2015高三第一轮复习 与名师对话第十章 交变电流 传感器 试题 10-2.doc
(新课标)高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第二节变压器电能的输送真题
变压器 电能的输送高考真题1.(2015·新课标全国Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A.U ＝66 V ，k ＝19 B ．U ＝22 V ，k ＝19 C.U ＝66 V ，k ＝13 D ．U ＝22 V ，k ＝13解析：设变压器原、副线圈电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，可知I 1＝U 0－U 1R ，I 2＝U 2R ，又因为U 0＝220 V ，U 1U 2＝31，I 1I 2＝13，可解得U 2＝66 V ，U 1＝198 V ，I 1＝22R ，I 2＝66R，原线圈中P 1＝(U 0－U 1)I 1，副线圈中P 2＝U 2I 2，易知P 1P 2＝19，故A 正确． 答案：A2.(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A.200B ．400 C.1 600 D ．3 200解析：由变压器变压比U 1U 2＝n 1n 2，可知n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400，B 正确． 答案：B3．(2015·海南卷)(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V解析：副线圈两端电压U 2′＝5.0 V 5R 0×6R 0＝6 V ，根据U 1′U 2′＝n 1n 2，得U 1′＝24 V ，即此时原线圈两端电压有效值为24 V ，最大值U 1m ′＝2U 1′≈34 V ，A 正确，B 错误．由于前后两次保持输入、输出电流不变，此时副线圈两端电压U 2′＝6R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝12R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝2U 2′，原线圈两端也应有U 1＝2U 1′，即原来原线圈两端电压有效值为48 V ，C 错误，D 正确．答案：AD4.(2015·安徽理综)图示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B.电压表V 2、V 3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动解析：对于理想变压器，原线圈电压决定副线圈电压，所以V 1、V 2示数均不变，A 、B 错误．A 1、A 2中电流与原、副线圈中电流相同，由I 1I 2＝n 2n 1，可知n 1>n 2，为降压变压器，C 错误．副线圈所连接的电路电压不变，电流变大，则电阻变小，即滑动变阻器沿c →d 的方向滑动，D 正确．答案：D5.(2015·天津理综)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( )A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析：理想变压器原、副线圈两端功率相等，原线圈电压不变，电流由副线圈电路功率决定．保持Q位置不动，P向上滑动，则R增大，可判断出I1减小，A错误，B正确．保持P 的位置不动，将Q向上滑动，则U2增大，可判断出I1增大，C正确，D错误．答案：BC。
高考物理一轮复习考点延伸训练：第十章《交变电流 传感器》(含解析).pdf
第十章 交变电流 传感器 (1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有变压器的原理及应用、交变电流的有效值、交变电流的平均值以及远距离输电等知识的理解和应用。
其中针对变压器的原理及应用的题目出现的频率非常高，另外交流电的最大值、瞬时值、平均值、有效值的计算和应用也是考查频率较高的知识点。
(2)高考对本章内容的考查主要以选择题 的形式出现，多和电路相结合进行命题。
试题难度一般在中等及中等偏下的层次。
2015高考考向前瞻预计在2015年高考中，对交流电的考查仍会集中在上述知识点上，仍将通过交变电流的图像考查交变电流的四值、变压器等问题，以分值不超过6分的选择题为主。
第1节交变电流的产生及描述 交变电流的产生及变化规律 [想一想] 线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电，对转轴方位有何要求？电动势的最大值(峰值)跟线圈角速度成正比，跟转轴的位置有关吗？跟线圈的面积成正比，跟线圈的形状有关吗？ 提示：转轴必须与磁场垂直，电动势的最大值与线圈转轴的位置和线圈的形状无关。
[记一记] 1．交变电流 (1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)图像：如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图10－1－1(a)所示。
10－1－1 2．正弦式电流的产生和图像 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)图像：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图像为正弦曲线。
如图10－1－1(a)所示。
3．正弦式电流的函数表达式 若n匝面积为S的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为e＝nBSωsin_ωt，用Em＝nBSω表示电动势最大值，则有e＝Emsin ωt。
其电流大小为i＝＝sin ωt＝Imsin ωt。
[试一试] 1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图10－1－2甲所示，则下列说法正确的是( ) 10－1－2 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示 解析：选B 由Φ-t图知，t＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e＝0，故A、D两项错误；由图知T＝0.04 s，在t＝0.01 s时，Φ＝0，最大，e最大，则B项正确；在t＝0.02 s时，Φ最大，＝0，e＝0，则C项错误。
2015年高考第一轮复习精选第十章交变电流传感器的简单使用(有答案)
2015年高考第一轮复习精选第十章交变电流传感器的简单使用（有答案）第1节交变电流的产生及描述一、单项选择题1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为E m.设t＝0时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为()A．e＝2E m sin 2ωt B．e＝4E m sin 2ωtC．e＝E m sin 2ωt D．e＝4E m cos 2ωt2.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如下图甲所示，则下列说法中正确的是()A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达到最大C．0.02 s时刻感应电动势达到最大D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示3.电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则()A．通过R1的电流的有效值是1.2 AB．R1两端的电压有效值是6 VC．通过R2的电流的有效值是1.2 2 AD．R2两端的电压有效值是6 2 V4.(2013·湖南四校联考)如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动．t＝0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则()A．t＝0时，线圈中的感应电动势最大B．1 s内电路中的电流方向改变了ω2π次C．滑片P向下滑动时，电压表的读数不变D．线圈匀速运动的角速度ω变大时，电流表的读数也变大二、多项选择题5.某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)，对此电动势，下列表述正确的有()A ．最大值是502VB ．频率是100HzC ．有效值是252VD ．周期是0.02 s6.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并绕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 的变化情况如图所示，则( )A ．t 1时刻穿过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻穿过线圈的磁通量为零C ．t 3时刻穿过线圈的磁通量变化率为零D ．t 4时刻穿过线圈的磁通量变化率为零7.矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速运动，线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图所示．下列说法中正确的是( )A ．t ＝0.1s 时，线圈平面与磁场方向平行B ．线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为1100πWbC ．此交流电经1∶5的升压变压器升压后，周期变为1sD ．若线圈的转速增加为原来的两倍，则交流电的有效值为2V8.一个按正弦规律变化的交变电流的i －t 图象如图所示，根据图象可以断定( ) A ．交变电流的频率f ＝0.2HzB ．交变电流的有效值I 有＝14.14AC ．交变电流瞬时值表达式i ＝20sin 0.02t (A)D ．在t ＝T8时刻，电流的大小与其有效值相等9.如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是( )A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0 B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶510.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么 ( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt三、非选择题11.如图所示，面积S ＝0.5 m 2，匝数n ＝100匝，内阻r ＝2.0 Ω的矩形线圈放在磁感应强度为B ＝0.02 T 的匀强磁场中，使它绕垂直于磁场的OO ′轴以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值R ＝20 Ω的电阻连接， V ○为交流电压表．求：(1)线圈从图示位置转过60°时，交流电压表V 的读数； (2)线圈从图示位置转过90°的过程中，电阻R 中通过的电荷量．12.电压u ＝1202sin ωt V ，频率为50 Hz 的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为u 0＝60 2 V 的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？(已知人眼的视觉暂留时间约为116s)13.(2012·安徽卷)图是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df 分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其他电阻均不计)第2节 理想变压器 远距离输电一、单项选择题1.一台理想变压器的输出端仅接一个标有“12V ,6W”的灯泡，且正常发光，变压器输入端的电流表示数为0.2A ，则变压器原、副线圈的匝数之比为( )A ．7∶2B ．3∶1C ．6∶3D ．5∶22.如图所示，理想变压器与电阻R ，交流电压表V 、交流电流表A 按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为n 1n 2＝10∶1，电阻R ＝10Ω，图乙是R 两端电压U 随时间变化的图象，U m ＝102V.则下列说法中正确的是( )A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝cos 100πt (A)B ．电流表A 的读数为210AC ．电压表V 的读数为102VD ．变压器的输入功率为10W3.如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 、6 W ”的小灯泡并联在副线圈的两端，当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A ．120 V,0.10 AB ．240 V ,0.025 AC ．120 V,0.05 AD ．240 V,0.05 A4.如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V 、880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W5.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (50πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W 二、多项选择题6.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u ＝1002sin 50πt (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R ＝10Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是( )A ．电流表示数是1AB ．电流表示数是2AC ．电阻R 消耗的电功率为10WD ．电容器的耐压值至少是102V 7.(2012·山东卷)图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，V ○为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是 ( )A ．电压表的示数等于5VB ．电压表的示数等于52VC ．实现点火的条件是n 2n 1>1000D ．实现点火的条件是n 2n 1<10008.理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( ) A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶19.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R ＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是 ( )A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 VB ．当单刀双掷开关与a 连接且t ＝0.01 s 时，电流表示数为零C ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，原线圈的输入功率变大D ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz10.如图所示，有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )A ．U 2减小，U 4变大B ．U 2不变，U 3变小C ．P 1变小，P 2变小D ．P 2变大，P 3变大 11.如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U 1＝250 V ，输出功率P 1＝100 kW ，输电线电阻R ＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是 ( )A ．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小B ．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大C ．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n 1n 2＝116D ．用10 000 V 高压输电，输电线损耗功率为8 000 W第3节实验：传感器的简单使用1.(多选)传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来方便．下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有()A．双金属片B．应变片C．感温铁氧体D．干簧管2.(多选)如图所示是测定压力F的电容式传感器，下列说法正确的是()A．压力变大，流过电流表上的电流向右B．压力变小，流过电流表上的电流向右C．压力不变时，电流表上仍有电流D．压力不变时，电流表无电流3.(多选)某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验，实验电路如图甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表．实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数．再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电．电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图像如图乙所示．然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图像和电压表的示数．对于这个实验过程和由图像及数据所得出的结果，下列说法中正确的是()A．流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同B．图乙中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量C．电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线D．电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置无关4.(单选)温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示，电源的电动势E＝9.0V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是()A ．60℃B ．80℃C ．100℃D ．120℃5.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R 1作为传感器制作的简单自动报警器的线路图．(1)为了使温度过高时报警器响铃，c 应接在 a 处．(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P 向 左 移动．(3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P 都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是 ①左边电源电压太低，②线圈匝数太少，③弹簧劲度系数太大 (写出一个)．6.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k )，如图所示，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U .现有下列器材：力电转换器、质量为m 0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)．请完成对该物体质量的测量．(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图．(2)待测物体的质量m 的表达式是 m ＝U 0m 0 ，式中各符号的意义是 m 0为砝码质量，U 0为砝码放在力电转换器上时电压表的示数，U 为待测物放在力电转换器上时电压表的示数 .第十章 交变电流 传感器的简单使用 第1节 交变电流的产生及描述1．D 2.B 3.B 4.D 5.CD 6.AD 7.BD 8.BD 9.AD 10.AC 11．解析：(1)由题意知，交变电流电动势的最大值为 E m ＝nBSω＝100×0.02×0.5×100π V ≈314V有效值E ＝E m 2＝3142V ≈222 V交流电压表的示数为有效值，则示数U ＝E ＝222 V .(2)线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均值为E ＝n ΔΦΔt，平均电流I ＝ER ＋r，通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt 联立解得q ＝n ΔΦR ＋r ＝n BSR ＋r ，代入数据，得q ＝100×0.02×0.520＋2.0C ≈0.045C.12．解析：(1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u －t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1当u ＝u 0＝602V 时，由u ＝1202sin ωt ，求得：t 1＝1600s再由对称性知一个周期内能发光的时间：t ＝T －4t 1＝150 s －4×1600 s ＝175s再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为： t ＝36000.02×175s ＝2 400s. (2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有1300 s(如图中t 2＋t 3那段时间)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为116 s 远大于1300s ，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．13．解析：(1)矩形线圈abcd 转动过程中，只有ab 和cd 切割磁感线，设ab 和cd 的转动速度为v ，则v ＝ω·L 22①在t 时刻，导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E 1＝BL 1v y ②由图可知v y ＝v sin ωt ③则整个线圈的感应电动势为 e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt ④(2)当线圈由图位置开始运动时，在t 时刻整个线圈的感应电动势为 e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)⑤ (3)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R ＋r⑥E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2⑦ 则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为Q R ＝I 2RT ⑧其中T ＝2πω⑨ 于是Q R ＝πRω(BL 1L 2R ＋r)2⑩ 第2节 理想变压器 远距离输电1．D 2.D 3.D 4.C 5.D 6.CD 7.BC 8.BD 9.AC 10.BD 11.AC第3节 实验：传感器的简单使用1．AC 2.AD 3.BC 4.D5．(1)a (2)左 (3)①左边电源电压太低，②线圈匝数太少，③弹簧劲度系数太大6．(1)图略 (2)m ＝U U 0m 0m 0为砝码质量，U 0为砝码放在力电转换器上时电压表的示数，U 为待测物放在力电转换器上时电压表的示数。
