【物理】2020届一轮复习人教版交变电流　传感器课时作业 9页

‎2020届一轮复习人教版 交变电流　传感器 课时作业 ‎1．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i随时间t变化的图象为(　　)‎ 甲 ‎　‎ 乙 A.‎ ‎　　‎ B.‎ C.‎ ‎　　‎ D.‎ 解析　由感应电流公式I＝＝n，感应电流大小与磁通量的变化率有关，在Φ－t图线上各点切线的斜率的绝对值反映感应电流的大小，斜率的正、负号反映电流的方向；根据题图乙，在0～t0时间内，感应电流I的大小先减小到零，然后再逐渐增大，电流的方向改变一次，同理分析t0～2t0时间内，只有B项符合要求。‎ 答案　B　‎ ‎2．如图所示，一交流发电机的矩形线圈共有10匝，其电阻r＝2 Ω，面积是‎0.2 m2‎，在磁感应强度B＝T的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动，向R＝18 Ω的电阻供电。则以下说法中正确的是(　　)‎ A．该线圈产生的是余弦式交变电流 B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 V C．线圈开始转动 s时流过电阻R的瞬时电流大小为 A D．电阻R上消耗的电功率为9 W 解析　由法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化，A项错误；由于OO′为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为Em＝nBSω＝20 V，B项错误；线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝20sin10πt V，所以其感应电流的瞬时值表达式为i＝sin10πt A，故当t＝ s时，流经电阻R的瞬时电流大小为i＝sin(10π×) A＝ A，C项错误；流经R的电流的有效值为I＝ A，所以电阻R上消耗的电功率为P＝I2R＝9 W，D项正确。‎ 答案　D　‎ ‎3．如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度ω＝100π rad/s。线圈的匝数N＝100 匝，边长ab＝‎0.2 m、ad＝‎0.4 m，电阻不计。磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B＝ T。电容器放电时间不计。下列说法正确的是(　　)‎ A．该线圈产生的交流电动势峰值为50 V B．该线圈产生的交流电动势有效值为25 V C．电容器的耐压值至少为50 V D．电容器的电容C变大时，电流表的示数变小 解析　该线圈产生的交流电动势峰值Em＝NBSω＝50 V，A项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义得×＝T，E＝，联立解得电动势有效值E′＝25 V，B项正确；电容器的耐压值至少为50 V，C项错误；电容器的电容C变大时，容抗变小，电容器的充放电电流增大，D项错误。‎ 答案　B　‎ ‎4.(交变电流的有效值)(2017·山东莱芜期末)一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,从中性面开始计时,当t=T时,感应电动势的瞬时值为10 V,则此交流电压的有效值为(　　)‎ A.5 V B.10 V C.10 V D.20 V 答案C 解析从中性面开始计时,瞬时值表达式为e=Emsin t,当t=T时,e==10 V,解得Em=20 V,有效值E==10 V,C正确。‎ ‎5.‎ ‎(交变电流的有效值)如图所示电路,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间加一正弦式交变电流u=20sin 100πt V,则加在R2上的电压有效值为(　　)‎ A.10 V B.20 V C.15 V D.5 V 答案D 解析电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R2上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大可看作断路,R2上的电压等于输入电压值的一半,据此可设加在R2的电压有效值为U,根据电流的热效应,在一个周期内满足T=,可求出U=5 V。故选项D正确。‎ ‎6.‎ ‎(多选)(交变电流“四值”的计算)(2017·河南郑州一模)边长为l的正方形线框在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,产生的感应电流的最大值为Im,设灯泡的电阻为R,其他电阻不计。从如图所示位置开始计时,则 (　　)‎ A.电路中电流的最大值Im=‎ B.电路中电流的瞬时表达式为i=Imsin ωt C.电流表的读数为 D.灯泡的电功率为R 答案AD 解析感应电动势的最大值Em=Bl2ω,则电流的最大值Im=,选项A正确;‎ 由线圈电流为最大值时开始计时,故电路中电流的瞬时表达式应为i=Imcos ωt,选项B错误;电流表的读数为有效值,为I=Im,选项C错误;灯泡的电功率P=I2R=R,选项D正确。‎ ‎7．