2011届状元之路物理选修3-2十章

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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10-1

A.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:D 2.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=110

3,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

=1 100

150,所以副线圈应该增加的匝数是120匝.

答案:B

3.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.1

k

C .k 2 D.1

k

2

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·ρL

14

πd 2

.

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:A

4.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10-2

A.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 S

4πkd 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:D

5.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:BD

6.如图10-3所示,T 为理想变压器,A 1、A 2为理想交流电流表,V 1、V 2为理想交流电压表,R 1、R 2、R 3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10-3

A.电压表V 1读数变小 B .电压表V 2读数变大 C .电流表A 1读数变大 D .电流表A 2读数变小

解析:理想变压器,开关S 闭合时,V 2示数不变,R 总变小,A 2示数变大,由电流关系A 1示数也变大,V 1示数减小,故A 、C 正确.

答案:AC

7.通有电流i =I max sin ωt 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10-4

A.第一个1

4周期

B .第二个1

4周期

C .第三个1

4

周期

D .第四个1

4

解析:由E ∝ΔΦΔt ∝Δi Δt 可知,要E 减小,即要Δi

Δt 减小,题中要求E A >E B ,由楞次定律知,

只有在0~T

4

内才符合要求.

答案:A

8.如图10-5所示,R 1、R 2为定值电阻,L 为小灯泡,R 3为光敏电阻,当照射光强度增大时( )

A .电压表的示数增大

B .R 2中电流减小

C .小灯泡的功率增大

D .电路的路端电压增大

解析:当光强度增大时,R 3阻值减小,外电路电阻随R 3的减小而减小,R 1两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R 1两端电压增大知,R 2两端电压必减小,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:ABC

9.一个边长为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10-6

A.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-

3

3

×(6×10-2)2 V =0.72×10-5 V ,感应

电流I 1=E 1

R

=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. 答案:B

10.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10-7

A.一定正常发光

B .比正常发光要暗些

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