(全国通用)高三物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器-人教版高三全册物理试题
第十章交变电流传感器[备考指南]考点内容要求题型把握考情一、交变电流的产生与描述交变电流、交变电流的图像Ⅰ选择找规律从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查重点有：交变电流的有效值、瞬时值，变压器的原理与应用，远距离输电等知识。
其中针对变压器的原理与应用的题目出现频率较高，常以选择题的形式考查，分值一般为6分。
正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ二、变压器电能的输送理想变压器Ⅱ选择、计算明热点预计2017年高考中，对交流电的考查仍会集中在有效值、瞬时值的计算上，还会综合变压器、远距离输电等知识进展考查。
远距离输电Ⅰ实验十一传感器的简单应用填空第1节交变电流的产生与描述(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。
(×)(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。
(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。
(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。
(√) (5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
(×) (6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。
(×)要点一 交变电流的产生和描述1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。
(4)交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图像 磁通量Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e ＝E m sin ωt ＝nBSωsinωt电压u ＝U m sin ωt ＝RE mR ＋rsin ωt电流i＝I m sin ωt＝E mR＋rsin ωt[多角练通]1．一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图1011所示。
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高三物理一轮交变电流传感器复习题(含答案)章末检测(十)(时间：60分钟，分值：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题6分，共36分，每小题只有一个选项符合题意)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)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()2．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是()A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示3．电阻R1、R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t 变化的情况如图乙所示．则()A．通过R1的电流的有效值是1.2 AB．R1两端的电压的有效值是6 VC．通过R2的电流的有效值是1.22 AD．R2两端的电压的有效值是62 V4.如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为u＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝2202 V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确的是()A．副线圈中电压表的读数为552 VB．副线圈中输出交流电的周期为1100πsC．原线圈中电流表的读数为0.5 AD．原线圈中的输入功率为1102 W5.如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上，右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是()A．若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小B．若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C．若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大6.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为()A.BL2ω2RB.2BL2ω2RC.2B L2ω4RD.BL2ω4R二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项符合题意)7．矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是()A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大B．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势等于零C．线圈中感应电流最大，方向将改变D．线圈中感应电流等于零，方向将改变8．如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是()A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的周期相等C．两种电压的有效值相等D．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V9．在如图所示的远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大三、非选择题(本大题共3小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10．(10分)一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 Ω，黑暗时为1 000 Ω，允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V，内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100 Ω，允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示．设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B.(电路图画在虚线框内)。
高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器章末检测卷
权掇市安稳阳光实验学校第十章 交变电流 传感器章末检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～14题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．)图11．两只相同的电阻，分别通过正弦交流电和方形波的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图1所示 ，在正弦交流电的一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的焦耳热Q 1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q 2之比为( )A ．3∶1B ．1∶2C ．2∶1D.4∶3【解析】 题图甲为正弦交流电，其有效值为I 1＝I2＝12A.题图乙为方波电流，由于电流的热效应与电流的方向无关，所以其有效值为I 2＝I m ＝1 A ，因此Q 1Q 2＝I 21RT I 22RT ＝12.【答案】 B2. 如图2所示，以300 r/min 绕中心轴匀速转动的线圈abdc 的面积是0.05 m 2，线圈共100匝，线圈电阻r ＝1 Ω，定值电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B ＝2πT ，从如图所示的线圈位置开始计时，则( )图2A ．电路中电压表的示数约为32 VB ．线圈转动130 s 时，磁通量的变化量大小为53πWbC ．线圈转动130 s 时，通过电阻R 的电流为522 AD ．线圈转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量为1πC【解析】 线圈匀速转动产生的电动势为e ＝nBSωcos ωt ＝100 cos10πt (V)，所以电压表示数为U ＝2E m R 2R ＋r ≈64 V，A 错；线圈转动130s, 即线圈转过的角度为θ＝ωt ＝π3，磁通量的变化量大小为ΔΦ＝BS sin π3＝320π Wb ，B 错；线圈转动130 s 时，通过电阻R 的电流为i ＝e R ＋r ＝10010cos π3(A)＝5 A ，C 错；由q ＝I t ＝n ·ΔΦR ＋r ＝nBS R ＋r ＝1πC ，D 对．【答案】 D3. 如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )图3A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R【解析】 扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L ，各点的平均速度v ＝Lω2，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E ＝BL 2ω2，E 2R ×T 4＝I 2RT ，可得I ＝BL 2ω4R，故D 正确，A 、B 、C 错误．【答案】 D4．一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V【解析】 设电热器电阻为R ，正弦交流电源的电压有效值为U 效，接10 V直流电源时，P ＝U 2R ＝102R ①；接交流电源时，P 2＝U 2效R②，联立①②得U 效＝5 2 V ，故最大值U m ＝2U 效＝10 V ，C 选项正确．【答案】 C5．(2014·山东模拟)如图4甲所示电路中，L 1、L 2、L 3为三只“6 V 3 W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当ab 端接如图4乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光．下列说法中正确的是( )甲乙图4A ．变压器原副线圈的匝数比为3：1B ．输出端交流电的频率为50 HzC ．电流表的示数为0.5 AD ．电压表的示数为18 V【解析】 由乙图可知ab 端接入的交流电有效值U ＝1822 V ＝18 V ，灯泡正常发光，说明灯泡电压为6 V ，那么变压器输入电压U 1＝18 V －6 V ＝12 V ，输出电压U 2＝6 V ，原副线圈匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝21，A 项错误；由乙图可知输入交流电的频率f ＝1T ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz ，经变压器后频率不变，B 项正确；L 2、L 3正常发光，额定电流I ＝36 A ＝12 A ，电流表示数为2I ＝1 A ，C 错误；电压表示数为原线圈输入电压，即U 1＝12 V ，D 项错误．【答案】 B6．(2014·湖南长沙二模)如图5甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源，副线圈通过电阻为R 的导线与热水器、抽油烟机连接．测得副线圈两端的电压按图5乙所示规律变化，现闭合开关S 接通抽油烟机，下列说法正确的是( )图5A ．原线圈两端电压表示数为1 100 VB ．抽油烟机上电压的瞬时值表达式为u ＝220 2 sin(100 πt )VC ．抽油烟机工作时，热水器的实际功率增大D ．抽油烟机工作时，变压器的输入功率减小【解析】 由u t 图象知，U 2＝220 V ，则U 1＝n 1n 2U 2＝1 100 V ，A 项正确；因线路有电阻，故抽油烟机上的电压小于副线圈两端的电压，B 项错；抽油烟机工作时，副线圈中的电流变大，电阻R 上损失的电压变大，则热水器两端电压变小，实际功率变小，C 项错；抽油烟机工作时，变压器的输出功率增大，则输入功率增大，D 项错误．【答案】 A7．(2014·浙江重点中学协作体调研)如图6所示，导体棒ab 两个端点分别接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c 、d 相接．c 、d 两个端点接在匝数比为n 1∶n 2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一个滑动变阻器，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向竖直向下，导体棒ab 长为L (电阻不计)，绕与ab 平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO ′以角速度ω匀速转动．如果变阻器的阻值为R 时，电流表的读数为I ，则( )图6A ．变阻器上消耗的功率为P ＝10I 2RB ．变压器原线圈两端的电压U 1＝10IRC ．取ab 在环的最低端时t ＝0，则棒ab 中感应电流的表达式是i ＝2I sinωtD ．ab 沿环转动过程中受到的最大安培力F ＝2BIL【解析】 根据变压器原副线圈匝数比可知，副线圈(变阻器)中的电流为10I ，副线圈的电压为10IR ，故变阻器的功率为100I 2R ，故A 错误．原线圈的电压为100IR ，B 错误．当ab 棒在环的最低点时切割的速度最大，感应电动势(电流)最大，电流表达式应为i ＝2I cos ωt ，C 错误．ab 棒上最大电流为2I ，所以最大安培力为2BIL ，D 正确．【答案】 D8. (2014·江苏苏北四校调研)如图7所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1：n 2＝22∶5，电阻R 1＝R 2＝25 Ω，D 为理想二极管，原线圈接u ＝2202sin 100πt (V)的交流电．则( )图7A ．交流电的频率为100 HzB ．通过R 1的电流为2 2 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为200 W【解析】 原线圈接u ＝2202sin 100πt (V)的交流电．所以T ＝2π100 π＝0.02 s ，交流电的频率f ＝1T＝50 Hz ，故A 错误；由原线圈接u ＝2202sin100πt (V)的交流电，电压有效值是220 V ，原、副线圈的匝数比n 1：n 2＝22∶5，根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知，副线圈的电压为U 2＝522×220 V＝50V ，通过R 1的电流I ＝5025＝2 A ，故B 错误；由于二极管的单向导电性，通过R 2的只有正向的电流，不是完整的交流电，根据有效值的定义有：502R T 2＋0＝U2RT ，解得R 2两端电压的有效值为U ＝25 2 V ，所以通过R 2的电流为I 2＝UR 2＝ 2 A ，故C 正确；副线圈的电阻R 1消耗的功率P ＝U 22R 1＝100 W ，电阻R 2消耗的功率为P ′＝12×50225W ＝50 W ，所以副线圈的输出功率应为150 W ，由输出功率等于输入功率可知变压器的输入功率为150 W ，D 错误．【答案】 C9. (2014·江苏高考改编)如图8所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )图8A ．减少线圈的匝数B ．提高交流电源的频率C ．将金属杯换为瓷杯D ．取走线圈中的铁芯【解析】 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势．瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项B正确，选项A、C、D错误．【答案】AB10．(2014·湖南四校联考)为了保证行车安全和乘客身体健康，地铁车厢内装有烟雾装置，其原理如图9所示．M为纯电阻的烟雾传感器，其阻值R M随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻．车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大到临界值，S装置发出警报．下列说法正确的是( )图9A．R M随烟雾浓度的增大而减小B．R M随烟雾浓度的增大而增大C．若要提高灵敏度可增大RD．若要提高灵敏度可减小R【解析】烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大到临界值，说明传感器阻值减小，则有R M随烟雾浓度的增大而减小，A项正确，B项错误；要提高灵敏度，就是要使S两端电压达到临界值时烟雾浓度更小，传感器阻值比调整前更大，此时并联部分阻值应和调整前相同，故R应适当减小，C项错误，D项正确．【答案】AD11．(2014·山东临沂3月质检)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图10所示，输出功率是20 kW，现用5 000 V高压输电，输电线上的总电阻是40 Ω，再利用n1∶n2＝22∶1的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是( )图10A．交变电流的频率为100 HzB．发电机输出电压的有效值为220 VC．流过高压输电线的电流为125 AD．降压变压器输出电压的有效值为220 V【解析】由交变电流的图象可知交变电流的频率为50 Hz，发电机输出电压的有效值为220 V，A项错；B项正确，由P＝UI得输电电流I＝PU＝4 A，C 项错；输电线路上损失的电压ΔU＝IR线＝160 V，降压器输出电压的有效值为U2＝n2n1U1＝122×(5 000－160)V＝220 V，D项正确．【答案】BD12．(2014·浙江丽水中学月考)如图11所示是通过街头变压器降压给用户供电的示意图．输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动．输出电压通过输电线送给用户，两条输电线总电阻用R0表示．当负载增加时，则( )图11A ．电压表、的示数几乎不变B ．电流表的示数增大，电流表的示数减小C ．电压表的示数增大，电流表的示数增大D ．电压表、的示数之差与电流表的示数的比值不变【解析】据题意可知，电压表和分别测量原线圈电压和副线圈电压，因原线圈输入电压不变，则副线圈的电压也不变，所以A选项正确；负载增加，则副线圈电流增大，即示数增大，据副线圈电流决定原线圈电流，则原线圈电流也增大，所以B 选项错误；由于增大，则R0所分担电压增大，又知副线圈两端电压不变，则示数减小，C错误；电压表、的示数之差与电流表的示数的比值其实是输电线的总电阻R0，而输电线电阻大小不变，所以D选项正确．【答案】AD13．如图12所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是( )图12选项型号千米电阻(Ω/km)A DYD30/C 1B DYD50/C 0.6C DYD100/C 0.3D DYD150/C 0.2【解析】由P＝UI解得输电电流I＝U＝20 A，输电线路上损耗的功率不超过P线＝200 kW×2%＝4 kW，由P线＝I2R，解得R＝10 Ω，由于输电线长度需要20 km，所以可以选择千米电阻0.5 Ω/km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D.【答案】CD14. (2014·河南郑州预测)如图13所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1：n2＝40∶1，在副线圈两端接有“6 V40 W”的电灯泡．若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是( )图13A．在原、副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同B．通过原、副线圈的交变电流的频率相同C．变压器输入电压的最大值为240 VD．变压器输入功率为40 W【解析】因为有铁芯的存在，铁芯的导磁性好，可以防止磁场外漏，理想变压器是无磁漏现象的，故A正确；变化的磁场(电场)产生同频率变化的电场(磁场)，所以原、副线圈的交变电流的频率相同，都与电源频率相同，故B 正确；副线圈两端接有“6 V 40 W”的电灯泡，且恰能正常发光，则副线圈的电压为U 2＝6 V ，电流为I 2＝P U 2＝203A ；因原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝40∶1，由U 1U 2＝n 1n 2得原线圈的电压的有效值U 1＝240 V ，电流I 1＝U 2U 1I 2＝16A ，所以变压器的输入功率为P 入＝I 1U 1＝40 W ，故C 错误、D 正确．【答案】 ABD15．(14分) 某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k )，如图14所示．测量时先调节输入端的电压．使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U .现有下列器材：力电转换器、质量为m 0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)．请完成对该物体质量的测量．图14(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图．(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k ，并测出待测物体的质量m . (3)请设想实验中可能会出现的一个问题． 【解析】 (1)设计的电路如图所示．(2)测量步骤与结果：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；②将砝码放在转换器上，记下输出电压U 0；③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U 1；由U 0＝km 0g ，得k ＝U 0/m 0g ，又知U 1＝kmg ，所以m ＝m 0U 1/U 0.(3)因电源的电压不够而使输出电压调不到零(或待测物体质量超出转换器量程)．【答案】 见解析16．(15分)发电机的端电压为220 V ，输出电功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路图； (2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．【解析】 该题是输电线路的分析和计算问题，给合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题．(1)线路图如图所示：(2)升压变压器的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 200 V升压变压器的输出电流I 2＝n 1n 2I 1由P ＝U 1I 1得，升压变压器的输入电流I 1＝P U 1＝44×103220 A ＝200 A所以I 2＝n 1n 2I 1＝1×20010A ＝20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为U R ＝I 2R ＝4 V ，P R ＝I 22R ＝0.08 kW降压变压器的输入电流和输入电压分别为I 3＝I 2＝20 A ，U 3＝U 2－U R ＝2 196 V降压变压器的输出电压和输出电流分别为U 4＝n 4n 3U 3＝219.6 V ，I 4＝n 3n 4I 3＝200 A用户得到的功率P 4＝U 4I 4＝43.92 kW(3)若不采用高压输电，线路损失电压为U R ′＝I 1R ＝40 V 用户得到的电压U ′＝U 1－U R ′＝180 V 用户得到的功率为P ′＝U ′I 1＝36 kW. 【答案】 见解析17．(15分)如图15所示，理想变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比n 1：n 2＝2∶1，交流电源电压u 1＝311 sin (100 πt ) V ，F 为熔断电流为I 0＝1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻．图15(1)当电阻R ＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R 的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？【解析】 原线圈电压的有效值为U 1＝3112V ＝220 V由U 1U 2＝n 1n 2得副线圈两端的电压 U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V＝110 V(1)当R ＝100 Ω时，副线圈中电流I 2＝U 2R ＝110100A ＝1.10 A由U 1I 1＝U 2I 2得原线圈中的电流为I 1＝U 2U 1I 2＝110220×1.10 A＝0.55 A由于I 1<I 0(熔断电流)，故保险丝不会熔断．(2)设电阻R 取某一值R 0时，原线圈中的电流I 1刚好达到熔断电流I 0，即I 1＝1.0 A ，则副线圈中的电流为I 2＝U 1U 2I 1＝2×1.0 A＝2.0 A电阻R 的阻值为：R 0＝U 2I 2＝1102.0Ω＝55 Ω此时变压器的输出功率为P2＝I2·U2＝2.0×110 W＝220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 Ω，变压器输出的电功率不能超过220 W.【答案】见解析。
