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2020版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述

2020版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述
2020版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1节交变电流的产生及描述

第1节 交变电流的产生及描述

第十章 ?

?

?

交变电流 传感器

[全国卷考情分析]

正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值(Ⅰ)

远距离输电(Ⅰ)

以上2个考点未曾独立命题

第1节交变电流的产生及描述

(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。(×)

突破点(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,ΔΦ

Δt =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,ΔΦ

Δt

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 =nBS ω,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)

1.(2017·惠州模拟)如图甲所示,在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,有一矩形单匝线圈,其面积为S ,总电阻为r ,线圈两端外接一电阻R 和一个理想交流电流表。若线圈绕对称轴OO ′以角速度ω做匀速转动,图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e 随时间t 变化的图像,下列说法正确的是( )

A .在t 1~t 3时间内,穿过线圈平面的磁通量的变化量为BS

B .在t 3~t 4时间内,通过电阻R 的电荷量为

BS

R

C .在t 3时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为2BS ω

D .在t 3时刻电流表的示数为

BS ω2

解析:选D 由题图可知,在t

1和t 3时刻穿过线圈平面的磁通量大小为BS ,方向相反,则在t 1~t 3时间内穿过线圈平面的磁通量的变化量为2BS ,A 错误;在t 3~t 4时间内,磁通量的变化量为BS ,则平均电动势E =BS

Δt ,因此通过电阻R 的电荷量为q =E R +r ·Δt =

BS

Δ

Δt =

BS

R +r

,故B 错误;在t 3时刻电动势E =BS ω,则由法拉第电磁感应定律,E =ΔΦ

Δt

可知,则穿过线圈的磁通量变化率为BS ω,故C 错误;

在t 3时刻电流表的示数为交变电流的有效值,则有I =

E 2

BS ω2

,故D 正确。

2.(2015·山东高考)如图甲,R 0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为T 0的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过R 0的电流i 始终向左,其大小按图乙所示规律变化。规定

内圆环a 端电势高于b 端时,a 、b 间的电压u ab 为正,下列u ab -t 图像可能正确的是( )

解析:选C 由题图乙知,0~0.25T 0,外圆环电流逐渐增大且Δi

Δt 逐渐减小,根据安培定则,外圆环内

部磁场方向垂直纸面向里,磁场逐渐增强且ΔB

Δt 逐渐减小,根据楞次定律知内圆环a 端电势高,所以u ab >0,

根据法拉第电磁感应定律u ab =ΔΦΔt =ΔBS Δt 知,u ab 逐渐减小;t =0.25T 0时,Δi Δt =0,所以ΔB

Δt =0,u ab =0;

同理可知0.25T 0<t <0.5T 0时,u ab <0,且|u ab |逐渐增大;0.5T 0~T 0内重复0~0.5T 0的变化规律。故选项

C 正确。

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 3.

感应电动势e 随时间t 的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强

产生的则结合图中所给信息可判定( )

度为B ,

A.t1时刻穿过线框的磁通量为BL2

B.t2时刻穿过线框的磁通量为零C.t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零

D.线框转动的角速度为Em

BL2

解析:选D t1时刻,感应电动势最大,穿过线框的磁通量应为零,A错误;t2时刻,穿过线框的磁通

量最大为Φm=BL2,B错误;t3时刻,感应电动势最大,则磁通量变化率也最大,C错误;交变电流的最大

值为E m=BL2ω,则ω=Em

BL2

,D正确。

突破点(二) 有效值的理解与计算

(1)计算有效值的根据是电流的热效应,抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热

量”列式求解。

(2)利用公式Q=I2Rt和Q=U2

R

t可分别求得电流有效值和电压有效值。有效值的求解

[典例] 电阻R1、R2与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的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示。则( )

A.通过R1的电流有效值是1.2 A

B.R1两端的电压有效值是6 V

C.通过R2的电流有效值是1.2 2 A

D.R2两端的电压最大值是6 2 V [解析] 首先从交流电图像中找出交变电流的最大值即通过R2的电流最大值为0.6 2 A,由正弦式交

变电流最大值与有效值的关系I m=2I可知其有效值为0.6 A,由于R1与R2串联,所以通过R1的电流有效值也是0.6 A,选项 A、C错;R1两端电压有效值为U1=IR1=6 V,选项B对;R2两端电压最大值为U2m=I m R2

=0.62×20 V=12 2 V,选项D错。

[答案] B

[多维探究]

[变式1] 把图像下半部分翻到t轴的上面

正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所

示,则此感应电动势的有效值为________ V。

解析:由有效值的定义式得:

? ????31122R

×T

2×2=U2

R

T ,得:U =220 V 。 答案:220 V

[变式2] 仅余1

2

周期的波形

家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方便且体积小。某电子调光灯经调整

后电压波形如图所示,求灯泡两端的电压的有效值。

解析:从u -t 图像看出,每个周期的前半周期是正弦图形,其有效值为U 1=

Um

2

;后半周期电压为零。根据有效值的定义,U2

R

T =

? ????Um 22R

·T

2+0,解得U =Um

2

答案:

Um

2

[变式3] 仅余1

4

周期的波形

如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压,正弦交流电的每一个二分之一周期中,前面四

分之一周期被截去,则现在电灯上电压的有效值为( )

A .U m

B.Um 2

C.

Um 3D.Um

2

解析:选D 从U -t 图像上看,每个14周期正弦波形的有效值U 1=Um 2,根据有效值的定义:U2

R T =

? ??

??

Um 22R

×T 4×2+0,解得:U =Um

2

,D 正确。

[变式4] 把正余弦波形变成矩形波形

如图所示,表示一交流电的电流随时间而变化的图像,此交流电的有效值是( )

A .5 2 A

B .3.5 2 A

C .3.5 A

D .5 A

解析:选D 交流电的有效值是根据其热效应定义的,它是从电流产生焦耳热相等的角度出发,使交流电与恒定电流等效。设交流电的有效值为I ,令该交变电流通过一阻值为R 的纯电阻,在一个周期内有:I 2

RT

=I 12R T 2+I 22R T

2

。所以该交流电的有效值为I =

I12+I22

2

=5 A 。

[变式5] 上下波形的最大值不一致

电压u 随时间t 的变化情况如图所示,求电压的有效值?

解析:由有效值的定义式得:

? ????15622R

×T 2

+? ????

