百校百市物理期末考试优化重组卷专题12交变电流和传感器教师版.docx
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百校百市物理期末考试优化重组卷专题12交变电流和传感器教师版
2012百校百市物理期末考试优化重组卷专题12交变电流和传感器(教师版)
一。
选择题〔此题共10小题,每题4分。
每题有多个选项符合题意。
全部选对得4分,选对不全得2分,错选或不答的得0分。
〕
1.〔2018江苏苏州期末〕遥控器能调换电视机频道,利用的是光传感器。
以下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
1.答案:
A解析:
红外报警装置利用的是光传感器,选项A正确。
2.〔2018江苏苏州期末〕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=10Ω,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。
那么以下说法中正确的有
A、当单刀双掷开关与A连接时,电压表的示数为31.1V
B、当单刀双掷开关与B连接且在0.01S时,电流表示数为2.2A
C、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25HZ
D、当单刀双掷开关由A拨向B时,原线圈的输入功率变大
2.答案:
BCD解析:
当单刀双掷开关与A连接时,电压表的示数为22V,选项A错误;当单刀双掷开关与B连接且在0.01S时,电流表示数为2.2A,选项B正确;当单刀双掷开关由A拨向B时,副线圈输出电压的频率仍为50HZ,选项C错误;当单刀双掷开关由A拨向B时,副线圈输出电压为44V,副线圈输出功率增大,原线圈的输入功率变大,选项D正确。
3、〔2018北京西城期末〕如下图,一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO
匀速转动。
转轴OO
过AD边和BC边的中点。
假设从图示位置开始计时,穿过线圈的磁通量
随时间T的变化关系可以表示为
〔WB〕,时间T的单位为S。
矩形线圈电阻为2.0Ω。
以下说法正确的选项是
A、线圈中电流的有效值约为3.14A
B、穿过线圈的磁通量的最大值为
WB
C、在任意1S时间内,线圈中电流的方向改变10次
D、在任意1S时间内,线圈克服安培力所做的功约为9.86J
3.答案:
D解析:
穿过线圈的磁通量最大值为BS=0.1WB,选项B错误;转动角速度ω=20π,产生的感应电动势最大值为BSω=2πV,线圈中电流的最大值约为3.14A,选项A错误;在任意1S时间内,线圈中电流的方向改变20次,选项C错误;在任意1S时间内,产生电能W=EIT=3.142=9.86J,线圈克服安培力所做的功约为9.86J,选项D正确。
4、〔2018河北衡水中学期末〕如图是一种理想自耦变压器示意图、线圈绕在一个圆环形的铁芯上,P是可移动的滑动触头、AB间接交流电压U,输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2,Q为滑动变阻器的滑动触头、当开关S闭合,P处于如下图的位置时,两灯均能发光、以下说法正确的选项是〔〕
A、P不动,将Q向右移动,变压器的输入功率变大
B、P不动,将Q向左移动,两灯均变暗
C、Q不动,将P沿逆时针方向移动,变压器的输入功率变大
D、P、Q都不动,断开开关S,L1将变暗
4.答案:
C解析:
P不动,将Q向右移动,变压器输出电流减小,输出功率减小,变压器的输入功率变小,选项A错误;P不动,将Q向左移动,变压器输出电流增大,两灯均变亮,选项B错误;Q不动,将P沿逆时针方向移动,变压器的副线圈匝数增多,输出电压增大,输出功率增大,输入功率变大,选项C正确;P、Q都不动,断开开关S,L1将变亮,选项D错误。
5、〔2018北京海淀期末〕如图2甲所示,一个理想变压器原、副线圈的匝数比N1:
N2=6:
1,副线圈两端接三条支路,每条支路上都接有一只灯泡,电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。
当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时,三只灯泡都能发光。