高考物理大一轮复习学案第十章交变电流、传感器(含答案)
考纲展示热点视角1.交变电流、交变电流的图象Ⅰ2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ3.理想变压器Ⅰ4.远距离输电Ⅰ 实验十一：传感器的简单使用 说明：1.不要求讨论交变电流的相位和相位差的问题.2.只限于单相理想变压器.1.交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主.2.传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可能性有所增加.3.本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题.第一节 交变电流的产生和描述一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流(1)定义：大小和方向随时间做□01________变化的电流． (2)图象：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中甲属于□02________交流电．2．正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕□03____________方向的轴匀速转动． (2)中性面：①定义：与磁场方向□04______的平面． ②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量□05______，磁通量的变化率为□06____，感应电动势为□07____．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次． (3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝□08__________②电压(u)：u＝□09________③电流(i)：i＝□10________(4)图象(如图)二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝□11______．2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的□12________．(2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小□13______的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的□14______相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝□15________，U＝□16________，E＝E m 2.3．平均值：E＝□17________＝BL v.特别提示：通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值(除非有特殊说明)．,1－1.(单选)下图中不表示交变电流的是()1－2.(单选)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是() A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D．线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次2－1.(单选)(2013·高考福建卷)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin 10πt (V)，则( )A ．该交变电流的频率为10 HzB ．该电动势的有效值为10 2 VC ．外接电阻R 所消耗的电功率为10 WD ．电路中理想交流电流表A 的示数为1.0 A2－2.(单选)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )A ．交变电流的周期为0.125 sB ．交变电流的频率为8 HzC ．交变电流的有效值为 2 AD ．交变电流的最大值为4 A交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt 电动势 e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压u ＝U m sin ωt ＝RE mR ＋r sin ωt电流i ＝I m sin ωt ＝E mR ＋rsin ωt2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．特别提醒：Φ－t 图象与对应的e －t 图象是互余的．(单选)如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下图所示的四幅图中正确的是()[思路点拨]确定感应电流的变化图象，应从三个方面分析：(1)感应电流的方向，(2)感应电流的大小，(3)感应电流大小的变化趋势．[尝试解答]________[总结提升]解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m＝nBSω中的S为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．1．(单选)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势如图乙所示．若线圈的转速变为原来的2倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过90°开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势e随时间t的变化规律的图象是()交流电有效值的求解1．正弦式交流电有效值的求解利用I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m2计算．2．非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．(单选)(2014·沈阳质检)如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为( )A ．7.5 VB ．8 VC ．215 VD ．313 V[尝试解答] ________[解题技巧] (1)要取一个周期的时间计算电热； (2)分段处理：曲线为正弦的部分用I ＝I m 2⎝⎛⎭⎫U ＝U m 2代替，恒定的部分有效值即为瞬时值．2．(单选)如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6交变电流的“四值”的比较1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值 e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt 计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m ＝nBSωI m ＝E mR ＋r讨论电容器的击穿电压 有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E ＝E m 2 U ＝U m2I ＝I m2(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值(4)交流电压表和电流表的读数为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E ＝BL v E ＝nΔΦΔtI ＝E R ＋r计算通过电路截面的电荷量2.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)求出角速度ω，ω＝2πT＝2πf .(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m ＝nBSω求出相应峰值． (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．如：①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝I m cos ωt .如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)线圈转过130 s 时电动势的瞬时值多大？(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经130 s 通过电阻R 的电荷量是多少？[课堂笔记]3．(多选)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin (25t ) VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W弄不清交流电“四值”的区别而造成错误范例 (单选)标有“220 V 、40 W ”的电灯和标有“20 μF 、300 V ”的电容器并联接到交流电源上，V 为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是( )A ．t ＝T2时刻，V 的示数为零B ．电灯恰正常发光C ．电容器不可能被击穿D ．V 的示数保持110 2 V 不变[错因分析] 错解1：误认为电压表示数为电压的瞬时值或平均值而错选A 、D. 错解2：误认为电容器的耐压值为有效值而错选C.[解析] V 的示数应是电压的有效值220 V ，故A 、D 错；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B 正确；电压的峰值220 2 V ≈311 V ，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C 错．[答案] B[真知灼见] 在解答有关交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时，一定要用平均值．4．(单选)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A．电压表V的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J一_高考题组1．(多选)(2013·高考山东卷) 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左2．(多选)(2012·高考广东卷)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有()A．最大值是50 2 V B．频率是100 HzC．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s3．(单选)(2013·高考海南卷)通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为()A．12 V B．410 VC．15 V D．8 5 V二_模拟题组4．(单选)(2014·郑州模拟)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V．图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象．则()A ．电阻R 上的电功率为20 WB ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)D ．通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝1.41cos 50πt (A) 5．(多选)(2014·湖南十二校联考)如图所示，边长为L 的正方形单匝线圈abcd ，其电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线O ′O 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B .若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O ′O 匀速转动，则以下判断正确的是( )A ．图示位置线圈中的感应电动势最大为E m ＝BL 2ωB ．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝12BL 2ωsin ωtC ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为q ＝2BL 2R ＋rD ．线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ＝πB 2ωL 4R4（R ＋r ）2温馨提示日积月累，提高自我 请做课后达标检测30第二节 变压器 远距离输电一、变压器原理1．工作原理：电磁感应的□01______现象． 2．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1U 2＝□02______，若n 1>n 2，为□03______变压器；若n 1<n 2，为□04______变压器．(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝□05______； 有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 二、远距离输电 1．电路损失(1)功率损失：设输电电流为I ，输电线的电阻为R ，则功率损失为ΔP ＝□06______． (2)电压损失：ΔU ＝□07______． 减小功率损失和电压损失，都要求提高□08__________，减小输电电流． 2．降低损耗的两个途径(1)一个途径是减小输电线的□09______．由电阻定律R ＝ρlS可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当用□10____________的金属材料制造输电线．此外，还要尽可能增加导线的□11__________． (2)另一个途径是减小输电导线中的□12______，由P ＝IU 可知，当输送功率一定时，提高□13______可以减小输电电流．,1－1.(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A ．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 1－2.(单选)如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n 1＝1 000匝，副线圈匝数n 2＝200匝，交流电源的电动势e ＝311sin 100πt V(不考虑其内阻)，电阻R ＝88 Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则( )A ．电压表的示数为62.2 VB ．电流表的示数为2.5 AC ．通过R 的电流最大值为0.5 AD ．变压器的输入电功率为22 W2．(单选)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响．则 ( )A ．送电电流变为原来的2倍B ．输电线上降落的电压将变为原来的2倍C ．输电线上降落的电压将变为原来的12D ．输电线上损耗的电功率将变为原来的12理想变压器原、副线圈关系的应用1．基本关系(1)P 入＝P 出，(有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋……) (2)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2．制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定．(单选)(2013·高考广东卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1, V 和A 均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )A ．电流频率为100 HzB ．V 的读数为24 VC ．A 的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 W [尝试解答] ________[总结提升] 关于理想变压器的四点说明： (1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．1.(单选)(2012·高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据I 1I 2＝n 2n 1可以判断I 1的变化情况．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化． 2.负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．(单选)(2012·高考福建卷)如图，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器．V 1和V 2是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 2是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小 [尝试解答] ________[方法总结] 变压器动态分析的思路流程：2．(多选)(2014·杭州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin 100πt (V)，则( )A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表V 1的示数为22 VB ．当t ＝1600s 时，电压表V 0的读数为220 VC ．单刀双掷开关与a 连接，当滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中，电压表V 1的示数增大，电流表示数变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表V 1和电流表的示数均变小关于远距离输电问题的分析1．远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)：(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率： P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线．当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n2.(单选)(2012·高考天津卷)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ，1nB.⎝⎛⎭⎫P kU 2R ，1nC.PR kU ，1n 2D.⎝⎛⎭⎫P kU 2R ，1n 2 [尝试解答] ________[总结提升] 解决远距离输电问题应注意下列几点： (1)画出输电电路图．(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等． (3)输电线长度等于距离的2倍． (4)计算线路功率损失一般用P 损＝I 2R 线．3．(单选)(2014·南京模拟)某小型水电站的电能输送示意图，如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，输入、输出电压分别为U 1、U 2，输出功率为P ；降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4，输入、输出电压分别为U 3、U 4，输入功率为P ′(变压器均为理想变压器)．若额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )A ．U 2＝U 3B ．P ＝P ′ C.n 2n 1>n 3n 4 D.n 2n 1<n 3n 4对输电线路中各量关系不明确造成错误范例 (单选)某远距离输电电路的输电电压为U ，输电导线的总电阻为R ，下列分析正确的是( )A ．