31122

R

×T 2=U2

R

T ,得:U =5510 V 。 答案:5510 V

[变式6] 在电阻两端并联二极管

如图所示电路,电阻R 1与电阻R 2阻值相同,都为R ,和R 1并联的D 为理想二极管

=20 2sin

(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A 、B 间加一正弦交流电u

100πt V ,则加在R 2上的电压有效值为( )

B .20 V

A .10 V

C .15 V

D .510 V

解析:选D 电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R 2上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大可看作断路,R 2上的电压等于输入电压值的一半,据此可设加在R 2的电压有效值为U ,根据电流的热效应,在一个周期内满足U2R T =202R T 2+102R T

2

,可求出U =510

V 。故选项D 正确。

[方法规律]

几种典型交变电流的有效值

突破点(三) 交变电流“四值”的理解和应用

对交变电流“四值”的比较和理解

[多角练通]

1.(2015·四川高考)小型手摇发电机线圈共N 匝,每匝可简化为

abcd ,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO ′,线

矩形线圈匀速转动,如图所示。矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大

圈绕OO ′不计线圈电阻,则发电机输出电压( ) 值都为e 0,值是e 0 B .峰值是2e 0

A .峰

C .有效值是

2

2

Ne 0 D .有效值是2Ne 0

解析:选D 因每匝矩形线圈ab 边和cd 边产生的电动势的最大值都是e 0,每匝中ab 和cd 串联,故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e 0。N 匝线圈串联,整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne 0,因线圈中产

生的是正弦交流电,则发电机输出电压的有效值E =2Ne 0,故选项D 正确。

2.(2013·福建高考)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r

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

=1.0 Ω,的电动势e =102sin 10πt (V),则( )

动时,产生交变电流的频率为10 Hz

A .该

B .该电动势的有效值为10 2 V

C .外接电阻R 所消耗的电功率为10 W

D .电路中理想交流电流表○A

的示数为1.0 A

解析:选D 由产生的电动势可知,该交流电的频率为5 Hz ,选项A 错误;该电动势的有效值为10 V ,选项B 错误;外接电阻R 所消耗的电功率为9 W ,选项C 错误;电路中交流电流表的示数为电流的有效值,

为1.0 A ,选项D 正确。

3.(多选)(2017·江苏四市一模)如图甲所示为风力发电的简易模型图,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动,转速与风速成正比。某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则

( )

A .电流的表达式i =0.6sin 10πt (A)

B .磁铁的转速为10 r/s

C .风速加倍时电流的表达式i ′=1.2sin 10πt (A)

D .风速加倍时线圈中电流的有效值为32

5

A

解析:选AD 通过乙图可知I m =0.6 A ,T =0.2 s ,ω=

T

=10π rad/s ,故电流的表达式为:i =0.6sin 10πt (A),A 正确;磁体的转速为n =1

T =5 r/s ,B 错误;风速加倍时,根据E m =nBS ω可知感应电动势加

倍,形成的电流加倍,故电流表达式变为i ′=1.2sin 20πt (A),C 错误;风速加倍时,I m =1.2 A ,有效

值I =

Im

2

=32

5 A ,D 正确。

交变电流瞬时表达式的书写问题

图甲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L 1,bc

长度为L 2,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e 1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,如图丙所示,试写出t 时刻整个线圈中的感应

电动势e 2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)

解析:(1)矩形线圈abcd 在磁场中转动时,只有ab 和cd 切割磁感线,且转动的半径为r =L2

2

,设ab

和cd 的转动速度为v ,则v =ω·

L2

2

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 ⊥

在t 时知v ⊥=v sin ωt

由图可线圈的感应电动势为 则整个

=BL 1L 2ωsin ωt 。

e 1=2E 1

线圈由图丙位置开始运动时,在t 时刻整个线圈的感应电动势为e 2=

(2)当

BL 1L 2ωsin(ωt +φ0)。

(3)由闭合电路欧姆定律可知I =

E

R +r

这里E 为线圈产生的电动势的有效值E =Em

2=BL1L2ω2

则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为Q R =I 2

RT

其中T =

2πω

于是Q R =πR ω? ??

??BL1L2R +r 2。 答案:(1)e 1=BL 1L 2ωsin ωt (2)e 2=BL 1L 2ωsin(ωt +φ0)

(3)πR ω? ??

??BL1L2R +r 2

[反思领悟]

书写交变电流瞬时值表达式的基本思路

(1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式E m =nBS ω求出相应峰值。

(2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。

①若线圈从中性面位置开始转动,则i -t 图像为正弦函数图像,函数式为i =I m sin ωt 。

②若线圈从垂直中性面位置开始转动,则i -t 图像为余弦函数图像,函数式为i =I m cos ωt 。

对点训练:交变电流的产生和描述

1.如图,各图面积均为S 的线圈均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 =BS ωsin ωt 的图是( )

解析:选A 由题意可知,只有A 、C 图在切割磁感线,导致磁通量在变化,产生感应电动势,A 中从中性面开始计时,产生的电动势为e =BS ωsin ωt ,C 中从峰值面开始计时,产生的电动势为e =BS ωcos

确。

ωt ,故A 正

图所示的空间存在一匀强磁场,其方向为垂直于纸面向里,磁场的右边界 2.如右侧有一矩形金属线圈abcd ,ab 边与MN 重合。现使线圈以ab 边为轴按图为MN ,在MN

示方向匀速转动(从上往下看为顺时针转动),将a 、b 两端连到示波器的输入端,若ab 边中电流从a 到b

为正,则从示波器观察到的ab 中电流随时间变化的图形是( )

解析:选D 本题可将右侧磁场补全,即矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,会产生正弦式交流电,由楞次定律可知:从中性面开始,电流从0开始,沿负向,可画出完整电流随时间变化的图形,在此基础上,

去掉右侧磁场,故电流仅在左侧磁场中切割磁感线而产生电流,故选项D 正确。

选)(2017·吉林模拟)如图所示,闭合的矩形导体线圈abcd 在匀强磁场中绕 3.(

线的对称轴OO ′匀速转动,沿着OO ′方向观察,线圈沿顺时针方向转动。已垂直于磁感的磁感应强度为B ,线圈匝数为n ,ab 边的边长为L 1,ad 边的边长为L 2,线

知匀强磁场转动的角速度为ω,则当线圈转至图示位置时( )

圈电阻为R ,中感应电流的方向为abcda

A .线圈

B .线圈中的感应电动势为2nBL 2ω

C .穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大

D .线圈ad 边所受安培力的大小为n2B2L1L2ω

R

,方向垂直纸面向里

解析:选AC 当线圈转至图示位置时由楞次定律可判断出线圈中感应电流的方向为abcda ,线圈中的感应电动势为nBL 1L 2ω,穿过线圈磁通量随时间的变化率最大,选项A 、C 正确,选项B 错误;线圈ad 边所

受安培力的大小为n2B2L1L22ω

R

,方向垂直纸面向里,选项D 错误。

4.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生的交变电流的图像如图所示,由图中信息可

以判断( )

A .在A 、C 时刻线圈处于中性面位置

B .在B 、D 时刻穿过线圈的磁通量为零

C .从A ~

D 线圈转过的角度为2π

D .若从O ~D 历时0.02 s ,则在1 s 内交变电流的方向改变了100次

解析:选D 由题中交变电流的图像可知,在A 、C 时刻产生的感应电流最大,对应的感应电动势最大,线圈处于峰值面的位置,选项A 错误;在B 、D 时刻感应电流为零,对应的感应电动势为零,即磁通量的变化率为零,此时磁通量最大,选项B 错误;从A ~D ,经历的时间为34周期,线圈转过的角度为3

2π,选项C

错误;若从O ~D 历时0.02 s ,则交变电流的周期为0.02 s ,而一个周期内电流的方向改变两次,所以1

s 内交变电流的方向改变了100次,选项D 正确。

对点训练:有效值的理解与计算

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 5.如心角为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

径为L 、圆磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为( ) (O 轴位于

A.BL2ω2R

B.

