交流电 传感器

 

20. （2008年高考山东理综卷20题）图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是

A.图1表示交流电，图2表示直流电

B.两种电压的有效值相等

C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100 V

D.图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后，频率变为原来的

20．C 【解析】交流电的概念，大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，A错。有效值只对正弦交流电使用，最大值一样，所以B错。由图可知，C对。变压之后频率不变，D错。

5．（2008年高考广东物理卷5题）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＝10Ω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．交叉电流的周期为0.125

B．交叉电流的频率为8Hz

C．交变电流的有效值为A

D．交变电流的最大值为4A

5．C．【解析】根据图线观察得到这是一个正弦交流电的图象，从图线可看出电动势的最大值为20V，周期为0.25秒，频率为4赫兹，当接入一个电阻为10时，可解得电流的最大值为2A，有效值为。

【误区警示】有效值是根据电流的热效应计算得到的物理量，如果是正弦交流电，那么有效值的倍就是最大值！其它交流电的有效值要根据具体的热效应来计算。

 

19. （2008年高考宁夏理综卷19题）如图a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′以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19．D 【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，故瞬时电流的表达式为i=－i_mcos（+ωt），则图像为D图像所描述。平时注意线圈绕垂直于磁场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。

7、（2008年高考海南物理卷7题）如图，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＝U₀sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U₀＝220V，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是

   A．副线圈中电压表的读数为55 V

   B．副线圈中输出交流电的周期为

   C．原线圈中电流表的读数为0.5 A

   D．原线圈中的输入功率为

7．【答案】：AC

【解析】：原线圈电压有效值U₁=220V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U₂=55V，A对；电阻R上的电流为2A，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5A， C对；输入功率为P=220×0.5W=110W，D错；周期T= =0.02s，B错。

20. （2008年高考全国Ⅰ理综卷20题）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是

 

20、D     解析：0-1s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2s-3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D正确。

 

21． （2008年高考全国Ⅱ理综卷21题）如图，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场； 一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直； 虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框．在t=0时， 使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域．以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正．下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是

 

 

21、C     解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐拉增大，A项错误；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变，B项错；当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少的稍慢，故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D项错，故正确选项为C。

18．（2008年高考北京理综卷18题）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如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻。则

 

A．流过电阻的电流是20 A

B．与电阻并联的电压表的示数是100V

C．经过1分钟电阻发出的热量是6×10³ J

D．变压器的输入功率是1×10³W

18、D     【解析】原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6×10³⁴J。

10．（2008年高考上海物理卷10题）如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是

 

10．A     【解析】：在x=R左侧，设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角，则导体棒切割有效长度L=2Rsinθ，电动势与有效长度成正比，故在x=R左侧，电动势与x的关系为正弦图像关系，由对称性可知在x=R右侧与左侧的图像对称。

．（2008年高考上海物理卷3B题）某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380V，则该交流电电压的最大值为＿＿＿＿V。当吊车以0.1m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×10³kg的集装箱时，测得电动机的电流为20A，电动机的工作效率为＿＿＿＿＿＿。（g取10m/s²）

3B．【答案】：380，75%

【解析】：输入电压380V为有效值，则最大值为380V；电动机对集装箱做功的功率P = mgv = 5.7×10³×10×0.1W= 5.7×10³W，电动机消耗电功率P_总=380×20W=7.6×10³W，故电动机的工作效率为η = =75%

 

．（10分）（2008年高考上海物理卷20B题）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω。

（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。

（2）若改用5000高压输电，用户端利用n₁:n₂＝22：1的变压器降压，求用户得到的电压。

 

 

20B．（10分）

解：（1）输电线上的电流强度为I＝A＝52.63A

输电线路损耗的功率为

P_损＝I²R＝52.63²×6W≈16620W＝16.62kW

（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I′＝A＝4A

用户端在变压器降压前获得的电压    U₁＝U－I′R＝（5000－4×6）V＝4976V

根据      

用户得到的电压为U₂＝＝×4976V＝226.18V

17．（2008年高考理综天津卷17题）一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I₁，输入功率为P₁，副线圈的电流为I₂，输出功率为P₂。当R增大时