由公式P ＝U 2R 得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少B ．由公式I ＝UR得到，输电导线的电阻越小，电流越大C ．由公式P ＝I 2R 得到，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大D ．由公式P ＝IU 得到，输电导线上的功率损失与电流强度成正比 [错因分析] 错解1：不清楚输电电压与损失电压的区别，而误选A 或D. 错解2：不清楚输电电流是由输出功率和输电电压决定的而误选B.[解析] 用P ＝U 2R 讨论输电导线的功率损失时，电压应为导线损失的电压ΔU ，而不能用输电电压，故A 错；用I ＝UR 讨论输电线中的电流，电压应为导线损失的电压，实际上输电电流I ＝PU ，故B 错；C 项中I 、R 均是导线的电学量，故C 正确；而P ＝IU 是输电功率，不是导线损失的功率，而导线损失的功率应为ΔP ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ，故D 错．[答案] C[真知灼见] (1)在应用电学公式时，要注意公式中的每一个量必须是同一段电路或同一个元件的量．(2)对远距离输电，要弄清各量之间的关系，常见错误都是误认为导线上的电压降等于输电电压．解决的方法是：把升压变压器看做电源，导线、降压变压器看做用电器，两者串联接到升压变压器上．一 高考题组 1．(单选)(2013·高考四川卷) 用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎫100πt ＋π2 A2．(多选) (2011·高考山东卷)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为变压器示意图．保持输入电压U 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压随时间t 变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )A ．u 2＝190 2 sin (50πt )VB ．u 2＝190 2 sin (100πt )VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 3．(单选)(2010·高考浙江卷)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻二_模拟题组4．(单选)(2014·银川模拟)如图所示，理想变压器与电阻R 、交流电压表V 、交流电流表A 按图甲所示方式连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，电阻R ＝10 Ω.图乙是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ．则下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率是50 2 HzB ．电流表A 的读数为210A C ．电压表V 的读数为10 2 V D ．变压器的输入功率为10 W 5．(多选)(2014·陕西西工大附中模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，接线柱a 、b 接在电压为u ＝222sin (100πt )V 的交流电源上，R 1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器．下列说法中正确的是( )A ．t ＝1600s 时，a 、b 两点间电压的瞬时值为11 V B ．t ＝1600s 时，电压表的读数为220 VC ．当R 2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大D ．在1分钟内电阻R 1上产生的热量为2 904 J温馨提示日积月累，提高自我 请做课后达标检测31实验十一 传感器的简单使用实验目的1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性． 2．学会传感器的简单使用．实验原理1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)．2．其工作过程如图所示：实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如图甲所示)．(2)准备好记录电阻与温度关系的表格．(如下表)次数12345 6待测量温度(℃)电阻(Ω)(3)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中，把记录的数据画在R－T图中，得图线如图乙所示．2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录．把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.光照强度弱中强无光照射阻值(Ω)结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大．误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．改进创新对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：(1)往R t上擦一些酒精．(2)用吹风机将热风吹向电阻，根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性．实验分析：(1)中指针左偏，说明R t的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大．(2)中指针右偏，R t的阻值减小，而电阻R t温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结论．热敏电阻的原理及应用用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将R T和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图甲虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图乙所示，图中的电压表内阻很大．R L的测量结果如下表所示．温度t(℃)30.040.050.060.070.080.090.0。
高三物理一轮复习 第十章 交流电 传感器测试卷
峙对市爱惜阳光实验学校交流电 传感器一、选择题(40分)1－4题只有一项符合题目要求，5－10题有多项符合题目要求．1.如下图，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V/880 W 〞的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析 由P ＝UI ，可得I ＝P LU L ＝4 A ，C 选项正确；根据U r ＝Ir ＝24 V ，得副线圈电压U 2＝U L ＋U r ＝244 V ，再由n 1n 2＝U 1U 2，可得n 1∶n 2≈45∶1，A 选项错误；由u ＝11 0002sin100πt(V)及f ＝ω2π，可得f ＝50 Hz ，B 选项错误；因导线电阻消耗电能，故变压器输入功率为P ＝P L ＋I 2r ＝976 W ，D 选项错误． 答案 C设置目的 考查变压器的电压比、功率2．(2021·)如下图，面积均为S 的单线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是( ) 解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e ＝BSωsin ωt ，由这一原理可判断，A 图中感电动势为e ＝BSωsinωt ；B 图中的转动轴不在线圈所在平面内；C 、D 图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．答案 A设置目的 考查交流电产生的条件3．(2021·)如下图，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．假设使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，那么经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( )A ．1∶ 2B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6解析 电功的计算中，I 要用有效值计算，图，由有效值的义得(12)2R ×2×10－2＋0＋(12)2R ×2×10－2＝I 12R ×6×10－2，得I 1＝33 A ；图乙中，I 的值不变，I 2＝1 A ，由W ＝UIt ＝I 2Rt ，可以得到W 甲：W 乙＝1∶3. 答案 C设置目的 考查交流电的有效值4．(2021·三诊)如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈接有“220 V，440 W〞的纯电阻和“220 V，220 W〞的电动机．如果副线圈两端电压按图乙所示正弦规律变化，那么以下说法正确的选项是( )A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin50πt VB ．电压表示数为1 100 2 VC．纯电阻的发热功率是电动机发热功率的2倍D．1 min内电动机消耗的电能为2×104 J解析A项，由图乙可知，交变电流的峰值是220 2 V，ω＝2πT＝2π0.02＝100π rad/s，那么副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt(V)，故A项错误；B项，U1＝51×220 V＝1 100 V，那么电压表示数为1 100 V，故B项错误；C项，纯电阻的发热功率为440 W，而电动机的发热功率远小于220 W，纯电阻的发热功率不是电动机功率的2倍，故C项错误；D项，1 min内电动机消耗的电能W＝Pt＝220×60 J＝2×104 J，故D项正确．答案D此题旨在考查变压器的构造和原理5.(2021·)如下图为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，那么( )A．a为电流表，b为电压表B．a为电压表，b为电流表C．线路输送电功率为2 200 WD．线路输送电功率是×106 W解析电压互感器并联到高压线上，且接高压线的线圈多，而电流互感器串联到火线上，且接高压线的线圈匝数少，由此可判断，接a的为电压互感器，a 为电压表；接b的为电流互感器，b为电流表，故A项错误，B项正确；根据电压、电流关系，可知输电线的电压为U＝220×100 V＝×104V，电流为I＝10×10 A＝100 A，所以线路输送的功率是P＝UI＝×104×100 W＝×106 W，故C项错误，D项正确．答案BD设置目的考查两种互感器6．(2021·)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比解析 输电线路上损失电压ΔU ＝IR ，在R 一时，ΔU 和I 成正比．假设U 越高，I ＝P U ，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2R ，当P 一时，I ＝P U ，所以ΔP ＝(P U )2R ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比，故A 、C 项正确．答案 AC设置目的 考查远距离输电能量关系7．(2021·)如下图，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u ＝202sin100πt V ．氖泡在两端电压到达100 V 时开始发光．以下说法中正确的有( )A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzB ．开关接通后，电压表的示数为100 VC ．开关断开后，电压表的示数变大D ．开关断开后，变压器的输出功率不变解析 由U 1U 2＝n 1n 2，得副线圈的输电压u 2＝5u ＝1002sin100πt V ．此电源的频率为f 0＝50 Hz ，而氖泡每个周期发光2次，那么氖泡的发光频率f 氖＝2f 0＝100Hz ，A 项正确；电压表的示数为副线圈输出电压的有效值，故U 2＝U 2m2＝100 V ，B 项正确；交变电压的有效值不变，故电压表V 的示数不变，C 项错误；断开开关后，变压器的输出功率减小，D 项错误． 答案 AB设置目的 考查交流电与氖泡的通断、交流电的极值 8.如下图，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感电流为1 A ．那么( )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt解析 从线圈平面平行于磁感线开始计时，交变电流的感电动势的表达式为e＝E m cos ωt ，那么感电流i ＝e R ＝E m R cos θ，由题给条件有：1＝E m 2×12，解得E m ＝4V ，那么I m ＝2 A ，I 有效＝ 2 A ，线圈消耗的电功率P ＝I 有效2R ＝4 W ，所以A 项正确，B 项错误；e ＝4cos ωt ＝4cos 2πT t ，故C 项正确．由E m ＝BSω＝Φm 2πT ，得Φm ＝2T π，故任意时刻Φ＝2T πsin 2πT t ，故D 项错误．答案 AC设置目的 考查交流电的有效值、瞬时值9．(2021·三诊)如下图，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R 以外其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin100πtV.以下说法中正确的( )A ．t ＝1600 s 时，电压表的读数为22 VB ．t ＝1600s 时，ac 两点电压瞬时值为110 VC ．滑动变阻器触片向上移，电压表和电流表的示数均变大D ．单刀双掷开关由a 扳向b ，电压表和电流表的示数均变大解析 A 项，原线圈两端电压有效值为220 V ，副线圈两端电压有效值为22 V ，电表测量的是有效值，故A 项正确；B 项，t ＝1600 s 时，a 、c 两点间电压瞬时值为110 2 V ，故B 项错误；C 项，滑动变阻器触片向上移，电阻变大，副线圈的电压由匝数和输入电压决，电压表的示数不变，电流表示数减小，C 项错误；D 项，单刀双掷开关由a 扳向b ，匝数比变大，匝数与电压成正比，所以电压表和电流表的示数均变大，故D 项正确． 答案 AD此题旨在考查变压器的构造和原理、正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率10．(2021·三模)如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧为一火警系统原理图，其中R 1为一值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在器上的电压(器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.以下说法中正确的有( )A ．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB ．远距离输电线路损耗功率为180 kWC ．当传感器R 2所在处出现火警时，电压表V 的示数变大D ．当传感器R 2所在处出现火警时，输电线上的电流变大 答案 AD解析 A 项，由图乙知交流电的周期0.02 s ，所以频率为50 Hz ，A 项正确；B 项，由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V ，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为：I ＝PU＝30 A ，输电线损失的电压为：ΔU ＝IR ＝30×100 V ＝3 000 V ，输电线路损耗功率为：ΔP ＝ΔUI ＝90 kW ，B 项错误；C 项，当传感器R 2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈两端电压不变，副线圈中电流增大，值电阻的分压增大，所以电压表V 的示数变小，C 项错误；D 项，由C 知副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D 项正确．此题旨在考查远距离输电、电功、电功率 二、题(20分)11．(8分)(2021·)一些材料的电阻随温度的升高而变化．如图甲所示是由某金属材料制成的电阻R 随摄氏温度t 变化的图像．假设用该电阻与电池(电动势E ＝ V ，内阻不计)、电流表(量程为5 mA ，内阻不计)、电阻箱R ′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计〞．(1)电流刻度较大处对的温度刻度________．(选填“较大〞或“较小)． (2)假设电阻箱阻值R ′＝150 Ω，当电流为5 mA 时对的温度为________℃.解析 由图甲可知，电阻R 随摄氏温度t 的升高而增大，由闭合电路欧姆律知，回路中电流随电阻增大而减小，所以电流刻度较大处对的温度刻度较小，假设电阻箱阻值R ′＝150 Ω，当电流为5 mA 时由闭合电路欧姆律可知，回路总电阻R 总＝E/I ＝300 Ω，R ＝R 总－R ′＝150 Ω，由图甲可知，180－10080＝180－15080－t，解得t ＝50，即对的温度为50 ℃. 答案 (1)较小 (2)50设置目的 考查创设计“金属电阻温度计〞12．(12分)(2021·)某小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线．(1)假设用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图甲的实物图上连线． (2)的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳后，闭合开关，________，________，断开开关；③重复第②步操作假设干次，测得多组数据．(3)小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图乙的Rt 关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Rt 关系式：R ＝________＋________t(Ω)(保存三位有效数字)．解析 改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变，从图线知R 与t 成线性关系，且纵轴上截距(当t ＝0 ℃时)R ＝100 Ω，斜率为ΔRΔt ＝0.395，所以R ＝100＋0.395t(Ω)．答案 (1)实物连线图如以下图(2)记录温度计数值 记录电压表数值 (3)100 0.395设置目的 考查实物连接、步骤的设计 三、计算题(40分)13.(8分)(2021·)如下图，边长为L 的正方形线圈abcd ，其匝数为n ，总电阻为r ，外电路的电阻为R ，ab 的中点和cd 的中点的连线OO ′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感强度为B.假设线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO ′轴匀速转动．求闭合电路中感电动势的瞬时表达式．解析 初始时刻，线圈平面处在中性面，穿过线圈的磁通量最大为12BL 2，线圈中的感电动势为0，即t ＝0时，e ＝0，闭合电路中感电动势的瞬时表达式e ＝12nBL 2ωsin ωt.答案 e ＝12nBL 2ωsin ωt设置目的 考查交流电的瞬时值的计算14．(8分)(2021·东城区)在一支氖管两端加一个正弦交流电压u ＝50sin(314t) V ．当氖管两端电压到达或超过U 0＝25 2 V 时，氖管就能发光．求在此交流电的一个周期内氖管的发光时间为多少？解析 由ω＝2πT 和ω＝314 rad/s ，解得此交流电的一个周期为T ＝0.02 s ，当氖管两端电压到达或超过U 0＝25 2 V 时，氖管就能发光．那么此交流电在一个周期内氖管的发光时间为T2，即0.01 s.答案 0.01 s设置目的 考查对交流电的瞬时值的理解15.(12分)(2021·十校)如下图，abcd 为交流发电机的矩形线圈，其面积为S ，匝数为n ，线圈电阻为r ，外电阻为R.线圈在磁感强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO ′匀速转动，角速度为ω，求：(1)写出此交流发电机产生感电动势的最大值E m ；(2)假设从图示位置开始计时，写出感电流随时间变化的函数表达式； (3)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过电阻R 的电量是多少？(4)转过一周，电流通过R 所产生的热量是多少？解析 (1)根据公式E m ＝nBSω，此交流发电机产生感电动势的最大值为E m ＝nBSω.(2)从垂直中性面位置开始计时，e ＝E m cos ωt ＝nBSωcos ωt ；根据欧姆律，电流为：i ＝e R ＋r ＝nBSωR ＋rcos ωt.(3)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中，磁通量变化为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BSsin60°－0＝32BS ；根据法拉第电磁感律，有E ＝n ΔΦΔt ，q ＝I Δt ＝ER ＋r Δt ＝n ΔΦΔt 1R ＋r Δt ＝n ΔΦR ＋r ＝3nBS2〔R ＋r 〕.(4)回路中电流的有效值，I ＝22I m ＝2nBSω2〔R ＋r 〕，所求过程中所用时间为t ＝T＝2πω，那么线圈中产生的焦耳热Q ＝I 2Rt ＝πωn 2B 2S 2R 〔R ＋r 〕2.答案 (1)nBSω (2)nBSωR ＋r cos ωt (3)3nBS 2〔R ＋r 〕 (4)πωn 2B 2S 2R 〔R ＋r 〕2设置目的 交流发电机及其产生正弦式电流的原理；交流电的四值的运用 16．(12分)(2021·)如下图，某小型水电站发电机输出功率为10 kW ，发电机输出电压为400 V ，向远距离用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV 高压输电，最后用户得到220 V 、 kW 的电功率．求： (1)升压变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2；(2)输电线路导线电阻R ；(3)末端降压变压器原、副线圈匝数比n 3∶n 4.解析 (1)升压变压器原、副线圈匝数比为：n 1n 2＝U 1U 2＝4002 000＝15.(2)P 损＝I 22R ＝10 kW － kW ＝500 W ，I 2＝P 2U 2＝P 1U 2，解得R ＝20 Ω.(3)U 3＝U 2—I 2R ＝1 900 V ，U 4＝220 V ，n 3n 4＝U 3U 4＝1 900220＝9511.答案 (1)15 (2)20 Ω (3)9511设置目的 考查远距离输电和变压器原副线圈电压、电流、功率的关系以及能量守恒。
高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第一节 交变电流的产生及描述课时作业
