高中物理--交变电流、传感器练习

1、高中物理-交变电流、传感器练习90分钟总分值100分第I卷选择题共40分一、选择题共10小题.在每题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确有的那么有多个选项正确；全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1 .处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直,在t=0时刻,线圈平面与纸面重合,如图甲所示,线圈的cd边离开纸面向外运动.假设规定a-b-cd-a方向为感应电流的正方向,那么在图乙中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是2 .法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林贝格尔由于发现了巨磁电阻GMR效应,荣获了2007年诺贝尔

2、物理学奖.如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图.实验发现,当闭合S、S2后使yt片P向左滑动过程中,指示灯明显变亮,那么下列说法正确的选项是A.巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小B.巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大C.把巨磁电阻从两极处移到赤道其阻值要变大D.把巨磁电阻从两极处移到赤道其阻值要变小3 .一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如下图,以下说法中正确的是A. t1时刻通过线圈的磁通量为零B. t2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C. 13时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都

3、为最大4 .唱卡拉OK用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是首圈声波,如下图.以下说M确的是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号C.如把此话筒错插在耳机插孔也能发出声音D.如把此话筒错插在耳机插孔不能发出声音5 .如下图,交变电流的电压为220V,频率为50Hz,三只灯泡A、B、C的亮度相同,假设电源电压有效值不变,仅由于交变电流电源频率的变化,导U亮节变,那么以下说法中正确的选项是:A.B.假设A灯变亮,假设B灯变亮,说明电源频

4、率变高说明电源频率变高C.假设C灯变亮,说明电源频率变高6 .理想变压器的副线圈输出端MN®过输电线连接两个相同的灯泡LDL2,输电线的等效电阻为R.如下图.假设保持原线圈输入电压不变,开始时电键S断开,那么当S接通时,以下说法正确的选项是：A.副线圈MNW端之间的等效电阻变大B.副线圈MNW端的电压减小C.电灯Li的亮度变暗D.原线圈的输入功率增大7 .电熨斗能自动限制温度,在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同,右图为电熨斗的结构图,电熨斗内部装有双金属片,双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属,假设把熨烫的棉麻衣织物材料尼龙合成纤维丝绸棉麻熨烫温度低.高A.向下B.向上C.保持

5、原状D.物换成丝绸衣物,那么如何调节调温旋钮议身属片电端各不能确定8 .家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去T/2一局部来实现的,由截去局部的多少来调节电压,从而实现灯光的可调.某电子调光灯灯丝电阻为R设随温度的变化不明显,加在其两端的电压经调整后波形被截去一半,如下图.那么灯泡此时消耗的电功率为:AU；.2RB.U24RCUl.8RD.Up16R9.如下图,理想变压器原副线圈匝数比ni：n2=3:1,且分别接有阻值相同的电阻R和R,所加交流电源电压的有效值为U,那么A. R两端电压为U/10,R两端电压为3U/10B. R、R两端电压均为U/4C. R、R消耗功

6、率之比为1:1D. R、R消耗功率之比为1:910.某发电厂原来用电压为U1的交流电输电,为节约使用能源,后改用变压比为1：20的升压器将电压升高后输电,输送的电功率Po保持不变.假设输电线路的电阻为R,那么以下说法中正确的选项是：R20U120U1,一PA.由公式I匚可知,提图输电电压后,输电线上的电流为UB.由公式IU可知,提升输电电压后,输电线上的电流为RC.由公式pi2r和IE可知,提升输电电压后,输电线上的功率损耗为UPo2R400U12D.由公式PU2可知,提升电压后,输电线上的功率损耗为2400U1R第R卷非选择题共60分A、非选择题共6小题,把答案填在题中的横线上或按题目要求作

7、答.解做题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.自+L作电踣11. 10分1如下图为自动水位报警器的示意图,假设要求在水位较低时绿灯亮,高出一定水位是红灯亮,现有红、绿灯各一个,红灯泡应该安装在位置,绿灯泡应该安装在位置.填A或B此JI右刷电期2如下图电磁继电器工作电路,图中虚线框内即为电磁继电器,D为动触点,E为静触点.试分析电磁继电器的工作原理.12. 8分如下图,矩形线圈边长为ab=20cmad=10cm匝数N=100匝,磁场的磁感强度B=0.01TO当线圈以50r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动,求：1

8、线圈中交变电动势瞬时值表达式；2从线圈开始转起动,经0.01s时感应电动势的瞬时值.13. 8分如图a为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图b为用此热敏电阻R和继电器做成的温控电路,设继电器的线圈电阻为R=50Q,1R/Q当继电器线圈中的电流大于或等于Ic=20mA时,继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6V,内阻可不计,试问温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光？14. (10分)如下图,矩形线框匝数为N=250,ab=12cm2ad=10cm线框置于B=2T的匀强电场中,绕垂直于磁场的轴以120r/min的转速匀速转动,线框通过滑环与外电路相连,外电路有R=12Q的电阻及

9、一只发光电压和熄灭电压都为12V的领灯L.不计线框电阻,求：(1)当S接e时,电流表读数为多大？电阻R消耗的热功率多(2)当S接f时,式泡闪光频率为多大？通电1min式灯发光总时间为多少?15. (12分)在实验研究课上,甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙两图所示的电子秤.所用器材相同,电源电动势为E,内阻不计.可变电阻长为L,电阻为R.弹簧导电,劲度系数为k,其电阻不计.连接甲图中的电压表的导线可自由伸缩.不测量时指针P均在a处(如图中虚线所示).使电压表的示数与所称的重力对应便成为电子秤.乙(1)不称重时,甲,乙两图中的电压表示数分别是多大？(2)分别写出对应于甲,乙两种设计,所称重力G与

