交流電 傳感器

 

20. （2008年高考山東理綜卷20題）圖1、圖2分別表示兩種電壓的波形，其中圖1所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是

A.圖1表示交流電，圖2表示直流電

B.兩種電壓的有效值相等

C.圖1所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100 V

D.圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10:1的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼?sub>

20．C 【解析】交流電的概念，大小和方向都隨時(shí)間變化，在t軸的上方為正，下方為負(fù)，A錯(cuò)。有效值只對(duì)正弦交流電使用，最大值一樣，所以B錯(cuò)。由圖可知，C對(duì)。變壓之后頻率不變，D錯(cuò)。

5．（2008年高考廣東物理卷5題）小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示，此線圈與一個(gè)R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說法正確的是

A．交叉電流的周期為0.125

B．交叉電流的頻率為8Hz

C．交變電流的有效值為A

D．交變電流的最大值為4A

5．C．【解析】根據(jù)圖線觀察得到這是一個(gè)正弦交流電的圖象，從圖線可看出電動(dòng)勢的最大值為20V，周期為0.25秒，頻率為4赫茲，當(dāng)接入一個(gè)電阻為10時(shí)，可解得電流的最大值為2A，有效值為。

【誤區(qū)警示】有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算得到的物理量，如果是正弦交流電，那么有效值的倍就是最大值！其它交流電的有效值要根據(jù)具體的熱效應(yīng)來計(jì)算。

 

19. （2008年高考寧夏理綜卷19題）如圖a所示，一矩形線圈abcd放置在勻  強(qiáng)磁場  中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場夾角時(shí)（如圖b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎�。則下列四幅圖中正確的是

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19．D 【解析】本題考查正弦交流電的產(chǎn)生過程、楞次定律等知識(shí)和規(guī)律。從a圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，初始時(shí)刻電流方向?yàn)閎到a，故瞬時(shí)電流的表達(dá)式為i=－i_mcos（+ωt），則圖像為D圖像所描述。平時(shí)注意線圈繞垂直于磁場的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢表達(dá)式的理解。

7、（2008年高考海南物理卷7題）如圖，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4∶1．原線圈接入一電壓為u＝U₀sinωt的交流電源，副線圈接一個(gè)R＝27.5 Ω的負(fù)載電阻．若U₀＝220V，ω＝100π Hz，則下述結(jié)論正確的是

   A．副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V

   B．副線圈中輸出交流電的周期為

   C．原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A

   D．原線圈中的輸入功率為

7．【答案】：AC

【解析】：原線圈電壓有效值U₁=220V，由電壓比等于匝數(shù)比可得副線圈電壓U₂=55V，A對(duì)；電阻R上的電流為2A，由原副線圈電流比等于匝數(shù)的反比，可得電流表示數(shù)為0.5A， C對(duì)；輸入功率為P=220×0.5W=110W，D錯(cuò)；周期T= =0.02s，B錯(cuò)。

20. （2008年高考全國Ⅰ理綜卷20題）矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直低面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向，下列各圖中正確的是

 

20、D     解析：0-1s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，排除A、C選項(xiàng)；2s-3s內(nèi)，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，排除B選項(xiàng)，D正確。

 

21． （2008年高考全國Ⅱ理綜卷21題）如圖，一個(gè)邊長為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場； 一個(gè)邊長也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直； 虛線框?qū)�角線ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長線平分導(dǎo)線框．在t=0時(shí)， 使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域．以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎�．下列表示i-t關(guān)系的圖示中，可能正確的是

 

 

21、C     解析：從正方形線框下邊開始進(jìn)入到下邊完全進(jìn)入過程中，線框切割磁感線的有效長度逐漸增大，所以感應(yīng)電流也逐漸拉增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從正方形線框下邊完全進(jìn)入至下邊剛穿出磁場邊界時(shí)，切割磁感線有效長度不變，故感應(yīng)電流不變，B項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)正方形線框下邊離開磁場，上邊未進(jìn)入磁場的過程比正方形線框上邊進(jìn)入磁場過程中，磁通量減少的稍慢，故這兩個(gè)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢不相等，感應(yīng)電流也不相等，D項(xiàng)錯(cuò)，故正確選項(xiàng)為C。

18．（2008年高考北京理綜卷18題）一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n₁:n₂=11:5。原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖所示。副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻。則

 