2BL2ω

2R

C.

2BL2ω4R D.BL2ω

4R

解析:选D 线框的转动周期为T ,而线框转动一周只有T

4

的时间内有感应电流,此时感应电流的大小

为:I =1

2BL2ωR =BL2ω2R ,根据电流的热效应有:? ??

??BL2ω2R 2R ·T 4=I 有2RT ,解得I 有=BL2ω4R ,故D 正确。

6.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。若甲、乙图中的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

U0

2 B .第二次,灯泡两端的电压有效值是

3U0

2

C .第一、第二次,灯泡的电功率之比是2∶9

D .第一、第二次,灯泡的电功率之比是1∶5

解析:选D 第一次,灯泡两端电压的有效值为U 1=

U0

2

,功率P 1=U12R =U02

2R 。第二次,设灯泡两端电

压的有效值为U 2,则

R

T 2+-

R

T 2=U22

R

T ,解得U 2= 52U 0,功率P 2=U22R =5U022R ,则P 1∶P 2=1∶5,故A 、B 、C 错误,D 正确。

7.(多选)如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像,每个周期内,前二分之一周期电压恒定,后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙所示的电路,电阻R

阻值为100 Ω

,则( )

A .理想电压表读数为100 V

B .理想电流表读数为0.75 A

C .电阻R 消耗的电功率为56 W

D .电阻R 在100秒内产生的热量为5 625 J

解析:选BD 根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:Q =U2

R T =1002R T 2

? ????

5022

R

T

2

,解得U =75 V ,

A 错误;电流表读数I =U R

=0.75 A ,B 正确;电阻R 消耗的电功率P =I 2

R =56.25 W ,C 错误;在100秒内

产生的热量Q =Pt =5 625 J ,D 正确。

8.(2017·唐山模拟)一个U 形金属线框在匀强磁场中绕OO ′轴以相同的角速度匀速转动,通过导线给同一电阻R 供电,如图甲、乙所示。其中甲图中OO ′轴右侧有磁场,乙图中整个空间均有磁场,两磁场磁

感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )

A .1∶ 2

B .1∶2

C .1∶4

D .1∶1

解析:选A 题图甲中的磁场只在OO ′轴的右侧,所以线框只在半周期内有感应电流产生,如图甲,电流表测得是有效值,所以I =1 2BS ωR

。题图乙中的磁场布满整个空间,线框中产生的感应电流如图乙,所

以I ′=

22BS ω

R

,则I ∶I ′=1∶2,即A 正确。

对点训练:交变电流“四值”的理解和应用

9.(多选)(2017·安徽“江南十校”联考)如图所示,处在垂直纸面向外、

强度大小为B 的匀强磁场中的矩形线框MNPQ ,以恒定的角速度ω绕对角线NQ 磁感应已知MN 长为l 1,NP 长为l 2,线框电阻为R 。在t =0时刻线框平面与纸面重合,

转动。

下列说法正确的是( )

A .矩形线框产生的感应电动势有效值为

2

2

Bl 1l 2ω B .矩形线框转过半周时,通过线框的瞬时电流为零

C .矩形线框转动一周时,通过线框的电荷量为

Bl1l2

R

D .矩形线框在转动半周过程中产生的热量为

πB2l12l22ω

2R

解析:选ABD 矩形线框转动产生正弦交变电流最大值:E m =Bl 1l 2ω,有效值E =

Em

2=2

2

Bl 1l 2ω,故A 正确;转过半周,线圈平面与磁场垂直,磁通量最大,感应电动势为零,瞬时电流为零,B 正确;转过一

周通过横截面的电荷量为零,C 错误;转过半周时间内产生的热量为Q =

E2R

t =? ????22Bl1l2ω2R

×π

ω

πB2l12l22ω

2R

,D 正确。

选)(2017·忻州模拟)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周10.(多轴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

期为T ,转线圈转过60°时的感应电流为1 A 。那么( )

开始计时,消耗的电功率为4 W

A .线圈

B .线圈中感应电流的有效值为2 A

C .任意时刻线圈中的感应电动势为e =4cos 2π

T t

D .任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=T πsin 2π

T

t

解析:选AC 线圈转动的角速度ω=2π

T ,线圈平面从与磁场方向平行开始计时,当转过60°时,电

流的瞬时值表达式为i =I m cos 60°=1 A ,解得I m =2 A ,则正弦交变电流的有效值为I =

Im 2

= 2 A ,B

项错;线圈消耗的电功率P =I 2

R =4 W ,A 项正确;由欧姆定律可知,感应电动势最大值为E m =I m R =4 V ,所以其瞬时值表达式为e =4cos 2πT t ,C 项正确;通过线圈的磁通量Φ=Φm sin ωt =Φm sin 2π

T

t ,感应电

动势的最大值E m =BS ω=Φm ×2πT ,Φm =EmT 2π,联立解得Φ=2T πsin 2π

T

t ,D 项错。

合训练

考点综

11.(2017·开封模拟)如图所示,一个半径为r 的半圆形线圈,以直径转动,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

ab 为轴匀速

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

感应强度为不计,求:

电动势的最大值。

(1)感应

(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)求出电流表的示数。

解析:(1)线圈绕轴转动时,在电路中产生如图所示的交变电流:

此交变电流的最大值为

E m =BS ω=B

πr22

2πn =π2Bnr 2

(2)在转过1

4

周期的时间内,导体一直切割磁感线,则产生的热量Q =

? ????Em 22

R

·T 4

=π4B2nr4

8R

(3)在转过14周期的时间内,电动势的平均值E =

ΔΦ

Δt

通过R 的电荷量q =I Δt =

E

R Δt =ΔΦR =πBr2

2R

(4)根据电流的热效应,在一个周期内:

Q =I 2RT =

? ????

