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文档简介
1、2021年高考物理第一轮复习第12单元交变电流,传感器作业手册答案 课时作业(三十) 1.c 解析 由交变电流的电动势瞬时值表达式 e=nbssin t 可知,交变电流的频率 f= = hz=50 hz,选项 a 错误;当 t=0 时,电动势瞬时值为 0,线圈平面恰好在中性面处,选项 b 错误;当 t= s时,e 达到峰值 e m =200 v,选项 c 正确;该交变电流的电动势的有效值 e= =200 v,选项 d 错误. 2.c 解析 根据 t= 可知,当线圈的转速变为原来的一半时,周期变为原来的 2 倍,选项 a 错误;穿过线圈的磁通量的最大值为 m =bs,与转速无关,选项 b 错误;
2、当线圈的转速变为原来的一半时,角速度变为原来的一半,根据 e=nbs 可知,交流电压的最大值变为原来的一半,选项 c 正确;根据 e= 可知,交流电压的有效值变为原来的一半,选项 d 错误. 3.d 解析 根据正弦式交变电流的产生及其变化规律可知,当磁通量最大时,感应电动势为零,当磁通量减小时,感应电动势在增大,磁通量减为零时,感应电动势最大,a、b 错误;若从线框位于中性面开始计时,则有 e=e m sin t,式中 e m =bs,因 m =bs,故角速度 = ,d 正确;由 e=0.5e m ,解得 t= ,此时=bscos = bs= m ,c 错误. 4.d 解析 由于磁极与铁芯之间
3、的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场,线圈绕过铁芯 m 中心的固定转轴匀速转动过程中,垂直切割磁感线,产生的电动势大小不变,经过竖直面时,方向改变,所以选项 d 正确. 5.bd 解析 在图示位置,线圈中的磁通量最大,但感应电动势为零,a 错误;闭合电路中产生的感应电动势最大值为 e m = bl 2 ,故对应的瞬时值表达式为 e= bl 2 sin t,b 正确;由 q= 可得,线圈从 图示位置转过 180的过程中,通过电阻 r 的电荷量 q= ,c错误;电阻 r 上产生的热量应利用有效值求解,即转动一周的过程中产生的热量 q= r = ,d 正确. 6.bc 解析 交流电压表 v 的示数应是电
4、压的有效值 220 v,故 a、d 错误;电压的有效值恰好等于电灯的额定电压,电灯正常发光,故 b 正确;电压的峰值 220 v311 v,大于电容器的耐压值,电容器有可能被击穿,故 c 正确. 7.b 解析 由 i-t 图像知,交变电流的最大值即通过 r 2 的电流最大值为 0.6 a,由正弦式交变电流最大值与有效值的关系可知,其有效值为 i=0.6 a,由于 r 1 与 r 2 串联,所以通过 r 1 的电流有效值也是 0.6 a,选项 a、c 错误;r 1 两端电压有效值为 u 1 =ir 1 =6 v,选项 b 正确;r 2 两端电压最大值为u 2m =i m r 2 =0.6 20
5、v=12 v,选项 d 错误. 8.a 解析 由 e-t 图像知,周期 t=4 s,感应电动势的最大值 e m =1 v,而感应电动势的最大值的表达式为 e m =nbs=nbs ,若仅把线圈的转速变为原来的 2 倍,则周期 t"变为原来的 ,即 t"=2 s,而感应电动势的最大值 e" m 变为原来的 2 倍,即 e" m =2 v,选项 b、c 错误;从图示位置转过 90开始计时,也就是t=0 时线圈中产生的感应电动势应为 0,选项 a 正确,d 错误. 9.d 解析 线框转动的角速度为 ,进磁场的过程用时 t,出磁场的过程用时 t,进、出磁场时产生
6、的感应电流大小均为 i"=,则转动一周产生的感应电流的有效值满足 i 2 rt=r t,解得 i= ,d 正确. 10.d 解析 交流电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,r 2 上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大,可看作断路,r 2 上的电压等于输入电压值的一半,设加在 r 2 上的电压有效值为 u,根据电流的热效应,在一个周期内满足 t= + ,解得 u=5 v,选项 d 正确. 11.(1) (2)r (3) 解析 (1)0t 1 时间内,线框中的感应电动势 e=n = 根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻 r 的电流 i= =