A．流過電阻的電流是20 A

B．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V

C．經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×10³ J

D．變壓器的輸入功率是1×10³W

18、D     【解析】原線圈中電壓的有效值是220V，由變壓比知副線圈中電壓為100V，流過電阻的電流是10A；與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V；經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×10³⁴J。

10．（2008年高考上海物理卷10題）如圖所示，平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢ε與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖像是

 

10．A     【解析】：在x=R左側(cè)，設(shè)導(dǎo)體棒與圓的交點(diǎn)和圓心的連線與x軸正方向成θ角，則導(dǎo)體棒切割有效長度L=2Rsinθ，電動(dòng)勢與有效長度成正比，故在x=R左側(cè)，電動(dòng)勢與x的關(guān)系為正弦圖像關(guān)系，由對(duì)稱性可知在x=R右側(cè)與左側(cè)的圖像對(duì)稱。

．（2008年高考上海物理卷3B題）某集裝箱吊車的交流電動(dòng)機(jī)輸入電壓為380V，則該交流電電壓的最大值為＿＿＿＿V。當(dāng)?shù)踯囈?st1:chmetcnv UnitName="m" SourceValue=".1" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">0.1m/s的速度勻速吊起總質(zhì)量為5.7×10³kg的集裝箱時(shí)，測得電動(dòng)機(jī)的電流為20A，電動(dòng)機(jī)的工作效率為＿＿＿＿＿＿。（g取10m/s²）

3B．【答案】：380，75%

【解析】：輸入電壓380V為有效值，則最大值為380V；電動(dòng)機(jī)對(duì)集裝箱做功的功率P = mgv = 5.7×10³×10×0.1W= 5.7×10³W，電動(dòng)機(jī)消耗電功率P_總=380×20W=7.6×10³W，故電動(dòng)機(jī)的工作效率為η = =75%

 

．（10分）（2008年高考上海物理卷20B題）某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω。

（1）若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率。

（2）若改用5000高壓輸電，用戶端利用n₁:n₂＝22：1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。

 

 

20B．（10分）

解：（1）輸電線上的電流強(qiáng)度為I＝A＝52.63A

輸電線路損耗的功率為

P_損＝I²R＝52.63²×6W≈16620W＝16.62kW

（2）改用高壓輸電后，輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮′＝A＝4A

用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓    U₁＝U－I′R＝（5000－4×6）V＝4976V

根據(jù)      

用戶得到的電壓為U₂＝＝×4976V＝226.18V

17．（2008年高考理綜天津卷17題）一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R。設(shè)原線圈的電流為I₁，輸入功率為P₁，副線圈的電流為I₂，輸出功率為P₂。當(dāng)R增大時(shí)

A．I₁減小，P₁增大   

B．I₁減小，P₁減小

D．I₂增大，P₂減小   

D．I₂增大，P₂增大

 17、B【解析】理想變壓器的特點(diǎn)是輸入功率等于輸出功率，當(dāng)負(fù)載電阻增大時(shí)，由于副線圈的電壓不變，所以輸出電流I₂減小，導(dǎo)致輸出功率P₂減小，所以輸入功率P₁減��；輸入的電壓不變，所以輸入的電流I₁減小，B正確

16．如圖，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R₁、R₂、R₃和R₄均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的。和為理想電壓表，讀數(shù)分別為U₁和U₂；  、 和為理想電流表，讀數(shù)分別為I₁、I₂和I₃。現(xiàn)斷開S，U₁數(shù)值不變，下列推斷中正確的是

    A．U₂變小、I₃變小     B．U₂不變、I₃變大

    C．I₁變小、I₂變小     D．I₁變大、I₂變大

16、BC   解析：因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)與U₁不變，所以U₂與兩電壓表的示數(shù)均不變．當(dāng)S斷開時(shí)，因?yàn)樨?fù)載電阻增大，故次級(jí)線圈中的電流I₂減小，由于輸入功率等于輸出功率，所以I₁也將減小，C正確；因?yàn)镽₁的電壓減小，故R₂、R₃兩端的電壓將增大，I₃變大，B正確．

 

4．（2008年高考江蘇物理卷4題）在如圖所示的邏輯電路中，當(dāng)A端輸入電信號(hào)”1”、B端輸入電信號(hào)”0”時(shí)，則在C和D端輸出的電信號(hào)分別為