A．I₁减小，P₁增大   

B．I₁减小，P₁减小

D．I₂增大，P₂减小   

D．I₂增大，P₂增大

 17、B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流I₂减小，导致输出功率P₂减小，所以输入功率P₁减小；输入的电压不变，所以输入的电流I₁减小，B正确

16．如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R₁、R₂、R₃和R₄均为固定电阻，开关S是闭合的。和为理想电压表，读数分别为U₁和U₂；  、 和为理想电流表，读数分别为I₁、I₂和I₃。现断开S，U₁数值不变，下列推断中正确的是

    A．U₂变小、I₃变小     B．U₂不变、I₃变大

    C．I₁变小、I₂变小     D．I₁变大、I₂变大

16、BC   解析：因为变压器的匝数与U₁不变，所以U₂与两电压表的示数均不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I₂减小，由于输入功率等于输出功率，所以I₁也将减小，C正确；因为R₁的电压减小，故R₂、R₃两端的电压将增大，I₃变大，B正确．

 

4．（2008年高考江苏物理卷4题）在如图所示的逻辑电路中，当A端输入电信号”1”、B端输入电信号”0”时，则在C和D端输出的电信号分别为

 A.1和0

 B.0和1   

 C.1和l

 D.0和0

 4、C     解析：正确认识门电路的符号，“＆”为或门，“1”为非门，其真值为： B端0输入，则1输出，或门为“0，1”输入，则1输出。C正确

 

8．（2008年高考江苏物理卷8题）如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L₁、L₂与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有   

  A.a先变亮，然后逐渐变暗

B.b先变亮，然后逐渐变暗

C.c先变亮，然后逐渐变暗

D.b、c都逐渐变暗

8、AD    解析：考查自感现象。电键K闭合时，电感L₁和L₂的电流均等于三个灯泡的电流，断开电键K的瞬间，电感上的电流i突然减小，三个灯泡均处于回路中，故b、c灯泡由电流i逐渐减小，B、C均错，D对；原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a上，故灯泡a先变亮，然后逐渐变暗，A对。本题涉及到自感现象中的“亮一下”现象，平时要注意透彻理解。

 

21.题（2008年高考重庆理综卷21题）21图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q=（a、b为大于零的常数），其图象如题21图2所示，那么题21图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是

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

21、C，本题考查速度传感器的有关知识，本题为较难题目。由题意可知： 所以E的变化规律与Q的变化规律相似，所以E的图象为②，由k, 所以d=t+a=vt+a,所以是匀速移动，所以速度图象为③，综上所述C正确。

11、（2008年高考海南物理卷11题）当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值        （填“变大”、“不变”或“变小”）．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随         变化而改变的特性制成的．

11．【答案】：变小；温度   

【解析】：光敏电阻和热敏电阻均为半导体材料的电阻，半导体材料的电阻率随温度升高而减小。

23．（18分）（2008年高考北京理综卷23题）风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图所示。

（1）利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率，输电电压，求异线上损失的功率与输送功率的比值;

（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为p，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能P_m;

在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。

（3）已知风力发电机的输出电功率P与P_m成正比。某风力发电机的风速v₁9m/s时能够输出电功率P₁=540kW。我国某地区风速不低于v₂=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。

23、【解析】（1）导线上损失的功率为P=I^2R=(

损失的功率与输送功率的比值

（2）(2)风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大.

单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为pvS,S=r²

风能的最大功率可表示为

P_风=

采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等。

（3）按题意，风力发电机的输出功率为P₂=kW=160 kW

最小年发电量约为W=P₂t=160×5000 kW?h=8×10⁵kW?h

2．（2008年高考江苏物理卷2题）207年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效  应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中。错误的是

  A.热敏电阻可应用于温度测控装置中

  B.光敏电阻是一种光电传感器

  C.电阻丝可应用于电热设备中

  D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用。

2、D      解析：考查基本物理常识。热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度，从而应用于温度测控装置中，A说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D说法错误。