交变电流的产生及描述时间：45分钟一、单项选择题1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法正确的是( )A ．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B ．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C ．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D ．线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次解析：依据交流电的变化规律可知，如果从中性面开始计时，有e ＝E m sin ωt 和i ＝I m sin ωt ；如果从垂直于中性面的位置开始计时，有e ＝E m cos ωt 和i ＝I m cos ωt ，由此可知，线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流和感应电动势的方向都改变两次，C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C2．一个小型电势器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V解析：根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝102R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R，所以正弦式交流电的有效值为U ′＝PR2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U ′m ＝2U ′＝10 V ，故C正确，A 、B 、D 错误．答案：C3．一个单匝矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则( )A ．线框交变电动势的最大值为n πBSB ．线框交变电动势的有效值为2n πBSC ．从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD ．感应电动势瞬时值为e ＝2n πBS sin2n πt解析：线框交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝2n πBS ，产生的感应电动势瞬时值为e ＝2n πBS sin2n πt ，A 、D 错误；该线框交变电动势的有效值为E ＝E m2＝2n πBS ，B 正确；从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝BS14·1n＝4nBS ，C 错误．答案：B 4.如图所示，一个“”形线框处在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，OO ′为磁场的边界．现使线框以角速度ω绕轴OO ′匀速转动，通过金属转轴和电刷与阻值为R 的外电阻相连．已知线框各边长为L ，总电阻为r ，不计转轴与电刷的电阻，则电路中电流的有效值为( )A.BωL 2R ＋rB.2BωL 22R ＋rC.2BωL 24R ＋rD.BωL 22R ＋r解析：由交流电产生的原理可知，线框以图示位置为起点，以转过角度为阶段分析，在0～π2内产生顺时针方向的电流，π2～32π内无电流产生，32π～2π内产生逆时针方向的电流，π2、32π时产生的电流值最大为I m ＝BL 2ωR ＋r .由交流电有效值定义可得：⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总·T 4＋0＋⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R 总·T4＝I 2x R 总T ，得I x ＝I m2＝BL 2ω2R ＋r，所以D 正确．答案：D5．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J解析：电动势的有效值为E ＝22022 V ＝220 V ，所以电流的有效值I ＝E R ＋r ＝22095.0＋5.0A ＝2.2 A ，所以电压表的示数为U ＝IR ＝2.2×95.0 V＝209 V ，A 错误；交流电的周期为T ＝2×10－2s ，频率为f ＝1T＝50 Hz ，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，B 错误；灯泡实际消耗的功率为P 灯＝I 2R ＝2.22×95.0 W＝459.8 W ，C 错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J ，D 正确．答案：D 二、多项选择题 6.一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线a 所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b 所示．以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )A ．从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B ．线圈先后两次转速之比为23C ．在图线a 和b 中，t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零D ．图线b 电动势的瞬时值表达式为e ＝100sin 100πt3(V)解析：感应电动势最大值E m ＝BSω＝Φm ω，因此根据图线a 可得磁通量最大值Φm ＝E m ωa＝E m T a2π＝3π，A 正确；线圈先后两次周期之比T a T b ＝0.04 s 0.06 s ＝23，n a n b ＝f a f b ＝T b T a ＝32，B 错误；t ＝0时刻感应电动势为零，线圈与中性面平行，磁通量最大，C 错误；感应电动势最大值E m ＝BSω，因此E a m E b m ＝ωa ωb ＝2πf a 2πf b ＝32，即E b m ＝23E a m ＝100 V ，图线b 电动势瞬时值表达式为e ＝E b m sin ωb t ＝100sin 100π3t (V)，D 正确．答案：AD7．如图甲所示，将阻值为R ＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦式交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小，电流表内阻不计，下列说法正确的是( )A ．电阻R 两端电压的函数表达式为u ＝2.5sin200πt (V)B ．电阻R 消耗的电功率为1.25 WC ．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD ．这一交变电流与如图丁所示电流比较，其有效值之比为1 2解析：题图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V ，周期为T ＝0.01 s ，ω＝2πT＝200π rad/s，所以R 两端电压的表达式为u ＝2.5sin200πt (V)，A 正确；该电流的有效值为I ＝I m2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，B 错误；若该交变电流由题图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω为原来的2倍，电路中电流的有效值也是原来的2倍，电流表的示数为有效值2×0.52 A≠1 A，C 错误；题图乙中的正弦式交变电流的有效值为0.52 A ，题图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A ，D 正确．答案：AD 8.如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSR ＋rD ．1 s 内流过R 的电流方向改变ωπ次解析：滑片P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，A 错误；图示位置穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，B 错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量q ＝ΔΦR ＋r ＝2BSR ＋r ，C 正确；一个周期内线圈两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为ω2π，所以1 s 内流过R 的电流方向改变ωπ次，D 正确．答案：CD 三、非选择题9．交流发电机电枢电阻为2 Ω，感应电动势瞬时值表达式为e ＝389sin100πt (V)，给电阻R ＝8 Ω的用电器供电，则(1)通过用电器的电流为多少？ (2)电源输出功率和发电总功率为多少？ (3)发电机输出端电压为多少？ 解析：(1)交变电流电动势的有效值为：E ＝E m2＝3892V ＝275 V ， 根据闭合电路欧姆定律：I ＝E R ＋r ＝2758＋2A ＝27.5 A. (2)发电机的输出功率即电阻消耗的电功率：P 出＝I 2R ＝6 050 W ，电源消耗的总功率为：P ＝EI ＝275×27.5 W＝7 562.5 W.(3)发电机路端电压为：U ＝IR ＝27.5×8 V＝220 V.答案：(1)27.5 A (2)6 050 W 7 562.5 W (3)220 V10．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，单匝线圈逆时针转动．若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示．已知发电机线圈内阻为1.0 Ω，外接灯泡的电阻为9.0 Ω.求：(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式； (2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量； (3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功． 解析：(1)由题图乙得ω＝2πT＝100π rad/sE m ＝6 2 V线圈从中性面开始计时，则电动势的瞬时表达式e ＝E m sin ωt ＝62sin100πt (V)则电流i ＝eR ＋r＝0.62sin100πt (A)．(2)由E m ＝BSω知Φm ＝BS ＝E mω≈2.7×10－2 Wb.(3)电压的有效值E ＝E m2＝6 V由功能关系知外力所做的功W ＝Q ＝E 2R ＋rT ＝7.2×10－2 J.答案：(1)i ＝0.62sin100πt (A) (2)2.7×10－2Wb (3)7.2×10－2J11．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S ＝0.040 m 2，小灯泡的电阻R ＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e ＝nB m S 2πT cos 2πTt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0～T4时间内，通过小灯泡的电荷量．解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝π×10－2 s所以E m ＝nB m Sω＝2πnB m ST＝8.0 V.(2)电流的最大值I m ＝E mR ＋r＝0.80 A有效值I ＝I m2＝0.40 2 A小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W.(3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E ＝nS ΔBΔt平均电流I ＝ER ＋r＝nS ΔBR ＋r Δt流过灯泡的电荷量Q ＝I Δt ＝nS ΔB R ＋r＝4.0×10－3C. 答案：(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3C。
新人教版高三物理一轮复习 交变电流 传感器复习题及答案解析
章末检测(十)(时间:60分钟，分值:100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题6分，共36分，每小题只有一个选项符合题意)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)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()2．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是()A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大D．该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示3．电阻R1、R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则() A．通过R1的电流的有效值是1.2 AB．R1两端的电压的有效值是6 VC．通过R2的电流的有效值是1.2 2 AD．R2两端的电压的有效值是6 2 V4.如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为u＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是()A ．副线圈中电压表的读数为55 2 VB ．副线圈中输出交流电的周期为1100πsC ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W 5.如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V 1后接在稳定的交流电源上，右侧串联灯泡L 和滑动变阻器R ，R 上并联一只理想电压表V 2.下列说法中正确的是( )A ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，V 1示数变大，V 2示数变小B ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C ．若P 不动，滑片F 向下移动时，V 1、V 2的示数均变小D ．若P 不动，滑片F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大 6.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项符合题意) 7．矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是( )A ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大B ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势等于零C ．线圈中感应电流最大，方向将改变D ．线圈中感应电流等于零，方向将改变8．如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电B ．两种电压的周期相等C ．两种电压的有效值相等D．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311sin 100πt V9．在如图所示的远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大三、非选择题(本大题共3小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10．(10分)一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 Ω，黑暗时为1 000 Ω，允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V，内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100 Ω，允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示．设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B.(电路图画在虚线框内)11.(16分)如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求:(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过1/4转的时间内负载电阻R上产生的热量；(3)从图示位置起转过1/4转的时间内通过负载电阻R的电荷量；(4)电流表的示数．12．(20分)发电机的端电压为220 V ，输出电功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路图． (2)求用户得到的电压和功率．(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．章末检测(十)1．[解析]选C.从图示位置计时，应为余弦曲线，故A 、B 错；根据法拉第电磁感应定律可知开始时电流为正方向，C 正确．2．[解析]选B.t ＝0时刻，磁通量最大，线圈在中性面，A 错；t ＝0.01 s 时刻，斜率最大，即Φ的变化率最大，B 正确；t ＝0.02 s 时刻，ΔΦΔt＝0，e ＝0，C 错；t ＝0时，e ＝0，故D 错．3．B4．[解析]选C.由U 1∶U 2＝4∶1和U 1＝220 V 得U 2＝55 V ，电压表示数为55 V ，A 错；T ＝2πω＝0.02 s ，故B 错；I 2＝U 2R ＝2 A ，由I 1/I 2＝n 2/n 1得:I 1＝0.5 A ，C 正确，P ＝U 2I 2＝110 W ，故D 错．5．[解析]选B.若F 不动，滑片P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中电流减小，灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两端电压变大，V 2的示数变大，而原线圈两端电压不变，则A 错误、B 正确；若P 不动，滑片F 向下移动时，根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减小，则副线圈回路中电流变小，灯泡L 消耗的功率减小，电压表V 2的示数减小，C 、D 错误．6．[解析]选D.线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I ′＝12BL 2ωR，则转动一周产生的感应电流的有效值满足:I 2RT ＝12BL 2ωR 2R ×14T ，解得I ＝BL 2ω4R，D 正确．7．[解析]选BD.当线圈通过中性面时，垂直于磁场，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中感应电动势等于零，电流方向将改变，选项B 、D 正确．8．[解析]选BD.甲、乙两图都表示交流电，A 错；由题图可知，周期相等，B 对；两种电压的峰值相等，但有效值不等，C 错；由甲图知:U m ＝311 V ，ω＝2πT＝100π r ad/s ，φ0＝0，故表达式为u ＝311sin 100πt V ，D 正确．9．[解析]选CD.升压变压器的输出电压由电源电压及匝数比决定，输出功率变大时升压变压器的输出电压不变，A 项错误．由I ＝PU可知，当输出电压不变，而输出功率增大时输电电流增大，由U 损＝IR 及P 损＝I 2R 可知U 损及P 损均增大，当U 损增大时降压变压器的输出电压减小，故C 项正确，B 选项错误．由P 损＝P 2U 2R 可知P 损P ＝P U2R .当输出功率增大时输电线损耗功率占总功率的比例增大，D 项正确．10．[解析]为了能控制臭氧发生器，应该用滑动变阻器的分压式接法，有光照时P 能正常工作，无光照时P 不工作．电路图如图所示:[答案]见解析图11．[解析](1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流．(1分)此交变电动势的最大值为E m ＝B Sω＝B·πr 22·2πn ＝π2B nr 2.(3分)(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为E ＝E m 2＝2π2Bnr 22(1分)电阻R 上产生的热量Q ＝⎝⎛⎭⎫E R 2R ·T 4＝π4B 2r 4n 8R.(3分)(3)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为E ＝ΔΦΔt (1分)通过R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝ER ·Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R.(3分)(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E ′，由有效值的定义得⎝⎛⎭⎫E m 22R·T 2＝E ′2RT ， 解得E ′＝E m2(2分)故电流表的示数为I ＝E ′R ＝π2r 2nB2R .(2分)[答案](1)π2B nr 2(2)π4B 2r 4n 8R (3)πBr 22R (4)π2r 2nB 2R12．[解析](1)线路图如图所示:(4分)(2)升压变压器副线圈上的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 200 V ，(1分)升压变压器副线圈上的输出电流I 2＝n 1n 2I 1，(1分)升压变压器原线圈上的输入电流，由P ＝U 1I 1得I 1＝P U 1＝44×103220A ＝200 A ，(1分)所以I 2＝n 1n 2I 1＝110×200 A ＝20 A ．(2分)输电线路上的电压损失和功率损失分别为 U R ＝I 2R ＝4 V ，(1分) P R ＝I 22R ＝0.08 k W.(2分)加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I 3＝I 2＝20 A ，(1分)U 3＝U 2－U R ＝2 196 V ．(1分)降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为U 4＝n 4n 3U 3＝219.6 V ，(1分)I 4＝n 3n 4I 3＝200 A ．(1分)用户得到的功率P 4＝U 4I 4＝43.92 k W.(1分) (3)若不采用高压输电，线路损失电压为 U ′R ＝I 1R ＝40 V ，(1分)用户得到的电压U ′＝U 1－U ′R ＝180 V ，(1分) 用户得到的功率为P ′＝U ′I 1＝36 k W.(1分) [答案]见解析。
高考物理大一轮复习 第十章 交变电流 传感器本章小结完美正规版
解析 由图乙可读出交流电的最大值为U V,周期 =2 =220 T ×10 s,所 例VB若定、将值21C滑电8间W动阻输如出”变R图字0的阻的所样电器阻功示,R当值率的,一为滑为滑1零理动动9 想Ω触变头变阻向压器下器R滑的原动滑、,则动副灯触泡线L头圈的处的亮在度匝变某数暗位比置为时n1,电∶n流2表=4示∶数1,原为线0.圈a、b间接一电压为u=220
D.B、C间输出的电功率为零 滑例2动触如头图处所在示,某一位理想置变时压,电器流原表、示副数线圈为的0.匝数比为n1∶n2=4∶1,原线圈a、b间接一电压为u=220 sin 100πt(V)的电源,灯泡L标有“36 V 18W”字样,当滑动变阻器R的滑动触头处在某位
5置时A,,电R上流表消示耗数的为0功. 率P=IRU=0.