Em 22R

·T

2

故电流表的示数为I =π2r2nB

2R

答案:(1)π2Bnr 2

(2)π4B2nr48R (3)πBr22R (4)

π2r2nB 2R

12.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 2π

T

t ,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~T

4

时间内,通过小灯泡的电荷量。

解析:(1)由图像知,线圈中产生的交变电流的周期T =3.14×10-2

s ,所以E m =nB m S ω=2πnBmS T

=8.0

V 。

(2)电流的最大值I m =Em R +r =0.80 A ,有效值I =Im 2=225 A ,小灯泡消耗的电功率P =I 2

R =2.88 W 。

(3)在0~T 4时间内,电动势的平均值E -=nS ΔB Δt ,平均电流I -

=E -

R +r

nS ΔB

+Δt

,流过灯泡的电荷量

Q =I -

Δt =

nS ΔB R +r

=4.0×10-3

C 。

答案:(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3

C

交变电流传感器(附答案)

第十单元交变电流传感器 章末达标测试 (时间:60分钟满分:110分) 一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,每小题只有一个选项符合题意) 1.如图1所示,原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时,以下说法不.正确的是() 图 1 A.原、副线圈磁通量之比为2∶1 B.原、副线圈电流之比为1∶2 C.输入功率和输出功率之比为1∶1 D.原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1 2.如图2所示,三个灯泡是相同的,额定功率足够大,直流电源 E1内阻可以忽略,交流电源E2电动势的有效值与E1相等,自感线 圈电阻不计。当开关S接到接点A时,三灯亮度相同,当开关S接 到接点B时() A.甲、乙、丙三灯亮度相同 B.甲灯最亮,丙灯不亮图2 C.甲灯和乙灯等亮,丙灯不亮 D.乙灯最亮,丙灯不亮 3.如图3所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电 阻,D为发光二极管(电流越大,发光越强),且R与D距离不变,下列说法中 正确的是() A.当滑动触头向左移动时,L消耗的功率增大 B.当滑动触头向左移动时,L消耗的功率减小图3 C.当滑动触头向右移动时,L消耗的功率可能不变 D.无论怎样移动滑动触头,L消耗的功率不变 4.全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进行排水和脱水工序时,控制铁芯1的线圈通电,使铁芯2运动,从而牵引排水阀的阀门,排除污水(如图4所示)。以下说法中正确的是()

图 4 ①若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为N极,B端为S极 ②若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为S极,B端为N极 ③若a、b处输入交变电流,铁芯2不能被吸入线圈中 ④若a、b处输入交变电流,铁芯2仍能被吸入线圈中 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 5.利用如图5所示的电流互感器可以测量被测电路中的电流,若互 感器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶100,交流电流表A的示数是50 mA, 则() A.被测电路的电流有效值为0.5 A B.被测电路的电流平均值为0.5 A C.被测电路的电流最大值为5 2 A 图5 D.原、副线圈中的电流同时达到最大值 6.(2012·江苏苏北四市调研)如图6甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1,R1=10 Ω,R2=20 Ω,电容器电容C=100 μF。已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示,则() 图 6 A.原线圈输入电压的最大值为400 V B.交流电的频率为100 Hz

高中高考物理试卷试题分类汇编.doc

2019年高考物理试题分类汇编(热学部分) 全国卷 I 33. [物理—选修 3–3]( 15 分) (1)( 5 分)某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好,空气可视 为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直 至容器中的空气压强与外界相同。此时,容器中空气的温度__________ (填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度__________ (填“大于”“小于”或“等于”)外界空气 的密度。 (2)( 10分)热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性 气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔 中的材料加工处理,改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的 容积为 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的 容积为×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为×107Pa,使用后瓶中剩余气体压强为×106Pa;室温温度为 27 ℃。氩气可视为理想气体。 (i)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强; (i i )将压入氩气后的炉腔加热到 1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强。 全国卷 II 33. [ 物理—选修 3-3] ( 15 分) (1)( 5分)如 p-V 图所示, 1、2、 3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同 状态,对应的温度分别是 T1、T2、 T3。用 N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位 时间内撞击容器壁上单位面积的次数,则N1______N2, T1______T3, N2 ______N3。(填“大于”“小于”或“等于”)

第十章交变电流传感器章末质量检测

第十章交变电流传感器章末质量检测 一、单项选择题(此题共7小题,每题5分,共35分) 1.如图1所示,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为S额定功率均为P,变 压器为理想变压器,现在四个灯泡都正常发光,那么变压器的匝数比//I : 和电源电压5分不为 th KJ I

A. 1 :2 2U B. 1 :2 4U C. 2 :1 4U D. 2 :1 2U 解析:设灯泡正常发光时,额定电流为儿.由题图可知,原线圈中电流1^ = 10,副线 圈中两灯并联,副线圈中电流I副二2I0 .U Wi = U.依照理想变压器的差不多规律:I原 Ih二/ BJ/22得血:"2二2 :1 ; U 副二山加2得u原二2U ,因此s二4U.C顷正确?答案:C 2.(2018-江苏离冷)2007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 他们发觉 ''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.在以下有关其他电阻应用的讲法中,错误的选项 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.电阻在电路中要紧起到通过直流、阻碍交流的作用 解析:热敏电阻对温度专门敏锐,光敏电阻对光照专门敏锐,电阻丝可用于电加热, 这专门常见,因此A、B、C三个讲法均正确:交流电、直流电均可通过电阴,电阴对它们均可产生阴碍作用,因此D错误. 答案:D 3.如图2所示,乩为定值电阻,&为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻 值随温度的升高而减小的热敏电阻),L为小灯泡,当温度降低时 () A.乩两端的电压増大 图2 B.电流表的示数增大 C.小灯泡的亮度变强 D.小灯泡的亮度变弱

高考物理电磁学知识点之交变电流单元汇编含答案(6)

高考物理电磁学知识点之交变电流单元汇编含答案(6) 一、选择题 1.如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r =1.0Ω,外接R =9.0Ω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 =10 sin10πt (V ),则( ) A .该交变电流的频率为10Hz B .该电动势的有效值为10 V C .外接电阻R 所消耗的电功率为9W D .电路中理想交流电流表的示数为 A 2.如图所示,一理想变压器,左右两边接有额定电压均为U 的4盏完全相同的灯泡(额定功率为P )左端接在一电压恒为U o 的交流电源两端。此4盏灯刚好正常发光。下列说法中正确的是( ) A .该变压器的原副线圈匝数比为1∶3 B .此时交流电源输出的功率为3P C .U o =4U D .如果灯L 2突然烧断,L 1将变亮,而其余2盏将变暗 3.在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则 ( ) A .t =0.005s 时线圈平面与磁场方向平行 B .t =0.010s 时线圈的磁通量变化率最大 C .线圈产生的交变电动势频率为100Hz D .线圈产生的交变电动势有效值为311V 4.如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为12:55:1n n =,原线圈接入电压 2202u tV π=的交流电源,图中电表均为理想电表,闭合开关后,当滑动变阻器 的滑动触头P 从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是( )

t 时,电压表的示数为0 A.副线圈中交变电流的频率为100Hz B.0 C.电流表的示数先变小后变大D.电流表的示数先变大后变小 5.如图所示,两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P,且L1、L2、L3为相同的灯泡,匝数比为,则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为( ) A.P、P B.9P、C.、9P D.、9P 6.如图甲所示为一理想变压器,原、副线圈匝数比为22∶1,两个标有“10 V,5 W”的小灯泡并联在副线圈的两端.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图乙所示,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)。则下列说法正确的是 () A.经过1 min原线圈的输出电能为6×102 J B.由于电压过高小灯泡会被烧坏 C.电压表的示数为 2202 V D.电流表的示数为 2 A 7.如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则 A.U=110V,I=0.2A B.U=110V,I=0.05A

