【人教版】2021年高中物理选修3-2(全集)同步练习汇总

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（人教版）高中物理选修 3-2（全册）同步练习 汇总 第五章 交变电流 1 交变电流 A 级 抓基础 1．(多选 )下列各图中 , 线圈中能产生交流电的有 ( ) 答案 : BCD 2．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流 , 以下说法中正 确的是 ( ) A．线圈平面每经过中性面一次 , 感应电流方向就改变一次 , 感 应电动势方向不变 B．线圈每转动一周 , 感应电流方向就改变一次 C．线圈平面每经过中性面一次 , 感应电动势和感应电流的方向 都要改变一次 D．线圈转动一周 , 感应电动势和感应电流方向都要改变一次 解析 : 根据交流电的变化规律可得 , 如果从中性面开始计时有 e ＝Emsin ωt 和 i＝I msin ωt; 如果从垂直于中性面的位置开始计时有 e ＝Emcos ωt 和 i＝I mcos ωt, 从而不难看出 : 线圈平面每经过中性面 一次 , 感应电流方向就改变一次 , 感应电动势方向也改变一次 ; 线 圈每转动一周 , 感应电流和感应电动势方向都改变两次． C 正确． 答案 : C 3.矩形线圈在磁场中匀速转动时 , 产生的感应电动势最大值为 50 V, 那么该线圈由右图所示位置转过 30°, 线圈中的感应电动势大 小为( ) A．50 V B．25 3 V C．25 V D．10 V 解析 : 由题给条件知 : 交变电流瞬时值表达式为 e＝50cos ωt＝ 50cos θ, 当 θ＝30°时 , e＝25 3V, B 对． 答案 : B 4．(多选 )如图所示 , 矩形线圈 abcd 放在匀强磁场中 , ad＝bc＝l 1, ab＝cd＝l2, 从图示位置起该线圈以角速度 ω绕不同转轴做匀速转动 , 则 ( ) A．以 OO′为转轴时 , 感应电动势 e＝Bl 1l2ωsin ωt B．以 O1O1′为转轴时 , 感应电动势 e＝Bl 1l 2ωsin ωt C．以 OO′为转轴时 , 感应电动势 e＝Bl 1l2ωcos ωt D．以 OO′为转轴跟以 ab 为转轴一样 , 感应电动势 e＝ Bl 1l 2ωsin ωt＋π 2 解析 : 以 O1O1′为轴转动时 , 磁通量不变 , 不产生交变电流． 无 论以 OO′为轴还是以 ab 为轴转动 , 感应电动势的最大值都是 Bl 1l 2ω. 由于是从与磁场平行的面开始计时 , 产生的是余弦式交变电流 , 故 C、D 正确． 答案 : CD 5．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为 e＝10 2 sin 20πt V, 则下列说法正确的是 ( ) A．t＝0 时 , 线圈位于中性面 B．t＝0 时 , 穿过线圈的磁通量为零 C．t＝0 时 , 导线切割磁感线的有效速度最大 D．t＝0.4 s时 , 电动势第一次出现最大值 解析 : 由电动势 e＝10 2sin 20πt V 知 , 计时从线圈位于中性面 时开始 , 所以 t＝0 时 , 线圈位于中性面 , 磁通量最大 , 但此时导线 线速度方向与磁感线平行 , 切割磁感线的有效速度为零 , A 正确 , B、 C 错误．当 t＝0.4 s 时 , e＝10 2 sin( 20π×0.4) V＝0, D 错误． 答案 : A B 级 提能力 6．(多选 )如图甲所示 , 一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 场方向的转轴 OO′以恒定的角速度 ω转动．当从线圈平面与磁场方 向平行时开始计时 , 线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规 律变化 , 则在 t＝ π 2ω时刻 ( ) A．线圈中的电流最大 B．穿过线圈的磁通量为零 C．线圈所受的安培力为零 D．线圈中的电流为零 解析 : t＝ π 2ω＝T 4, 此时线圈位于中性面位置 , 所以穿过线圈的 磁通量最大 , B 错误 , 由于此时感应电动势为零 , 所以线圈中电流为 零, 线圈所受的安培力为零 , A 错误 , C、D 正确． 答案 : CD 7．矩形线圈 abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时 , 线圈中产生 如下图所示的交流电 , 设沿 a→b→c→d→a 方向为电流正方向 , 则对 应 t1 时刻线圈位置为 ( ) 解析 : 由题图知在 t1 时刻线圈获得最大正向电流 , 电流方向为 a→b→c→d→a, 又线圈为逆时针转动 , 故只有 B 图符合电流方向为 a→b→c→d→a 且最大． 答案 : B 8．线圈在匀强磁场中匀速转动 , 产生的交变电流如图所示 , 由图 可知 ( ) A．在 t1 和 t3 时刻 , 线圈处于中性面位置 B．由图可知线圈转动是在中性面开始计时的 C．从 t1 到 t4 线圈转过的角度为 π弧度 D．若从 0 时刻到 t4 时刻经过 0.02 s, 则在 1 s内交变电流的方向 改变 50 次 解析 : 线圈过中性面 , 磁通量最大 , 但其变化率为零 , 所以电 动势为零 , 电流为零 , 且电流的方向要发生变化 ; 从 t1 到 t4线圈转过 了 3 2π弧度, 转动一圈线圈两次经过中性面 , 电流方向变化两次 , 1 s 内线圈转动 50 转, 感应电流方向改变 100 次, 故答案为 B. 答案 : B 9.如图所示为演示用的手摇发电机模型 , 匀强磁场磁感应强度 B ＝0.5 T, 线圈匝数 n＝50, 每匝线圈面积 0.48 m2, 转速 150 r/min, 在 匀速转动过程中 , 从图示位置开始计时． (1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式 ; (2)画出 e－t 图线． 解析 : (1)当线圈平面经过中性面开始计时 , 则线圈在时间 t 内转 过角度 ωt, 于是感应电动势瞬时值 e＝Emsin ωt, 其中 Em＝nBSω. 由题意知 n＝50, B＝0.5 T, ω＝ 2π×150 60 rad/s＝5π rad/s , S＝0.48 m2, Em＝nBSω＝50×0.5×0.48×5 π V≈188 V, 所以 e＝188sin 5πt(V)． (2)根据交流电的方程画图线时 , 最大值是正弦图线的峰值 , 由 纵轴上的刻度值标出 , 交流电的频率与正弦图线的周期相对应 , ω＝ 2π T , 而周期由时间轴上的刻度值标出 , T＝2π ω＝0.4 s, e－t 图线如图 所示． 10.如图所示 , 有一闭合的正方形线圈 , 匝数 N＝100, 边长为 10 cm, 线圈总电阻为 10Ω.线圈绕 OO′轴在 B＝0.5 T 的匀强磁场中匀速 转动, 每分钟转 1 500 转, 求线圈平面从图示位置转过 30°时 , 感应 电动势的值是多少 ? 解析 : 由题目所给条件可知 : N＝100, B＝0.5 T, f＝1 500 r/min ＝25 Hz, ω＝2πf＝50π rad/s, S＝0.01 m2. 所以感应电动势的最大值为 : Em＝NBωS＝100×0.5×50π×0.01 V＝78.5 V. 从图示位置 (即中性面位置 )开始计时 , 产生交变电流的电动势 的瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt, 所以转过 30°时的电动势 : e＝Emsin 30°＝78.5×1 2 V≈39.3 V. 第五章 交变电流 2 描述交变电流的物理量 A 级 抓基础 1．下列提到的交流电 , 不是指有效值的是 ( ) A．交流电压表的读数 B．保险丝熔断电流 C 电容器击穿电压 D．220 V 交流电压 解析 : 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值． 答案 : C 2．(多选 )矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中 , 线框输出的交 流电压随时间变化的图象如图所示 , 下列说法中正确的是 ( ) A．交流电压的有效值为 36 2 V B．交流电压的最大值为 36 2 V, 频率为 0.25 Hz C．2 s末线框平面垂直于磁场 , 通过线框的磁通量最大 D．1 s末线框平面垂直于磁场 , 通过线框的磁通量变化最快 答案 : BC 3．一个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＝ 1 12T 时 , 线圈中感应电动势的瞬时 值为 2 V, 则此交变电流的有效值为 ( ) A．2 2 V B．2 V C. 2 V D. 2 2 V 解析 : 先用代入法求出感应电动势的最大值 : 由 e＝Emsin ωt 得 2 V＝Emsin 2π T × T 12 , 由此得 Em＝4 V, 因此有效值为 2 2 V, 选项 A 正确． 答案 : A 4.(多选 )一交流电压的图象如图所示．将该交流电压加在一阻值 为 22 Ω的电阻两端 , 下列说法中正确的是 ( ) A．该电阻消耗的功率为 550 W B．该交流电压的瞬时值表达式为 u＝110 2sin 100πt V C．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为 110 2 V D．流过电阻的电流方向每秒改变 50 次 解析 : 由题图可知 Um＝110 2 V, 而电压表示数应为有效值即 110 V, C 错误 ; 又 T＝0.02 s, 故 f＝50 Hz, 电流方向每周期改变两 次, 所以每秒改变 100次, D 错误 ; ω＝2π T ＝100π rad/s, 所以 B 正确 ; P＝U2 R ＝550 W, A 正确． 答案 : AB 5.在如图所示电路中 , A 是熔断电流 I 0＝2 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 e＝220 2sin 314t V ．为了不使保险丝熔断 , 可变电阻的阻 值应该大于 ( ) A．110 2Ω B．110Ω C．220Ω D．220 2Ω 解析 : U＝220 V, Rmin ＝U I 0 ＝220 2 Ω＝110Ω. 答案 : B B 级 提能力 6．图甲为一台小型发电机构造示意图 , 线圈逆时针转动 , 产生的 电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示． 发电机线圈内阻为 1 Ω, 外接灯泡的电阻为 9Ω, 则 ( ) A．电压表的示数为 6 V B．在 t＝10－ 2s 的时刻 , 穿过线圈的磁通量为零 C．若线圈转速改为 25 r/s, 则电动势的有效值为 3 V D．若线圈转速改为 25 r/s, 则通过电灯的电流为 1.2 A 解析 : 电压表的示数是有效值 , U＝ E有效 R＋rR＝ 6 9＋1×9 V＝5.4 V, A 错误 ; t＝10－ 2 s 时感应电动势为零 , 穿过线圈的磁通量最大 , B 错 误 ; 原来线圈的转速为 n＝ ω 2π＝ 2π 2πT＝50 r/s, 当线圈的转速改为 25 r/s 时 , 感应电动势的最大值 Um＝6 2 2 V＝3 2 V, 有效值为 3 V, C 正确 ; 若线圈转速改为 25 r/s, 通过灯泡的电流为 0.3 A, D 错误． 答案 : C 7.(多选 )如图所示 , 边长为 L 的正方形单匝线圈 abcd, 其电阻为 r, 外电路的电阻为 R, ab 的中点和 cd 的中点的连线 O′O 恰好位于匀 强磁场的边界线上 , 磁场的磁感应强度为 B.若线圈从图示位置开始 以角速度 ω绕轴 O′O 匀速转动 , 则以下判断正确的是 ( ) A．图示位置线圈中的感应电动势最大 , 为 E m＝BL 2ω B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 e＝1 2BL 2ωsin ωt C．线圈从图示位置转过 180°的过程中 , 流过电阻 R 的电荷量 为 q＝2BL 2 R＋r D ．线圈转动一周的过程中 , 电阻 R 上产生的热量为 Q＝ πB2ωL4R 4（R＋r）2 解析 : 图示位置 , 线圈中通过的磁通量最大 , 但感应电动势为 零, A 错误 ; 线圈产生的感应电动势最大值为 Em＝1 2BL 2ω, 故对应 的瞬时值表达式为 e＝1 2BL 2ωsin ωt, B 正确 ; 由 q＝ ΔΦ R＋r可得线圈从 图示位置转过 180°的过程中 , 流过电阻 R 的电荷量 q＝ BL 2 R＋r, C 错 误 ; 电阻 R 上产生的热量应利用有效值求解 , 即转动一周的过程中 产生的热量 : Q＝ Em 2（R＋r） 2 R×2π ω＝ πB2ωL 4R 4（R＋r） 2, D 正确． 答案 : BD 8．图甲为电热毯的电路图 , 电热丝接在 u＝311sin 100πt(V)的电 源上 , 电热毯被加热到一定温度后 , 通过装置 P 使输入电压变为如图 乙所示的波形 , 从而进入保温状态 , 若电热丝电阻保持不变 , 此时交 流电压表的读数是 ( ) A．110 V B．156 V C．220 V D．311 V 解析 : 交流电压表测的是交流电压的有效值 , 设为 U, 则有 : U2 R T＝ 311 2 2 R ·T 2, 解得 U≈156 V, 故 B 项正确． 答案 : B 9．两个完全相同的电热器 , 分别通过如图 (a)和 (b)所示的电流最 大值相等的方波交变电流和正弦交变电流 , 则这两个电热器的电功 率之比 Pa∶Pb 等于多少 ? 解析 : 有效值与最大值的关系 I ＝ I m 2仅对正弦交变电流适用 , 即 对于图 (b)才有 I b＝ I m 2, Pb＝I 2bR＝1 2I 2mR, 对于图 (a)的方形交变电流 来说 , 由于每时刻通过电阻 R 的电流都是 I m, 只是方向做周期性变 化 , 而对于电流通过电阻发热来说 , 它与电流方向是没有关系的． 因 此从热效应来说 , 图 (a)的交变电流与恒定电流 I m 是等效的 , 也可以 说图 (a)交变电流的有效值就是 I m. 因此 I a＝I m, Pa＝I 2aR＝I 2mR, 所以 Pa∶Pb＝1∶1 2＝2∶1. 10．一个电阻为 r、边长为 L 的正方形线圈 abcd 共 N 匝 , 线圈 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′以如图所 示的角速度 ω匀速转动 , 外电路电阻为 R. (1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大 ? (3)线圈平面与磁感线夹角为 60°时的感应电动势为多大 ? (4)设发电机由柴油机带动 , 其他能量损失不计 , 线圈转一周 , 柴 油机做多少功 ? (5)从图示位置开始 , 线圈转过 60°的过程中通过 R 的电量是多 少? (6)图中电流表和电压表的示数各是多少 ? 解析 : (1)由右手定则可判定电流的方向沿 dcba, (2)Em＝NBSω＝NBL 2ω. (3)线圈平面与 B 成 60°角时的瞬时感应电动势 : e＝Emcos 60°＝1 2NBL 2ω. (4)电动势的有效值 : E＝Em 2; 电流的有效值 I ＝ E R＋r, 柴油机做的功转化为电能 , 线圈转一周柴油机做的功 : W＝EIt ＝ E2 R＋rt＝ NBL 2ω 2 2 R＋r ·2π ω＝πN2B2L 4ω R＋r . (6)电流表显示电流的有效值 , 则读数为 : I ＝ I m 2＝ NBL 2ω 2（R＋r）; 电压表显示路端电压的有效值 , 则读数为 : U＝IR＝ NBL 2ωR 2（R＋r）. 