一该交、流交电变的交电频流率流图为象1电0与0 H变压z压器的组合有效值,不能读出T 瞬时值,所以读数为220 V,C错误;由于B、C间
接理想电压表,其阻值RV无穷大,则P=
答案 AD
≈0,D正确。
U2 RV
二、交变电流瞬时值与变压器组合 此类题目利用瞬时值包含的信息确定最大值、角速度,结合“四值”关系和变压器的原 理、规律分析判断。
高考物理大一轮复 习 第十章 交变电 流 传感器本章小 结课件
专题十 交变电流与变压器组合问题 一、交变电流图象与变压器组合
根据交变电流图象信息确定交变电流的最大值及周期,利用变压器的基 本量的关系分析问题。 例1 如图甲所示为一种可调压自耦变压器的结构示意图,线圈均匀绕
在圆环形铁芯上,若A、B间输入如图乙所示的交变电压,转动滑动触头P
以sinω1=002 T π=t(1V0)0,Aπ正rad确/s;,由则交f=流电1 的电压瞬时值表达式为u=U ωt 2 =50 Hz知,B错误;因电压表测交流s电in压时=,2读20数为 V此例滑以t例置流AA2一滑此=5BB1时经动类2动类ω1间、A×间1,灯 变,=题触题电输灯81交如输 泡阻W0流目头目入 泡如-图L变器入=2表的 L”利处利的图1字刚R所s示的交 电0用 在 用交消时好甲示样0数流交变瞬 某 瞬流耗电正π,为电所,电一的时 位 时流常当压图0的r流理功示a.值 置 值发电表滑电 象d的率想光包 时 包为/的的压s频动与为变,含 含,,则读瞬电一电则率3变压变的 的6时数流为压交种器W(阻信 信值压为1表瞬流可0原表息 息器零器0示时电、达调确 确H)数R组z式值的副定 定压的为为 合线表电最 最0自滑u.圈达压大 大=耦2动的值 值式瞬20变匝触、 、 为时数压角 角头s值ui比=n速 速器处表21为度 度20的在达00n,,结 结 1π结式某∶t(合合V为构sn位)i““2nu=示置四四=14U∶0意时值值0m1””图,,π原电s关关t,i(线n线流V系系ω圈)圈表和和ta=均、变变示22b压压匀数0间器器绕为接的的一0原原.电理理压、、为规规u律律=2分分20析析 判判s断断in。。100πt(Vm)的电源,灯泡L标有“36 V 18W”字样,当滑动变阻器R的
高考物理一轮复习 第十章交变电流传感器(有解析)
权掇市安稳阳光实验学校第十章 交变电流 传感器一、选择题(每小题4分，共40分)1．交变电源的电压是6 V ，它跟电阻R 1、R 2及电容器C 、电压表V 一起连接组成的电路如图10－1所示．图中电压表的读数为U 1.为了保证电容器C 不被击穿，电容器的耐压值应是U 2，则( )图10－1A.U 2＝6 2 V B ．U 2＝6 V C ．U 2≥6 V D ．U 2≥6 2 V解析：电容器两极板间电压超过电容器的耐压值就被击穿，因此电容器的耐压值是加在电容器两极间电压的瞬时值．因此U ≥6 2 V ，D 正确．答案：D2．将输入电压为220 V 、输出电压为6 V 的变压器，改绕成输出电压为30 V 的变压器．若副线圈原来的匝数为30匝，原线圈匝数不变，则副线圈应增加的匝数是( )A ．150匝B ．120匝C ．130匝D ．144匝解析：U 1U 2＝n 1n 2＝1103，因为副线圈的匝数是30匝，所以原线圈的匝数是1 100匝，根据U 1U 2′＝n 1n 2′＝22030＝1 100150，所以副线圈应该增加的匝数是120匝．答案：B3．用U 1＝U 和U 2＝kU 两种电压输送电能，若输送功率、输电线上损耗功率、输电线的长度和材料都相同，则两种情况下输电线的截面直径之比d 1∶d 2为( )A ．k B.1kC ．k 2D.1k2解析：设输送电压为U ′，输电线电阻为R ，则P 耗＝(P U ′)2R ＝P 2U ′2·ρL S ＝P 2U ′2·ρL14πd2.因P 耗相同，所以由上式可得U ′·d 必为定值，d 1∶d 2＝U 2∶U 1＝k ，选项A 正确．答案：A4．如图10－2所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 通过导线与恒定电源两极相接．若声源S 做简谐运动，则( )图10－2A.a 振动过程中，a 、b 板间的电场强度不变 B ．a 振动过程中，a 、b 板所带电荷量不变C ．a 振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流D ．a 向右的位移最大时，a 、b 板所构成的电容器的电容最大解析：由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，因此两极板间的电压U 保持不变，根据场强E ＝U d 、C ＝εr S4πkd可判断A 错、D 对．再由Q ＝CU 可知B错．由于Q 变化，使电容器出现充电、放电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C错．答案：D5．某农村水力发电站发电机的输出电压，先通过电站附近的升压变压器升压后，再用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．降压后，再用线路接到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加，这时与用电低谷期比较( ) A．升压变压器的副线圈两端的电压变大B．高压输电线路的电压损失变大C ．降压变压器的副线圈两端的电压变大D．降压变压器的副线圈中的电流变大解析：用电高峰期与用电低谷时相比用电总功率增加，所以输送功率增加，因升压变压器原线圈电压不变，副线圈两端电压也就不变，输电电流增加，由U损＝IR线知，输电线路电压损失变大，降压变压器原线圈电压降低，副线圈电压降低，又因用电功率增加所以降压变压器副线圈中电流变大．综上所述，B、D项正确．答案：BD6．如图10－3所示，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2、R3为电阻，原线圈两端接电压一定的正弦交流电，当开关S 闭合时，各交流电表的示数变化情况应是( )图10－3A.电压表V1读数变小 B．电压表V2读数变大C．电流表A1读数变大 D．电流表A2读数变小解析：理想变压器，开关S闭合时，V2示数不变，R总变小，A2示数变大，由电流关系A1示数也变大，V1示数减小，故A、C正确．答案：AC7．通有电流i＝I max sinωt的长直导线OO′与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图10－4所示(设电流由O至O′为正)，为使A端的电势高于B端的电势且U AB减小，交流电必须处于每个周期的( )图10－4A.第一个14周期B．第二个14周期C．第三个14周期D．第四个14周解析：由E∝ΔΦΔt∝ΔiΔt可知，要E减小，即要ΔiΔt减小，题中要求E A＞E B，由楞次定律知，只有在0～T4内才符合要求．答案：A8.如图10－5所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A 项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R 2中电流减小，故B 项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大．答案：ABC9．一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω，磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图10－6所示．则线框中感应电流的有效值为( )图10－6A.2×10－5A B.6×10－5A C.22×10－5A D.322×10－5A 解析：0～3 s 内的感应电动势E 1＝ΔB Δt S ＝6×10－33×(6×10－2)2 V ＝0.72×10－5V ，感应电流I 1＝E 1R＝2×10－5A ；同理可求得3～5 s 内的感应电流I 2＝3×10－5A.设感应电流有效值为I ，由有效值的定义应有(2×10－5)2R ×3＋(3×10－5)2R ×2＝I 2R ×5，解得I ＝6×10－5A.[来答案：B10．如图10－7所示，一台理想的变压器副线圈接有5个相同的灯泡，若L 1、L 2、L 3、L 4恰能正常发光，如果原副线圈的匝数比为4∶1，则原线圈电路中的灯泡L 5( )图10－7A.一定正常发光 B ．比正常发光要暗些C ．比正常发光要亮些D ．一定会烧坏解析：4个灯泡并联，电路中总的电流是每个灯泡额定电流的4倍，原副线圈的匝数比是4∶1，所以原副线圈的电流之比为1∶4，副线圈中的总电流是一个灯泡额定电流的4倍，所以原线圈中的电流是一个灯泡的额定电流，所以原线圈电路中的灯泡正常发光．答案：A二、实验题(共16分)图10－811.(8分)有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度，其结构如图10－8所示，角速度计固定在待测装置上，元件A 可在光滑杆上滑动，静止时，电压输出刚好为零．当装置绕竖直轴OO ′转动时，元件A 在光滑杆上发生位移并输出电压信号，成为航天器制导系统的信息源．已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k ，自然长度为l 0，电源的电动势为E ，滑动变阻器B 总长度为l ，当系统以角速度ω转动时，求U 与ω的函数关系为__________．解析：当系统以角速度ω转动时，对元件A ，弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为kx ＝mω2(l 0＋x )，电压表的读数U ＝E xl，解得U 与ω的函数关系为U ＝mω2l 0Ekl －mω2l.当x ＝l 时，U ＝E ，ω＝klm (l 0＋l )，上式成立的条件是ω≤klm (l 0＋l ).答案：U ＝mω2l 0Ekl －mω2l(ω≤klm (l 0＋l ))12．(8分)如图10－9(a)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图10－9(b)所示，试根据这一特性由图10－10中给定的器材设计一个自动光控电路．图10－10[解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大．根据题意设计一个自动光控电路如图10－11所示．控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作．答案：见图10－11 三、计算题(共44分)13．(8分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n ＝100，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图10－12所示，发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电路电阻R ＝95 Ω，已知感应电动势的最大值E max ＝nωΦmax ，其中Φmax 为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．图10－12解析：由Φ－t 图线看出Φmax ＝1.0×10－2Wb ，T ＝3.14×10－2s.已知感应电动势的最大值E max ＝nωΦmax ，又ω＝2πT，故电路中电流最大值I max ＝E maxR ＋r＝2 A.交流电流表的示数是交流电的有效值，即I ＝I max2＝1.4 A.答案：1.4 A14．(10分)如图10－13所示，左侧的圆形导电环半径为r ＝1.0 cm ，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C ＝100 pF 的电容器相接，导电环的电阻不计．环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁场磁感应强度B 的变化率为ΔBΔt ＝1002πsin ωt .若电容器C 所带电荷量的最大值为1.41×10－9C ，则所用理想变压器的原副线圈的匝数之比为多少？(取π2＝10)图10－13解析：圆形导电环中感应电动势的最大值为E m ＝ΔBS Δt ＝1002π×πr 2＝210V. 电容器两端的最大电压为U m ＝Q C ＝1.41×10－9100×10－12V ＝14.1 V ，变压器原副线圈匝数比为n 1∶n 2＝E m ∶U m ＝1∶100. 答案：1∶10015.(12分)如图10－14所示，圆形线圈共100匝，半径为r ＝0.1 m ，在匀强磁场中绕过直径的轴OO ′匀速转动，磁感应强度B ＝0.1 T ，角速度为ω＝300πrad/s ，电阻R ＝10 Ω，求：(1)线圈由图示位置转过90°时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图10－14所示，图示位置为t ＝0时刻)．解析：(1)当从图示位置转过90°时，线圈中有最大感应电流，E m ＝NBSω＝30 V ，则I m ＝E mR＝3 A.(2)由题意知：i ＝I m sin ωt ，而I m ＝3 A ，ω＝300π rad/s ，所以，i ＝3sin300πt A.答案：(1)3 A (2)i ＝3sin 300πt A[16．(14分)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW ，输出电压为500 V ，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220 V 电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？解析：建立如图10－15所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比．图10－15本题可以从线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I 线，再根据输出功率求出U 2，然后再求出U 3.(1)由线路损耗的功率P 线＝I 2线R 线可得I 线＝P 线R 线＝9 000×4%10A ＝6 A.又因为P 输出＝U 2I 线，所以U 2＝P 输出I 线＝9 0006 V ＝1 500 V ，U 3＝U 2－I 线R 线＝(1 500－6×10) V ＝1 440 V.根据理想变压器规律n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 1 500 V ＝13，n 3n 4＝U 3U 4＝1 440 V 220 V ＝7211. 所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11. (2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图10－16所示)，由P 输出＝UI 线′可得I 线′＝P 输出U ＝9 000500A ＝18 A.所以线路损耗的功率P 线＝I 2线R 线＝182×10 W ＝3 240 W.用户得到的电压U 用户＝U －I 线R 线＝(500－18×10) V ＝320 V. 用户得到的功率P 用户＝P 输出－P 线＝(9 000－3 240) W ＝5 760 W. 答案：(1)1∶3 72∶11 (3)320 V 5 760 W。
【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 交变电流 传感器阶段示范性金考卷(含解析)