物理高考题分类汇编

2019高考物理题分类汇编 一、直线运动 18.(卷一)如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高 度为H 。上升第一个4H 所用的时间为t 1,第四个4H 所用的时间为t 2。不计空气阻力,则21 t t 满足() A .1<21t t <2 B .2<21 t t <3 C .3<21t t <4 D .4<21t t <5 25. (卷二)(2)汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶司机忽然发现前方有一警示牌立即刹车。从刹车系统稳定工作开始计时,已知汽车第1s 内的位移为24m ,第4s 内的位移为1m 。求汽车刹车系统稳定工开始计时的速度大小及此后的加速度大小。 二、力与平衡 16.(卷二)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为3,重力加速度取10m/s 2。若轻绳能承受的最大张力为1500N ,则物块的质量最大为() A .150kg B .1003kg C .200kg D .2003kg 16.(卷三)用卡车运输质量为m 的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于 两光滑斜面之间,如图所示。两斜面I 、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°。重力加速度为g 。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面I 、Ⅱ压力的大小分别为F 1、F 2,则() A .1233= =F mg F mg , B .1233==F mg F mg , C .121 3== 2F mg F mg , D .1231==2 F mg F mg ,

19.(卷一)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物 块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力 缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已 知M始终保持静止,则在此过程中() A.水平拉力的大小可能保持不变 B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 三、牛顿运动定律 20.(卷三)如图(a),物块和木板叠放在实验台上,木板与实验台之间的摩擦可以忽略。物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时 撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关 系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如 图(c)所示。重力加速度取g=10m/s2。由题给数 据可以得出() A.木板的质量为1kgB.2s~4s内,力F的大小为 C.0~2s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为 四、曲线与天体 19.(卷二)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台 起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向 的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪 道上的时刻。() A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小 B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大 C.第一次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次 的大 D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大

高中物理选修3-2交变电流 传感器知识点及练习

交变电流 传感器 一.交变电流的产生和变化规律 1.交变电流:大小和方向都随时间做 变化的电流 2.正弦交流电(1)产生:闭合矩形线圈在匀强磁场中绕 方向的轴匀速转动时线圈中产生的感应电流 (2)中性面:①定义:与磁场方向 的平面 ②特点:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量 ,磁通量的变化 率为 ,感应电动势为 ,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 = ;②电压(u ):u = ; ③电流(i ):i = 。 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 = 2.交流电的四值 ①峰值:交变电流的峰值就是它能达到的 ,正弦交流电的峰值E m = ,对应电容器的击穿电压。 ②瞬时值:交变电流某一时刻的值,对应计算线圈某时刻的受力情况,通电时间等。 ③有效值:让交流与恒定电流分别通过大小 的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的 相等,则这个恒定电流I 、恒定电压U 就称作这个交流电的有效值,对应关于交流电的功和能的问题 ④平均值:=E ,对应计算通过电路横截面的电荷量q = 三.变压器 远距离输电 1.构造和原理 (1)主要构造:由 、 和 组成 (2)工作原理:电磁感应的 现象 2.理想变压器的基本关系 (1)功率关系:P 入= (2)电压关系:=2 1U U ,若21n n >,为 变压器;若21n n <,为 变压器 (3)电流关系:只有一个副线圈时, =21I I ; 有多个副线圈时,n n I U I U I U I U +++= 332211 四.远距离输电——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=?P 。 (2)电压损失:=?U ,减小功率损失和电压损失,都要求提高 ,减小输电电流 五.传感器 1.概念:传感器通常是把被测的 信息,按一定规律转换成与之对应的 信息的器件或装置

高考物理电磁交变电流知识点总结

2019年高考物理电磁交变电流知识点总结物理的学习不是呆板的,而是灵活的,如果一味地埋头苦学而不知道去思考总结,那么结果往往是付出与收获不成正比。以下是电磁学和交变电流方面的重要结论。 1.若一条直线上有三个点电荷,因相互作用而平衡,其电性及电荷量的定性分布为“两同夹一异,两大夹一小”。 2.匀强电场中,任意两点连线中点的电势等于这两点的电势的平均值。在任意方向上电势差与距离成正比。 3.正电荷在电势越高的地方,电势能越大,负电荷在电势越高的地方,电势能越小。 4.电容器充电后和电源断开,仅改变板间的距离时,场强不变。 5.两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,异向电流相互排斥;两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 6.带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时做圆周运动的周期与粒子的速率、半径无关,仅与粒子的质量、电荷和磁感应强度有关。 7.带电粒子在有界磁场中做圆周运动 (1)速度偏转角等于扫过的圆心角。 (2)几个出射方向 ①粒子从某一直线边界射入磁场后又从该边界飞出时,

速度与边界的夹角相等。 ②在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出——对称性。 ③刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中的轨 迹与边界相切。 (3)运动的时间:轨迹对应的圆心角越大,带电粒子在磁场中的运动时间就越长,与粒子速度的大小无关。 8.速度选择器模型:带电粒子以速度v射入正交的电场和磁场区域时,当电场力和磁场力方向相反且满足v=E/B时,带电粒子做匀速直线运动(被选择)与带电粒子的带电量大小、正负无关,但改变v、B、E中的任意一个量时,粒子将发生偏转。 9.回旋加速器 (1)为了使粒子在加速器中不断被加速,加速电场的周期必须等于回旋周期。 (2)粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径。 (3)在粒子的质量、电量确定的情况下,粒子所能达到的最大动能只与D形盒的半径和磁感应强度有关,与加速器的电压无关(电压只决定了回旋次数)。 (4)将带电粒子:在两盒之间的运动首尾相连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动,带电粒子每经过电场加

历年高考物理试题分类汇编

历年高考物理试题分类汇编 牛顿运动定律选择题 08年高考全国I理综 15.如图,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静 止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的 摩擦力,则在此段时间内小车可能是AD A.向右做加速运动 B.向右做减速运动 C.向左做加速运动 D.向左做减速运动 08年高考全国II理综 16.如图,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧 挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑。已知A与斜面之间 的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾 角为α。B与斜面之间的动摩擦因数是A A. 2 tan 3 α B. 2 cot .3 α C. tanαD.cotα 08年高考全国II理综 18.如图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳 两端各系一小球a和b。a球质量为m,静置于地面;b球质量为 3m,用手托往,高度为h,此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放 b后,a可能达到的最大高度为B A.h B.1.5h C.2h D.2.5h 08年高考北京卷理综 20.有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一跸特殊条件下的结果等方面进

行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性。 举例如下:如图所示。质量为M 、倾角为θ的滑块A 放于水平地面上。把质量为m 的滑块 B 放在A 的斜面上。忽略一切摩擦,有人求得B 相对地面的加 速度a=2 sin sin M m g M m θθ++,式中g 为重力加速度。 对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题。他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对的”。但是,其中有一项是错误的。请你指出该项。D A. 当θ?时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的 B. 当θ=90?时,该解给出a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的 C. 当M ≥m 时,该解给出a=gsin θ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的 D. 当m ≥M 时,该解给出a=sin B θ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的 08年高考山东卷理综 19.直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所 示。设投放初速度为零.箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中.下列说法正确的是C A.箱内物体对箱子底部始终没有压力 B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大 C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来” 08年高考宁夏卷理综 20.一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通 过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为N ,细绳对小球的拉力为T ,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是AB

