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1、选修3-2交变电流传感器（时间100分钟，满分120分）命题设计难度 题号目标、较易中等稍难父变电流的产生6、87、 12、 13描述交变电流的“四值”5变压器的原理及U、I与n的关系1、4、911传感器2、 3、 10父变电流的产生与变压器综合14、15父变电流的综合应用16一、单项选择题（本题共7小题，每小题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U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，则变压器的匝数比n1 : n2和电源电 压U1分别为（）图IA. 1 ： 2 2UB. 1 ：2 4UC. 2 ： 1 4UD. 2 ： 1 2U解析
2、：设灯泡正常发光时，额定电流为I0由题图可知，原线圈中电流I原二1。，副线 圈中两灯并联，副线圈中电流I副二2Io , u副二U ,根据理想变压器的基本规律：I原 二1副n2得n : n2 = 2 : 1 ； U原皿副= n/n2得U原=2U，所以U1 = 4U.C项正确.答案：C2. （2008江苏高考）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.在下列有关其他电阻应用的说法中，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
3、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、阻碍交流的作用解析：热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C三个说法均正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误.答案：D3.如图2所示，R1为定值电阻，R2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. R1两端的电压增大B. 电流表的示数增大C. 小灯泡的亮度变强D. 小灯泡的亮度变弱解析：温度降低时R2的阻值增大，干路电流减小，匕两端电压、电流表示数都减小， 灯泡两端电压变大、亮度变
4、强只有C项正确.答案：C4. （2009四川高考）如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10 : 1，R=20 Q,A. 交变电流的频率为0.02 HzB. 原线圈输入电压的最大值为200“ VC. 电阻R2的电功率约为6.67 W解析:D. 通过R3的电流始终为零由图乙可知交变电流的频率为50 Hz,所以A错副线圈电压最大值U2 = I2R=20 V ,由严二铮可知U产200 V ,B错冬和R2并联f 2二（为2/305.67 W ,C对.因电容器接交变电流有充、放电现象，故D错.答案：C5. 多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点 是成本高、体积大
5、、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速现在的调光台 灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的，如图4所示为一个经过双向可控 硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个2周期中，前面的4被截去，从而改变了电灯上的电压.那么现在电灯上的电压为（）图4A. UmC.解析:U由有效值的定义知铮=寧xf 0得U = Um.C项正确.答案：C6. 如图5所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场的轴匀速转动，周期为T.若把万用电表的选择开关拨 到交流电压挡，测得a、b两点间的电压为20 V,则可知：从 中性面开始计时，当t=T/8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为（）A
6、. 1.41 Wb/sB. 2.0 Wb/sC. 14.1 Wb/sD. 20.0 Wb/s解析：由于电压表测量的是交变电流的有效值，由此可以计算出交变电压的最大值为Em 二农E 二 20辭 V.交变电压的瞬时值表达式为：e二2i2sinTt当t二T/8时的瞬时值为：e二20 V由法拉第电磁感应定律知，对应该时刻磁通量的变化率为普二2.0 Wb/s，故选项B是正确的.答案：B7. 个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为m时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E。，周期为T。，外力提供的功率为P.若使线圈转动的角速度变为2线 圈中产生的交变电动势的最大值为E,周期为T外力提供的功率为P.
7、则E、T和P的大 小为（）A. E=2Eq， T= 2兀，P=2PqB. E=E0, T=2T0, P=2P0C. E=2E0，T=T0，P=2P0D. E=2E0，T=|t3，P=4P0解析：设线圈为N匝，面积为S，所在区域磁感应强度为B ,当角速度为m时，产生的 最大感应电动势E0二NBSm , 周期t二m，外力提供的功率p0牛nbsr二 逬严当角速度为2m时，产生的最大感应电动势E二2NBSm二2E ,周期T二签七_ 1（NBS2m）2 _ 4N2B2S2m2 _-袞，外力提供的功率P二 ；2R一4Po故选项D对.答案：D二、多项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分.每小题有多个选
8、项 符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0 分）8. （2010.扬州模拟）如图6所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端.线圈在磁感应强度 为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴以角速度匀速转动.设线圈转动到图示位置的时刻t=0.则()A. 在t=0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0,电压表的读数也为0b. 1秒钟内流过电阻r的电流方向改变n次i VC. 在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D. 在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变解析：图示位置为中性面，但由于
9、产生的是正弦式电流，故流过电阻的瞬时电流是零， 电压表的读数为其有效值，不是0，故A错；线圈每转过一圈，电流方向改变2次，故 1秒内电流方向改变的次数为冴二2%2n二n，b正确；r两端再并联电阻时，干路电流 增大，路端电压减小，故电压表读数减小,c正确；并上电容后，由于电路与交变电源 相连，电容反复充电放电，该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D错误.答案：BC被测电路9. 利用如图7所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流， 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,贝9()A. 被测电路的电流的有效值为5 AB. 被测电路的电流的平均
10、值为0.5 AC. 被测电路的电流的最大值为52 AD. 原、副线圈中的电流同时达到最大值解析：交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I2二50 mA二0.05 A ,根据?二盒得， I二5 A , A正确B错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值I1m二血产5T），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解析：图甲中的磁通量变化规律为甲二B0Scos*，图乙中磁通量的变化规律为乙-B0ScoSft.由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，到达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=E;t也相同.经R过彳
11、时间，流过两线圈横截面的电荷量q二了f也相同故A、C、D三项正确.答案：ACD三、计算题（本题共4小题，共55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.只写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）13. （10分）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度m绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n = 100.穿过每匝线圈的磁通量0随时间按正弦规律变化,如图11所示，发电机内阻r=5.0 Q,外电路电阻R=95 Q.已知感应电动势的最大值Em=nm0m，其中0m为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的 交流电流表（内阻不计）的读数.-1
12、.0图II解析：从_ t图象可以看出 二 1.0X10-2 Wb , T二 3.14X10-2 s , m已矢口 E二，又二弓，mmT故电路中电流最大值1二莓二皿mm R + r T(R + r)A二2 A.100X2X3.14X1.0X10-23.14X10-2X(95 + 5.0)交流电流表读数1 = 1 / 2 1.4 A.m、答案：1.4 A14. (14分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴00匀 速转动一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S=0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计，磁场的磁感应强度T.为用此发电机所发出交变电流带动两个标有