第五章 交变电流 3 电感和电容对交变电流的影响 A 级 抓基础 1．(多选 )关于感抗 , 下列说法中正确的是 ( ) A．感抗就是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势 , 阻碍 电流的变化 B．感抗的大小不仅与自感系数有关 , 还与电流的频率有关 C．感抗虽然对交流电有阻碍作用 , 但不消耗能量 D．以上说法都不对 解析 : 交变电流通过线圈时 , 由于自感现象而产生了对交变电 流的阻碍作用 , 其阻碍作用与自感系数及电流的频率有关 , 由于电 能仅与磁场能相互转化 , 电感并不消耗能量 , 所以 A、B、C 均正确． 答案 : ABC 2．(多选 )如图所示 , 输入端 ab 的输入电压既有直流成分 , 又有 交流成分 , 以下说法中正确的是 (L 的直流电阻不为零 )( ) A．直流成分只能从 L 通过 B．交流成分只能从 R 通过 C．通过 R 的既有直流成分又有交流成分 D．通过 L 的直流成分比通过 R 的直流成分要大 解析 : 由于线圈 L 直流电阻不为零 , 所以有直流通过 R, 而线圈 对交流有阻碍作用 , 因此也有交流成分通过 R, B 错, C 正确 ; 由于 R 对交流也有阻碍作用 , 所以也有交流成分通过 L, A 错; 因为线圈 的直流电阻一般都很小 , 所以通过线圈的直流成分比通过 R 的要大 , D 正确． 答案 : CD 3．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接 , 如图 所示．一铁棒插进线圈后 , 该灯将 ( ) A．变亮 B．变暗 C．对灯的亮度没影响 D．无法判断 解析 : 在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势 , 总是阻碍 电流变化 , 正是这种阻碍变化的特性 , 使线圈产生了感抗． 加入铁芯 改变了电感线圈的自感系数 , 使自感系数增大 , 感抗增大 , 降落的 电压增大 , 灯泡两端的电压减小 , 所以灯变暗． 答案 : B 4．(多选 )对交变电流通过电容器的理解正确的是 ( ) A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两极板间的绝缘介质 C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电 , 电路中就有了 电流 , 表现为交变电流通过了电容器 D．交变电流通过了电容器 , 实际上自由电荷并没有通过电容器 极板间的绝缘介质 (击穿除外 ) 解析 : 电流能 “通过 ”电容器 , 并非自由电荷真的通过电容器 两极板间的绝缘介质 , 而是交变电流交替对电容器充电、 放电 , 电路 中有了电流 , 表现为交变电流通过了电容器． 答案 : CD 5．(多选 )如图所示 , 甲、乙两图中用交流电源 , 丙、丁两图中用 直流电源 , 各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同 , 则下列说 法正确的是 ( ) A．灯 L 1 比灯 L 2 亮 B．灯 L 3 也能发光 , 但亮度最暗 C．灯 L 2 和 L 4 亮度相同 D．灯 L 4 比灯 L 1 亮 解析 : 电压表示数相同 , 说明交流电压的有效值相同． 甲图中电 容器与灯 L 1 串联 , 电容器对电流有阻碍作用 ; 乙图中电容器与灯 L 2 并联 , 交变电流全部流过灯 L 2; 丙图中电容器与灯 L 3 串联且是直流 电源 , 电容器隔直通交．所以没有电流流过灯 L 3, 灯 L 3 不亮 ; 丁图 中电容器与灯 L 4 并联 , 电流全部流过灯 L 4.综合以上分析 , C、D 两 项正确． 答案 : CD B 级 提能力 6．如图所示把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上 , 三个 电流表示数相同 , 若保持电源电压不变 , 而将频率加大 , 则三个电流 表的示数 I 1、I 2、I 3 的大小关系是 ( ) A．I 1＝I 2＝I 3 B．I 1>I 2>I 3 C．I 2>I 1>I 3 D．I 3>I 1>I 2 解析 : 原来三个电流表的示数相同 , 说明三个支路中的电阻、 感 抗、 容抗相等 , 当交变电流的频率加大时 , 电阻的值不变 , 感抗变大 , 容抗减小 , 因此 I 1 不变 , I 2 减小, I 3 增大 , 即有 I 3>I 1>I 2, 故选项 D 正确． 答案 : D 7．(多选 )如图所示 , 接在交流电源上的电灯泡正常发光 , 以下说 法正确的是 ( ) A．把电介质插入电容器 , 灯泡变亮 B．增大电容器两板间的距离 , 灯泡变亮 C．减少电容器两板间的正对面积 , 灯泡变暗 D．使交变电流频率减小 , 灯泡变暗 解析 : 把电介质插入电容器 , C 变大 , 容抗变小 , 灯泡变亮 ; 增 大电容器两板间的距离 , C 变小 , 容抗变大 , 灯泡变暗 ; 减少电容器 两板间的正对面积 , C 变小 , 容抗变大 , 灯泡变暗 ; 频率减小 , 电容 对交变电流的阻碍作用变大 , 灯泡变暗．电容器在电路中的特点为 “通交流 , 隔直流 ; 通高频 , 阻低频 ”．故选 A、C、D. 答案 : ACD 8．如图所示 , 线圈的自感系数 L 和电容器的电容 C 都很小 (如 L ＝1 mH, C＝200 pF), 此电路的重要作用是 ( ) A．阻直流通交流 , 输出交流 B．阻交流通直流 , 输出直流 C．阻低频通高频 , 输出高频交流 D．阻高频通低频 , 输出低频交流和直流 解析 : 线圈的作用是 “通直流、阻交流 , 通低频、阻高频 ”．电 容的作用是 “通交流、 隔直流 , 通高频、 阻低频 ”．因线圈自感系数 L 很小 , 所以对低频成分的阻碍作用很小 , 这样 , 直流和低频成分 能顺利通过线圈 ; 电容器并联在电路中 , 起旁路作用 , 因电容器 C 很小 , 对低频成分的阻碍作用很大 , 而对部分通过线圈的高频成分 阻碍作用很小 , 被它滤掉 , 最终输出的是低频交流和直流． 答案 : D 9．如图甲、图乙两图是电子技术中的常用电路 , a、b 是各部分 电路的输入端 , 其中输入的交流高频成分用 “ ”表示 , 交流低频 成分用“～”表示 , 直流成分用“－”表示．关于两图中负载电阻 R 上得到的电流特征是 ( ) ①图甲中 R 得到的是交流成分 ②图甲中 R 得到的是直流成分 ③ 图乙中 R 得到的是低频成分 ④ 图乙中 R 得到的是高频成分 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 解析 : 当交变电流加在电容器上时 , 有“通交流、 隔直流 , 通高 频、阻低频 ”的特性 , 甲图中电容器隔直流 , R 得到的是交流成分 , ①正确、 ②错误 ; 乙图中电容器通过交流高频成分 , 阻碍交流低频成 分, R 得到的是低频成分 , ③正确、 ④错误． 答案 : A 第五章 交变电流 4 变压器 A 级 抓基础 1．如图 , 一理想变压器原、副线圈的匝数比为 1∶2; 副线圈电 路中接有灯泡 , 灯泡的额定电压为 220 V, 额定功率为 22 W; 原线圈 电路中接有电压表和电流表． 现闭合开关 , 灯泡正常发光． 若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流表的读数 , 则 ( ) A．U＝110 V, I ＝0.2 A B．U＝110 V, I＝0.05 A C．U＝110 2 V, I ＝0.2 A D．U＝110 2 V, I ＝0.2 2 A 解析 : 在副线圈电路中 , I 2＝P U＝0.1 A, 再根据 U1 U2 ＝n1 n2 , 及I 1 I 2 ＝ n2 n1 , 得 U1＝110 V, I 1＝0.2 A, 故 B、C、D 错, A 正确． 答案 : A 2．如图所示 , 理想变压器的原线圈接入 u＝11 000 2sin 100πt(V) 的交变电压 , 副线圈通过电阻 r＝6Ω的导线对“ 220 V 880 W ”的 电器 RL 供电 , 该电器正常工作．由此可知 ( ) A．原、副线圈的匝数比为 50∶1 B．交变电压的频率为 100 Hz C．副线圈中电流的有效值为 4 A D．变压器的输入功率为 880 W 解析 : 根据接入电压 u＝11 000 2sin 100πt, 输入电压有效值为 11 000 V, 要使 “220 V 880 W”的电器正常工作 , 则通过用电器的 电流为 I ＝P U＝4 A, 副线圈输出电压为 U 出 ＝Ir ＋U＝4×6 V＋220 V ＝244 V, 原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比 , 为 2 750∶61, A 错误 , C 正确 ; 交流电的频率 f＝ ω 2π＝100π 2π＝50 Hz, B 错误 ; 变压器的输出功率 P 出 ＝PRL ＋Pr＝880 W＋42× 6 W＝976 W, D 错误． 答案 : C 3．如图所示 , T 为理想变压器 , 为交流电流表 , R1、R2 为 定值电阻 , R3 为滑动变阻器 , 原线圈两端接恒压交流电源 , 当滑动变 阻器的滑动触头向下滑动时 ( ) A． 的读数变大 , 的读数变大 B． 的读数变大 , 的读数变小 C． 的读数变小 , 的读数变大 D． 的读数变小 , 的读数变小 解析 : 当滑动触头下移时 , R3 减小, R 总 减小 , I＝ U R总 , U 不变 I 增大 , U 并＝U－UR1 减小, 通过 R2 的电流 IR 2 减小, IA 2＝I －IR 2 增大 , 的示数变大 , 由原、 副线圈电流与匝数成反比 , 可知 的 示数变大． 答案 : A 4．(多选 )调压变压器是一种自耦变压器 , 它的构造如图所示． 线 圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上 , AB 间加上正弦交流电压 u, 移动滑 动触头 P 的位置 , 就可以调节输出电压． 在输出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电流表 , 变阻器的滑动触头为 Q, 则 ( ) A．保持 P 的位置不动 , 将 Q 向下移动时 , 电流表的读数变大 B．保持 P 的位置不动 , 将 Q 向下移动时 , 电流表的读数变小 C．保持 Q 的位置不动 , 将 P 沿逆时针方向移动时 , 电流表的读 数变大 D．保持 Q 的位置不动 , 将 P 沿逆时针方向移动时 , 电流表的读 数变小 解析 : 保持 P 的位置不动 , U2 不变 , 将 Q 向下移动时 , R 变大 , 故电流表读数变小 ; 保持 Q 的位置不动 , R 不变 , 将 P 沿逆时针方 向移动时 , n2 变大 , U2 变大 , 故电流表的读数变大． 答案 : BC 5．如图所示 , 理想变压器的交流输入电压 U1＝220 V, 有两组副 线圈, 其中 n2＝36 匝 , 标有“ 6 V 9 W”“12 V 12 W”的电灯分别 接在两副线圈上均正常发光 , 求 : (1)原线圈的匝数 n1 和另一副线圈的匝数 n3; (2)原线圈中电流 I 1. 解析 : (1)由于两灯泡均正常发光 , 所以有 U2＝6 V, U3＝12 V. 根据原、副线圈电压与匝数的关系 , 由 U1 U2 ＝n1 n2 、U2 U3 ＝n2 n3 得: n1＝U1 U2 n2＝220 6 ×36(匝 )＝1 320 匝 , n3＝ U3 U2 n2＝ 12 6 ×36(匝 )＝72 匝． (2)由于 P 入＝P 出, P 出 ＝P2＋P3, 所以 P 入＝P2＋P3. 即 I 1U1＝P2＋P3, 则 I 1＝ P2＋P3 U1 ＝ 9＋12 220 A≈0.095 A. B 级 提能力 6．(多选 )图甲、 乙是配电房中的互感器和电表的接线图 , 下列说 法中正确的是 ( ) A．线圈匝数 n1n2, n3>n4 C．甲图中的电表是电压表 , 输出端不可短路 D．乙图中的电表是电流表 , 输出端不可断路 解析 : 题图甲中的原线圈并联在电路中 , 为电压互感器 , 是降 压变压器 , n1>n2, 题图甲中的电表为电压表 ; 题图乙中的原线圈串 联在电路中 , 为电流互感器 , 是升压变压器 , n3n3 n4 B.n2 n1 U3＝U2－U 线 , 故n2 n1 >n3 n4 , 选项 A 正确． 答案 : AD B 级 提能力 7．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定 , 它发出的电先 通过发电站附近的升压变压器升压 , 然后用输电线路把电能输送到 远处村寨附近的降压变压器． 经变压器降压后． 再用线路接到各用户 , 设两变压器都是理想变压器 , 那么在用电高峰期 , 白炽灯不够亮 , 但 用电总功率增加 , 这时 ( ) ①升压变压器的副线圈的电压变大 ②高压输电线路的电压损 失变大 ③降压变压器的副线圈上的电压变大 ④降压变压器到各 用户的输电线上的电压损失变大 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 解析 : 用电高峰期 , 用户端总电阻由于并联白炽灯增多而减小 , 从而电流增大 , 又由 U 损 ＝Ir 可知 , 输电导线上的电压损失变大 , 升 压变压器副线圈的电压不变 , 降压变压器原、副线圈上的电压变小 , 而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大 , 故正确答案为 D. 答案 : D 8．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的 , 可是我们在 晚上七八点钟用电高峰时开灯 , 电灯比深夜时要显得暗些 , 这是因为 此时 ( ) A．总电阻比深夜时大 , 干路电流小 , 每盏灯分到的电压就小 B．总电阻比深夜时大 , 干路电流小 , 每一支路的电流就小 C．总电阻比深夜时小 , 干路电流大 , 输电线上损失的电压大 D．干路电流一定 , 支路比深夜时多 , 分去了一部分电压 解析 : 此时用电器多 , 负载大 , 电阻小 (因为用电器都是并联的 ) 而变压器输出电压 U 不变 , 由 I ＝U R可知 , 干路电流大 , 输电线上损 失电压大 , 电灯两端电压小 , 故比深夜暗 , 故 C 正确． 答案 : C 9．发电机输出功率为 40 kW, 输出电压 400 V, 用变压比 (原、副 线圈匝数比 )为 1∶5 的变压器升压后向远处供电 , 输电线的总电阻为 5Ω, 到达用户后再用变压器降为 220 V, 求 : (1)输电线上损失的电功率 ; (2)降压变压器的变压比． 解析 : (1)发电机输出的电压为 400 V, 经升压变压器后电压为 U ＝5 1×400 V＝2.0×103 V, 由 P＝UI 得输电线上的电流 I ＝ P U＝ 40×103 2.0×103 A＝20 A. 输电线上的功率损失 : ΔP＝I 2·R＝202×5 W＝2.0×103 W. (2)输电线上的电压损失 : ΔU＝I·R＝20×5 V＝100 V. 加在降压变压器原线圈两端的电压 : U1＝U－ΔU＝2.0×103 V－100 V＝1.9×103 V. 降压变压器副线圈两端的电压 (用户所需的电压 ) U2＝220 V. 降压变压器的变压比 n1 n2 ＝U1 U2 ＝ 1.9×103 220 ＝95 11. 10．发电机的输出电压为 220 V, 输出功率为 44 kW, 输电导线的 电阻为 0.2Ω, 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)画出全过程的线路示意图 ; (2)求用户得到的电压和功率 ; (3)若不经过变压而直接将电送到用户 , 求用户得到的电压和功 率． 