交变电流和传感器重点教学内容

交变电流和传感器 1.交变电流定义: 例题1.如图1所示的A 、B 、C 、D 四个图象中,哪一个能正确反映交变电流的变化规律? 答案:A C D 知识链接: ①大小和方向均随时间而作周期性变化的电流叫做交变电流。上面的四个图象中,很容易看出其中的A 、C 、D 画出了一个或两个周期内i ----t 或e ----t 变化关系图象,图象都能中反映出电流i 或电动势e 的大小和方向确实是随时间作周期性变化的;但对于图象B 来说,虽然形式像是正弦曲线,但仔细看一下就会发现,它反映出的只是电压的大小随时间作周期性变化,方向并没有变化,不符合交变电流的定义。 ②随时间按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电,像图1中的A 。这里需要注意的问题就是,正弦交流电的图象也并非一定是正弦曲线,余弦曲线反映的也是正弦交流电的变化规律,也叫正弦交流电。其实,正弦曲线和余弦曲线只是坐标原点选取的不同而已。 2.交变电流的产生及描述交变电流的物理量: 例题2.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,在转动过程中,线框中的最大磁通量为m ?,最大感应电动势为m E ,则下列说法中正确的是 A .当穿过线框的磁通量为零时,感应电动势也为零 B .当穿过线框的磁通量减小时,感应电动势在增大 C .当穿过线框的磁通量等于m ?5.0时,感应电动势等于m E 5.0 D .线框转动的角速度m m E ?ω/= 解析:根据正弦交流电的产生及其变化规律:当磁通量最大时,感应电动势为零;当磁通量减小时,感应电动势在增大;磁通量为零时,感应电动势最大。由此可知,选项A 错误,B 正确。 设线框从中性面开始计时,则有 t E e m ωsin = 式中 ωBS E m =

高考物理真题分类汇编(详解)

高中物理学习材料 (马鸣风萧萧**整理制作) 2011年高考物理真题分类汇编(详解) 功和能 1.(2011年高考·江苏理综卷)如图所示,演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于 A .0.3J B .3J C .30J D .300J 1.A 解析:生活经验告诉我们:10个鸡蛋大约1斤即0.5kg ,则一个鸡蛋的质量约为 0.5 0.0510 m kg = =,鸡蛋大约能抛高度h =0.6m ,则做功约为W=mgh =0.05×10×0.6J=0.3J ,A 正确。 2.(2011年高考·海南理综卷)一物体自t =0时开始做直线运动,其速度图线如图所示。下列选项正确的是( ) A .在0~6s 内,物体离出发点最远为30m B .在0~6s 内,物体经过的路程为40m C .在0~4s 内,物体的平均速率为7.5m/s D .在5~6s 内,物体所受的合外力做负功 v/m ·s -1 10

2.BC 解析:在0~5s,物体向正向运动,5~6s向负向运动,故5s末离出发点最远,A错;由面积法求出0~5s的位移s1=35m, 5~6s的位移s2=-5m,总路程为:40m,B对;由面积法求出0~4s的位移s=30m,平度速度为:v=s/t=7.5m/s C对;由图像知5~6s过程物体加速,合力和位移同向,合力做正功,D错 3.(2011年高考·四川理综卷)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图,假定其过程可简化为:打开降落伞一段时间后,整个装置匀速下降,为确保安全着陆,需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,则 A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力 C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态 3.A 解析:在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,加速度方向向上,返回舱处于超重状态,动能减小,返回舱所受合外力做负功,返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力。火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力,火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小。 4.(2011年高考·全国卷新课标版)一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用。此后,该质点的动能可能 A.一直增大 B.先逐渐减小至零,再逐渐增大 C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小 D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大 4.ABD 解析:当恒力方向与速度在一条直线上,质点的动能可能一直增大,也可能先逐渐减小至零,再逐渐增大。当恒力方向与速度不在一条直线上,质点的动能可能一直增大,也可能先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大。所以正确答案是ABD。

2020年高考物理试题分类汇编 普通高校招生考试 精品

θ F 2020普通高校招生考试试题汇编-相互作用 1(2020安徽第1题).一质量为m 的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F ,如图所示。则物块 A .仍处于静止状态 B .沿斜面加速下滑 C .受到的摩擦力不便 D .受到的合外力增大 答案:A 解析:由于质量为m 的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上,说明斜面对物块的作用力与物块的重力平衡,斜面与物块的动摩擦因数μ=tan θ。对物块施加一个竖直向下的恒力F ,使得合力仍然为零,故物块仍处于静止状态,A 正确,B 、D 错误。摩擦力由mg sin θ增大到(F +mg )sin θ,C 错误。 2(2020海南第4题).如图,墙上有两个钉子a 和b,它们的连 线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l 。一条不可伸长 的轻质细绳一端固定于a 点,另一端跨过光滑钉子b 悬挂一质量 为m1的重物。在绳子距a 端2 l 得c 点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码,平衡后绳的ac 段正好水平,则重物和钩 码的质量比12 m m 为 A.5 B. 2 C. 52 D.2 解析:平衡后设绳的BC 段与水平方向成α角,则:tan 2,sin 5 αα== 对节点C 分析三力平衡,在竖直方向上有:21sin m g m g α=得:1215sin 2 m m α==,选C 3 (广东第16题).如图5所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连 接两根弹簧,连接点P 在F 1、F 2和F 3三力作用下保持静止。下列判断正 确的是 A. F 1 > F 2> F 3 B. F 3 > F 1> F 2 C. F 2> F 3 > F 1 D. F 3> F 2 > F 1 4(北京理综第18题).“蹦极”就是跳跃者把一 端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高 处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受 绳子拉力F 的大小随时间t 变化的情况如图所示。 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速 度为g 。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速

高考物理大复习交变电流试题

第10章交变电流 1.在图所示电路中,A是熔断电流I0=2 A 的保险丝,R是可变电阻,S是交流电源。交流电源的内电阻不计,其电动势随时间变化的规律是e=2202sin(314t) V。为了不使保险丝熔断,可变电阻的阻值应该大于( ) A.110 2 Ω B.110 Ω C.220 Ω D.220 2 Ω 解析U=220 V,R min=U I0= 220 2 Ω=110 Ω。 答案 B 2.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向),当转到如图所示位置时,磁通量和感应电动势大小的变化情况是( ) A.磁通量和感应电动势都在变大 B.磁通量和感应电动势都在变小 C.磁通量在变小,感应电动势在变大 D.磁通量在变大,感应电动势在变小 解析由题图可知,Φ=Φm cos θ,e=E m sin θ,所以磁通量变大,感应电动势变小。 答案 D 3.(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin 100πt(V)。对此电动势,下列表述正确的是( ) A.最大值是50 2 V B.频率是100 Hz C.有效值是25 2 V D.周期是0.02 s 解析从中性面开始计时,交变电动势的表达式为e=E m sin ωt,因e=50sin 100πt(V),所以最大值E m=50 V,A错误;由ω=2πf=100π rad/s得f=50 Hz,B错误;有效值E =E m 2 =25 2 V,C正确;T= 1 f =0.02 s,D正确。 答案CD 4.一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中,线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示,下列说法中正确的是( )

