交变电流 传感器1

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1、 (时间：40 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 10 小题，每小题 7 分，共 70 分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 7 分，选对但不全的得 4 分，有选错的得 0 分 )来源:Z&xx&k.Com图 101111一个矩形线圈绕与 匀强磁场垂直的 OO轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与 A、B 两半圆铜环相连，两个半圆铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻 R.如图 10111 所示，在线圈转动过程中，通过 R 的电流()A大小和方向都不断变化B大小不断变化，方向从 ARBC大小和方向都不变D大小不断变化，方向从 BRA2一

2、只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图 10112 甲所示，则下列说法正确的是()图 10112来源:Zxxk.ComAt0 时刻，线圈平面与中性面垂直B. t0.01 s 时刻， 的变化率最大C. t0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示图 101133如图 10113 所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线 OO与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t 0 时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿 abcda 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图中的( )图 101

3、144如图 10114 所示的电路中，A 是熔断电流 I02 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 e220 sin 314t V为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于 ()2A110 B 110 C220 D 220 2 25(2010南通模拟 )如图 10115 所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过 1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比 W 甲 W 乙 为()图 10115来源:学,科,网A1 B12 C 13 D162图 10116来源:Z.xx.

4、k.Com6(2010福州模拟 )如图 10116 所示，空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向里，磁场的右边界为 MN，在 MN 右侧有一矩形线圈 abcd，ab 边与 MN 重合线圈在外力作用下以 ab 边为轴按图示方向匀速转动，规定电流从abcd a 为正方向若从产生电流开始计时，则下列图象能正确表示线圈中电流随时间变化规律的是()来源:Zxxk.Com图 101177如图 10117 所示电路，电阻 R1 与电阻 R2 阻值相同，都为 R，和 R1并联的 D 为理想二极管(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 u20 sin 100t(V)，则加在 R

5、2 上的电压有效值为()2A10 V B20 V C15 V D5 V108如图 101 18 所示，面积均为 S 的两个电阻相同的线圈，分别放在如图所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为 B0 的匀强磁场，线圈在磁场中以周期 T 绕 OO 轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为 BB 0cos 2t/T，从图示位置开始计时，则( )图 10118A两线圈的磁通量变化规律相同B两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C经相同的时间 t(tT )，两线圈产生的热量相同D从此时刻起，经 T/4 时间，流过两线圈横截面的电荷量相同图 101199如图 10119 所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，

6、电容器两极板水平放置在两极板间，不计重力的带正电粒子 Q 在 t0 时由静止释放，若两极板间距足够宽，则下列运动可能的是()A若 t0 时，线圈平面与磁场垂直，粒子一定能到达极板B若 t0 时，线圈平面与磁场平行，粒子在两极板间往复运动C若 t0 时，线圈平面与磁场垂直，粒子在两极板间往复运动D若 t0 时，线圈平面与磁场平行，粒子一定能到达极板10如图 10120 所示，光滑的长直金属杆上两个金属环与一个周期的正弦图象形状的金属导线 ab 连接，杆电阻不计，导线电阻为 R，ab 间距离为2L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是 d，在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域，磁场的宽度为 L

7、，磁感强度为 B.现在外力 F 作用下导线沿杆以恒定的速度 v 向右运动，t0 时刻导线从 O 点进入磁场，直到全部穿过过程中，外力 F 所做功为( )图 10120A. B.B2L2v2R 2B2d2LvRC. D.3B2d2LvR 3B2d2v2R二、非选择题(本题共 2 小题，共 30 分要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)图 1012111(14 分) 一个面积为 S 的矩形线圈 abcd 在匀强磁场中以某一条边 ab 为转轴匀速转动 ，磁场方向与转轴垂直线圈中感应电动势 e 与时间 t 的关系图象如图 10121 所示感应电动势的最大值和周期可以从图中读出则：来源:

8、学。科。网 Z。X。X。K(1)磁感应强度 B 多大(2)画出 t0 时刻线圈与磁场间的相对位置关系(3)在 t 时，线圈平面与磁感应强度方向的夹角多大？T12图 1012212(16 分) 一矩形线圈 abcd 放置在如图 10122 所示的有理想边界的匀强磁场中(OO的左边有 匀强磁场，右边没有) ，线圈的两端接一只灯泡已知线圈的匝数 n100，电阻 r1.0 ，ab 边长 L10.5 m，ad 边长 L20.3 m，小灯泡的电阻 R9.0 ，磁场的磁感应强度 B1.010 2 T线圈以理想边界OO为轴以角速度 200 rad/s 按如图 10122 所示的方向匀速转动(OO轴离 ab 边