 A.1和0

 B.0和1   

 C.1和l

 D.0和0

 4、C     解析：正確認(rèn)識(shí)門電路的符號(hào)，“＆”為或門，“1”為非門，其真值為： B端0輸入，則1輸出，或門為“0，1”輸入，則1輸出。C正確

 

8．（2008年高考江蘇物理卷8題）如圖所示的電路中，三個(gè)相同的燈泡a、b、c和電感L₁、L₂與直流電源連接，電感的電阻忽略不計(jì)．電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，下列判斷正確的有   

  A.a先變亮，然后逐漸變暗

B.b先變亮，然后逐漸變暗

C.c先變亮，然后逐漸變暗

D.b、c都逐漸變暗

8、AD    解析：考查自感現(xiàn)象。電鍵K閉合時(shí)，電感L₁和L₂的電流均等于三個(gè)燈泡的電流，斷開電鍵K的瞬間，電感上的電流i突然減小，三個(gè)燈泡均處于回路中，故b、c燈泡由電流i逐漸減小，B、C均錯(cuò)，D對(duì)；原來每個(gè)電感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢均加載于燈泡a上，故燈泡a先變亮，然后逐漸變暗，A對(duì)。本題涉及到自感現(xiàn)象中的“亮一下”現(xiàn)象，平時(shí)要注意透徹理解。

 

21.題（2008年高考重慶理綜卷21題）21圖1是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電量Q將隨待測物體的上下運(yùn)動(dòng)而變化，若Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系為Q=（a、b為大于零的常數(shù)），其圖象如題21圖2所示，那么題21圖3、圖4中反映極板間場強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是

A.①和③               B.①和④            C.②和③            D.②和④

21、C，本題考查速度傳感器的有關(guān)知識(shí)，本題為較難題目。由題意可知： 所以E的變化規(guī)律與Q的變化規(guī)律相似，所以E的圖象為②，由k, 所以d=t+a=vt+a,所以是勻速移動(dòng)，所以速度圖象為③，綜上所述C正確。

11、（2008年高考海南物理卷11題）當(dāng)光照射到光敏電阻上時(shí)，光敏電阻的阻值        （填“變大”、“不變”或“變小”）．半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨         變化而改變的特性制成的．

11．【答案】：變小；溫度   

【解析】：光敏電阻和熱敏電阻均為半導(dǎo)體材料的電阻，半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小。

23．（18分）（2008年高考北京理綜卷23題）風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能（氣流的功能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱，發(fā)電機(jī)等。如圖所示。

（1）利用總電阻的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。輸送功率，輸電電壓，求異線上損失的功率與輸送功率的比值;

（2）風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為p，氣流速度為v，風(fēng)輪機(jī)葉片長度為r。求單位時(shí)間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能P_m;

在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接受的風(fēng)能，簡述可采取的措施。

（3）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與P_m成正比。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速v₁9m/s時(shí)能夠輸出電功率P₁=540kW。我國某地區(qū)風(fēng)速不低于v₂=6m/s的時(shí)間每年約為5000小時(shí)，試估算這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)。

23、【解析】（1）導(dǎo)線上損失的功率為P=I^2R=(

損失的功率與輸送功率的比值

（2）(2)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機(jī)時(shí)，提供的風(fēng)能功率最大.

單位時(shí)間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為pvS,S=r²

風(fēng)能的最大功率可表示為

P_風(fēng)=

采取措施合理，如增加風(fēng)輪機(jī)葉片長度，安裝調(diào)向裝置保持風(fēng)輪機(jī)正面迎風(fēng)等。

（3）按題意，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為P₂=kW=160 kW

最小年發(fā)電量約為W=P₂t=160×5000 kW?h=8×10⁵kW?h

2．（2008年高考江蘇物理卷2題）207年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了法國和德國的兩位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效  應(yīng)”．基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù),被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用．在下列有關(guān)其它電阻應(yīng)用的說法中。錯(cuò)誤的是

  A.熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中

  B.光敏電阻是一種光電傳感器

  C.電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中

  D.電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用。

2、D      解析：考查基本物理常識(shí)。熱敏電阻的原理是通過已知某電阻的電阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系，測得該熱敏電阻的值即可獲取溫度，從而應(yīng)用于溫度測控裝置中，A說法正確；光敏電阻是將光信號(hào)與電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的傳感器，B說法正確；電阻絲通過電流會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，可應(yīng)用于電熱設(shè)備中，C說法正確；電阻對(duì)直流和交流均起到阻礙的作用，D說法錯(cuò)誤。