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 满分100分）第I卷（选择题共40分）一、选择题（共10小题。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确 有的则有多个选项正确；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。）.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。若规定 a-b-cd-a方向为感应电流的正方向，则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.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

2、 2007年诺贝尔物理学奖。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，则下列说法正确的是（）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. 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的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（）t1时刻通过线圈的磁通量为零t 2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大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

3、对值都为最大.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,如图所示。下列说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.如图所示，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，若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，则以下说法中正确的是:A.B.若A灯变亮, 若B灯变亮,说明电源频率变高

4、说明电源频率变高C.若C灯变亮,说明电源频率变高.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.如图所示。若保持原线圈输入电压不变，开始时电键 S断开,则当S接通时，以下说法正确的是：（）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.电熨斗能自动控制温度，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，若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 . 保持原状D.物换成丝

5、绸衣物，则如何调节调温旋钮 （）议身属片电端各不能确定.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U0T/2一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，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，如图所示.则灯泡此时消耗的电功率为:A U；.2RB.U24RC Ul.8RD.Up16R9.如图所示,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,则（ ）R两端电压为U/10, R两端电压为3U/10R、R两端电压均为U/4R、R消耗功率之比

6、为1:1R、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.若输电线路的电阻为R,则下列说法中正确的是：（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I U可知，提高输电电压后，输电线上的电流为 RC.由公式p i2r和I E可知，提高输电电压后，输电线上的功率损耗为 UPo2R400U12D.由公式PU2可知，提高电压后，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

7、题目要求作答。解答题应写出 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（10分）（1）如图所示为自动水位报警器的示意图， 若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）如图所示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.（8分）如图所示，矩形线圈边长为 ab=20cm ad=10cm匝数N=100匝，磁 场的磁感强度B=0.01TO当线圈以50r/s

8、的转速从图示位置开 始逆时针匀速转动，求：（1）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。（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？(10分) 如图所示，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

9、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?(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

10、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与电压表的示数U 以及E, k, L的关系式。(3)比较甲，乙两个电路，哪一个比较好？为什么?(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=1X104 V,此变压器的匝数比为40:1 ,原来学校用电的总功率为 22 kW,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，计划在不改变线路的情况下更换 一台变压器。设输入电压仍为 1X104 V不变，且用电器正常工作电压为 220 V。 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

11、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大？对此， 你有什么建议？一、 选择题.D 2.AC 3.D 4.BC 5.A 6.CD 7.BB 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,则根据焦耳定律，有：(U。)2( -)| | 2PT= 解得：P=- o选项B正确。R 24RD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 ,则原线圈两端的电压为3U , R两端

12、的电压为U-,即3U 3U 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,故选项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，输电电流减小到原来的 一，选项A正确，B错误；由P I2R可计算出相应输电线损失 20、的电功率为 一 ,选项C正确，D错误。 400U12二、非选择题.（1）答案：R （2分）A （2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

13、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，则输出 端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；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由高电平突然 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 突然由低电平跳到高电平，则线圈 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

14、 D与E分离，则电磁继电器自动切断工作电路的电源， 路灯熄灭.（6分）.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2 f 100 rad/s, （1分）感应电动势的最大值为 m NS B 6.28V, （2分）刚开始转动时线圈平面与中性夹角0 rad0（1分）6于是线圈中交变电动势的瞬时值表达式为 e 6.28sin 100 t V。（1分） 6（2）把t=0.01s代入上式，可量，此时感应电动势的瞬时值e 6.28sin - V 3.14V。（3 分） 6.解析：热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于Ic = 20mA则总电阻不大于R总 300（2分）

15、I c由于R总 Rt Rx ,则Rt不大于250（2分）由甲图可看出，当Rt 250时，温度t 50C, （2分）即温度不小于500C时电路右侧的小灯泡才会发光。（2分）.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，电流的最大值I卡旦=2A （1分）R2因线圈中电流为正弦父变电流，则有效值为：I J|m=V2A （1分）2热功率为P I2R=24W （1分）（2）线圈转动时的周期T=0.5s,若从中性面开始计时，线圈中的感应电动势的瞬时值表达式为e=Esint =24 sin4冗t V （1分）当S接f时，加在三灯两端的电压等于线圈中的电动

16、势。当e12V时式灯发光。则对于正平周内：12=24 sin4 tt t解得：t=s、-5s,即从1s到2s时间段内式灯发光。同理，在负半周 TOC o 1-5 h z 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，则1s 24 243内发光时间为2s, 1min内式灯发光总时间为工X60s=40s。（2分） 33.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

17、的伸长量x G （1分）k TOC o 1-5 h z 甲图由电路分压得电压表示数U x2EE（1分）联立两式得G等（2分）乙图由电路分压得电压表示数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=250V n140（1分）P 2 2 104原学校输电导线中的电流1=工=A=100 A （1分）U 用 220输电线路的总电阻R = U2 Uffl =250 220 Q =0.3 Q （1分） I100（2）输电导线上损失的电功率为：Pi=I 2R=1002X 0. 3W=3 103W=3kVV2分）（3）当学校用电功率增加为 P =2X 2.2 X104 W时，用户工作总电流为：4I, =P = 2 2.2 10 a=20