2021高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述学案新人教版

第十一章交变电流传感器▌考试说明▌ 课程标准命题热点 1.通过实验,认识交变电流。能用公式和图象描述正弦交变电流。2.通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时用高电压的道理。 3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。 4.知道非电学量转化成电学量的技术意义。 5.通过实验,了解常见传感器的工作原理。会利用传感器设计并制作简单的自动控制装置。 6.列举传感器在生产生活中的应用。(1)交变电流的图象、表达式及其“四值”的应用。 (2)理想变压器的基本原理及动态分析。(3)远距离输电问题。 第1讲交变电流的产生及描述 ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU 知识梳理·自测巩固 知识点1 交变电流 1.定义: 大小和方向都随时间做__周期性变化__的电流叫作交变电流。 2.图象:如图所示, 图__甲、乙、丙、丁__所示电流都属于交变电流,图__戊__所示电流属于恒定电流。 知识点2 正弦式交变电流的产生和变化规律 1.产生:如图所示,在匀强磁场里,线圈绕__垂直磁场__方向的轴匀速转动时,可产生正弦式交变电流。

2.中性面及其特点。 (1)定义:与磁场方向__垂直__的平面。 (2)特点: ①线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量__最大__,磁通量的变化率为__零__,感应电动势为__零__。 ②线圈转动一周,__2次__经过中性面,线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次。 3.图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为__正弦__曲线,如图所示。 4.变化规律(线圈从中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律:e =__E msin ωt __。 (2)电压u 随时间变化的规律:u =__U msin ωt __。 (3)电流i 随时间变化的规律:i =__I msin ωt __。 其中ω是线圈转动的__角速度__,E m =__nBSω__。 知识点3 描述交变电流的物理量 1.周期和频率 (1)周期(T ):交变电流完成__一次周期性__变化,即线圈__转一周__所需要的时间,单位是__秒(s)__,公式T =__ 2π ω __。 (2)频率(f ):交变电流在__1_s 内完成周期性变化__的次数,单位是__赫兹(Hz)__。 (3)周期和频率的关系:__T =1f __或__f =1 T __。 2.交变电流的“四值”

高考物理分类交变电流

2010年高考物理分类复习——交变电流 (09年天津卷) 9.(6分)(1)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2π的过程中,通过导线横截面的电荷量q= 。 答案:(1)R BS 22ω,R BS 解析:本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。 电动势的最大值ωBS E =m ,电动势的有效值2 m E E =,电流的有效值R BS R E I 22ω==;R BS R t t R t R E t I q =====?Φ???Φ??。 (09年广东物理)9.图为远距离高压输电的 示意图。关于远距离输电,下列表述正确的是 A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电 过程中的电能损失 B .高压输电是通过减小输电电流来减小电路 的发热损耗 C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小 D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 答案:ABD 解析:依据输电原理,电路中的功率损耗线R I P 2=?,而S L R ρ=线,增大输电线的横截面积,减小输电线的电阻,则能够减小输电线上的功率损耗,A 正确;由P=UI 来看在输送功率一定的情况下,输送电压U 越大,则输电电流越小,则功率损耗越小,B 正确;若输电电压一定,输送功率越大,则电流I 越大,电路中损耗的电功率越大,C 错误;输电电压并不是电压越高越好,因为电压越高,对于安全和技术的要求越高,因此并不是输电电压

2019年高考物理试题分类汇编:选修3-4专题

2019年高考物理试题分类汇编:3--4 1.(2018福建卷).一列简谐波沿x 轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,此时质点P 正沿y 轴负方向运动,其振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是 A .沿x 轴负方向,60m/s B .沿x 轴正方向,60m/s C .沿x 轴负方向,30 m/s D .沿x 轴正方向,30m/s 答案:A 2.(1)(2018福建卷)(6分)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图): ①下列说法哪一个是错误......的_______。(填选项前的字母) A .调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝 B .测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐 C .为了减少测量误差,可用测微目镜测出n 条亮纹间的距离a ,求出相邻两条亮纹间距x /(1)a n =-V ②测量某亮纹位置时,手轮上的示数如右图,其示数为___mm 。 答案:①A ②1.970 3.(2018上海卷).在光电效应实验中,用单色光照射某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的( ) (A )频率 (B )强度 (C )照射时间 (D )光子数目 答案: A 4.(2018上海卷).下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则( ) (A )甲为紫光的干涉图样 (B )乙为紫光的干涉图样 (C )丙为红光的干涉图样 (D )丁为红光的干涉图样 答案: B 5.(2018上海卷).如图,简单谐横波在t 时刻的波形如实线所示,经过?t =3s ,其波形如虚线所示。已知图中x 1与x 2相距1m ,波的周期为T ,且2T <?t <4T 。则可能的最小波速为__________m/s ,最小周期为__________s 。 (A ) (B ) ( C ) (D )

高考试题分类解析-物理专题18交变电流和传感器

(十八)交变电流和传感器 一.2012年高考题 1. (2012·山东理综)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5V B 2 C .实现点火的条件是 2 1 n n >1000 D .实现点火的条件是2 1 n n <1000 1.【答案】BC 2 V ,选项B 正确A 错误。当变压器匝数比2 1 n n >1000,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。选项C 正确D 错误。 【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。 2.(2012·江苏物理)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有

(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零

(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变 (C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起 (D) 地 面上的 人接触 火线发 生触电 时,开关 K 将被 电磁铁 吸起 3.(2012·四川理综)如图所示,在铁芯P上绕着两个线圈a和b,则 A.线圈a输入正弦交变电流,线圈b可输出恒定电流 B.线圈a输入恒定电流,穿过线圈b的磁通量一定为零 C.线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响 D.线圈a的磁场变化时,线圈b中一定有电场 3.【答案】:D 【解析】:线圈a输入正弦交变电流,线圈b输出的也是正弦交变电流;线圈a输入恒定电流,穿过线圈b的磁通量恒定,选项AB错误;线圈b输出的交变电流对线圈a的磁场造成影响,选项C错误;线圈a的磁场变化时,线圈b中一定有感应电场,选项D正确。 【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。 4. (2012·广东理综物理)某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt(V),对此电动势,下列表述正确的有 A. 最大值是502V B. 频率是100Hz C.有效值是252V D. 周期是0.02s 4【答案】:CD