7、. (2)线框产生感应电动势的最大值 e m =nb 1 l 1 l 2 感应电动势的有效值 e= 通过电阻 r 的电流的有效值 i= 线框转动一周所需的时间 t= 此过程中,电流通过电阻 r 产生的热量 q=i 2 rt=r . (3)线框从图甲所示位置转过 90的过程中 平均感应电动势 =n = 平均感应电流 = 通过电阻 r 的电荷量 q= t= . 课时作业(三十一) 1.d 解析 根据变压器的原理可知原、副线圈电压与线圈匝数成正比,可推得 = ,即u 2 = u 1 = 20 v=200 v,选项 d 正确. 2.a 解析 由题可知,该互感器属于电流互感器,故钳形电流表的钳口是电流互
8、感器的铁芯,a 正确;互感器利用的是电磁感应原理,不能用于直流电,故 b 错误;由 = 得 i 1 = = a=500 a,因为电流表测的是有效值,故其示数为被测电流的有效值,c、d 错误. 3.ad 解析 负载电阻减小为 5r 0 时,有 = ,可得 u 2 =6 v,由 = 可得 u 1 =24 v,原线圈两端电压的最大值为 u 1 =24 v34 v,选项 a 正确;保持变压器输入电流不变,即 i 1 不变,由= 知,负载电阻变化前后副线圈电流 i 2 不变,则 = ,可得 u" 2 =12 v,根据 =可得原线圈两端电压 u" 1 =48 v,选项 d 正确. 4.
9、c 解析 副线圈中的电流为 i 2 = a=0.25 a,设原线圈中的电流为 i 1 ,由 = 得 i 1 = i 2 =0.125 a,故 a 错误;流过电阻的交流电的频率为 50 hz,故 b 错误;副线圈的电压为 u 2 =25 v=10 v,由= 得,u 1 = u 2 =20 v,则其最大值为 20 v,故 c 正确;p 入 =p 出 =u 2 i 2 =100.25 w=2.5 w,故 d错误. 5.a 解析 当 s 闭合后,副线圈两端的电压 u 2 不变,而副线圈电路的总电阻减小,所以副线圈中的电流增大,由 p=i 2 r知 r 消耗的电功率增大,故 a 正确;当 s 闭合后,副
10、线圈电路的总电阻减小,副线圈中的电流增大,所以电阻 r 两端的电压增大,而副线圈两端的电压 u 2 不变,所以灯泡两端的电压减小,灯 l 1 、l 2都不能正常发光,故 b 错误;由于副线圈电路的总电阻减小,消耗的功率 p= 增大,而输入功率等于输出功率,所以原线圈的输入功率增大,故 c 错误;原、副线圈电流与匝数关系为 = ,因变压器原、副线圈的匝数之比不变,所以原、副线圈中的电流之比不变,故 d 错误. 6.b 解析 线圈在匀强磁场中匀速转动,设线圈的匝数为 n,线圈的面积为 s,磁场的磁感应强度为 b,线圈转动的角速度为 ,则产生的最大电动势为 e m =nbs.原线圈两端的电压等于电动
11、势的有效值,为 u 1 = e m = nbs,设原、副线圈的匝数比为 k,则副线圈两端的电压为 u 2 = u 1 = nbs,当发电机线圈的匝数变为原来的 4 倍时,电压表的读数变为原来的 4 倍,选项 b 正确;由 p= 可知,r 消耗的功率变为 16p,选项 a 错误;由于电压表的读数变为原来的 4 倍,由输入功率与输出功率相等可知,电流表的读数变为原来的 4 倍,选项 c 错误;变压器不能改变交流电的频率,选项 d 错误. 7.d 解析 根据变压器的电压关系有 = ,当滑动触头顺时针转动时,n 2 减小,电压 u 2 减小,由于n 2 n 1 ,所以 u 2 u 1 ,故 a、b 错
12、误;电压 u 2 减小,定值电阻两端的电压减小,故定值电阻消耗的电功率减小,由于是理想变压器,所以变压器的输入功率也减小,故 c 错误,d 正确. 8.bd 解析 由图像可知,该交流电的频率为 50 hz,电压最大值为 220 v,故其瞬时值表达式为u=220 sin 100t(v),选项 a 错误;由图像可知,当 t=1.510 -2 s时,交变电压值最大,由法拉第电磁感应定律可知,此时磁通量的变化率最大,穿过线圈的磁通量为零,故此时线圈平面与磁场方向平行,选项 b正确;若只减少理想变压器原线圈的匝数,则副线圈两端的电压将升高,副线圈中的电流将增大,变压器的输出功率将增大,故输入功率将增大,