解析 : (1)线路示意图如图所示． (2)如图 , 升压变压器次级线圈的输出电压 : U2＝n2 n1 ·U1＝10 1 ×220 V＝2 200 V. 据升压变压器输出电功率等于输入电功率知 , 升压变压器次级 线圈输出电流 I 2＝ P U2 ＝44×103 2 200 A＝20 A. 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 : UR＝I 2R＝20×0. 2 V＝4 V, PR＝I 22R＝202×0.2 W＝80 W, 加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压为 : I 3＝I 2＝20 A, U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V. 降压变压器次级线圈的输出电流和电压为 : U4＝n4 n3 ·U3＝ 1 10×2 196 V＝219.6 V, I 4＝n3 n4 ·I 3＝10×20 A＝200 A. 用户得到的功率为 : P4＝I 4U 4＝200×219.6 W＝4.392×104 W. (3)若不采用高压输电 , 线路损失电压为 U′R＝I 1R＝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′I 1＝36 kW. 第六章 传感器 1 传感器及其工作原理 A 级 抓基础 1．有一电学元件 , 温度升高时电阻却大幅度减小 , 则这种元件可 能是 ( ) A．金属导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 解析 : 题中所述四种材料中只有半导体的电阻随温度升高而减 小, 故选 C. 答案 : C 2．街旁的路灯 , 江海里的航标都要求在夜晚亮、 白天熄 , 利用半 导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置 , 实现了自动控制 , 这 是利用半导体的 ( ) A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用 答案 : B 3．(多选 )下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是 ( ) A．升高半导体的温度 B．用光来照射半导体 C．在半导体中加入微量其他杂质 D．以上情况都不可能 解析 : 例如光敏电阻阻值在光照下大大减小 , 故 B 正确．负温度 系数的热敏电阻阻值随温度的升高而减小 , 故 A 正确．在半导体中 加入微量其他杂质也可使半导体材料的电阻率减小 , 故 C 正确． 答案 : ABC 4．用遥控器调换电视频道的过程 , 实际上就是传感器把光信号 转化为电信号的过程．下列利用这类传感器的是 ( ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 解析 : A 项为光电传感器 , B 项为声电传感器 , C 项为力电传感 器, D 项为热电传感器． 答案 : A B 级 提能力 5．(多选 )为了保护电脑元件不受损害 , 在电脑内部有很多传感器 , 其中最重要的就是温度传感器 , 常用的温度传感器有两种 : 一种是 用金属做的热电阻 ; 另一种是用半导体做的热敏电阻． 关于这两种温 度传感器的特点 , 下列说法正确的是 ( ) A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大 B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小 C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大 D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小 解析 : 金属的电阻率随着温度的升高而变大 , 半导体在温度升 高时电阻会变小 , 故选 A、D. 答案 : AD 6．如图所示 , R1 为定值电阻 , R2 为负温度系数的热敏电阻 , 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 : R2 与灯 L 并联后与 R1 串联 , 与电流表构成闭合电路 , 当 热敏电阻温度降低时 , 电阻 R2 增大 , 外电路电阻增大 , 电流表读数 减小, 灯 L 电压增大 , 灯泡亮度变强 , R1 两端电压减小 , 故 C 正确． 答案 : C 7．(多选 )如图是霍尔元件的工作原理示意图 , 如果用 d 表示薄片 的厚度 , k 为霍尔系数 , 对于一个霍尔元件 d、k 为定值 , 如果保持 I 恒定． 则可以验证 UH 随磁感应强度 B 的变化情况．以下说法中正确 的是 (工作面是指较大的平面 )( ) A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面 , UH 将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时 , 霍尔元件的工作面应保持水 平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时 , 霍尔元件的工作面应保持 水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角 , UH 将发生变化 解析 : 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时 , B 增 大, I 恒定 , 由公式 UH ＝kIB d 知 UH 将变大 , 选项 A 正确 ; 地球两极 的磁场方向沿竖直方向 , 所以霍尔元件的工作面应保持水平 , 使 B 与工作面垂直 , 选项 B 正确 ; 地球赤道上的磁场方向沿水平方向 , 只有霍尔元件的工作面在竖直方向时 , B 与工作面垂直 , 选项 C 错 误 ; 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角 , B 垂直工作面的大小发生 变化 , UH 将发生变化 , 选项 D 正确． 答案 : ABD 8．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置 , 由于电容器的电容 C 取决于极板正对面积 S、极板间距离 d 以及极板 间的电介质这几个因素 , 当某一物理量发生变化时就能引起上述某 个因素的变化 , 从而又可推出另一物理量的值 , 如图所示是四种电容 式传感器的示意图 , 关于这四种传感器的作用． 下列说法不正确的是 ( ) 图甲 图乙 图丙 图丁 A．甲图的传感器可以用来测量角度 B．乙图的传感器可以用来测量液面高度 C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量速度 解析 : 甲图角度变化能导致极板正对面积变化 ; 乙图高度变化 能导致极板正对面积变化 ; 丙图 F 变化能导致极板间距变化 ; 丁图 物体位置变化导致电介质变化． 所以 , 甲、 乙、丙、丁分别是测角度、 液面高度、压力、位移的物理量．故选 D. 答案 : D 9.如图所示 , R3 是光敏电阻 , 当开关 S 闭合后 , 在没有光照射时 , a、b 两点等电势．当用光照射电阻 R3 时 , 则 ( ) A．R3 的电阻变小 , a 点电势高于 b 点电势 B．R3 的电阻变小 , a 点电势低于 b 点电势 C．R3 的电阻变大 , a 点电势高于 b 点电势 D．R3 的电阻变大 , a 点电势低于 b 点电势 解析 : R3 是光敏电阻 , 当有光照射时电阻变小 , R3两端电压减小 , 故 a 点电势将升高 , 因其他电阻的阻值不变 , 所以 a 点电势高于 b 点电势． 答案 : A 第六章 传感器 2 传感器的应用 A 级 抓基础 1．关于传感器 , 下列说法中正确的是 ( ) A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制 B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器 C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器 D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警 解析 : 电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的 , 选项 A 错误 ; 金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器 , 选项 C 错 误 ; 有的火灾报警器是利用光传感器实现报警 , 选项 D 错误． 答案 : B 2．下列关于传感器的说法中正确的是 ( ) A．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量 B．干簧管是一种能够感知电场的传感器 C．电子秤应用的是光传感器 D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 解析 : 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个 电学量 , A 错误 ; 干簧管是一种能够感知磁场的传感器 , 能起到开关 作用 , B 错误 ; 电子秤应用的是力传感器 , C 错误 , D 正确． 答案 : D 3．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器 的结构原理图 : 罩内装有发光二极管 LED 、光电三极管和不透明的 挡板． 平时光电三极管接收不到 LED 发出的光 , 呈现高电阻状态 , 发 生火灾时 , 下列说法正确的是 ( ) A．进入罩内的烟雾遮挡了光线 , 使光电三极管电阻更大 , 检测 电路检测出变化发出警报 B．发生火灾时 , 光电三极管温度升高 , 电阻变小 , 检测电路检测 出变化发出警报 C．发生火灾时 , 进入罩内的烟雾对光有散射作用 , 部分光线照 到光电三极管上 , 电阻变小 , 发出警报 D．以上说法均不正确 解析 : 平时 , 光电三极管收不到 LED 发出的光 , 呈现高电阻状 态． 当有烟雾散射的光照射到光电三极管上时 , 其电阻变小 , 所连接 的电路接通 , 就会发出警报 , C 正确． 答案 : C 4．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小 , 有位同学利用压 敏电阻设计了判断小车运动状态的装置 , 其工作原理如图甲所示 , 将 压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上 , 中间放置一个绝缘重球． 小 车向右做直线运动过程中 , 电流表示数变化与时间 t 的关系如图乙所 示, 下列判断正确的是 ( ) A．从 t1 到 t2 时间内 , 小车做匀速直线运动 B．从 t1 到 t2 时间内 , 小车做匀加速直线运动 C．从 t2 到 t3 时间内 , 小车做匀速直线运动 D．从 t2 到 t3 时间内 , 小车做匀加速直线运动 答案 : D B 级 提能力 5．2008 年 5 月 12 日, 中国四川汶川地区发生 8.0 级大地震 , 地 震发生后 , 各路救援人员及时深入灾区 , 与死神抢时间 , 争分夺秒抢 救被埋人员 , 有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟 中的伤员 , 根据所学知识 , 你认为“生命探测仪”可能用到了 ( ) A．红外线传感器 B．压力传感器 C．振动传感器 D．电容传感器 解析 : 伤员被埋在废墟中借助红外线传感器 , 可以感知人与周 围环境温度的差别且伤员与尸体的温度不同 , 借助探测仪可以探测 到活着的被困人员． 答案 : A 6．(多选 )如图所示为用热敏电阻 R 和电磁铁 L 等组成的一个简 单的恒温控制电路 , 其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小． 电 源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路 , 电源乙与恒温箱加热器 (图中未画出 )相连接．则 ( ) A．当温度降低到某一数值 , 衔铁 P 将会被吸下 B．当温度升高到某一数值 , 衔铁 P 将会被吸下 C．工作时 , 应该把恒温箱内的加热器接在 C、D 端 D．工作时 , 应该把恒温箱内的加热器接在 A、B 端 解析 : 温度升高时热敏电阻阻值减小 , 电流增大 , 电磁铁磁性 增强 , 将衔铁 P 吸下 , B 项正确 ; 温度低时要求电热器工作时 , 所以 加热器接在 A、B 端, D 正确． 答案 : BD 7．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中 , 它 是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的． 如图甲所示 , 电 源的电动势 E＝9.0 V, 内阻不计 ; G 为灵敏电流表 , 内阻 RG 保持不变 ; R 为热敏电阻 , 其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关 S, 当温度等于 70 ℃时 , 电流表示数 I 1＝2 mA; 当电流表的示数 I 2 ＝3.6 mA 时 , 热敏电阻的温度是 ( ) A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120℃ 解析 : 如图乙可知 , 当 t＝70 ℃时 , 热敏电阻阻值 R1＝4 kΩ.由 闭合电路欧姆定律知 E＝I 1(R1＋RG), 代入数值可求得 : RG＝500 Ω. 当 I 2＝3.6 mA 时 , 设热敏电阻阻值为 R2, 则 E＝I 2(R2＋RG), 可求得 R2＝2 kΩ, 由图乙可知 , 这时热敏电阻温度 t′＝120 ℃.故正确选项 为 D. 答案 : D 8．(多选 )为锻炼身体 , 小明利用所学物理知识设计了一个电子拉 力计, 如图所示是原理图． 轻质弹簧右端和金属滑片 P固定在一起 (弹 簧的电阻不计 , P 与 R1 间的摩擦不计 ), 弹簧劲度系数为 100 N/cm. 定 值电阻 R0＝5Ω, ab 是一根长为 5 cm 的均匀电阻丝 , 阻值 R1＝25Ω, 电源输出电压恒为 U＝3 V, 理想电流表的量程为 0～0. 6 A ．当拉环 不受力时 , 滑片 P 处于 a 端．下列关于这个电路的说法正确的是 (不 计电源内阻 )( ) A．小明在电路中连入 R0 的目的是保护电路 B．当拉环不受力时 , 闭合开关后电流表的读数为 0.1 A C．当拉力为 400 N 时 , 电流表指针指在 0.3 A 处 D．当拉力为 400 N 时 , 电流表指针指在 0.5 A 处 解析 : 若电路无电阻 R0, 且金属滑片 P 在 b 端时 , 回路短路损 坏电源 , R0 的存在使电路不出现短路 , 因此 A 正确．当拉环不受力 时 , 滑片 P在 a端, 由欧姆定律得 , I ＝ U R0＋R1 ＝0.1 A, 故 B 正确．拉 力为 400 N 时 , 由 F＝kΔx, 则Δ x＝4 cm, 对应的电阻为 RaP＝20 Ω, R1 接入电路的电阻 RPb＝ 5Ω, 由闭合电路欧姆定律得 , I ＝ U R0＋RPb ＝0.3 A, 故 D 错, C 正确． 答案 : ABC 9．