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- 2021-05-13 发布
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05适考素能特训
一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分,其中第4、7、8小题为多选题.)
1. [2013·长春一调]如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大.在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图,则下列说法中正确的是( )
A. R1中的电流小于R2中的电流
B. R1中的电流大于R2中的电流
C. R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率
D. R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
解析:设正方形边长为L、导体厚度为d,则I=,R=ρ=ρ=,则I=相等.由I=nqSv=nqLdv得L大则v就小,D正确.
答案:D
2.[2013·石家庄一模]一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电动势随时间变化的图象如图所示.根据图象提供的信息,以下说法正确的是( )
A.线圈转动的角速度为100π rad/s
B.感应电动势的有效值为10 V
C.t=1.0×10-2 s时,线圈平面和磁场方向的夹角为30°
D.t=1.5×10-2 s时,穿过线圈平面的磁通量最大
解析:由图象可知:该交流电的周期T=0.06 s,则线圈转动的角速度ω== rad/s,选项A错误;感应电动势的有效值E==10 V,选项B错误;t=1.5×10-2
s时,线圈产生的感应电动势最大,由法拉第电磁感应定律可知:此时穿过线圈平面的磁通量的变化率最大,但磁通量为零,选项D错误;因t=1.0×10-2 s=T,则线圈平面从中性面位置转过60°,即线圈平面和磁场方向的夹角为30°,选项C正确.
答案:C
3.
[2013·宁夏银川一中二模]在某控制电路中,需要连成如图所示的电路,主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成,L1、L2是红、绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,下列说法中正确的是( )
A. L1、L2两个指示灯都变亮
B. L1、L2两个指示灯都变暗
C. L1变亮,L2变暗
D. L1变暗,L2变亮
解析:当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,电位器接入电路的电阻减小,根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大,内阻分担电压增大,路端电压减小,L1灯变暗,通过其电流减小;由U1=I1R1及I1=I-IL1可知R1分担电压增大,则L2和R2两端电压减小,L2将因功率减小而变暗,选项B正确.
答案:B
4. [2013·原创卷七]如图是某电子秤的原理图,人只要站在踏板上,仪表G就能显示人的体重,踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻,显示体重的仪表G实质是理想电流表,如果不计踏板的质量,电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R=a-kG(a、k是常量,G和R的单位分别是N和Ω).下列说法正确的是( )
A. 传感器R是一个力电传感器
B. 闭合电路测量时,电路中的电流随人的体重均匀变化
C. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
D. 如果要扩大电子秤的量程,滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
解析:R是将压力信号转换成电信号的传感器,即力电传感器,A项正确;闭合电路测量时,电路中的电流I=,显然与人的体重不成线性关系,B项错误;当重力为零时,电流最小,但不为零,C项错误;由Ig=可知,kGm=a+r+R′-,因此变阻器接入电路中的电阻调大,可以测量的人的最大体重增大,D项正确.
答案:AD
5. 如图,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )
A. 120 V,0.10 A B. 240 V,0.025 A
C. 120 V,0.05 A D. 240 V,0.05 A
解析:灯泡正常工作,副线圈电压U2=12 V,副线圈电流I2=2× A=1 A,根据匝数比得原线圈电流I1=I2=0.05 A,原线圈电压U1=20U2=240 V,选项D正确.
答案:D
6. [2013·郑州质检一]如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与R=10 Ω的电阻连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电表,示数是10 V.图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图象.则( )
A.电阻R上的热功率为20 W
B.0.02 s时R两端的电压瞬时值为零
C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1 cos100πt(V)
D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i=cos50πt(A)
解析:电压表的示数为该电压的有效值,因此电阻R上的热功率P==10 W,选项A错误;由图象可知,0.02 s时,磁通量为零,此时线圈处于垂直于中性面的位置,产生的电动势以及路端电压应该是最大的,选项B错误;由图象知,该交流电为余弦式变化的交流电,因此电压的最大值为10 V,周期T=0.02 s,所以电压随时间的变化规律u=Umcost=14.1cos100πt(V),选项C正确;通过R的最大电流为Im== A,因此电流随时间的变化规律为i=Imcost=1.41cos100πt(A),选项D错误.所以答案选C.