如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变,而将其频率变为原来的2倍,那么对于交流电的频率改变之后与改变前相比,以下说法中正确的选项是〔〕
A、副线圈两端的电压有效值均为216V
B、副线圈两端的电压有效值均为6V
C、灯泡Ⅰ变亮
D、灯泡Ⅲ变亮
5.答案:
BD解析:
由变压器变压公式,将其频率变为原来的2倍,副线圈输出电压不变,副线圈两端的电压有效值均为6V,选项A错误B正确;将其频率变为原来的2倍,灯泡Ⅰ亮度不变。
由于容抗变小,感抗变大,灯泡Ⅲ变亮,灯泡II变暗,选项C错误D正确。
6、〔2018唐山调研〕2017年入夏以来,中国南方贵州、云南、重庆等省市部分地区出现持续高温、少雨天气,引起不同程度旱情,导致大面积农作物受灾,造成群众饮水短缺等基本生活困难。
目前旱情仍在持续中,电力部门全力确保灾区的用电供应。
如下图所示,发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变,如果发电厂欲增大输出功率,那么以下说法正确的选项是〔〕
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减少
6.答案:
C解析:
如果发电厂欲增大输出功率,输电线中电流一定增大,输电线上损耗的功率增大,输电线上损耗的功率占总功率的比例增大,选项C正确D错误;升压变压器的输出电压不变,输电线上电压损失增大,降压变压器的输入电压减小,输出电压减小,选项AB错误。
7、〔2018河北衡水第五次调研〕如右图所示,有一矩形线圈,面积为S,匝数为N,内阻为R,绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动,从图示位置转900的过程中,以下说法正确的选项是
通过电阻R的电量
通过电阻R的电量Q=
外力做功平均功率P=
从图示位置开始计时,那么感应电动势随时间变化的规律为E=NBSωSINωT
7.答案:
BC解析:
从图示位置转900的过程中,磁通量变化△Ф=BS,通过电阻R的电量Q=I△T=
△T=N
=
,选项A错误B正确;矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动,产生的感应电动势最大值EM=NBSω,感应电流有效值为I=
,外力做功平均功率P=EI=I2(R+R)=
,选项C正确;从图示位置开始计时,那么感应电动势随时间变化的规律为E=NBSωSIN(ωT+π/2),选项D错误。
8、〔2018长春一模〕如下图,电源电动势为E,内阻为R。
电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻〔其电阻随光照强度增大而减小〕。
当电键S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
有关以下说法中正确的选项是
A.只逐渐增大R1的光照强度,电阻R0消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电流
B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻R3中有向上的电流
C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动
D.假设断开电键S,电容器所带电荷量变大,带电微粒向上运动
8、【答案】A
【解析】此题为闭合电路欧姆定律,含容电路,电路动态分析相关问题,考查学生综合分析能力。
只逐渐增大R1的光照强度,R1阻值变小,电流变大,R0消耗的电功率变大,电容器两端电压增大,电容器充电,R3中有向上的电流,选项A正确。
只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电路中电流不变,电源消耗的功率不变,电阻R3中没有电流,选项B错误;只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,R2接入电路中电阻增大,电源输出电流减小,电源路端电压增大,电压表示数变大。
R2两端电压增大,电容器两端电压增大,带电微粒所受电场力增大,带电微粒向上运动,选项C错误;假设断开电键S,电容器放电,所带电荷量变小,带电微粒所受电场力减小,带电微粒向下运动,选项D错误。
【二】实验题:
此题共2小题,共16分.把答案填在答题卡相应的横线上或按题目要求作答.