交变电流 传感器本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110分．第Ⅰ卷 (选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在第2、6、9小题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第1、3、4、5、7、8、10小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1. 下列说法正确的是( )A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B. 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C. 电子秤所使用的测力装置是力传感器D. 半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大解析：电话话筒的作用是把声信号变为电信号，A 选项错误；电熨斗中用到双金属片，是利用温度传感器控制电路的通断，B 选项正确；电子秤是利用压敏电阻把力信号转变为电信号，是力传感器，C 选项正确；半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减小，D 选项错误．答案：BC2. [2014·北京市怀柔区高三适应性练习]某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是 ( )A. 交变电流的频率为0.02 HzB. 交变电流的瞬时表达式为i ＝5cos50πt (A)C. 在t ＝0.01 s 时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D. 若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则发电机的热功率为5 W解析：根据图象可知i m ＝5 A ，T ＝20×10－3s ＝0.02 s ，所以，交变电流的频率f ＝1/T ＝50 Hz ，瞬时表达式为i ＝i m cos ωt ＝i m cos(2πT)t ＝5cos100πt (A)，所以选项A 、B 错误；在t ＝0.01 s 时，交变电流的瞬时值最大，说明感应电动势最大，穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，磁通量最小，选项C 错误；该余弦交变电流的有效值为i 有＝i m /2，若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其热功率为P 热＝i 2有R ＝5 W ，所以选项D 正确．答案：D3. [2014·山西大学附中高三模拟]如图所示电路，变压器为理想变压器．现将滑动变阻器的滑片从某一位置滑动到另一位置时，电流表A 1的示数减小0.1 A ，电流表A 2的示数减小1 A ，则下列说法正确的是 ( )A. 灯泡L 1变亮B. 灯泡L 1变暗C. 变压器为升压变压器D. 变压器为降压变压器解析：电压不变，流过A 2的电流减小，灯L 2的分压减小，灯L 1分压变大而变亮，选项A 正确，B 错误；由变压器公式有I 1I 2＝I 1－0.1I 2－1＝n 2n 1，解得n 2n 1＝110，为降压变压器，选项C 错误，D 正确．答案：AD4. 如图所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是( )A. 只增加原线圈的匝数B. 只增加副线圈的匝数C. 只减小用电器R 1的电阻D. 断开开关S解析：变压器的输入功率由输出功率决定，因此只要增大其输出功率即可．输入电压不变，原线圈匝数增加输出电压减小，输出功率减小，A 项错误；副线圈匝数增加，输出电压增大，输出功率增大，B 项正确；在匝数不变的情况下，输出电压不变，闭合开关或减小R 1电阻都使负载电阻减小，消耗的功率增大，即输出功率增大，C 项正确，D 项错误．答案：BC5. 如图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是 ( )A. 图甲表示交流电，图乙表示直流电B. 两种电压的周期相等C. 两种电压的有效值相等D. 图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin100πt V解析：因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向，因此两图均为交流电，A 错；两图象的周期都是2×10－2s ，故B 对；对于正弦交流电才有U 有效＝U m2，虽然两图的峰值相同，但图乙非正弦(余弦)交流电，不适用上式有效值的求法，故C 错；正弦交流电电压瞬时值的表达式为u ＝U m sin ωt ，由图甲可知U m ＝311 V ，T ＝2×10－2s ，可得ω＝2πT＝100π，代入上式得u ＝311sin100πt V ，故D 对．答案：BD6. [2013·三亚模拟]如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是 ( )A. 初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B. 初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C. 电流表A 2的示数为0.1 AD. 电流表A 2的示数为0.4 A解析：由题意可求得初级线圈的功率，利用理想变压器初、次级线圈中的功率相等可求得次级线圈中的电流，再利用初、次级线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数比．由电压表V 的示数和电流表A 1的示数可得初级线圈中的功率P 1＝U 1I 1，P 1＝P 2＝I 22R ，所以电流表A 2的示数为I 2＝U 1I 1R ＝220×0.244 A ＝1.0 A ，C 、D 错误；初级线圈和次级线圈的匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝51，A 错误，B 正确． 答案：B7. [2013·甘肃省二诊]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R 以外其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin100πt V.下列说法中正确的是( )A. t ＝1600s 时，电压表的读数为22 V B. t ＝1600s 时，ac 两点电压瞬时值为110 V C. 滑动变阻器触片向上移，电压表和电流表的示数均变大 D. 单刀双掷开关由a 扳向b ，电压表和电流表的示数均变大解析：电压表的读数为电压的有效值，不随时间改变，t ＝1600 s 时，电压表读数为22 V ，选项A 正确；将t ＝1600 s 带入瞬时值表达式为u 1＝2202sin100πt V ，ac 两点电压瞬时值为110 2 V ，选项B 错误；滑动变阻器触片向上移，电压表示数不变，电流表的示数变小，选项C 错误；若当单刀双掷开关由a 扳向b 时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10∶1变为10∶2，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，所以D 正确．答案：AD8. 如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V ．则( )A. 原线圈的匝数为1650匝B. 副线圈的匝数为55匝C. 当开关S 断开时，电压表读数变小D. 当开关S 断开时，A 2和A 1读数均减小解析：由变压器电压与匝数的关系可知原线圈与电压表之间有U 1U ＝n 1n，得原线圈匝数为1650匝，选项A 正确；由电压表与副线圈电压关系，可得副线圈匝数为110匝，选项B 错误；断开开关S ，电压表匝数为1，没有变化，则电压表读数不变，选项C 错误；当开关S 断开时，输出端总电阻增大，输入和输出电压不变，则输出电流减小，输出功率减小，输入电流也减小，选项D 正确．答案：AD9. [2013·岳阳模拟]如下图所示，L 1和L 2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n 1∶n 2＝1000∶1，n 3∶n 4＝1∶100，图中电压表示数为220 V ，电流表示数为10 A ，则高压输电线的送电功率为( )A. 2.2×103W B. 2.2×10－2W C. 2.2×108 WD. 2.2×104W解析：根据图甲可得，高压输电线的送电压U ＝n 1n 2U 甲＝220 kV ；根据图乙可得，输送电流I ＝n 4n 3I 乙＝1000 A ；所以高压输电线的送电功率P ＝UI ＝220 kV×1000 A＝2.2×108W ．故C 正确．答案：C10. 如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝6∶1，副线圈两端接有灯泡(3 V 3 W)、定值电阻R 1＝3 Ω、R 2＝6 Ω、理想二极管D ，当原线圈两端接有电压按如图乙所示变化的交流电源时，则( )A. 电阻R 2两端电压的有效值为322VB. 通过灯泡的电流的有效值为104A C. 变压器副线圈两端电压的有效值为6 2 V D. 通过灯泡的电流每秒方向改变50次解析：因原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝6∶1，交流电源输出电压的有效值为36 V ，所以副线圈两端电压的有效值为6 V ，C 错；由P ＝U 2R 知灯泡电阻为3 Ω，因二极管的单向导电性，电阻R 2两端电压在半个周期内有3 V ，在另半个周期内为0 V ，由U 2R T ＝U 21R ·T 2＋U 22R ·T 2得电阻R 2两端电压的有效值为322 V ，A 对；由I ＝UR知通过灯泡的电流在半个周期内为1 A ，在另半个周期内为0.5 A ，由有效值的定义可得通过灯泡的电流的有效值为104A ，B 对；由题图知交流电的周期T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向改变两次，所以通过灯泡的电流每秒方向改变100次，D 错．答案：AB第Ⅱ卷 (非选择题，共60分)二、填空题(本题共3小题，共18分)11. (6分)如图所示，a 、b 、c 三种交变电流分别通过同一电阻，在0.8 s 内，电阻产生的热量分别为Q a 、Q b 和Q c ，则Q a ∶Q b ∶Q c ＝________.解析：交变电流a 的有效值为 2 A ，交变电流b 的有效值为2 A ，交变电流c 的有效值可依据有效值的定义求解，即Q ＝I 2RT ＝0＋22R T4＋0＋22R T4，解得有效值为 2 A ，由Q ＝I 2RT可求得Q a ∶Q b ∶Q c ＝1∶2∶1.答案：1∶2∶112. (6分)一理想变压器，原副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝10∶1，当这个变压器正常工作时，输入功率和输出功率之比P 1∶P 2＝________；当副线圈中交变电压为220 V 、负载电阻为1000 Ω时，则原线圈中电流为________A ，相当于不接变压器而在原电源输出端接入阻值为________的电阻．解析：由理想变压器的功率关系知P 1∶P 2＝1∶1，I 2＝U R ＝2201000A ＝0.22 A ，由变压器电流关系I 1I 2＝n 2n 1知I 1＝0.022 A ，由电压关系U 1U 2＝n 1n 2知U 1＝2200 V ，由R ＝U I知R ＝1×105Ω.答案：1∶1 0.022 1×105Ω13. (6分)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.解析：电动势的最大值E m ＝BS ω，电动势的有效值E ＝E m2，电流的有效值I ＝ER ＝2BS ω2R；q ＝I Δt ＝ERΔt ＝ΔΦR ＝BS R.答案：2BS ω2R BSR三、计算题(本题共4小题，共42分)14. (10分)[2013·银川市期末]如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab ＝0.25 m ，宽度bc ＝0.20 m ，共有n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′转动．线圈处于磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V 1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W ．(不计转动轴与电刷的摩擦，结果保留两位有效数字)(1)求线圈转动的角速度ω；(2)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为多少？ 解析：(1)设小灯泡正常发光时的电流为I ，则I ＝P 额U 额＝0.60 A设灯泡正常发光时的电阻为R ，R ＝U 2额P＝5.0 Ω根据闭合电路欧姆定律得：E ＝I (R ＋r )＝3.6 V E m ＝2E ，E m ＝nBS ω解得ω＝E mnBS＝1.8 2 rad/s ＝2.5 rad/s (2)发电机产生的电能为Q ＝IEt ，t ＝100T ＝1002πω解得Q ＝5.4×102J.答案：(1)2.5 rad/s (2)5.4×102J15. (10分)如图所示为某校的演示实验装置，50匝矩形闭合导线框ABCD 处于磁感应强度大小B ＝210T 的水平匀强磁场中，线框面积S ＝0.5 m 2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω＝200 rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈连接一只“220 V,60 W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A ，求：(1)感应电动势的瞬时表达式(线圈从中性面开始计时)； (2)原副线圈的匝数比； (3)变压器允许的最大输出功率． 解析：(1)感应电动势的最大值E m ＝nBS ω 感应电动势的瞬时表达式为e ＝5002sin200t (V) (2)原线圈电压的有效值为U 1＝E m2＝500 V所以n 1n 2＝U 1U 2＝500220＝2511(3)由P 入＝P 出，变压器允许的最大输出功率P m ＝P 入＝U 1I m ＝500×10 W＝5×103W 答案：(1)e ＝5002sin200t (V) (2)2511(3)5×103W16. (10分)[2013·江苏徐州期末]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n 1∶n 2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A 的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R 以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡．输入端交变电压u 的图象如图乙所示.(1)求图甲中电压表的读数．(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数． (3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R 应调到的电阻值． 解析：(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U 1m ＝ 27 2 V 其有效值为U 1＝U 1m2＝27 V根据n 1n 2＝U 1U 2代入数据可得U 2＝9 V 即为电压表读数． (2)设原线圈中通过的电流为I 1，副线圈中通过的电流为I 2为使副线圈接入的灯泡最多，则I 1取允许通过的最大电流的有效值为3 A 根据U 1I 1＝U 2I 2代入数据可得I 2＝9 A 正常发光时每个灯泡中的电流为I D ＝P U＝1 A 所以允许接入的灯泡个数为n ＝I 2I D＝9 (3)电阻两端电压为U R ＝U 2－U D ＝3 V电阻阻值为R ＝U R I 2＝13Ω答案：(1)9 V (2)9 (3)13Ω17. (12分)如图甲所示，长、宽分别为L 1、L 2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n ，总电阻为r ，可绕其竖直中心轴O 1O 2转动．线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C 、D (集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R 相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，其磁感应强度B 的大小随时间t 的变化关系如图乙所示，其中B 0、B 1和t 1均为已知．在0～t 1时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t 1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω逆时针(从上往下看)匀速转动．线框中电流逆时针方向为正方向(从左向右看)求：(1)0～t 1时间内通过电阻R 的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R 产生的热量； (3线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R 的电荷量． 解析：(1)0～t 1时间内，线框中的感应电动势E 1＝nΔΦΔt ＝nL 1L 2B 1－B 0t 1根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R 的电流I ＝E 1R ＋r ＝nL 1L 2B 1－B 0R ＋r t 1(2)线框产生感应电动势的最大值E m ＝nB 1L 1L 2ω 感应电动势的有效值E ＝22nB 1L 1L 2ω 通过电阻R 的电流的有效值I ＝2nB 1L 1L 2ωR＋r线框转动一周所需的时间t ＝2πω此过程中，电阻R 产生的热量Q ＝I 2Rt ＝πR ω(nB 1L 1L 2R ＋r)2(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中， 平均感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝nB 1L 1L 2Δt平均感应电流I ＝nB 1L 1L 2Δt R ＋r通过电阻R 的电荷量q ＝I Δt ＝nB 1L 1L 2R ＋r答案：(1)nL 1L 2B 1－B 0R ＋r t 1 (2)πR ω(nB 1L 1L 2R ＋r)2。
《与名师对话》2015届高考物理(人教版)总复习课时作业+质量检测：第十章交变电流传感器质量检测4