2014届一轮复习第十章交变电流传感器

第十章 交变电流 传感器 第 1 课时 交变电流的产生及描述 基础知识归纳 1.交变电流 大小 和 方向 都随时间做周期性变化的电流.其中,方向随时间变化是交变电流的最主要特征. 2.正(余)弦式交流电 交变电流的产生有很多形式.常见的正(余)弦式交变电流可由线圈在匀强磁场中绕 垂直 磁感应强度方向的轴转动产生.若从中性面开始转动则产生 正弦 式交变电流,从峰值转动则产生 余弦 式交变电流. 3.中性面与峰值面 当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时,各边都不切割磁感线,线圈中没有感应电流,这个特定位置叫做 中性面 .其特点是:与磁场方向垂直,线圈每次经过该面感应电流方向均发生改变,线圈每转一周,两次经过中性面,故感应电流的方向改变两次.峰值面的特点是:磁通量为 零 ,但电动势 最大 . 4.描述交变电流的“四值” (1)瞬时值:e =NBS ωsin ωt ,i =I m sin ωt (从中性面开始计时) (2)峰值:E m =NBS ω,I m =E m /R (3)平均值:E =N t Φ??,R E I = (4)有效值:根据电流的 热效应 定义,E =2 m E ,I =I m /2(正、余弦式交流电). 重点难点突破 一、如何理解正弦式交流电的峰值、有效值和平均值 峰值:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感应线方向的轴匀速转动时,所产生的感应电动势的峰值为E m =NB ωS ,即仅由匝数N ,线圈面积S ,磁感应强度B 和角速度ω四个物理量决定.与轴的具体位置、线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的.一般在求瞬时值的表达式时,需求出其最大值. 有效值:是根据交变电流的热效应规定的,反映的是交变电流产生热效应的平均效果.让交变电流与恒定电流通过阻值相同的电阻,若在相等时间内产生的热量相等,这一恒定电流值就是交变电流的有效值. 正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是: E =E m /2 I =I m /2 U =U m / 2 平均值:指在一段时间内产生的电压(电流)的平均值,其数值需由法拉第电磁感应定律求,即E = t Φ n ??计算.求通过横截面电荷量时需用电流的平均值,或指交变电流图象的波形与横轴(t 轴)所围面积跟时间的比值. 二、学习交变电流时如何区分使用有效值和平均值 1.在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率及确定保险丝的熔断电流时,只能用交流电的有效值;在考虑电容器的耐压值时,则应用交变电流的最大值;在计算通过导体的电荷量时,只能用平均值,而不能用有效值. 2.在实际应用中,交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值,交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值,解题中,若题目不加特别说明,提到的电流、电压、电动势,都是指有效值. 3.对非正弦式交变电流的有效值,必须按有效值的定义求出. 三、交变电流的图象可提供什么信息 1.根据图象的意义,从图象的纵坐标轴上可以直接读出交变电流的峰值,从图象的横坐标轴上可以直接读出交变电流的周期,从而可推导角速度及频率. 2.周期与角速度、频率的关系是T =ω π21=f .交变电流的频率与线圈的频率相等.

2021届一轮高考物理:交变电流、传感器习题(含)答案

2021届一轮高考物理:交变电流、传感器习题(含)答案*交变电流、传感器* 1、(双选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R 1为定值电阻,R 2 为光敏电 阻。光强增大时,R 2的阻值减小,R 3 为滑动变阻器,平行板电容器与定值电阻 R 1 并联,闭合开关,下列判断正确的是( ) A.仅增加光照强度时,电容器所带电荷量将减小 B.仅减弱光照强度时,电源的输出功率一定减小 C.仅将滑动变阻器的滑片向上移动时,电容器贮存的电场能将减小 D.仅将滑动变阻器的滑片向下移动时,电源的效率将增大 2、 如图所示,虚线框内为漏电保护开关的原理示意图,变压器A处用火线和零线平行绕制成线圈,然后接到用电器,B处有一个输电线圈,一旦线圈B中有电流,经过电流放大器后便能推动继电器切断电源,如果甲、乙、丙、丁四人分别以图示方式接触电线(裸露部分),甲、乙、丙站在木凳上,则下列说法正确的是( ) A.甲不会发生触电事故,继电器不会切断电源 B.乙会发生触电事故,继电器不会切断电源 C.丙会发生触电事故,继电器会切断电源 D.丁会发生触电事故,继电器会切断电源 3、(多选)如图甲所示,标有“220 V 40 W”的电灯和标有“20 μF300 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S,下列判断正确的是( )

甲乙 A.t=T 2 时刻,V的示数为零 B.电灯恰正常发光 C.电容器有可能被击穿 D.交流电压表V的示数保持1102V不变 4、 有一种调压变压器的构造如图所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,C、D 之间加上输入电压,转动滑动触头P就可以调节输出电压.图中A为交流电流表,V为交流电压表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C、D两端接正弦交流电源,变压器可视为理想变压器,则下列说法正确的是( ) A.当R3不变,滑动触头P顺时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小B.当R3不变,滑动触头P逆时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小C.当P不动,滑动变阻器滑动触头向上滑动时,电流表读数变小,电压表读数变小 D.当P不动,滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变大 5、(2019·临沂市一模) (多选)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,图中电表均为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小),L1和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是( ) 甲乙 A.交流电压的频率为50 Hz

高中物理交变电流专题复习(有答案)

2015届高中物理交变电流专项复习 知识梳理: 一、交变电流 1.交变电流:电流强度的大小和方向 ,这种电流叫交变电流。 2.交变电电流的产生和变化规律 (1)产生:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是 交变电流. (2)规律(瞬时值表达式): ①中性面的特点: ②变化规律:(交变电流瞬时值的表达式) 电动势: 电压: 电流: ③正弦(余弦)交变电流的图象 二、描述交变电流的物理量 1. 交变电流的最大值: (1)交变电流的最大值(m m I E 、)与 无关,但是转动轴应与磁感线 . (2)某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压指的是交变电压的最大值. 2.交变电流的有效值: (1)有效值是利用 定义的.(即 ,则直流电的数值就是该交流电的有效值.) (2)正弦交变电流的有效值: (3)通常说的交变电流的电压、电流强度以及交流电表的读数、保险丝的熔断电流的值,都是指交变电流的 值.此外求解交变电流的电热问题时,必须用 值来进行计算. 3.交变电流的周期、频率、角速度:

(1)周期T:交变电流完成一次周期性变化所需的时间. (2)频率f:1s内完成周期性变化的次数. (3)角速度ω:1s内转过的角度. (4)三者关系: 我国民用交变电流的周期T= s、频率f= Hz、角速度ω= rad/s. 4.交变电流平均值: (1)交变电流图象中图象与t轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值. (2)平均值是利用来进行计算的,计算时只能用平均值. 三、电感和电容对交流的作用 电感是“通流、阻流、通频、阻频”. 电容是“通流、隔流、通频、阻频”. 四、变压器 1.变压器的构造图: 2.变压器的工作原理: 3. 理想变压器 (1)电压跟匝数的关系: (2)功率关系: (3)电流关系: (4)决定关系:

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