10、电压表的示数U以及E,k,L的关系式.(3)比拟甲,乙两个电路,哪一个比拟好？为什么?16. (12分)电网通过一台变压器给学校供电,变压器输入电压为U=1X104V,此变压器的匝数比为40:1,原来学校用电的总功率为22kW,由于多媒体教学等形势变化的需要,学校用电的总功率增加一倍,方案在不改变线路的情况下更换一台变压器.设输入电压仍为1X104V不变,且用电器正常工作电压为220V.求：(1)从变压器到学校的输电线路的总电阻R为多大？(2)更换变压器前,学校输电导线上损失的电功率是多大？(3)新更换的变压器的原、副线圈匝数比为多大？(4)更换变压器后,满负荷工作时,该学校的电能使用效率为多

11、大？对此,你有什么建议？一、选择题1 .D2.AC3.D4.BC5.A6.CD7.B8. B解析：由图示知,在时间T内,有一半的时间没有电压,一半的时间加的是最大值为U0的正弦电压,此时电灯的功率为P,那么根据焦耳定律,有：(U.)2(-)|2PT=解得：P=-o选项B正确.R24R9. D解析：当原线圈接有电阻R时,R上的电流与原线圈中的电流相等,因此必须根据原副线圈中电流关系,求解R、R之间的电压、功率关系,设R两端电压为U,电流为I,那么原线圈两端的电压为3U,R两端的电压为U-,即3U3U咽-,所以R、R之间的电压分别为U、丝,选项A、B都不正确,331010由于原副线圈的电流为1:3

12、,应选项D正确.P、.10.AC解析：输电导线上电流由I丁计算,电压开局到原来的20倍,输电1电流减小到原来的一,选项A正确,B错误；由PI2R可计算出相应输电线损失202 、的电功率为一,选项C正确,D错误.400U12二、非选择题11 .1答案：R2分A2分解析：水位较低时,继电器的线圈中没有电流,继电器的衔铁与上面的触头接触,这时应绿灯亮,所以A处应安装绿灯；当高出一定水位时,A和B通过水接通,继电器的线圈中有电流,衔铁被继电器吸下,与下面的触头接触,这时应红灯亮,所以红灯应安装在B处.2天较亮时,光敏电阻R阻值较小,斯密特触发器输入端A电势较低,那么输出端Y输出高电平,线圈中无电流,工

13、作电路不通；天较暗时,光敏电阻R电阻增大,斯密特触发器输入端A电势升高,当升高到一定值,输出端Y由高电平忽然跳到低电平,有电流通过线圈A,电磁继电器工作,铁芯中产生磁场,吸引衔铁B向下运动,从而带动触点D向下与E接触,接通工作电路,使路灯自动开启；天明后,R阻值减小,斯密特触发器输入端A电势逐渐降低,降到一定值,输出端Y忽然由低电平跳到高电平,那么线圈A不再有电流,电磁铁失去磁性,衔铁B在弹簧作用下拉起,带动触点D与E别离,那么电磁继电器自动切断工作电路的电源,路灯熄灭.6分12 .解析：1欲写出交变电动势的瞬时值,先求出、m、0三个要素.线圈旋转角速度为2f100rad/s,1分感应电动势的

14、最大值为mNSB6.28V,2分刚开始转动时线圈平面与中性夹角0rad01分6于是线圈中交变电动势的瞬时值表达式为e6.28sin100tV.1分62把t=0.01s代入上式,可量,此时感应电动势的瞬时值e'6.28sin-V3.14V.3分613 .解析：热敏电阻与继电器串联,假设使电流不小于Ic=20mA那么总电阻不大于R总3002分Ic由于R总RtRx,那么Rt不大于2502分由甲图可看出,当Rt250时,温度t50°C,2分即温度不小于500C时电路右侧的小灯泡才会发光.2分14 .解析：1线圈在磁场中转动产生的感应电动势的最大值为EfNBSd=24V.2分当S接e时

15、,电流的最大值I卡旦=2A1分R2因线圈中电流为正弦父变电流,那么有效值为：IJ|m=V2A1分2热功率为PI2R=24W1分2线圈转动时的周期T=0.5s,假设从中性面开始计时,线圈中的感应电动势的瞬时值表达式为e=Esint=24sin4冗tV1分当S接f时,加在三灯两端的电压等于线圈中的电动势.当e>12V时式灯发光.那么对于正平周内：12=24sin4ttt解得：t=s、-5s,即从1s到2s时间段内式灯发光.同理,在负半周24242424也有相同长度的发光时间.可见一个周期内发光两次,1s内发光四次.发光频率为4H乙2分一个周期内,有2X旦s发光即1s发光,1s内有两个周期,那

16、么1s24243内发光时间为2s,1min内式灯发光总时间为工X60s=40s.2分3315 .解析：1不称重时,甲图电压表读数为0;乙图电压表读数表示路端电压,又由于电源内阻不计,所以读数为电源电动势E.2分2当有重物放在电子秤盘时,弹簧的伸长量xG1分k甲图由电路分压得电压表示数Ux2EE1分联立两式得G等2分乙图由电路分压得电压表示数UL/E2分kLEU八、即G-2分3甲好,因重力与电压表示数成正比,表的刻度均匀.2分16.解析：1原学校变压器副线圈两端的电压U2="U=.X1X104V=250Vn1401分P22104原学校输电导线中的电流1=工=A=100A1分U用220输电线路的总电阻R=U2Uffl=250220Q=0.3Q1分I1002输电导线上损失的电功率为：Pi=I2R=1002X0.3W=3<103W=3kVV2分3当学校用电功率增加为P'=2X2.2X104W时,用户工作总电流为：4I,=P=22.2