如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图 , 其中上板 为固定极板 , 下板为待测物体 , 在两极板间电压恒定的条件下 , 极板 上所带电荷量 Q 将随待测物体的上下运动而变化．若 Q 随时间 t 的 变化关系为 Q＝ b t＋a(a、b 为大于零的常数 ), 其图象如图乙所示 , 那 么图丙、 图丁中反映极板间场强大小 E 和物体速率 v 随 t 变化的图线 可能是 ( ) A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ 解析 : 平行板电容器间电压恒定 , 板间场强 E＝U d＝ Q Cd＝ Q εrS 4πkdd ＝4πkQ ε rS, 故 E∝Q, 即 E∝ b t＋a, 故②可能正确． 板间电荷量 Q＝UC＝U εrS 4πkd＝ UεrS 4πkd , 与已知 Q随时间的变化关 系对比可知 d∝(t＋a), 即待测物体的运动为匀速运动 , 故③可能正 确． 答案 : C 第六章 传感器 3 实验 : 传感器的应用 1．硫化镉的电阻率随光照强度变化而发生明显的变化 , 利用材 料的这种特性可以制成 ( ) A．热敏电阻 B．光敏电阻 C 电容器 D．电感器 解析 : 硫化镉的电阻率随光照强度变化而发生明显的变化 , 故 这种材料对光照敏感 , 可以制成光敏电阻 , B 项正确． 答案 : B 2．(多选 )如图所示为一个逻辑电平检测电路 , A 与被测点相接 , 则 ( ) A．A 为低电平 , LED 发光 B．A 为高电平 , LED 发光 C．A 为低电平 , LED 不发光 D．A 为高电平 , LED 不发光 解析 : 当 A 端为高电平 , Y 端输出低电平 , 则加在 LED 两端的 是正向电压 , 则 LED 发光 ; 当 A 端为低电平 , Y 端输出高电平 , 则 LED 不发光 , 故选 BC. 答案 : BC 3．(多选 )如图所示的光控电路用发光二极管 LED 模拟路灯 , RG 为光敏电阻． A 为斯密特触发器输入端 , 在天黑时路灯 (发光二极管 ) 会点亮．下列说法正确的是 ( ) A．天黑时 , Y 处于高电平 B．天黑时 , Y 处于低电平 C．当 R1 调大时 , 天更暗时 , 灯 (发光二极管 )点亮 D．当 R1 调大时 , 天较亮时 , 灯 (发光二极管 )就能点亮 解析 : 天黑时 , RG 阻值增大到一定值 , 斯密特触发器输入端 A 的电压上升到某个值 , 输出端 Y 突然由高电平跳到低电平 , R1 调大 时 , A 端电压降低 , 只有天更暗时 , RG 电阻更大时 , 路灯才点亮 , 故选 BC. 答案 : BC 4．(多选 )如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人 监控装置 , R1 为光敏电阻 , R2 为定值电阻 , A、B 接监控装置． 则 ( ) A．当有人通过而遮蔽光线时 , A、B 之间电压升高 B．当有人通过而遮蔽光线时 , A、B 之间电压降低 C．当仅增大 R2 的阻值时 , 可增大 A、B 之间的电压 D．当仅减小 R2 的阻值时 , 可增大 A、B 之间的电压 解析 : R1 是光敏电阻 , 有光照射时 , 电阻变小 , 当有人通过而 遮蔽光线时 , R1 的阻值变大 , 回路中的电流 I 减小, A、B 间的电压 U＝IR 2 减小, 故 A 项错误 , B 项正确 ; 由闭合电路欧姆定律得 : U＝ E－I(R1＋r), 当仅增大 R2 的阻值时 , 电路中的电流减小 , A、B 间 的电压 U 增大 , 故 C 项正确 ; 当仅减小 R2 的阻值时 , 电路中的电流 增大 , A、B 间的电压 U 减小 , 故 D 项错误． 答案 : BC 5．(多选 )如图所示是温度报警器电路示意图 , 下列关于对此电路 的分析正确的是 ( ) A．当 RT 的温度升高时 , RT 减小, A 端电势降低 , Y 端电势升高 , 蜂 鸣器会发出报警声 B．当 RT 的温度升高时 , RT 减小 , A 端电势升高 , Y 端电势降低 , 蜂 鸣器会发出报警声 C．当增大 R1 时 , A 端电势升高 , Y 端电势降低 , 蜂鸣器会发出报 警声 D．当增大 R1 时 , A 端电势降低 , Y 端电势升高 , 蜂鸣器会发出报 警声 解析 : 当 RT 温度升高时 , 电阻减小 , A 点电势升高到某一数值 , Y 端电势突然降低 , 蜂鸣器导通发出警报 , A 错误 , B 正确．当增大 R1 时 , A 端电势升高到某一数值 , Y 端电势突然降低 , 电流通过蜂 鸣器, 发出报警声 , C 正确 , D 错误．故选 BC. 答案 : BC 6．如图是热水器的恒温集成电路 , R0 是热敏电阻 , 温度较低时其 阻值很大 , 温度较高时阻值很小． 如果热水器中没有水或水温较高时 , 继电器会放开簧片 , 发热器断路 , 反之会吸住簧片接通发热器．如果 热水器中没有水时 , 电路中 BC 部分就处于 ________(选填“断路” 或“短路” )状态 , 则在电路图的虚线框内的门电路应是 ________门 , 当温度较低时 , 门电路的输入端 A 是 ________(选填“高”或“低” ) 电势． 解析 : 热水器中没有水 , BC 部分相当于断路．热水器中没有水 或水温较高时 , 继电器都能使发热器断路 , 故可判断虚线框内应是 “与 ”门 , 当温度较低时 , R0 阻值较大 , 故门电路输入端 A 是高电 势． 答案 : 断路 与 高 模块综合检测 (一) (时间 : 90 分钟 分值: 100 分) 一、单项选择题 (本题共 10 小题 , 每小题 3 分, 共 30 分．在每小 题给出的四个选项中 , 只有一项符合题目要求 ) 1．机器人装有作为眼睛的“传感器” , 犹如大脑的“控制器” , 以及可以行走的“执行器” , 在它碰到障碍物前会自动避让并及时 转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是 ( ) A．力传感器 B．光传感器 C．温度传感器 D．声音传感器 解析 : 遇到障碍物会绕开 , 说明它是光传感器 , 故选项 B 正确 , 选项 A、C、D 错误． 答案 : B 2．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置 , 下列说法正确的是 ( ) A．两个传感器都是光电传感器 B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器 C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作 解析 : 题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制 , 由 此可见两个传感器一个是光电传感器 , 一个是温度传感器 , 而且排 气扇自动工作只需光照或温度一个满足条件即可 , A、C、D 错, B 对． 答案 : B 3．对于如图所示的电流 i 随时间 t 做周期性变化的图象 , 下列说 法中正确的是 ( ) A．电流大小变化 , 方向不变 , 是直流电 B．电流大小、方向都变化 , 是交流电 C．电流的周期是 0.02 s, 最大值是 0.2 A D．电流做周期性变化 , 是交流电 解析 : 方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征 , 因 为在此坐标系中电流的方向用正负表示 , 所以此电流的方向没有改 变 , 是直流电 , A 正确 , B、D 错误 ; 由图象可以看出电流的周期是 0.01 s, 而不是 0.02 s, C 错误． 答案 : A 4．图甲、图乙分别表示两种电压的波形 , 其中图甲所示的电压 按正弦规律变化 , 图乙所示的电压是正弦函数的一部分 , 下列说法错 误的是 ( ) A．图甲、图乙均表示交流电 B．图甲所示电压的瞬时值表达式为 u＝20sin 100πt V C．图乙所示电压的有效值为 20 V D．图乙所示电压的有效值为 10 V 解析 : 根据交变电流定义 , 题目中的图甲、图乙均表示交流电 , 图甲所示电压的瞬时值表达式为 u＝20sin 100πt V, 选项 A、B 正确 ; 由有效值定义 , （10 2） 2 R ×0.02＝0.04×U2 R , 解得题图乙所示电压 的有效值为 10 V, 选项 D 正确 , C 错误． 答案 : C 5．我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球 , 不久的将来中 国人将真正实现飞天梦 , 进入那神秘的广寒宫． 假如有一宇航员登月 后 , 想探测一下月球表面是否有磁场 , 他手边有一只灵敏电流表和一 个小线圈 , 则下列推断正确的是 ( ) A．直接将电流表放于月球表面 , 看是否有示数来判断磁场的有 无 B．将电流表与线圈组成闭合回路 , 使线圈沿某一方向运动 , 如 电流表无示数 , 则可判断月球表面无磁场 C．将电流表与线圈组成闭合回路 , 使线圈沿某一方向运动 , 如 电流表有示数 , 则可判断月球表面有磁场 D．将电流表与线圈组成闭合回路 , 使线圈在某一平面内沿各个 方向运动 , 如电流表无示数 , 则可判断月球表面无磁场 解析 : 电磁感应现象产生的条件是 : 穿过闭合回路的磁通量发 生改变时 , 回路中有感应电流产生． A 中 , 如果月球上有一个恒定的 磁场 , 那么电流表不会有示数 , A 错误 ; 同理, 将电流表与线圈组成 回路 , 使线圈沿某一方向运动 , 如电流表无示数 , 也不能判断出没 有磁场 , 因为磁通量可能是恒定的 , B 错误 ; 电流表有示数则说明一 定有磁场 , C 正确 ; 将电流表与线圈组成闭合回路 , 使线圈在某一个 与磁场平行的平面内沿各个方向运动 , 也不会有示数 , D 错误． 答案 : C 6.两根通电直导线 M、N 都垂直纸面固定放置 , 通过它们的电流 方向如图所示 , 线圈 L 的平面跟纸面平行．现将线圈从位置 A 沿 M、 N 连线中垂线迅速平移到 B 位置 , 则在平移过程中 , 线圈中的感应电 流( ) A．沿顺时针方向 , 且越来越小 B．沿逆时针方向 , 且越来越大 C．始终为零 D．先顺时针 , 后逆时针 解析 : 整个过程中 , 穿过线圈的磁通量为 0. 答案 : C 7．在光滑的桌面上放有一条形磁铁 , 条形磁铁的中央位置的正 上方水平固定一铜质小圆环 , 如图所示． 则以下关于铜质小圆环和条 形磁铁的描述正确的是 ( ) A．释放圆环 , 环下落时环的机械能守恒 B．释放圆环 , 环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大 C．给磁铁水平向右的初速度 , 磁铁滑出时做匀速运动 D．给磁铁水平向右的初速度 , 圆环产生向左的运动趋势 解析 : 根据条形磁铁的电场线的分布 , 铜质小圆环在下落过程 中 , 磁通量始终为零 , 无电磁感应现象 , 释放圆环 , 环下落时环的 机械能守恒 , 磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力 , 故 A 对 , B 错．当 磁铁左右移动时 , 铜质小圆环的磁通量发生变化 , 产生电磁感应现 象 , 根据楞次定律可以判断 , 电磁感应的机械效果是阻碍它们之间 的相对运动 , 给磁铁水平向右的初速度 , 磁铁滑出时做减速运动 , C 错; 线圈有向右运动的趋势 , D 错． 答案 : A 8．如图 , 与直导线 AB 共面的轻质闭合金属圆环竖直放置 , 两者 彼此绝缘 , 环心位于 AB 的上方． 当 AB 中通有由 A 至 B 的电流且强 度不断增大的过程中 , 关于圆环运动情况以下叙述正确的是 ( ) A．向下平动 B．向上平动 C．转动 : 上半部向纸内 , 下半部向纸外 D．转动 : 下半部向纸内 , 上半部向纸外 解析 : 由题意可知 , 当 AB 中通有由 A 到 B 电流且强度在增大时 , 根据楞次定律可知 , 圆环中产生顺时针感应电流 ; 假设直导线固定 不动 , 根据右手螺旋定则知 , 直导线上方的磁场垂直纸面向外 , 下 方的磁场垂直纸面向里．在环形导线的上方和下方各取微小元电流 , 根据左手定则 , 上方的微元电流所受安培力向下 , 下方的微元电流 所受安培力向下 , 则环形导线的运动情况是向下运动． 故 A 正确 , B、 C、D 错误． 答案 : A 9．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1∶n2＝5∶1, 电 阻 R＝20Ω, L 1、L2 为规格相同的两只小灯泡 , S1 为单刀双掷开关． 原 线圈接正弦交变电流 , 输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所 示．现将 S1 接 1, S2 闭合 , 此时 L 2 正常发光． 下列说法正确的是 ( ) A．输入电压 u 的表达式 u＝20 2 sin 50πt V B．只断开 S2 后 , L 1、L 2 均正常发光 C．只断开 S2 后 , 原线圈的输入功率增大 D．若 S1 换接到 2 后 , R 消耗的电功率为 0.8 W 解析 : 由题图知 , Um＝20 2 V, T＝0.02 s, 则 ω＝2π T ＝100π rad/s, 输入电压 u＝20 2sin 100πt V, 故 A 错误 ; 由变压器的变压 规律知 : U1 U2 ＝n1 n2 , 故 U2＝U1n2 n1 ＝20×1 5 V＝4 V, 由题中将 S1 接 1, S2 闭合时 , 灯泡 L 2 正常发光可得 , 灯泡 L 2 的额定电压为 4 V, 当只断 开 S2 后 , 副线圈两端电压不变 , 此时副线圈的负载为 L 1、L 2 串联 , 故 L 1、L 2 均不能正常发光 , B 错误 ; 此时 P 出 ＝U22 R总 , 副线圈负载 R 总 增大 , 故 P 出减小 , 又 P 入＝P 出, 故原线圈的输入功率减小 , C 错误 ; 当 S1 换接到 2 后 , 副线圈的负载仅是电阻 R, 故 P＝U22 R ＝ 42 20 W＝0.8 W, D 正确． 答案 : D 10．医生做某些特殊手术时 , 利用电磁血流计来监测通过动脉的 血流速度．电磁血流计由一对电极 a 和 b 以及磁极 N 和 S 构成 , 磁极 间的磁场是均匀的． 使用时 , 两电极 a、b 均与血管壁接触 , 两触点的 连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直 , 如图所示．由于血液中的 正负离子随血流一起在磁场中运动 , 电极 a、b 之间会有微小电势 差．在达到平衡时 , 血管内部的电场可看做是匀强电场 , 血液中的离 子所受的电场力和磁场力的合力为零． 在某次监测中 , 两触点的距离 为 3.0 mm, 血管壁的厚度可忽略 , 两触点间的电势差为 160 μV, 磁 感应强度的大小为 0.040 T．则血流速度的近似值和电极 a、b 的正负 为( ) A．1.3 m/s, a 正、 b 负 B．2.7 m/s, a 正、 b 负 C．1.3 m/s, a 负、 b 正 D．2.7 m/s, a 负、 b 正 解析 : 依据左手定则 , 正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上 偏, 负离子在磁场中受到洛伦兹力作用向下偏 , 因此电极 a、b 的正 负为 a 正、 b 负 ; 当稳定时 , 血液中的离子所受的电场力和磁场力的 合力为零 , 则 qE＝qvB, 可得 v＝E B＝ U Bd＝ 160×10－ 6 0.040×3×10－ 3 m/s≈1.3 m/s, A 正确． 答案 : A 二、多项选择题 (本题共 4 小题, 每小题 5 分, 共 20 分．