答案:C
7. [2013·昆明质检]在图(a)的平面直角坐标系xOy中有一圆心角θ为45°的扇形导线框OMN绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω逆时针方向匀速转动.第Ⅰ象限和第Ⅱ象限内存在垂直xOy平面的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B,方向如图所示.设线框中感应电流方向以逆时针方向为正,从图(a)所示位置开始计时,那么在图(b)中能正确描述OM边所受安培力F的大小及线框内感应电流i随时间t变化情况的是( )
解析:扇形导线框进入第Ⅰ象限和从第Ⅱ象限出磁场时均是单边切割磁场,产生的电流大小相等,且均为逆时针方向,OM边所受安培力大小也相等.导线框的两边分别在第Ⅰ象限和第Ⅱ象限时,产生顺时针方向的电流,其大小为单边切割产生电流的2倍,OM边所受安培力大小也为单边切割时的2倍,则选项AC正确.
答案:AC
8. 如图所示,一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦交流电源相连,两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端.图中的电流表、电压表均为理想交流电表,原、副线圈分别为200匝和100匝,电压表的示数为5 V,则( )
A. 电流表的读数为0.5 A
B. 流过电阻的交流电的频率为100 Hz
C. 交流电源的输出电压的最大值为20 V
D. 交流电源的输出功率为2.5 W
解析:根据电压表示数为5 V可知,副线圈输出电压为10 V,副线圈输出功率为2.5 W,交流电源的输出功率为2.5 W,原线圈电压20 V,交流电源的输出电压的最大值为20 V,原线圈中电流即电流表的读数为0.125 A,选项A错误,C、D正确;流过电阻的交流电的频率为50 Hz,选项B错误.
答案:CD
二、计算题(本题共2小题,共36分.需写出规范的解题步骤)
9. [2013·江西名校联考四]如图所示是交流发电机模型示意图,n=100 匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.48 m2.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=100π rad/s匀速转动,并与理想升压变压器相连,升压变压器的原副线圈匝数比为2∶5,理想降压变压器副线圈接入一只“12 V 30 Ω”的灯泡,且灯泡正常发光,线框、输电线路的电阻都不计.
(1)将图示时刻记为t=0,指出此刻线圈中的电流方向,并写出该正弦交流电的瞬时表达式;
(2)求降压变压器的原副线圈匝数比;
(3)求灯泡正常发光时,电流表的读数.
解析:(1)利用右手定则判断得到,电流方向为DCBAD
该正弦交流电的瞬时表达式为e=nBSωsin(ωt+φ0)
代入相关数据得e=480sin(100πt+) V
(2)发电机的电动势有效值是480 V,升压变压器的原副线圈匝数比为2∶5,
由=,得输电电压是1200 V
再通过降压变压器降为12 V
=
线路电阻不计,U2=U3
得=
(3)灯泡正常发光时,P=4.8 W
利用理想变压器功率不变原理得发电机输出功率P=4.8 W,P=U1I1,解得电流表的读数I1=0.01 A
答案:(1)DCBAD 480sin(100πt+) V (2)100∶1 (3)0.01 A
10. [2013·苏州二模]发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.
(1)画出全过程的线路图.
(2)求用户得到的电压和功率.
(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.
解析:(1)线路图如图所示:
(2)升压变压器副线圈上的输出电压U2=U1=2200 V,
升压变压器副线圈上的输出电流I2=I1,
升压变压器原线圈上的输入电流,由P=U1I1得
I1== A=200 A,
所以I2== A=20 A.
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR=I2R=4 V,PR=IR=0.08 kW.
加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为
I3=I2=20 A,U3=U2-UR=2196 V.
降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为
U4=U3=219.6 V,I4=I3=200 A.
用户得到的功率P4=U4I4=43.92 kW.
(3)若不采用高压输电,线路损失电压为U′R=I1R=40 V,用户得到的电压U′=U1-U′R=180 V,
用户得到的功率为P′=U′I1=36 kW.
答案:见解析