(多选)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为‎0.9 A，图乙中用同一电缆线绕了3匝，则(　　)‎ A．这种电流表能测出交变电流的有效值 B．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流 C．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为‎0.3 A D．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为‎2.7 A 解析　由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流，而且测量的是交变电流的有效值，故A项正确，B项错误；根据输入功率和输出功率的关系有P1＝P2，即U1I1＝U2I2，所以＝，由题意可知，当n1＝1，I2＝‎0.9 A，即＝，当n1＝3时＝，解得I′2＝‎2.7 A，故C项错误，D项正确。‎ 答案　AD　‎ ‎8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A，副线圈回路接有定值电阻R＝2 Ω，现在a、b间和c、d间分别接上示波器，同时监测得a、b间，c、d间的电压随时间变化的图象如图乙所示，则下列说法错误的是(　　)‎ A．T＝0.02 s B．n1∶n2≈55∶1‎ C．电流表A的示数I≈36.4 mA D．当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为0‎ 解析　因为变压器不改变交变电流的周期，输入电压的周期T＝0.02 s，输出电压的周期T＝0.02 s ，故A项正确；原线圈电压的有效值U1＝ V＝220 V, 副线圈电压的有效值为U2＝ V＝4 V，根据电压与匝数成正比有＝＝，故B项正确；输出功率P2＝＝ W＝8 W, 输入功率为8 W, 电流表的示数I1＝＝A＝0.036 ‎4 A＝36.4 mA，故C项正确；根据电压与匝数成正比，知当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压的瞬时值最大，故D项错误。‎ 答案　D　‎ B组·能力提升题 ‎9．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝3∶1，原线圈中接有定值电阻R，副线圈中并联有两个阻值也为R的定值电阻，如图所示。原线圈接有电压为U的交流电源，则副线圈的输出电压为(　　)‎ A.　　　B. C.　　　D. 解析　设原线圈中的电流为I，原线圈的输入电压为U1，则副线圈中的电流为3I，副线圈的输出电压为U2＝＝IR，又U＝IR＋U1＝IR，得U2＝U，C项正确。‎ 答案　C　‎ 三、计算题(本题共2小题,共32分)‎ ‎10.(16分)(2017·福建南安市期中)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OO'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B= T。为了用此发电机所发出的交变电流带动两个标有“220 V　11 kW”的电机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器,电路图如图所示。求:‎ ‎(1)发电机的输出电压;‎ ‎(2)变压器原、副线圈的匝数比;‎ ‎(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。‎ 答案(1)1 100 V　(2)5∶1　(3)20 A 解析(1)矩形线圈转动,产生的感应电动势的最大值 Em=NBSω=1 100 V 发电机的输出电压的有效值U1==1 100 V。‎ ‎(2)。‎ ‎(3)根据P入=P出=2.2×104 W 又P入=U1I1‎ 解得I1=20 A。‎ ‎11.(16分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V　6 W”的相同灯泡。输入端交流电压u的图象如图乙所示。‎ ‎(1)求图甲中电压表的读数;‎ ‎(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;‎ ‎(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻R应调到的电阻值。‎ 答案(1)9 V　(2)9盏　(3) Ω 解析(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=27 V 其有效值为U1=27 V 根据n1∶n2=U1∶U2‎ 可得U2=9 V 即电压表的读数为9 V。‎ ‎(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2‎ I1允许通过的最大电流的有效值为3 A 根据U1I1=U2I2‎ 代入数据后可得I2=9 A 正常发光时每个灯泡中电流为I灯==1 A 所以允许接入的灯泡个数为n==9盏。‎ ‎(3)电阻R两端电压为UR=U2-U灯=3 V,通过的电流为9 A 所以电阻阻值为R= Ω。‎