质量检测(四)(检测范围：选修3－2)时间：45分钟总分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求．第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．遥控器能调换电视机频道，利用的是光传感器．下列属于应用这类传感器的是()A．红外报警装置B．金属电阻温度计C．电子电路中使用的“干簧管”D．霍尔元件解析：红外报警装置利用的是光传感器，选项A正确．答案：A2．(2013·重庆高三第二次诊断)如图所示，交流电源通过理想变压器对负载D供电，交流电源的输出电压随时间变化的关系是u＝U m sin100πt V，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝1∶2，下列说法正确的是()A．交流电源输出电压的频率是100 HzB ．理想变压器输出电压的频率是100 HzC ．理想变压器输出电压是2U m VD ．若负载D 是光敏电阻，将原来照射D 的光遮挡住，则电源输出功率减小解析：交流电的频率f ＝100π2π＝50 Hz ，选项A 、B 错误；理想变压器的输出电压为2×U m 2＝2U m ，选项C 错误；将原来的光遮挡住，则R D 增大，P 入＝P 出＝U 2D R D，U D ＝2U m ，电源的输出功率减小，选项D 正确． 答案：D3．(2013·陕西省宝鸡市高三模拟)两块水平放置的金属板，板间距离为d ，用导线将两块金属板与一线圈连接，线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场，如图所示．两板间有一带正电的油滴恰好静止，则磁场的磁感应强度B 随时间变化的图象是( )解析：两金属板间电压即线圈中产生的感应电动势，液滴静止，即：mg ＝q ·U d ，U 一定，且下板电势高，而U ＝n ·ΔφΔt ＝nS ·ΔB Δt ，故ΔB Δt 恒定，选项A 、D 错误；由楞次定律可知感应电流磁场与原磁场同向，则选项C 正确．答案：C4．(2013·汕头市普通高中毕业班质量监测)如图，圆形导体线圈a 平放在水平桌面上，在a 的正上方固定一竖直螺线管b ，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P 向下滑动，下列表述正确的是( )A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力F N将增大解析：通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律，a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A选项错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量应变大，B选项错误；根据楞次定律，线圈a将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a缩小，线圈a对水平桌面的压力增大，C选项错误，D 选项正确．答案：D5．(2013·河南省中原名校高三第三次联考)如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通，在外力F作用下，正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动．杆的电阻不计，导线电阻为R，ab间距离为2L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是L/2.在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域，磁场的宽度为L，磁感应强度为B.现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直．t＝0时刻导线从O点进入磁场，直到全部穿过磁场，外力F所做功为()A.B2L2v2R B.B2L3v2RC.3B 2L 3v 4RD.3B 2L 2v 24R解析：完整的正弦曲线形状从O 点进入磁场，在0～L /v 的时间内，产生半波正弦式电流，其电动势最大值为BL v /2，有效值为E 1＝2BL v /4；在L /v ～2L /v 的时间内，产生半波正弦式电流，其电动势最大值为BL v ，有效值为E 2＝2BL v /2；在2L /v ～3L /v 的时间内，产生半波正弦式电流，其最大值为BL v /2，有效值为E 3＝2BL v /4；全部穿过磁场过程中，产生的电能即焦耳热为Q ＝E 21/R ·L /v ＋E 22/R ·L /v ＋E 23/R ·L /v ＝3B 2L 3v 4R ，根据功能关系，外力F 所做功为W ＝Q ＝3B 2L 3v 4R ，选项C 正确．答案：C6．(2013·山西省太原市高三模拟(一))某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电．已知输电线的总电阻为r ＝4 Ω，升压变压器T 1的原、副线圈匝数之比为1∶4，降压变压器T 的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器的副线圈与阻值R ＝11 Ω的电阻组成闭合电路．已知降压变压器副线圈两端的交变电压为u 2＝2202sin 100πt (V)，将变压器视为理想变压器，则( )A ．通过电阻R 电流的有效值是20 AB ．输电线上损失的电功率为50 WC．升压变压器的输入功率为4500 WD．升压变压器输入电压的表达式为220sin100πt(V)解析：依题意知降压变压器副线圈两端电压U4＝220 V，则通过R的电流有效值I4＝U4R ＝20 A，选项A正确；降压变压器原线圈中电流I3，I3I4＝n4n3＝14，I3＝5 A，输电线上损失的功率P损＝I23r＝100 W，选项B错误；升压变压器的输入功率P1＝P损＋P R＝100＋I24R＝4500 W，选项C正确；升压变压器原线圈中电流I1，I1 I3＝n2n1＝4，I1＝4I3＝20 A，输入电压U1＝P入I1＝225 V，U m＝225 2 V，选项D错误．答案：AC7．(2013·山东烟台市高三诊断性试题)如图所示，一足够长的光滑平行金属轨道，其轨道平面与水平面成θ角，上端用一电阻R相连，处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中．质量为m的金属杆ab，从高为h处由静止释放，下滑一段时间后，金属杆开始以速度v匀速运动直到轨道的底端．金属杆始终保持与轨道垂直且接触良好，轨道和金属杆ab的电阻及空气阻力均可忽略不计，重力加速度为g.则()A．金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动过程中克服安培力做功的功率B．金属杆由静止释放，刚开始的一段时间内做加速度减小的加速运动C．当金属杆的速度为v2时，它的加速度大小为12g sinθD．整个运动过程中电阻R产生的焦耳热为mgh－12m v2解析：金属杆由静止释放后，mg sinθ－B2L2v1R＝ma，随速度v1增大，加速度a减小，当a＝0时速度最大为v，安培力的功率P＝B2L2v2R，v>v1，选项A错误，选项B正确；当v1＝v2时，mg sinθ－B2L2v2R＝ma，匀速时：mg sinθ＝B2L2vR，代入上式得a＝12g sinθ，选项C正确；整个过程中，金属杆减少的机械能为mgh－12m v2，转化为电阻R产生的焦耳热，选项D正确．答案：BCD8．(2013·湖北七市(州)高三联合)如图所示，由电阻不计的金属杆ab、cd构成的“V”字形对称光滑轨道，在轨道底部由一小段光滑圆弧连接(其长度可忽略不计)，bd间接有一定值电阻R，一根电阻不计的导体棒在t＝0时刻从ac端由静止开始下滑，整个装置处在方向竖直向上的匀强磁场中．在导体棒第一次到达轨道右侧最高点的过程中，导体棒始终处于水平状态，现用v表示导体棒速度的大小，则在下列四个v—t图象中，可能正确的是()解析：金属棒ab刚下滑时，速度较小，切割磁感线产生的感应电动势E较小，感应电流较小，所受安培力较小，小于重力沿斜面分力棒加速，mg sinθ－B2l2v cos2θ＝ma，a减小，到达底端前速度可能一直加速也可能匀速，沿右侧轨R＝ma，a减小，上升到最高点时，v＝0，道上升时，速度减小，mg sinθ＋B2l2v cos2θR选项C、D正确．答案：CD二、非选择题(共52分)9．(13分)有一个教学用的可拆变压器，如下图甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为__________Ω，由此可推断__________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：____________________________________；A线圈的匝数为n A＝__________.(用所测物理量符号表示)答案：(1)24A(2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；②将A线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压U A和绕制线圈的输出电压UU AU n(其他方法，只要合理即可)10．(19分)(2013·南宁摸底)如右图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)从图示位置起转过1/4转的时间内负载电阻R 上产生的热量；(2)从图示位置起转过1/4转的时间内通过负载电阻R 的电荷量；(3)电流表的示数．解析：线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如右图所示的交变电流．此交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2.(1)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的有效值为E ＝E m 2＝2π2Bnr 22， 电阻R 上产生的热量Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 2R ·T 4＝π4B 2r 4n 8R .(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时间内，电动势的平均值为E＝ΔΦΔt.通过R的电荷量q＝I·Δt＝ER·Δt＝ΔΦR＝πBr22R.(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得⎝⎛⎭⎪⎫E m22 R·T2＝E′2R T，解得E′＝E m2.故电流表的示数为I＝E′R ＝π2r2nB2R.答案：(1)π4B2r4n8R(2)πBr22R(3)π2r2nB2R11．(20分)(2013·广东卷)如图甲所示，在垂直于匀强磁场B的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接．电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件．流过电流表的电流I 与圆盘角速度ω的关系如图乙所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点．ω>0代表圆盘逆时针转动．已知：R＝3.0 Ω，B＝1.0 T，r＝0.2 m．忽略圆盘、电流表和导线的电阻．(1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与ω的关系式；(2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压U b、U c；(3)分别求出ab、bc段流过P的电流I P与其两端电压U P的关系式．解析：(1)ab 段I 与ω的关系式：I ＝1105ωbc 段I 与ω的关系式：I ＝1100ω－120(2)b 点对应的转动的角速度为ω1＝15 rad/s ，圆盘产生的电动势E 1＝12Br 2ω1解得E 1＝0.3 V由于圆盘、电流表、导线电阻不计，因此P 两端的电压为0.3 V . c 点对应的圆盘转动的角速度ω2＝45 rad/s圆盘产生的电动势E 2＝12Br 2ω2＝0.9 V ，因此P 两端的电压为0.9 V(3)b 点时，定值电阻R 中电流I R ＝0.1 A ，与电流表的示数相等，说明这时P 中电流为零，因此在ab 段，P 中的电流为零对应于c 点P 导通，流过电阻R 的电流I R ＝E 2R ＋E 2R P＝0.4 A 得R P ＝9 Ω 则bc 段流过P 的电流I P ＝U P 9 答案：(1)I ＝1100ω－120 (2)U b ＝0.3 V U c ＝0.9 V (3)I P ＝U P 9。
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题组1对理想变压器基本规律的考查
1．如图所示，半径为L＝1 m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中．从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为()
A．40 V B．20 V C．80 V D．0
解析：由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D正确．答案：D
2．(多选)如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则()
A．变压器的输入电压最大值是220 2 V
B．正弦交变电流的周期是1×10－3 s
C．变压器的输入功率是1×103 W
D．电压表的示数是100 2 V
解析：由题图乙可知，输入电压最大值为220 2 V，有效值为220 V，周期为2×10－2 s，故A正确，B错误；根据变压器原、副线圈电压关系得出输出电压有效值为U2＝100 V，则
电压表的示数为100 V，D错误；变压器的输入功率等于输出功率，为P入＝P出＝U22
R＝1×10
3
W，C正确．
答案：AC
3．(多选)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝
2
10T的
水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只额定电压为220 V、额定功率未知的灯泡，且灯泡正常发光，交流电流表的量程为0.6 A，读数为0.11 A．下列说法正确的是()
A．灯泡的额定功率为22.4 W
B．线框中产生交变电压的有效值为500 V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶11
D．变压器输出端最多能并联6只这样的灯泡
解析：由E m＝nBSω可求出线框中产生交变电压的最大值为500 2 V，故有效值为500 V，B正确．灯泡的额定功率等于原线圈的输入功率为55 W，A错误．变压器原、副线圈匝数跟电压成正比，故C正确．副线圈接一只灯泡时，电流表示数是0.11 A，又电流表量程为0.6 A，故变压器输出端最多能并联5只这样的灯泡，D错误．
答案：BC
题组2对变压器动态分析的考查
4．(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V
B．当单刀双掷开关与a连接，且t＝0.01 s时，电流表示数为零C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大
D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz
解析：原线圈输入电压的有效值为U1＝311
2
V＝220 V，当单刀双掷开关与a连接时，
U2＝1
10U1＝22 V，A选项正确；当t＝0.01 s时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效
值，B选项错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，U′2＝1
5U1＝44 V，输出功率增大，原线圈
的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C选项正确，D选项错误．答案：AC
5．(2014·江西八校联考)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么()
A．由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝362sin(100t)(V)
B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大
C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大
D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小
解析：由题图甲可知u＝362sin100πt(V)，A错误．M、N之间输出交流电压的频率由输入的交流电压的频率决定，B错误．滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，R3减小，由“串
反并同”可知电压表读数减小，电流表读数增大，R2消耗的电功率P2＝U2
R2减小，C错误，D
正确．
答案：D
题组3远距离输电
6．(2014·江苏卷)远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()
A.I 1I 2＝n 1n 2
B ．I 2＝U 2R
C ．I 1U 1＝I 22R
D ．I 1U 1＝I 2U 2
解析：根据变压器电流比I 1I 2＝n 2n 1
知，A 错误．设降压变压器原线圈两端电压为U 3，应有I 2＝U 2－U 3R
，B 错误．由于理想变压器的输入功率等于输出功率，即I 1U 1＝I 2U 2＝I 22R ＋I 2U 3，C 错误，D 正确．
答案：D
7．如图所示为重庆某中学教学区供电示意图，供电部门通过理想变压器原线圈A 、B 端送电，虚线框内表示教学区内各教室的照明电路．已知变压器副线圈C 、D 两端距教学区输入端E 、F 距离较远，电路之间输电线电阻不能忽略，设定A 、B 端输入电压一定，则以下说法正确的是( )
A ．如果教学区同时使用的电灯减少，A 、
B 端输入功率仍不变
B ．
C 、
D 端电压一定为220 V
C ．E 、F 端电压一定为220 V
D ．教学区内同时使用的电灯越多，
E 、
F 端输入电压越低
解析：使用的电灯减少时，输电线与照明电路的总电阻变大，副线圈两端电压U 2不变，
故P 出＝U 22R 总
变小，又P 入＝P 出，所以A 、B 端输入功率变小，A 项错误；由于输电线电阻的分压，要保证教室内照明灯正常工作，则应有U CD >220 V ；而U EF 会因为使用的电灯数量
不同而获得不同电压，B、C项错误；当使用的电灯越多时，输电线上损失的电压就越多，EF端输入的电压就越低，D项正确．
答案：D。