9.〔2018重庆期末〕在“测金属丝电阻率”实验中,提供以
下实验器材;
待测金属丝、螺旋测微器〔千分尺〕、直尺;
电源E〔电动势约3V〕;电压表V〔量程3V,内阻约5KΩ〕:
电流表A〔量程0.6A、内阻为1.0Ω〕;
滑动变阻器、开关及导线假设干、
某同学进行了如下操作:
③按照实验设计进行了实物连接如题22-4图并进行了相应测量,利用电压表
④根据以上测量,计算该金属丝的电阻率ρ=Ω·M、〔计算结果保留两位有效数字〕
9、〔8分〕
答案:
①5.56×10-2~5.59×10-2
②5.71×10-4~5.74×10-4
③4
④1.7×10-5~1.9×10-5
解析:
由电路可知,电流表内接,R+RA=U/I=5Ω,R=4Ω;金属丝截面积S=πD2/4=2.5×10-7M2。
由电阻定律,ρ=RS/L=
Ω·M=1.8×10-5Ω
·M、
10、〔8分〕〔2018安徽池州期末〕有一标有“6V,0.5A”的小型直流电动机,转子是由铜导线绕制的线圈组成,阻值约为0、5Ω。
为了测量电动机正常工作时的输出功率,应先测量电动机线圈的电阻。
现提供的器材除导线和开关外还有:
A、直流电源E:
8V(内阻不计)
B、直流电流表A1:
0~3A(内阻约为0.1Ω)
C、直流电流表A2:
0~0.6A(内阻约为0.5Ω)
D、直流电压表V1:
0~15V(内阻约为15KΩ)
E、直流电压表V2:
0~3V(内阻约为5KΩ)
F、滑动变阻器R1:
0~5Ω,2A
G、保持电阻R2:
3Ω
〔1〕测量电动机线圈的电阻时,电动机应保持不转动,那么需要选用的电流表是,电压表是。
〔填选项字母〕
〔2〕画出能较准确地测出电动机线圈电阻的电路图。
电动机用
表示。
〔3〕假设使电动机不转时,电压表的示数为1.08V,电流表的示数为0.30A,那么电动机线圈电阻为Ω。
该电动机正常工作输出的机械功率为W。
10答案:
〔1〕CE〔3〕0.602.85
解析:
测量电动机线圈的电阻时,电动机应保持不转动,电动机中电流大于正常工作电流,需要选用的电流表是量程0.6A的直流电流表A2;电压表是量程3V的直流电压表V2:
由于电动机线圈电阻很小,可以给电动机串联一个保持电阻R2用电流表外接电路测量。
由于电源电压较高,可以采用分压电路。
假设使电动机不转时,电压表的示数为1.08V,电流表的示数为0.30A,那么电动机线圈电阻为R=U/I-R2=0.60Ω;由UI=P-I2R可得电动机正常工作输出的机械功率为P=2.85W。
【三】计算题:
此题共3小题,共计46分。
解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只与出最后答案的不能得分。
有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
10、〔10分〕〔2018北京海淀期末〕如图13甲所示,长、宽分别为L1、L2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O1O2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,磁感应强度B的大小随时间T的变化关系如图13乙所示,其中B0、B1和T1均为。
在0~T1的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;T1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匀速转动。
求:
〔1〕0~T1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。
11、〔15分〕解析:
〔1〕0~T1时间内,线框中的感应电动势E=N
…〔3分〕
根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流
I=
……〔2分〕
〔2〕线框产生感应电动势的最大值EM=NB1L1L2ω……〔1分〕
感应电动势的有效值E=
NB1L1L2ω…〔1分〕
通过电阻R的电流的有效值I=
〔1分〕
线框转动一周所需的时间T=
………〔1分〕
此过程中,电阻R产生的热量Q=I2RT=πRω
…〔1分〕
〔3〕线框从图甲所示位置转过90°的过程中,
平均感应电动势
……〔2分〕
平均感应电流
…………〔1分〕
通过电阻R的电荷量Q=
………〔2分〕
12、〔15分〕1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:
将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,那么在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差,这种现象后来被称为霍尔效应,这个横向的电势差称为霍尔电势差。
〔1〕如图14甲所示,某长方体导体ABCDA′B′C′D′的高度为H、宽度为L,其中的载流子为自由电子,其电荷量为E,处在与ABB′A′面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B0。
在导体中通有垂直于BCC′B′面的电流,假设测得通过导体的恒定电流为I,横向霍尔电势差为UH,求此导体中单位体积内自由电子的个数。
〔2〕对于某种确定的导体材料,其单位体积内的载流子数目N和载流子所带电荷量Q均为定值,人们将H=
定义为该导体材料的霍尔系数。
利用霍尔系数H的材料可以制成测量磁感应强度的探头,有些探头的体积很小,其正对横截面〔相当于图14甲中的ABB′A′面〕的面积可以在0.1CM2以下,因此可以用来较精确的测量空间某一位置的磁感应强度。
如图14乙所示为一种利用霍
尔效应测磁感应强度的仪器,其中的探头装在探杆的前端,且使探头的正对横截面与探杆垂直。
这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I,又可以监测出探头所产生的霍尔电势差UH,并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小,且显示在仪器的显示窗内。
①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中,对探杆的放置方位有何要求;
②要计算出所测位置磁场的磁感应强度,除了要知道H、I、UH外,还需要知道哪个物理量,并用字母表示。
推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式。
12、〔15分〕解析:
〔1〕设单位体积内的自由电子数为N,自由电子定向移动的速率为V,
那么有I=NEHLV……〔2分〕
当形成恒定电流时,自由电子所受电场力与洛仑兹力相等,因此有
EVB0=EUH/H……………………〔2分〕
解得N=
…………〔2分〕
〔2〕①应调整探杆的放置方位〔或调整探头的方位〕,使霍尔电势差达到最大〔或使探杆与磁场方向平行;探头的正对横截面与磁场方向垂直;ABB′A′面与磁场方向垂直〕…………………………〔4分〕
②设探头中的载流子所带电荷量为Q,根据上述分析可知,探头处于磁感应强度为B的磁场中,当通有恒定电流I,产生最大稳定霍尔电压UH时,有
QVB=QUH/H…………〔1分〕
又因I=NQHLV和H=
〔2分〕
联立可解得B=
…………〔1分〕
所以,还需要知道探头沿磁场方向的宽度L…〔1分〕
13。
〔16分〕〔2018北京朝阳期末〕两根相距L=0、5M的足够长的金属导轨如图甲所示放置,他们各有一边在同一水平面上,另一边垂直于水平面。
金属细杆AB、CD的质量均为M=50G,电阻均为R=1、0Ω,它们与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0、5,导轨电阻不计。
整个装置处于磁感应强度大小B=1、0T、方向竖直向上的匀强磁场中。
当AB杆在平行于水平导轨的拉力F作用下沿导轨向右运动时,从某一时刻开始释放CD杆,并且开始计时,CD杆运动速度
随时间变化的图像如图乙所示〔在0~1、0S和2、0~3、0S内,CD做匀变速直线运动〕。
〔1〕求在0~1、0S时间内,回路中感应电流的大小;
〔2〕求在0~3、0S时间内,AB杆在水平导轨上运动的最大速度;
〔3〕1、0~2、0S内,AB杆做匀加速直线运动,在图丙中画出在0~3、0S内,拉力F随时间变化的图像。
〔不需要写出计算过程,只需画出图线〕
〔3〕拉力F随时间变化的图像如下图。
在0~1.0S时间内,F1=I1LB+μMG=0.85N;速度V1=4.8M/S;
在2.0~3.0S时间内,F3=I3LB+μMG=1.65N;速度V3=11.2M/S;
在1.0~2.0S内,AB杆做匀加速直线运动,加速度A=6.4M/S2,由牛顿第二定律,
F-I1LB-μMG=MA
F=0.25+0.32+0.6+0.8(T-1)=1.17+0.8(T-1)
最小值1.17N,最大值1.97N
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- 百校百市 物理 期末考试 优化 重组 专题 12 电流 传感器 教师版