9、距离为 L2)，以如图所示位置为计时起点求：23(1)在 0 的时间内，通过小灯泡的电荷量；T4(2)画出感应电动势随时间变化的图象(以 abcda 方向为正方向，至少画出一个完整的周期) ；(3)小灯泡消耗的电功率来源:学科网一、1、 【解析】线圈中产生交流电，由于电刷交替与两半圆铜环接触，组成一个换向器流过 R 的电流方向不 变根据右手定则可知，通过 R 的电流方向是BRA .【答案】D2、 【解析】由 t 图知，t0 时， 最大，即线圈处于中性面位置，此时e0，故 A、D 两项错误；由 图知 T0.04 s，在 t 0.01 s 时，0， 最大，e 最t大，则 B 项正确；在 t0.02

10、 s 时， 最大， 0， e0，则 C 项错误t【答案】B3、 【解析】由楞次定律可知前半个周期感应电流沿 adcba 方向，后半个周期沿 abcda 方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动 ，所以产生正弦式电流，A 正确【答案】A4、 【解析】该交变电流电动势的有效值为 U V220 V，故 电阻的220 22最小阻值 Rmin 110 .UI0 2202【答案】B来源:学+科 +网5、 【解析】电功的计算，I 要用有效值 图甲中，由有效值的定义得( )122R2102 0( )2R2102 I R6102 ，得 I1 A；图乙中，I 的大12 21 33小不变 I21 A，由 WUItI 2R

11、t 可以得到 W 甲 W 乙 13.C 正确【答案】C6、 【解析】当 cd 边刚进 入磁场时，垂直切割磁感线，感应电动势最大，由右手定则可判定电流方向为 adcba，是负值 ；当线圈平面 与磁 感线垂直时，线圈位于中性面，电流为零；之后线圈越过中性面，电流改变方向，逐渐变大当 cd 边出磁场时，感 应电动势最大，电流方向为正值，故只有 C 符合变化规律 来源:Z+xx+k.Com【答案】C7、 【解析】由于 R1R 2，当二极管上有正向电流时，R 1 短路，加在 R2 上电压有效值为 20 V当二极管上有反向电流时，R 1、R2 串联，R 2 上电压有效值为 10 V由 T 得 U5 V，故

12、 D 项 正确U2R2 202R2T2 102R2T2 10【答 案】D8、 【解析】甲图中的磁通量变化规律为 甲 B 0Scos t，乙图中磁通量的2T变化规律为 乙 B 0Scos t.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感2T应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值 E 也相同，又因两线圈电阻相同，所以 Q t 也相同，经过 时间，流 过两线圈横截面的电荷量E2R T4qI 也相同，故 A、C、D 三项正确T4【答案】ACD9、 【解析】若 t0 时，线圈平面与磁场垂直， 则开始时刻，两极板间的电势差为零，故在一个周期内前 加速，后 减速，粒子将沿一个方向运动，故粒子

13、T2 T2一定能到达极板，A 正确；若 t0 时， 线圈平面与磁场平行，由于开始 时刻两极板间的电势差不为零，若带电粒子在 1/4 个周期内不能到达另一极板， 则带电粒子将在两极板间做往复运动，B 正确【答案】AB10、 【解析】金属导线切割磁感线产生感应电动势变化情况如图所示，外力所做的功等于安培力所做的功(焦耳热)W ，故 C 项正确E/ 22R 2Lv 2E/ 22R Lv 3B2d2vLR【答案】 C来源:学科网二、11、 【解析】(1)由 et 图象可直接读得 Em 和 T，由 EmBS 和 得2TB .EmT2S(2)t0 时线圈中感 应电动势为 最大值，故该时刻线 圈与磁场的位置

14、关系如图所示(3)由 t，当 t 时，线圈平面与磁感应强度方向的夹角T12 30.2T T12 6【答案】(1) (2)见解析 (3)30EmT2S12、 【解析】(1)通过小灯泡的电荷量qI t t 0.01 C.ER总 nR总 nBL123L2R r(2)ab 边在磁 场里切割磁感线时最大感应电动势为E1nBL 1 L2，23代入数据得 E120 V.cd 边在磁场里切割磁感 线时 最大感应电动势为E2nBL 1 L2，13代入数据得 E210 V.图象如图所示(3)设线圈的感 应电动势的有效值为 U，则 T，2022R T21022R T2 U2R得 U2125 V 2，则小灯泡消耗的电功率 P( )2R，UR总代入数据得 P11.25 W.【答案】(1)0.01 C(2)见解析(3)11.25 W