt Rx ,則Rt不大于250（2分）由甲圖可看出，當Rt 250時，溫度t 50C, （2分）即溫度不小于500C時電路右側(cè)的小燈泡才會發(fā)光。（2分）.解析：（1）線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為EfNBSd =24V。（2分）當S接e時，電流的最大值I卡旦=2A （1分）R2因線圈中電流為正弦父變電流，則有效值為：I J|m=V2A （1分）2熱功率為P I2R=24W （1分）（2）線圈轉(zhuǎn)動時的周期T=0.5s,若從中性面開始計時，線圈中的感應電動勢的瞬時值表達式為e=Esint =24 sin4冗t V （1分）當S接f時，加在三燈兩端的電壓等于線圈中的電動

16、勢。當e12V時式燈發(fā)光。則對于正平周內(nèi)：12=24 sin4 tt t解得：t=s、-5s,即從1s到2s時間段內(nèi)式燈發(fā)光。同理，在負半周 TOC o 1-5 h z 24242424也有相同長度的發(fā)光時間。可見一個周期內(nèi)發(fā)光兩次，1s內(nèi)發(fā)光四次。發(fā)光頻率為4H乙（2分）一個周期內(nèi)，有2X （旦 ）s發(fā)光即1s發(fā)光，1s內(nèi)有兩個周期，則1s 24 243內(nèi)發(fā)光時間為2s, 1min內(nèi)式燈發(fā)光總時間為工X60s=40s。（2分） 33.解析：（1）不稱重時，甲圖電壓表讀數(shù)為 0 ;乙圖電壓表讀數(shù)表示路端電壓，又由于電源內(nèi)阻不計，所以讀數(shù)為電源電動勢E。（2分）（2）當有重物放在電子秤盤時，彈簧

17、的伸長量x G （1分）k TOC o 1-5 h z 甲圖由電路分壓得電壓表示數(shù)U x2EE（1分）聯(lián)立兩式得G等（2分）乙圖由電路分壓得電壓表示數(shù)U L/E（2分）8 / 9 TOC o 1-5 h z kL（E U）八、即 G -（2分）（3）甲好，因重力與電壓表示數(shù)成正比，表的刻度均勻。（2分）16.解析：（1）原學校變壓器副線圈兩端的電壓 U2=U=. X1X104V=250V n140（1分）P 2 2 104原學校輸電導線中的電流1=工=A=100 A （1分）U 用 220輸電線路的總電阻R = U2 Uffl =250 220 Q =0.3 Q （1分） I100（2）輸電導線上損失的電功率為：Pi=I 2R=1002X 0. 3W=3 103W=3kVV2分）（3）當學校用電功率增加為 P =2X 2.2 X104 W時，用戶工作總電流為：4I, =P = 2 2.2 10 a=20