在每小 题给出的四个选项中有多项符合题目要求 , 全部选对得 5 分, 漏选得 3 分, 错选或不选得 0 分) 11．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系 , 将原线圈 接到电压有效值不变的正弦交流电源上 , 副线圈连接相同的灯泡 L 1、 L 2, 电路中分别接了理想交流电压表 和理想交流电流表 , 导线电阻不计 , 如下图所示．当开关 S 闭合后 ( ) A． 示数变大 , 与 示数的比值不变 B． 示数变大 , 与 示数的比值变大 C． 示数变小 , 与 示数的比值变大 D． 示数不变 , 与 示数的比值不变 解析 : 因 U1 U2 ＝n1 n2 , 所以 都不变 , D 对 ; 当开关 S 闭合后 , 负载总电阻减少 , 则由 I 2＝U2 R 可得 I 2 增大 , 由 U1I 1＝U2I 1 得 I 1 也增大 , 且I 1 I 2 ＝n2 n1 , A 对． 答案 : AD 12．如图是远距离输电的示意图 , 则电压 U1、U2、U3、U4 之间 的关系是 ( ) A．U1U3 C．U3>U4 D．U3＝U1＋U2 解析 : 由图可知 , 左边是升压变压器 , 则 U1U4, 故 A、B、 C 正确 , D 错误． 答案 : ABC 13．如图所示 , 电路甲、乙中 , 电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值 都很小 , 接通 S, 使电路达到稳定 , 灯泡 D 发光 , 则 ( ) 图甲 图乙 A．在电路甲中 , 断开 S, D 将逐渐变暗 B．在电路甲中 , 断开 S, D 将先变得更亮 , 然后渐渐变暗 C．在电路乙中 , 断开 S, D 将渐渐变暗 D．在电路乙中 , 断开 S, D 将变得更亮 , 然后渐渐变暗 解析 : 电感总是阻碍电流的变化 , 线圈中的电流增大时 , 产生 自感电流的方向与原电流的方向相反 , 抵制增大 ; 线圈中的电流减 小时 , 产生自感电流的方向跟原电流的方向相同 , 抵制减小． 在电路图甲中 , 断开 S, 由于线圈阻碍电流变小 , 导致 D 将逐 渐变暗 , 故 A 正确 ; 在电路甲中 , 由于电阻 R 和自感线圈 L 的电阻 值都很小 , 所以通过灯泡的电流比电阻的电流小 , 当断开 S时 , D 将 不会变得更亮 , 但会渐渐变暗． 故 B 错误 ; 在电路图乙中 , 由于电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小 , 所以通过灯泡的电流比线圈的电 流小, 断开 S 时 , 由于线圈阻碍电流变小 , 导致 D 将变得更亮 , 然 后逐渐变暗 , 故 C 错误 , D 正确． 答案 : AD 14．在如图所示的远距离输电电路图中 , 升压变压器和降压变压 器均为理想变压器 , 发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变 , 随着 发电厂输出功率的增大 , 下列说法中正确的有 ( ) A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 解析 : 无论升压变压器还是降压变压器 , 它们的输出电压与原 副线圈的匝数比有关 , 与输出功率无关 , 故 A、B 错误 ; ; C 项中 P 损 ＝ P U 2 R, 因 P 变大 , 所以 P 损变大 , C 正确 ; D 项中 P损 P ＝ P U 2 R P ＝PR U2 , 因 P 变大 , 所以比值变大 , D 正确 . 答案 : CD 三、计算题 (本题共 4 小题, 共 50 分, 解答时应写出必要的文字 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 ) 15．(10 分)如图所示 , 匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框 架, 框架宽为 L, 右端接有电阻 R, 磁感应强度为 B, 一根质量为 m、 电阻不计的金属棒以 v 0 的初速度沿框架向左运动 , 棒与框架的动摩 擦因数为 μ, 测得棒在整个运动过程中 , 通过任一截面的电量为 q, 求 : (1)棒能运动的距离 ; (2)R 上产生的热量． 解析 : (1)设在整个过程中 , 棒运动的距离为 l, 磁通量的变化量 ΔΦ＝BLl , 通过棒的任一截面的电量 q＝I Δt＝ ΔΦ R , 解得 l＝qR BL . (2)根据能的转化和守恒定律 , 金属棒的动能的一部分克服摩擦 力做功 , 一部分转化为电能 , 电能又转化为热能 Q, 即有 1 2mv 20＝ μmgl＋Q, 解得 Q＝1 2mv20－μmgl＝1 2mv20－μmgqR BL . 16．如图甲所示 , 一能承受最大拉力为 16 N 的轻绳吊一质量为 m＝0.8 kg , 边长为 L＝ 2 m 正方形线圈 ABCD, 已知线圈总电阻为 R 总 ＝0.5 Ω, 在线圈上半部分分布着垂直于线圈平面向里 , 大小随时 间变化的磁场 , 如图乙所示 , 已知 t1 时刻轻绳刚好被拉断 , g 取 10 m/s2, 求 : (1)在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向 ; (2)t＝0 时 AB 边受到的安培力的大小 ; (3)t1 的大小． 图甲 图乙 解析 : (1)轻绳被拉断前 , 由法拉第电磁感应定律得感应电动势 E ＝ΔΦ Δt ＝ΔB Δt ·S, ① 由图乙知 ΔB Δt ＝1 T/s, ② 由题意知 S＝1 2L2＝1 m2.③ 由 ①②③ 得 E＝1 V, 根据楞次定律 , 感应电流方向为逆时针． (2)由图知 t＝0 时 , 感应强度 B0＝1 T, ④ 感应电流 I＝ E R总 ＝2 A, ⑤ AB 边受到的安培力 F 安 ＝B0IL ＝2 2 N．⑥ (3)由题意知 F 拉 max＝16 N, ⑦ t1 时刻轻绳受力为 F 拉 max ＝mg＋ 2B1IL , ⑧ 由 ⑤⑦⑧ 得 B1＝2 T, 由图乙可查出 B1 对应的时刻 t1＝1 s. 17．(15 分)U 形金属导轨 abcd 原来静止放在光滑绝缘的水平桌 面上 , 范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面 , 一根与 bc 等长的金属棒 PQ 平行 bc 放在导轨上 , 棒左边靠着绝缘的固定竖 直立柱 e、f.已知磁感应强度 B＝0.8 T, 导轨质量 M＝2 kg, 其中 bc 段长 0.5 m、电阻 r＝0.4 Ω, 其余部分电阻不计 , 金属棒 PQ 质量 m ＝0.6 kg、电阻 R＝0.2Ω、与导轨间的摩擦因数 μ＝0.2.若向导轨施加 方向向左、大小为 F＝2 N 的水平拉力 , 如图所示．求 : 导轨的最大 加速度、最大电流和最大速度 (设导轨足够长 , g 取 10 m/s2)． 解析 : 导轨受到 PQ 棒水平向右的摩擦力 F f＝μmg, 根据牛顿第二定律并整理得 F－μmg－F 安 ＝Ma, 刚拉动导轨时 , I 感＝0, 安培力为零 , 导轨有最大加速度 : am＝ F－μmg M ＝2－0.2×0.6×10 2 m/s2＝0.4 m/s2, 随着导轨速度的增大 , 感应电流增大 , 加速度减小 , 当 a＝0 时 , 速度最大．设速度最大值为 vm, 电流最大值为 I m, 此时导轨受 到向右的安培力 F 安 ＝BI mL, F－μmg－BI mL＝0, I m＝ F－μmg BL , 代入数据得 I m＝ 2－0.2×0.6×10 0.8×0.5 A＝2 A. 由 I ＝ E R＋r, I m＝ BL v m R＋r 得: v m＝ I m（R＋r） BL ＝ 2×（0.2＋0.4） 0.8×0.5 m/s＝3 m/s. 18．(15 分)如图所示 , 匀强磁场磁感应强度 B＝0.5 T, 匝数为 n ＝50匝的矩形线圈 , 绕垂直于匀强磁场的转轴 OO′匀速转动 , 每匝线 圈长为 L＝25 cm, 宽为 d＝20 cm.线圈每分钟转动 1 500 转, 在匀速 转动过程中 , 从线圈平面经过图示位置时开始计时． (1)写出感应电动势 e 的瞬时值表达式 ; (2)若每匝线圈本身电阻 r＝0.02Ω, 外接一阻值为 13Ω的用电器 , 使线圈与外电路组成闭合电路 , 写出感应电流 i 的瞬时值表达式 ; (3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时 , 感应电动势 e′ 和感应电流 i′的瞬时值表达式如何 ? (4)画出(1)(2)中的 e－t、i－t 图象． 解析 : (1)线圈匝数 n＝50, 磁场的磁感应强度 B＝0.5 T, 线圈转 动的角速度 ω＝2πf＝2π×1 500 60 rad/s ＝50πrad/s, 线圈的面积 S＝ Ld＝0.05 m2, 所以 Em＝nBSω＝50×0.5×0.05×50π V≈196 V, 从图示位置计时 , 有 e＝Emcos ωt＝196cos 50πt V. (2)若 r＝0.02 ω, 则 r′＝50r＝0.02×50 ω＝1Ω, R 总 ＝R＋r′＝13Ω＋1Ω＝14Ω, I m＝Em R总 ＝196 14 A＝14 A, 所以 i＝I mcos ωt＝14cos 50πt A. (3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时 , 即从中性面开 始计时 , 感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为 e′＝196sin 50πt V, i′＝14sin 50πt A. (4)因为 ω＝50π, 所以 T＝2π ω＝0.04 s, E m＝196 V, I m＝14 A. (1)(2)中的 e－t、i－t 图象分别如图甲、图乙所示． 图甲 图乙 模块综合检测 (二) (时间 : 90 分钟 分值: 100 分) 一、单项选择题 (本大题共 10 小题 , 每小题 3 分, 共 30 分．在每 小题给出的四个选项中 , 只有一项符合题目要求 ) 1.如图所示 , 一个矩形线圈 abcd 放在垂直纸面向里的匀强磁场 中 , 在进行下列操作时 , 整个线圈始终处于磁场之内 , 线圈中能产生 感应电流的是 ( ) A．线圈沿纸面向右移动 B．线圈沿纸面向下移动 C．线圈垂直纸面向外移动 D．线圈以 ab 边为轴转动 解析 : 产生感应电流的条件是 : 穿过闭合回路的磁通量发生变 化． 因此无论线圈如何运动 , 关键是看其磁通量是否变化 , 从而判断 出是否有感应电流产生． 由于磁场是匀强磁场 , 把线圈向右拉动 , 或 向上拉动 , 或垂直纸面向外运动 , 其磁通量均不变化 , 均无感应电 流产生 , 故 A、B、C 错误 ; 当线圈绕 ab 边转动时 , 其磁通量发生变 化 , 有感应电流产生 , 故 D 正确． 答案 : D 2．如图所示 , 理想变压器的 a、b 端加上一交流电压 (电压有效 值保持不变 ), 副线圈 c、d 端所接灯泡 L 恰好正常发光．此时滑动变 阻器的滑片 P 位于图示位置．现将滑片下移 (导线电阻不计 ), 则以下 说法中正确的是 ( ) A．灯仍能正常发光 , 原线圈输入电流变小 B．灯不能正常发光 , 原线圈输入功率变大 C．灯不能正常发光 , 原线圈输入电压变大 D．灯仍能正常发光 , 原线圈输入功率不变 解析 : 变压器的原、副线圈的电压比等于匝数比 , 与负载无关 , 将滑片 P 下移 , 副线圈电压不变 , 灯仍能正常发光 , 电阻增大 , 流 经电阻的电流减小 , 副线圈的电流减小 , 原线圈的电流也变小． 答案 : A 3．如图所示 , 理想变压器的原线圈接 u＝11 000 2sin 100πt(V) 的交变电压 , 副线圈通过电阻 r＝6Ω的导线对“ 220 V, 880 W”的电 器 RL 供电 , 该电器正常工作．由此可知 ( ) A．原、副线圈的匝数比为 50∶1 B．交变电压的频率为 100 Hz C．副线圈中电流的有效值为 4 A D．变压器的输入功率为 880 W 解析 : 输入电压的有效值为 11 000 V, 用电器的额定电压为 220 V, 所以变压器的输出电压大于 220 V, 原、副线圈的匝数比小于 50∶1, 故 A 错误 ; 由输入电压的表达式知 , f＝100π 2π＝50 Hz, 故 B 错误 ; 副线圈中的电流与用电器中的电流相同 , I ＝4 A, 故 C 正确 ; 变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和 , 大 于 880 W, 所以变压器的输入功率大于 880 W, 故 D 错误． 答案 : C 4．如图所示 , 甲是闭合铜线框 , 乙是有缺口的铜线框 , 丙是闭合 的塑料线框 , 它们的正下方都放置一薄强磁铁 , 现将甲、乙、丙拿至 相同高度 H 处同时释放 (各线框下落过程中不翻转 ), 则以下说法正确 的是 ( ) A．三者同时落地 B．甲、乙同时落地 , 丙后落地 C．甲、丙同时落地 , 乙后落地 D．乙、丙同时落地 , 甲后落地 解析 : 甲是闭合铜线框 , 在下落过程中产生感应电流 , 所受的 安培力阻碍它的下落 , 故所需的时间长 ; 乙没有闭合回路 , 丙是塑 料线框 , 故都不会产生感应电流 , 它们做自由落体运动 , 故 D 正确． 答案 : D 5．如图所示 , 在铁芯上、下分别绕有匝数 n1＝800 和 n2＝200 的两个线圈 , 上线圈两端与 u＝51sin 314t(V)的交流电源相连 , 将下 线圈两端接交流电压表 , 则交流电压表的读数可能是 ( ) A．2.0 V B．9.0 V C．12.7 V D．144.0 V 解析 : 根据 u＝51sin 314t(V)可知交流电的最大值为 Um＝51 V, 则其有效值 U1＝ 51 2 V＝51 2 2 V; 由图可知线圈 n1 是原线圈 , 线圈 n2 是副线圈 , 如果变压器是理想变压器 , 那么输入电压和输出电压 的关系有 U1 U2 ＝n1 n2 可得 U2＝n2 n1 U1＝200 800×51 2 V＝51 8 2 V≈9 V, 因为 交流电压表指示的是有效值 , 故如果是理想变压器则 B 正确．但实 际变压器存在漏磁现象 , 故通过原线圈的磁通量大于通过副线圈的 磁通量 , 故实际副线圈的输出电压小于 9 V, 故 A 正确． 答案 : A 6.如图 , 边长为 d 的正方形线圈 , 从位置 A 开始向右运动 , 并穿 过宽为 L(L>d)的匀强磁场区域到达位置 B, 则 ( ) A．整个过程 , 线圈中始终有感应电流 B．整个过程 , 线圈中始终没有感应电流 C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中 , 线圈中有感应电流 , 方 向都是逆时针方向 D．线圈进入磁场过程中 , 感应电流的方向为逆时针方向 ; 穿出 磁场的过程中 , 感应电流的方向为顺时针方向 解析 : 在线圈进入或离开磁场的过程中 , 穿过线圈的磁通量发 生变化 , 有感应电流产生 , 线圈完全在磁场中时 , 穿过线圈的磁通 量不变 , 没有感应电流产生 ; 由右手定则可知 , 线圈进入磁场过程 中 , 线圈中感应电流沿逆时针方向 , 线圈离开磁场时 , 电流沿顺时 针方向 , 由以上分析可知 , D 正确 , A、B、C 错误． 答案 : D 7．如图所示甲、乙两电路中 , 当 a、b 两端与 e、f 两端分别加上 220 V 的交流电压时 , 测得 c、d 间与 g、h 间的电压均为 110 V ．若 分别在 c、d 两端与 g、h 两端加上 110 V 的交流电压 , 则 a、b 间与 e、 f 间的电压分别为 ( ) A．220 V, 220 V B．220 V, 110 V C．110 V, 110 V D．220 V, 0 V 解析 : 首先要搞清楚变压器和分压器在改变电压原理上的本质 不同．