1、专题十一交变电流传感器,高考物理(江苏专用),考点一交变电流的产生及描述1.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则?()A.电感线圈L1的作用是通高频B.电容器C2的作用是通高频,五年高考,A组自主命题江苏卷题组,C.扬声器甲用于输出高频成分D.扬声器乙用于输出高频成分,答案BD电感线圈具有“阻高频通低频”的特性,电容器具有“通交流隔直流”“通高频阻低频”的特性,当输入端既有高频成分,也有低频成分时,低频成分通过电感L1,到达扬声器甲,高频成分通过电容C2,到达扬声器乙,选项B、D正确。,规律总结分析电路,识记电感、电容的特
2、性。,2.(2012江苏单科,13,15分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为 ?,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I。,解析(1)bc、ad边的运动速度v=?感应电动势Em=4NBlv解得Em=2
3、NBl2(2)电流Im=?,安培力F=2NBIml解得F=?(3)一个周期内,通电时间t=?TR上消耗的电能W=?Rt且W=I2RT解得I=,答案(1)2NBl2(2)?(3),1.(2018课标,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方Q正等于?()?A.1?B.?1C.12D.21,B组统一命题、省(区、市)卷题组,答案D本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得,Q方=?+?=?T,Q正=?T=?T,故?=?,选项D
4、正确。,易错点拨正弦式交变电流的有效值是其峰值的?,其他交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系。,2.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO,线圈绕OO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值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压?()?A.峰值是e0B.峰值是2e0C.有效值是 ?Ne0D.有效值是 ?Ne0,答案D发电机输出电压峰值是2Ne0,A、B错误;有效值是?2Ne0=?Ne0,C错误,D正确。,3.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个10
5、0匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ,则?()?A.t=0时,线圈平面平行于磁感线B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J,答案AD本题考查正弦交流电的产生、有效值,焦耳热。由-t图可知,t=0时,=0,则线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1 s时=0,此时电动势最大,t=0.5 s和t=1.5 s时,最大,此时电动势为0,电流改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS=nm?=4 V,有效值E=?Em=2? V
6、,一个周期内线圈产生的热量Q=?T=82 J,D正确。,疑难突破由E=n?知随时间按正弦规律变化,则E随时间按余弦规律变化。电流改变方向的时刻在E=0时刻,即最大时刻。计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值。,4.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则?()?A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中
7、感应电流的周期都等于TC.在t=?时,两导线框中产生的感应电动势相等,D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相 等,答案BC本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t=?时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E=?BR2,C项正确;两导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。,疑难突破设M导线框中的电流有效值为IM,则?rT=2?r?,得IM=?;设N导线框中电流有效值为IN,则?rT=2?r?,
8、得IN=?,故IM=?IN。,A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合B.曲线a、b对应的线圈转速之比为23C.曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V,C组教师专用题组(2014天津理综,7,6分)(多选)如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示,则?(),答案AC由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零,故A正确。由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb=23,再由周期与转速的关系n=?得nanb=32,故B错误。因Ta=410-2 s,
9、故fa=?=25 Hz,C正确。因Ema=15 V,而Em=NBS=?,故Emb=?Ema=10 V,Eb=?=5? V,D错误。,评析本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条件设置较为隐蔽,陷阱设置比较巧妙,对考生的分析能力要求较高,试题难度中等。,考点二变压器远距离输电传感器A组自主命题江苏卷题组1.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的?,输电电压应变为?()A.55 kVB.110 kVC.440 kVD.880 kV,答案C本题考查电能的输送。由P送=U送I线和P损=?R线得,
10、P损=?R线。因为P送和R线一定,要使P损=?P损,结合上式得,U送=2U送=440 kV,C项正确。,规律总结输电线路功率损失的计算方法(1)P损=P送-P,P送为输送的功率,P为用户得到的功率。(2)P损=?R线,I线为输电线路上的电流,R线为输电线电阻。(3)P损=?,U为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。(4)P损=UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。,2.(2016江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d
11、间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中?()?A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高C.U2U1,U2降低D.U2U1,U2升高,答案C由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因?=?,则U2U1;在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。,考查点本题考查变压器变压的规律和变压器动态变化的分析,情景简单,考查的是最基础的知识,属于中等难度题。,友情提醒自耦变压器的原理与我们熟悉的“回”字形铁芯的变压器的原理相同。,3.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流
12、改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为?()A.200B.400C.1 600D.3 200,答案B由理想变压器的变压比等于匝数比,即?=?,解得n2=?n1=400,选项B正确。,考查点本题考查考生对理想变压器电压与匝数关系的理解与应用,属于中等难度题。,易错警示有少数考生把?=?的比例关系记反了,从而错选C,真是遗憾啊!,4.(2014江苏单科,3,3分)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是?()?A.?=?B.I2=?C.I
13、1U1=?RD.I1U1=I2U2,考查点本题考查考生对远距离输电、理想变压器的理解,以及对欧姆定律、电功率等知识的应用,属于中等难度题。,答案D由理想变压器可知?=?,选项A错;I2=?,而U2=UR+U3,故I2?,B错;P入=P出,即U1I1=U2I2,而U2I2R,C项错,D项正确。,错解分析易错选B和C,原因是没有真正理解远距离输电的过程、原理,而将升压变压器的副线圈后面的电路当成了纯电阻电路。,5.(2011江苏单科,6,4分)(多选)美国科学家Willard S.Boyle与George E.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有?()A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池,答案BC传感器是能够把一些非电学量转换成电学量的元件。发光二极管是通电能够发光的元件,A错误;热敏电阻是温度变化引起电阻变化的元件,B正确;霍尔元件是磁场能够引起电压变化的元件,C正确;干电池是把化学能转化成电能的器件,D错误。,评析本题属于简单题,考查传感器的定义。这就要求同学们