13、选项 c 错误;若只增大滑动变阻器接入电路中的阻值,由题意可知,电压表 v 1 的示数不发生变化,而副线圈电路中电流将减小,定值电阻 r 0 两端的电压将减小,电压表v 2 的示数将增大,故电压表 v 1 与 v 2 示数的比值将减小,选项 d 正确. 9.bc 解析 当用电器增多时,消耗的功率增大,降压变压器的输出电流增大,则降压变压器的初级电流变大,输电线上的电流增大,可知输电线上的功率损失增大,输电线上的电压损失增大,发电机的输出电压 u 1 不变,升压变压器匝数比不变,则次级电压 u 2 不变,可知降压变压器的初级电压 u 3 减小,故 b、c 正确,a 错误;发电机输出功率随用电器增
14、多而增大,d 错误. 10.d 解析 当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则电流表 a 2 示数变大,输电线上的电流变大,即电流表 a 1 示数增大,输电线上损耗的功率变大,选项 a 错误;因为发电厂的输出电压恒定,故升压变压器副线圈两端的电压不变,即电压表 v 1 的示数不变,选项 b 错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器原线圈两端的电压减小,降压变压器副线圈两端的电压也减小,即电压表 v 2 的示数减小,选项 c 错误;用 户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例为 =1- =1- ,因为输电线上的电流增大,则电压损失增大,u 1 不变,所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小,
15、故 d 正确. 11.c 解析 设流过原线圈的电流为 i 1 ,流过副线圈的电流为 i 2 ,根据变压器原、副线圈中电流与匝数成反比可知 = ,电阻 r 1 和 r 2 消耗功率之比 = = ,故 a 错误;电压表 v 2 的示数u 2 =i 2 r 2 ,电压表 v 1 的示数 u 1 =i 1 r 1 +5u 2 =6u 2 , = ,故 b 错误,c 正确;理想变压器原、副线圈磁通量变化率相同,故 d 错误. 12.c 解析 交变电压的最大值等于 nbl 2 ,电压表 v 1 示数为有效值 ,a 错误;理想变压器的输入与输出功率之比为 1 1,故 b 错误;交流电压表 v 2 的示数为副
16、线圈两端电压的有效值,选项 c 正确;在图示位置时线圈平面与磁场平行,线圈中磁通量为零,感应电动势最大,故 d 错误. 13.cd 解析 由题图乙可知,交流电压的最大值为 220 v,周期 t=0.02 s,则角速度 = =100 rad/s,故瞬时值表达式为 u=220 sin 100t(v),故 a 错误;由 p 热 =i 2 r可知,电动机内阻 r= =2 ,故 b错误;电动机两端的电压 u m =220 v-120 v=100 v,电动机的总功率 p=u m i=10010 w=1000 w,则电动机的效率 = 100%=80%,故 c 正确;增加光强且长时间照射电阻 r,电阻 r 阻
17、值减小,电路中电流增大,电动机消耗的功率有可能超过它的额定功率,故有可能损坏电动机,故 d 正确. 14.bc 解析 开关 s 闭合时,根据欧姆定律可知,通过 r 1 的电流为 i 1 = =0.7 a,根据变压器原、副线圈电流之比等于匝数的反比可知副线圈的电流为 i 2 =1.4 a,r 3 和 r 4 并联后与 r 2 串联的总电阻为 10 ,可知副线圈的电压为 u 2 =14 v,根据原、副线圈电压之比等于匝数之比可知原线圈的电压为 u 1 =28 v,正弦交流电压的有效值 u=u v +u 1 =35 v,正弦交流电压的峰值为 35 v,通过电阻 r 4 的电流为 i 2 =0.7 a,电阻 r 2 消耗的电功率 p 2 = r 2 =9.8 w,电阻 r 3 消耗的电功率 p 3 = r 3 =4.9 w,故选项c 正确,a、d 错误;开关 s 断开时,r 3 和 r 2 串联的总电阻为 15
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