对于变压器 , a、b 间与 c、d 间的电压比总是等于它们间线圈 的匝数比 , 与哪一个是原线圈无关 , 故 a、b 间接 220 V 的交流电压 , c、d 间的电压为 110 V, c、d 间改接 110 V 的交流电压 , 则 a、b 间 应输出电压为 220 V; 而对于分压器 , 当 e、f 间接 220 V的电压时 , 电 阻的 e、g 与 f、g 部分串联 , g、h 间电压仅是 f、g 部分电阻的电压 , 当 g、h 间接 110 V 的电压时 , 由于 e、g 部分无电流 , e、g 两点等 电势 , 故 e、f 间的电压等于 g、h 间的电压 , 故只有选项 B 正确． 答案 : B 8.交变电流电压的有效值为 6 V, 它和电阻 R1、R2 及电容器 C、 电压表一起连接成如图所示的电路 , 图中电压表的读数为 U1, 为了 保证电容器 C 不被击穿 , 电容器的耐压值为 U2, 电容器在电路中正 常工作 , 则 ( ) A．U1＝6 2 V U2＝6 V B．U1＝6 V U2＝3 2 V C．U1＝6 2 V U2≥6 V D．U1＝6 V U2≥6 2 V 解析 : 电压表读数为交流电压的有效值 , 所以电压表读数 U1＝6 V, 电容器耐压值应大于交流电压的最大值 , U2≥6 2 V. 答案 : D 9．如图所示 , 垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为 2a, 磁感 应强度的大小为 B.一边长为 a、电阻为 4R 的正方形均匀导线框 ABCD 从图示位置开始沿水平向右方向以速度 v 匀速穿过磁场区域 , 在图 乙中线框 A、B 两端电压 UAB 与线框移动距离的关系图象正确的是 ( ) 解析 : 进入磁场时 , 注意 UAB 是路端电压 , 应该是电动势的四 分之三 , 此时 E＝Bav, 所以 UAB＝ 3Bav 4 ; 完全进入后 , 没有感应电 流, 但有感应电动势 , 大小为 Bav, 穿出磁场时电压应该是电动势 的四分之一 , UAB＝ Bav 4 , 电势差方向始终相同 , 即 ΦA>ΦB, 由以上 分析可知选 D. 答案 : D 10．如图所示 , 甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框 架, 乙图中除了一个电阻极小、自感系数为 L 的线圈外 , 两图其他条 件均相同． 如果两图中 AB 杆均以相同初速度、 相同加速度向右运动 相同的距离 , 外力对 AB 杆做功的情况是 ( ) A．甲图中外力做功多 B．两图中外力做功相等 C．乙图中外力做功多 D．无法比较 解析 : 两图中 AB 杆均做加速运动 , 电流将增大 , 图乙中由于线 圈自感的阻碍作用 , 感应电流较甲图小 , 安培阻力也较小 , 又加 速度相同 , 则外力较甲图小 , 甲图中外力做功多 , A 正确． 答案 : A 二、多项选择题 (本题共 4 小题, 每小题 5 分, 共 20 分．在每小 题给出的四个选项中有多项符合题目要求 , 全部选对得 5 分, 漏选得 3 分, 错选或不选得 0 分) 11.如图所示 , 将条形磁铁插入闭合线圈 , 第一次用 0.2 s, 第二次 用 0.4 s, 并且两次插入过程中磁铁相对于线圈的起始和终止位置相 同, 则 ( ) A．第一次穿过线圈的磁通量的最大值比第二次的大 B．第一次穿过线圈的磁通量的变化比第二次的快 C．第一次线圈中产生的感应电流比第二次的大 D．第一次线圈中产生的感应电流比第二次的小 解析 : 磁通量变化相同 , 第一次时间短 , 则第一次线圈中磁通 量变化较快 , 而不是大． 故 A 错误 , B 正确 ; 感应电动势的大小与磁 通量的变化率成正比 , 磁通量的变化率大 , 感应电动势大 , 产生的 感应电流大 , 故 C 正确 , D 错误． 答案 : BC 12．如图所示 , 在水平面上有一固定的 U 形光滑金属框架 , 框架 上放置一金属杆 ab.在垂直纸面方向有一匀强磁场 , 下列情况中可能 的是 ( ) A．若磁场方向垂直纸面向外 , 并且磁感应强度增大时 , 杆 ab 将 向右移动 B．若磁场方向垂直纸面向外 , 并且磁感应强度减小时 , 杆 ab 将 向右移动 C．若磁场方向垂直纸面向里 , 并且磁感应强度减小时 , 杆 ab 将 向右移动 D．若磁场方向垂直纸面向里 , 并且磁感应强度增大时 , 杆 ab 将 向右移动 解析 : 若磁场方向垂直纸面向外 , 并且磁感应强度增大时 , 根 据楞次定律 , 感应电流的方向为顺时针方向 , 根据左手定则 , 杆所 受的安培力方向向左 , 将向左运动．故 A 错误 ; 若磁场方向垂直纸 面向外 , 并且磁感应强度减小时 , 根据楞次定律 , 感应电流的方向 为逆时针方向 , 根据左手定则 , 杆所受的安培力方向向右 , 将向右 运动． 故 B 正确 ; 若磁场方向垂直纸面向里 , 并且磁感应强度减小时 , 根据楞次定律 , 感应电流的方向为顺时针方向 , 根据左手定则 , 杆 所受的安培力方向向右 , 将向右运动 , 故 C 正确 ; 若磁场方向垂直 纸面向里 , 并且磁感应强度增大时 , 根据楞次定律 , 感应电流的方 向为逆时针方向 , 根据左手定则 , 杆所受的安培力方向向左 , 将向 左运动 , 故 D 错误． 答案 : BC 13．图甲是小型交流发电机的示意图 , 两磁极 N、S 间的磁场可 视为水平方向的匀强磁场 , A 为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向 的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动． 从图示位置开始计时 , 产生的 交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是 ( ) A．电流表的示数为 10 A B．线圈转动的角速度为 100π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．0.02 s时电阻 R 中电流的方向自右向左 解析 : 由题图乙可知交流电电流的最大值是 I m＝10 2 A, 周期 T＝0.02 s, 由于电流表的示数为有效值 , 故示数 I＝ I m 2＝10 A , 选 项 A 正确 ; 角速度 ω＝2π T ＝100π rad/s, 选项 B 正确 ; 0.01 s时线圈中 的感应电流达到最大 , 感应电动势最大 , 则穿过线圈的磁通量变化 最快 , 磁通量为 0, 故线圈平面与磁场方向平行 , 选项 C 正确 ; 由楞 次定律可判断出 0.02 s 时流过电阻的电流方向自左向右 , 选项 D 错 误． 答案 : ABC 14．传感器是能将感受到的物理量 (如力、热、光、声等 )转换成 便于测量量 (一般是电学量 )的一种元件 , 在自动控制中有相当广泛的 应用 , 如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器 , 金属芯 线与导电液体构成一个电容器 , 从电容 C 大小的变化情况就能反映 出液面高度 h 的高低情况 , 则二者的关系是 ( ) A．C 增大表示 h 增大 B．C 增大表示 h 减小 C．C 减小表示 h 减小 D．C 减小表示 h 增大 解析 : 金属芯线与导电液体形成一个电容器 , 液面高度 h 变化 相当于正对面积变化 , 根据电容的决定式 C＝ εrS 4πkd分析电容的变化 , 当电容 C 增大时 , 根据电容的决定式 C＝ εrS 4πkd分析正对面积应增大 , 则知 , 液面高度 h 增大 , 当电容 C 减小时 , 则液面高度减小 , 故 A、 C 正确 , B、D 错误． 答案 : AC 三、实验题 (本题共 2 小题 , 共 15 分) 15．(6 分)在探究产生感应电流条件的实验中 , 实验室提供了下 列器材 : 电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导 线若干 , 如图所示．请按照实验的要求连好实验电路． 解析 : 大螺线管和电流表组成闭合电路 ; 带铁芯的小螺线管、滑 动变阻器、电源、开关组成闭合回路．如图所示． 16．(9 分)如图所示 , 上海某校操场上 , 两同学相距 L 为 10 m 左 右, 在东偏北、 西偏南 11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上 , 面 对面将一并联铜芯双绞线 , 像甩跳绳一样摇动 , 并将线的两端分别接 在灵敏电流计上 , 双绞线并联后的电阻 R约为 2 Ω, 绳摇动的频率配 合节拍器的节奏 , 保持频率在 2 Hz 左右．如果同学摇动绳子的最大 圆半径 h 约为 1 m, 电流计读数的最大值 I 约为 3 mA. (1)试估算地磁场的磁感应强度的数值约为 ________; 数学表达 式 B＝________(由 R, I , L, f, h 等已知量表示 )． (2)将两人站立的位置 , 改为与刚才方向垂直的两点上 , 那么电 流计计数约为 ________． 解析 : (1)摇动绳子的过程中 , 绳切割地磁场 , 当摆动速度与地 磁场垂直时 , 感应电动势最大 , 电流最大 , 由 E＝BL v, v＝ωh, ω ＝2πf, E＝IR, 得 B＝ IR 2πfLh .代入题目中已知数据 , 得 B≈5×10－ 5 T. (2)绳与磁均平行 , 不切割磁感线 , 电统计读数为 0. 答案 : (1)5×10－ 5 T IR 2πfLh (2)0 四、计算题 (本题共 3 小题, 共 35 分, 解答时应写出必要的文字 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 ) 17．(8 分)如图甲所示 , 在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直 于磁场的半径为 r＝1 m、电阻为 R＝3.14Ω的金属圆形线框 , 当磁场 按图乙所示规律变化时 , 线框中有感应电流产生． (1)在图丙中画出感应电流随时间变化的 i－t 图象 (以逆时针方向 为正 ); (2)求出线框中感应电流的有效值． 解析 : (1)如图所示． (2)设电流的有效值为 I, 则有 : I 2RT＝I 21R·T 3＋I 22R·2T 3 , 得 I ＝ 2 A. 18．(12 分)在航天事业中要用角速度计测量航天器的自转角速度 ω, 结构如图所示 , 当系统绕轴 OO′转动时 , 元件 A 在光滑杆上发生 滑动, 并输出电信号成为航天器的制导信号源 , 已知 A 质量为 m, 弹 簧的劲度系数为 k, 原长为 l 0, 电源电动势为 E, 内阻不计 , 滑动变阻 器总长为 l, 电阻分布均匀 , 系统静止时滑动变阻器触头 P在中点 , 与 固定接头 Q 正对 , 当系统以角速度 ω转动时 , 求 : (1)弹簧形变量 x 与 ω的关系式 ; (2)电压表示数 U 与角速度 ω的关系式． 解析 : (1)由圆周运动规律知 : kx＝mω2R＝mω2(l0＋x), 即 kx－mω2x＝mω2l 0, 所以 x＝ mω2l0 k－mω2. (2)由串联电路的规律知 : U＝x l E＝ mω2l0E l（k－mω2）. 19．(15 分)如图所示 , a、b 是两根平行直导轨 , MN 和 OP 是垂直 跨在 a、b 上并可左右滑动的两根平行直导线 , 每根长为 l, 导轨上接 入阻值分别为 R 和 2R 的两个电阻和一个板长为 L′, 间距为 d 的平行 板电容器． 整个装置放在磁感应强度为 B、垂直导轨平面的匀强磁场 中．当用外力使 MN 以速率 2v 向右匀速滑动、 OP 以速率 v 向左匀 速滑动时 , 两板间正好能平衡一个质量为 m 的带电微粒 , 试问 : (1)微粒带何种电荷 ? 电荷量是多少 ? (2)外力的功率和电路中的电功率各是多少 ? 解析 : (1)当 MN 向右滑动时 , 切割磁感线产生的感应电动势 E1 ＝2Blv, 方向由 N 指向 M . OP 向左滑动时产生的感应电动势 E2＝Bl v, 方向由 O 指向 P. 两者同时滑动时 , MN 和 OP 可以看成两个顺向串联的电源 , 电 路中总的电动势 : E＝E1＋E2＝3Bl v, 方向沿 NMOPN . 由全电路欧姆定律得电路中的电流强度 I＝ E R＋2R＝Blv R , 方向 沿 NMOPN . 电容器两端的电压相当于把电阻 R 看做电源 NM 的内阻时的路 端电压 , 即 U＝E1－IR＝2Blv－ Blv R ·R＝Bl v. 由于上板电势比下板高 , 故在两板间形成的匀强电场的方向竖 直向下 , 可见悬浮于两板间的微粒必带负电． 设微粒的电荷量为 q, 由平衡条件 mg＝Eq＝U dq, 得 q＝mgd U ＝ mgd Bl v . (2)NM 和 OP 两导线所受安培力均为 F＝BIl ＝B Bl v R l＝ B2l2v R , 其 方向都与它们的运动方向相反． 两导线都匀速滑动 , 由平衡条件可知所加外力应满足条件 : F 外＝F＝B2l2v R , 因此 , 外力做功的机械功率 : P 外＝F·2v＋Fv＝3Fv＝3B 2l2v2 R . 电路中产生感应电流总的电功率 : P 电 ＝IE ＝Bl v R ·3Blv＝3B2l2v 2 R . 可见 , P 外 ＝P 电 , 这正是能量转化和守恒的必然结果． 章末复习课 【知识体系】 [ 答案填空 ] ①垂直于磁场的轴 ②最大 ③零 ④最大 ⑤sin ωt ⑥nBSω ⑦电流的热效应 ⑧Em 2 ⑨1 f ⑩ 1 T ? nΔΦ Δt ? 交流 ? 高频 ? 直流 ? 低频 ? n1 n2 ? I 2n2 ? I 2r ? Ir 主题 1 交流电四值的计算及应用 1．瞬时值 : 反映不同时刻交变电流的大小和方向 , 正弦式电流 瞬时值表达式为 : e＝Emsin ωt, i＝I msin ωt.应当注意必须从中性面开 始．在研究某一时刻或某状态的问题时 , 要用瞬时值． 2．峰值 : 交变电流的峰值是它能达到的最大值．线圈在匀强磁 场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势 , 其最大值 Em＝nBSω, 在考虑电容器的耐压值时 , 应根据交流电的最大值． 3．平均值 : 平均值需用 E＝nΔΦ Δt 和 进行计算 , 求一段时 间内通过导体横截面的电荷量时要用电流的平均值 , . 4．有效值 : 正弦式交流电的有效值 I＝ I m 2, 其他交变电流的有效 值根据有效值的定义计算 , 求电功、电功率、焦耳热、确定保险丝的 熔断电流 , 要用电流的有效值 ; 没有特殊说明时 , 交流电的电流、电 压、电动势指有效值 , 交流电表的测量值是有效值 , 交流用电设备上 所标的额定电压、额定电流都是有效值． 【典例 1】 如图所示 , N＝50 匝的矩形线圈 abcd, ab 边长 l1＝20 cm, ad 边长 l2＝25 cm, 放在磁感应强度 B＝0.4 T 的匀强磁场中 , 外 力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 OO′轴以 n＝3 000 r/min 的转速匀速转动 , 线圈电阻 r＝1Ω, 外电路电阻 R＝9Ω, t＝0 时线圈 平面与磁感线平行 , ab 边正转出纸外、 cd 边转入纸里．求 : (1)t＝0 时感应电流的方向 ; (2)感应电动势的瞬时值表达式 ; (3)线圈转一圈外力做的功 ; (4)从图示位置转过 90°的过程中流过电阻 R 的电荷量． 解析 : (1)根据右手定则 , 线圈感应电流方向为 adcba. (2)线圈的角速度 ω＝2πn＝100 πrad/s, 图示位置的感应电动势最大 , 其大小为 Em＝NBl 1l2ω, 代入数据得 Em＝314 V, 感应电动势的瞬时值表达式 : e＝Em cos ωt＝314cos 100πt V. (3)电动势的有效值 E＝Em 2, 线圈匀速转动的周期 T＝2π ω＝0.02 s, 线圈匀速转动一圈 , 外力做功大小等于电功的大小 , 即: W＝I 2(R＋r)T＝ E2 R＋r·T, 代入数据得 W＝98.6 J. (4)从 t＝0 起转过 90°过程中 , Δt 内流过 R 的电荷量 : q＝ NΔΦ （R＋r）ΔtΔt＝ NBΔS R＋r ＝NBl 1l 2 R＋r , 代入数据得 q＝0.1 C. 题后反思 瞬时值、平均值、有效值的应用 (1)研究交变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的 安培力时 , 只能用瞬时值． (2)不仅热量的计算用有效值 , 与热效应有关的计算 , 如保险丝 的熔断电流都必须用有效值． 针对训练 1．将交变电压 e＝220 2sin 100πt V 接到“ 220 V 100 W”的灯 泡两端 , 如灯泡灯丝电阻保持不变 , 求 : (1)通过灯泡电流的最大值 ; (2)灯泡的实际功率 ; (3)每秒钟电流方向改变的次数 ; (4)通过灯泡电流 i 的瞬时值表达式． 解析 : (1)交变电压的有效值 U＝220 2 2 V＝220 V, 灯泡的额定电压为 U2＝220 V, 因此恰好正常发光． 由 “220 V 100 W”知该灯电阻为 R＝U2 P ＝484Ω. 通过灯泡电流的最大值为 : I m＝Um R ＝220 2 484 A≈0.64 A. (2)灯泡的实际功率与额定功率相同 , P＝100 W. (3)周期 T＝0.02 s, 1 秒钟电流方向改变的次数 : n＝ t T×2＝ 1 0.02×2＝100 (次)． (4)通过灯泡电流的瞬时值表达式为 : i＝I msin ωt＝0.64sin 100πt A. 主题 2 有关理想变压器的动态分析 分清变量和不变量 , 弄清 U1、U2, I 1、I 2, R, n1、n2, P1、P2 等物理 量间的制约关系是对理想变压器电路进行动态分析的关键． 理想变压器电路的动态分析有下列两种情况 : (1)第一种情况是原、副线圈匝数比 n1 n2 不变 , 分析原、副线圈的 电压 U1、U2, 电流 I 1、I 2, 输出和输入功率 P2、P1 随负载电阻变化而 变化． 将变压器接到交流电源上 , 原线圈的输入电压为 U1, 副线圈两 端电压 U2 U2＝n2 n1 U1 为定值 , 流过副线圈的电流 I 2 I 2＝U2 R 随负载电 阻的减小而增大 , 变压器的输出功率 P2(P2＝I 2U2)也随着增大 , 不计 变压器损失的能量 , 则变压器的输入功率 P1(P1＝P2)也增大 , 流过原 线圈的电流 I 1 I 1＝P1 U1 也增大．进行动态分析的顺序是 : R→I 2→P2→ P1→I 1.分析可知变压器原线圈的电流 I 1 随着副线圈负载电阻的减小 而增大． (2)第二种情况是负载电阻不变 , 上述各物理量随原、 副线圈匝数 比的变化而变化． 一般情况下 , 我们认为原线圈输入电压 U1 和匝数 n1 不变 , 当副 线圈匝数 n2 增大时 , 副线圈两端电压 U2 U2＝n2 n1 U1 增大 , 流过副线圈 的电流 I 2 I 2＝U2 R 增大 , 变压器输出功率 P2(P2＝I 2U2)增大 , 则理想变 压器的输入功率 P1 增大 , 流过原线圈的电流 I 1 增大．进行动态分析 的顺序和第一种情况类似．分析可知变压器原线圈的电流 I 1 随着副 线圈匝数的增加而增大． 解答有关变压器的动态分析类问题 , 应弄清以下决定关系 : 【典例 2】 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1∶n2 ＝5∶1, 电阻 R＝20Ω, L 1、L 2 为规格相同的两只小灯泡 , S1 为单刀双 掷开关．原线圈接正弦交变电源 , 输入电压 u 随时间 t 的变化关系如 图乙所示．现将 S1 接 1、S2 闭合 , 此时 L 2 正常发光．下列说法正确 的是 ( ) 图甲 图乙 A．输入电压 u 的表达式 u＝20 2sin 50π V B．只断开 S2 后 , L 1、L 2 均正常发光 C．只断开 S2 后 , 原线圈的输入功率增大 D．若 S1 换接到 2 后 , R 消耗的电功率为 0.8 W 解析 : 由图象可知 Um＝20 2, T＝0.02 s, 故 ω＝2π T ＝100π rad/s, 即输入电压 u9 的表达式 u＝20 2sin 100πt V , 所以 A 错误． 断开 S2 后两灯泡串联 , 总电压仍为 4 V, 所以 L 1、L 2 均不能正常发光 , B 项 错误． 根据 P 入＝P 出 ＝U2 R 可知断开 S2 后 R增大 , P 入变小 , C 项错误． 若 S1 接 2, 由 P＝U2 R 可得 P＝ 42 20 W ＝0.8 W, 故答案为 D. 答案 : D 题后反思 解答变压器问题离不开理想变压器的三个关系 , 即功率关系、 电 压关系、 电流关系． 仔细分析题目中的已知条件 , 找到突破口 , 再结 合三个关系求解． 针对训练 2．(多选 )如图所示 , 一理想变压器原、副线圈匝数之比为 4∶1, 原线圈两端接入一正弦交流电源 ; 副线圈电路中 R为负载电阻 , 交流 电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是 ( ) A．若电压表读数为 6 V, 则输入电压的最大值为 24 2 V B．若输入电压不变 , 副线圈匝数增加到原来的 2 倍．则电流表 的读数减小到原来的一半 C．若输入电压不变 , 负载电阻的阻值增加到原来的 2 倍 , 则输 入功率也增加到原来的 2 倍 D．若保持负载电阻的阻值不变． 输入电压增加到原来的 2 倍． 则 输出功率增加到原来的 4 倍 解析 : 若电压表读数为 6 V, 即变压器输出电压有效值为 6 V, 则输入电压有效值为 U2＝4×6 V＝24 V, 其最大值为 24 2 V, 选 项 A 正确 ; 若输入电压不变 , 副线圈匝数增加到原来的 2 倍 , 则输 出电压也增加到原来的 2 倍 , 电流表示数应增加到原来的 2倍 , 选项 B 错误 ; 若输入电压不变 , 负载电阻的阻值增加到原来的 2 倍 , 则输 出电压不变． 输出电流减小到原来的一半 , 输出功率减小到原来的一 半 , 输入功率等于输出功率 , 即 P＝IU 也减小到原来的一半．选项 C 错误 ; 若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的 2 倍 , 输出电压也增大到原来的 2 倍． 则由 P＝U2 R 可知输出功率增加到原来 的 4 倍 , 选项 D 正确． 答案 : AD 统揽考情 本章知识在试题中多以选择题题型出现 , 考查以“表征交流电 的物理量”和“变压器”为主 , 也有对本章知识和电学其他部分甚 至力学内容相联系的综合考查 , 近年各地高考和全国卷都会考一道 选择题． 真题例析 (2015 ·课标全国 Ⅰ卷 )理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3∶1, 在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻 , 原线圈一侧接有电 压为 220 V 的正弦交流电源上 , 如图所示 , 设副线圈回路中电阻两端 的电压为 U, 原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为 k, 则 ( ) A．U＝66 V, k＝1 9 B．U＝22 V, k＝1 9 C．U＝66 V, k＝1 3 D．U＝22 V, k＝1 3 解析 : 根据理想变压器的原理 : 原、副线圈电压比等于线圈匝数 比即 U1∶U2＝n1∶n2, 当副线圈电压 U2＝U, 得原线圈电压 U1＝3U, 理想变压器能量不损耗有 P1＝P2, 即 U1I 1＝U2I 2, I 2＝U R, 得到 I 1＝ U 3R; 根据串联电路的特点有 : U 源 ＝U1＋I 1R, 联立并将 U 源 ＝220 V 数 据代入可得 : U＝66 V; 原、副线圈回路中的电阻消耗的功率根据 P＝ I 2R, 电阻相等 , 可得功率之比 k＝1 9, 故选项 A 正确． 答案 : A 针对训练 (2015 ·海南卷 )(多选 )如图 , 一理想变压器原、副线圈匝数比为 4∶1, 原线圈与一可变电阻串联后 , 接入一正弦交流电源 ; 副线圈电 路中固定电阻的阻值为 R0, 负载电阻的阻值 R＝11R0, 是理想电 压表 ; 现将负载电阻的阻值减小为 R＝5R0, 保持变压器输入电流不 变 , 此时电压表读数为 5.0 V, 则 ( ) A．此时原线圈两端电压的最大值约为 34 V B．此时原线圈两端电压的最大值约为 24 V C．原线圈两端原来的电压有效值约为 68 V D．原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V 解析 : 当负载电阻的阻值减小为 R＝5R0 时 , 根据串并联电路规 律, R 两端电压为 R0 两端电压的 5 倍 , 因为电压表测量 R 两端的电 压 , 所以 UR0＝1 5×5＝1 V, 故副线圈两端电压为 U2＝6 V, 根据公 式U1 U2 ＝n1 n2 可得此时原线圈两端电压的有效值为 U1＝24 V, 所以此时 原线圈两端电压的最大值约为 24 2 V≈34 V, A 正确 B 错误 ; 因为 变化过程中变压器的输入电流不变 , 所以对于副线圈中变化前后电 流也不变 , 则变化后电压 U2＝IR 0＋5IR 0＝6IR 0, 变化前 , U′ 2＝IR 0 ＋11IR 0＝12IR 0, 所以 U′2＝2U2＝12 V, 根据公式 U1 U2 ＝n1 n2 可得原线圈 两端原来的电压有效值约为 48 V, D 正确 C 错误． 答案 : AD 1.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 e0 B．峰值是 2e0 C．有效值是 2 2 Ne0 D．有效值是 2Ne0 解析 : 由题意可知 , 线圈 ab 边和 cd边产生的感应电动势的最大 值都为 e0, 因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为 2e0, 又因为发电 机线圈共 N 匝 , 所以发电机线圈中总电动势最大值为 2Ne0, 根据闭 合电路欧姆定律可知 , 在不计线圈内阻时 , 输出电压等于感应电动 势的大小 , 即其峰值为 2Ne0, 故选项 A、B 错误 ; 又由题意可知 , 若 从图示位置开始计时 , 发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变 电流 , 由其有效值与峰值的关系可知 , U＝Um 2, 即 U＝ 2Ne0, 故选 项 C 错误 ; 选项 D 正确． 答案 : D 2．如图为气流加热装置的示意图 , 使用电阻丝加热导气管 , 视变 压器为理想变压器 , 原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝 数不变 , 调节触头 P, 使输出电压有效值由 220 V 降至 110 V．调节前 后 ( ) A．副线圈中的电流比为 1∶2 B．副线圈输出功率比为 2∶1 C．副线圈的接入匝数比为 2∶1 D．原线圈输入功率比为 1∶2 解析 : 通过调节触头 P.使输出电压有效值由 220 V降至 110 V．输 出电压减少为原来的一半 , 根据欧姆定律 I ＝U R, 在电阻不变时 , 调 节前后副线圈输出电流之比为 I 2 前 ∶I 2 后 ＝U2 前 ∶U2 后 ＝2∶1, 选项 A 错误 ; 根据理想变压器原理 U1∶U2＝n1∶n2, 在原线圈电压和匝数 不变的情况下 , 副线圈接入匝数也应该变为原来的一半 , 接入匝数 比 n2 前∶n2 后 ＝U2 前 ∶U2 后 ＝2∶1, 选项 C 正确 ; 根据功率 P＝UI , 得 到调节前后副线圈输出功率之比 P2 前∶P2 后 ＝U2 前 I 2 前∶U2 后 I 2 后 ＝4∶1, 选项 B 错误 ; 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 , 所以原线 圈的输入功率之比 P1 前∶P1 后 ＝P2 前∶P2 后 ＝4∶1, 选项 D 错误． 答案 : C 3．如图甲 , R0 为定值电阻 , 两金属圆环固定在同一绝缘平面 内．左端连接在一周期为 T0 的正弦交流电源上 , 经二极管整流后 , 通 过 R0 的电流 i 始终向左 , 其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环 a 端电势高于 b 端时 , ab 间的电压为 uab 正 , 下列 Uab－t 图象可能正确 的是 ( ) 图甲 图乙 解析 : 在第一个 0.25T0 时间内 , 通过大圆环的电流为顺时针逐 渐增加． 由楞次定律可判断内环 a 端电势高于 b 端, 因电流的变化率 逐渐减小故内环的电动势逐渐减小 ; 同理在第 0.25T0～0.5T0 时间内 , 通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小 , 由楞次定律可判断内环内 a 端电势低于 b 端, 因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变 大; 故选项 C 正确． 答案 : C 4．图示电路中 , 变压器为理想变压器 , a、b 接在电压有效值不变 的交流电源两端 , R0 为定值电阻 , R 为滑动变阻器．现将变阻器的滑 片从一个位置滑动到另一个位置 , 观察到电流表 A 1 的示数增大了 0.2 A, 电流表 A 2 的示数增大了 0.8 A．则下列说法正确的是 ( ) A．电压表 V 1 示数增大 B．电压表 V2、V 3 示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿 c→d 的方向滑动 解析 : 电流表示数增大 , 说明滑动变阻器接入电路的阻值减小 , 故应从 c 向 d 滑动, 故 D 正确 ; 电压表 V 1、V 1 示数不变 , 故 A、B 错误 ; 原副线圈中的电流和匝数成反比 , 即 n1I 1＝n2I 2, 电流变化时 , n1ΔI 1＝n2ΔI 2, 故n1 n2 ＝ΔI 2 ΔI 1 ＝4 1, 应是降压变压器 , C 错误． 答案 : D 5．如图为远距离输电示意图 , 两变压器均为理想变压器 , 升压变 压器 T 的原、副线圈匝数分别为 n1、n2.在 T 的原线圈两端接入 —电 压 u＝Umsin ωt 的交流电源 , 若输送电功率为 P, 输电线的总电阻为 2r, 不考虑其他因素的影响 , 则输电线上损失的电功率为 ( ) A. n1 n2 U2m 4r B. n2 n1 U2m 4r C．4 n1 n2 2 P Um 2 r D．4 n2 n1 2 P U m 2r 解析 : 原线圈电压的有效值 : U1＝Um 2, 根据 U1 U2 ＝n1 n2 可求 : U2＝ n2Um n1 2, 又因为是理想变压器 , 所以 T 的副线圈的电流功率等于输入 功率 P, 所以输电线上电流 I ＝ P U2 , 导线上损耗的电功率 P′＝I 22r＝ 4r n1 n2 2 P Um 2 , 所以 C 正确 ; A、B、D 错误． 答案 : C 章末复习课 【知识体系】 [答案填写 ] ①非电学 ②电学 ③通断 ④光敏 ⑤金属热 ⑥霍尔元件 ⑦温度 ⑧声 主题 1 常用敏感元件及应用 1．常见敏感元件及特性． (1)光敏电阻 : 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化 , 光照增强 电阻减小 , 光照减弱电阻增大． (2)热敏电阻和金属热电阻 : 金属热电阻的电阻率随温度升高而 增大 , 热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种．正温度系数的热敏 电阻的阻值随温度升高而增大 , 负温度系数的热敏电阻的阻值随温 度升高而减小． (3)霍尔元件 : 能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件 , UH ＝kIB d . 2．传感器应用的一般模式． 【典例 1】 如图是一火警报警器的部分电路示意图．其中 R2 为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器 , 电流表为值班室的 显示器 , a, b 之间接报警器．当传感器 R2 所在处出现火情时 , 显示器 的电流 I , 报警器两端的电压 U 的变化情况是 ( ) A．I 变大 , U 变大 B．I 变大 , U 变小 C．I 变小 , U 变大 D．I 变小 , U 变小 解析 : R2 所在处出现火情时 , 温度升高 , 则 R2 的阻值减小． R2 减小→R 总 减小→I 干增大 →U1 增大 →U3 减小→I 减小, 故显示器的电 流 I 变小 , 由 U＝E－I 干 r, I 干变大 , 知 U 变小 , 故选项 D 正确． 答案 : D 针对训练 1．(多选 )在温控电路中 , 通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实 现对电路相关物理量的控制．如图所示的电路 , R1 为定值电阻 , R2 为 半导体热敏电阻 (温度越高电阻越小 ), C 为电容器．当环境温度降低 时 ( ) A．电容器 C 的带电荷量增大 B．电压表的读数增大 C．电容器 C 两极板间的电场强度减小 D．R1 消耗的功率增大 解析 : 当环境温度降低时． R2 的阻值变大 , 电路的总电阻变 大．由 I ＝ E R总 知 I 变小 , 又 U＝E－Ir , 电压表的读数 U 增大 , B 正 确; 又由 U1＝IR 1 及 P1＝I 2R1 可知 U1 变小 , R1 耗的功率 P1 变小 , D 错误 ; 电容器两极板间的电压 U2＝U－U1, 故 U2 变大 , 由场强 E′＝ U2 d , Q＝CU2 可知 Q、E′都增大 , 故 A 正确 , C 错误． 答案 : AB 题后反思 本题利用热敏电阻为传感器 , 将温度变化的信号转化为电信号 , 结合电子线路来控制加热电路． 正确的电路分析、 计算及看懂热敏电 阻的电阻值随温度变化的曲线 , 是解决本类习题的关键． 主题 2 自动控制电路的分析方法 传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点 , 而传感器的形式又多种多样 , 原理较难理解 , 搞清传感器的工作原理 是求解问题的关键． 1．感受量分析． 要明确传感器所感受的物理量 , 如力、热、光、磁、声等． 2．输出信号分析． 明确传感器的敏感元件 , 分析它的输入信号及输出信号 , 以及输 入信号与输出信号间的变化规律． 3．电路结构分析． 认真分析传感器所在电路的结构 , 在熟悉常用电子元件工作特 点的基础上 , 分析电路输出信号与输入信号间的规律． 【典例 2】 如图所示 , 图甲是某中学在研究性学习活动中 , 吴 丽同学自制的电子秤原理示意图 , 目的是利用理想电压表的示数指 示物体的质量． 托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连 , 托盘与弹簧的质 量均不计． 滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接． 当托盘中没有放物 体时 , 滑片恰好指在变阻器 R 的最上端． 此时电压表示数为零． 设变 阻器总电阻为 R, 总长度为 L.电源电动势为 E, 内阻为 r, 限流电阻阻 值为 R0, 弹簧劲度系数为 k, 不计一切摩擦和其他阻力． 图甲 图乙 (1)推出电压表示数 U 与所称物体质量 m 的关系式 ; (2)为使电压表示数与待测物体质量成正比 , 请利用原有器材进 行改进 , 在图乙的基础上完成改进后的电路原理图 , 并求出电压表示 数 U′与所称物体质量 m 的关系式． 解析 : (1)当在托盘中放质量为 m 的重物后 , 弹簧被压缩 x, 据题 意可知 mg＝kx, 此时滑动变阻器滑片以上的电阻值为 R1, 则 R1＝x LR. 根据闭合电路欧姆定律有 I＝ E R0＋r＋R1 , 电压表的示数为 U＝IR 1, 联立以上各式得 U＝ mgRE mgR＋kL（R0＋r）. (2)如图所示 , 设电流为 I ′, 电压表示数为 U′, I ′＝ E R0＋R＋r, U′＝I ′R1. 联立可得 U′＝ mgRE （R0＋R＋r）kL. 针对训练 2．如图所示 , A 是浮子 , B 是金属触头 , C 为住宅楼房顶上的蓄水 池, M 是带水泵的电动机 , D 是弹簧 , E 是衔铁 , F 是电磁铁 , S1、S2 分 别为触头开关 , S 为开关 , J 为电池．请利用上述材料 , 设计一个住宅 楼房顶上的自动注水装置． (1)连接电路图 ; (2)简述其工作原理 (涉及的元件可用字母代替 )． 解析 : (1)如图所示． (2)按图接好电路 , 合上开关 S, 水泵工作 , 水位升高 , 当浮子 上升使 B 接触到 S1 时 , 左侧电路 (控制电路 )工作 , 电磁铁 F 有磁力 , 拉下衔铁 E, 使 S2 断开, 电动机 M 不工作 , 停止注水 , 当水位下降 使 B 与 S1 脱离 , 电磁铁电路停止工作 , F 无磁性 , 弹簧的弹力使 D 拉动 E, 使 S2 接通 , M 工作． 方法总结 : 自动控制电路的设计应注意的四点 (1)要明确设计意图 , 弄清控制条件和相应的自动控制原理． (2)要明确应选用哪种传感器 , 该传感器怎样感知控制条件及怎 样转化为电学量输出． (3)选用什么样的执行机构 , 该执行机构怎样执行自动控制． (4)采用什么样的电路来实现自动控制． 统揽考情 随着科学技术的发展 , 传感器在社会实践中应用越来越广泛 , 它 是各种测量和自动控制系统的“感觉器官”． 新课标增加了传感器的 内容 , 在新高考中一定会有所体现 , 但所占比例不会太大 , 且都在 “了解”的水平上 , 不会出现太复杂且有难度的题目 , 更不会涉及大 量的技术细节 ; 命题形式一般以选择题或填空题为主 , 也可能与其 他知识综合出题． 真题例析 (2013 ·江苏卷 )在输液时 , 药液有时会从针口流出体外 , 为了及时 发现 , 设计了一种报警装置 , 电路如图所示． M 是贴在针口处的传感 器, 接触到药液时其电阻 RM 发生变化 , 导致 S 两端电压 U 增大 , 装 置发出警报 , 此时 ( ) A．RM 变大 , 且 R 越大, U 增大越明显 B．RM 变大 , 且 R 越小, U 增大越明显 C．RM 变小 , 且 R 越大, U 增大越明显 D．RM 变小 , 且 R 越小, U 增大越明显 解析 : 当 RM 变大时 , 回路的总电阻 R 总 变大 , 根据 I 总 ＝ E R总 , 得 干路中的电流变小 , S 两端的电压 U＝I 总 RS 变小 , 故选项 A、B 错 误 ; 当 RM 变小时 , 回路的总电阻 R 总 ＝ 1 1 R＋ 1 RM ＋RS 变小 , 根据 I 总 ＝ E R总 , 得干路中的电流变大 , S 两端的电压 U＝I 总 RS 变大 , 而且 R 越 大, RM 变小时 , 对回路的总电阻变化的影响越明显 , 故选项 C 正确 , 选项 D 错误． 答案 : C 针对训练 如图所示是一种自动控制电路示意图 , R1 为光敏电阻 , 当照射到 R1 处的光消失时 , 电流表 A 中的电流 I 及 a、b 间的电压 U 的变化情 况是 ( ) A．I 变小 , U 变小 B．I 变大 , U 变大 C．I 变小 , U 变大 D．I 变大 , U 变小 解析 : 当照射到光敏电阻上的光消失时 , 光敏电阻阻值增大 , 通过干路的电流变小 , 通过 R2 的电流增大 , 电流表的示数增大 , a、 b 之间的电压 U 增大 , 故正确选项为 B. 答案 : B 1．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关 , 利用的传感器是 ( ) A．生物传感器 B．红外线传感器 C．温度传感器 D．压力传感器 解析 : 自动门的自动控制要求灵敏、 可靠 , 若以温度控制 , 人的 体温与夏季气温接近 , 在夏季自动门可能误动作． 自动门实际使用的 是红外线传感器 , 红外线属于不可见光 , 人在白天或黑夜均发出红 外线 , 传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动 机, 实现自动开门．故选 B. 答案 : B 2．(多选 )巨磁电阻 (GMR) 电流传感器可用来准确检测大容量远 距离直流输电线路中的强电流 , 其原理利用了巨磁电阻效应 , 巨磁电 阻效应是指某些磁性材料的电阻 R 在一定磁场作用下随磁感应强度 B 的增加而急剧减小的特性．如图所示为检测电路的原理图 , 设输电 线路电流为 I (不是 GMR 中的电流 ), GMR 为巨磁电阻 , R1、R2 为定 值电阻． 已知输电线路电流 I 在巨磁电阻 GMR 处产生的磁场的磁感 应强度 B 的大小与 I 成正比 , 下列有关说法正确的是 ( ) A．如果 I 增大 , 电压表 示数减小 , 电压表 示数增大 B．如果 I 增大 , 电流表 示数减小 , 电压表 示数增大 C．如果 I 减小 , 电压表 示数增大 , 电压表 示数增大 D．如果 I 减小 , 电流表 示数减小 , 电压表 示数减小 解析 : 如果 I 增大 , 巨磁电阻 (GMR) 电流传感器处磁场的磁感 应强度 B 增大 , 巨磁电阻的电阻减小 , 巨磁电阻中电流增大 , 电流 表 示数增大 , 电压表 示数增大 , 电压表 示数减小 , 选 项 A 正确 B 错误 ; 如果 I 减小 , 巨磁电阻 (GMR) 电流传感器处磁场的 磁感应强度 B 减小 , 巨磁电阻的电阻增大 , 巨磁电阻中电流减小 , 电 流表 示数减小 , 电压表 示数减小 , 电压表 示数增大 , 选项 C 错误 , D 正确． 答案 : AD 3．如图所示 , 线圈 L 的自感系数和电容器的电容 C 都很小 (如 L ＝100 μH, C＝100 pF), 此电路的主要作用是 ( ) A．阻直流通交流 , 输出交流电 B．阻交流通直流 , 输出直流电 C．阻低频通高频 , 输出高频交流电 D．阻高频通低频 , 输出低频交流电和直流电 解析 : 因线圈 L 的自感系数很小 , 所以对低频成分的阻碍作用 很小 , 这样 , 直流和低频成分能顺利通过线圈 , 电容器 C 为一旁路 电容 , 因其电容很小 , 对高频成分的阻碍作用很小 , 这样 , 通过线 圈的高频成分又经电容器 C 形成回路 , 最终输出的应为低频交流电 和直流电 , 所以 A、B、C 错误 , D 正确． 答案 : D 4．惯性制导系统已广泛用于导弹工程中 , 这个系统的重要元件 是加速度计． 加速度计的构造和原理的示意图如图示 , 沿导弹长度方 向安装的固定光滑杆上套一个质量为 m 的滑块 , 滑块的两侧分别与 劲度系数均为 k 的弹簧相连 , 两弹簧的另一端与固定壁相连． 滑块原 来静止 , 弹簧处于自然长度．滑块上有指针 , 可通过标尺测出滑块的 位移 , 然后通过控制系统得到的电压情况进行制导． 设某段时间内导 弹沿水平方向运动 , 指针向左偏离 O 点的距离为 s, 则这段时间内导 弹的加速度 ( ) A．方向向左 , 大小为 ks m B．方向向右 , 大小为 ks m C．方向向左 , 大小为 2ks m D．方向向右 , 大小为 2ks m 解析 : 小物体受到左侧弹簧的向右的弹力 , 大小为 ks, 同时小 物体还受到右侧弹簧的向右的弹力 , 大小也为 ks, 故合力为 F＝2 ks, 方向水平向右 , 根据牛顿第二定律 a＝F m＝2 ks m , 方向水平向右 , D 正确． 答案 : D 5．有一种测量物体重量的电子秤 , 其电路主要由三部分构成 : 踏板、压力传感器 R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器 )、显 示体重的仪表 G(实质上是电流表 ), 原理图如图中的虚线所示 , 不计 踏板的质量．已知电流表的量程为 2 A, 内阻为 1 Ω, 电源电动势为 12 V, 内阻为 1Ω, 电阻 R 随压力 F 变化的函数式为 R＝30－0.01F(F 和 R 的单位分别为 N 和Ω )． (1)求该秤能测量的最大体重． (2)通过计算 , 得出该秤零刻度线 (即踏板空载时的刻度线 )应标 在电流表 G 刻度盘的哪个刻度处 ? (3)写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系． 解析 : (1)由电流表量程可知电路中最大电流为 2 A, 由闭合电路欧姆定律 E＝I (R＋r＋r g), 可解得压力传感器 R 的最小值为 4Ω. 由电阻 R 随压力 F 的变化的函数式为 R＝30－0.01 F, 可得压力最大值 F＝2 600 N, 即该秤能测量的最大体重为 2 600 N. (2)踏板空载时 , F＝0, R＝30Ω. 由闭合电路欧姆定律 , E＝I (R＋r＋r g), 可解得 I ＝0.375 A, 即该秤零刻度线应标在电流表 G 刻度盘的 0.375 A 刻度处． (3)由 E＝I(R＋r＋r g)和 R＝30－0.01 F 可得 : E＝I (30－0.01F＋r＋r g)． 将电动势 E＝12 V、内阻 r＝1Ω、电流表内阻 rg＝1Ω代入化简 得: F＝3 200－1 200 I . 章末质量评估 (二) (时间 : 90 分钟 分值: 100 分) 一、单项选择题 (本题共 10 小题 , 每小题 3 分, 共 30 分．在每小 题给出的四个选项中 , 只有一项符合题目要求 ) 1．处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd, 以恒定的角速度绕 ab 边转 动, 磁场方向平行于纸面并与 ab 垂直．在 t＝0 时刻 , 线圈平面与纸 面重合 (如图所示 ), 线圈的 cd 边离开纸面向外运动．若规定由 a→b→c→d→a 方向的感应电流为正 , 则能反映线圈中感应电流 i 随 时间 t 变化的图线是 ( ) 解析 : 线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时 , 可以 产生按正弦规律变化的交流电．对于图示起始时刻 , 线圈的 cd 边离 开纸面向纸外运动 , 速度方向和磁场方向垂直 , 产生的电动势的瞬 时值最大 ; 用右手定则判断出电流方向为逆时针方向 , 与规定的正 方向相同 , 所以 C 对． 答案 : C 2．如图所示为交变电流的电流随时间而变化的图象 , 此交变电 流的有效值是 ( ) A．5 2 A B．5 A C.7 2 2 A D．3.5 A 解析 : 题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量 : Q ＝I 21RT 2＋I 22RT 2＝(4 2)2RT 2＋(3 2)2RT 2＝25RT. 令此交变电流的有效值为 I , 应有 Q＝I 2RT, 故 I 2RT＝25RT, 解得 I＝5 A．B 项正确． 答案 : B 3．如图所示 , 有一理想变压器 , 原、副线圈的匝数比为 n, 原线 圈接正弦交流电压 U, 输出端接有一个交流电流表和一个电动机． 电 动机线圈电阻为 R, 当输入端接通电源后 , 电流表读数为 I , 电动机 带动一重物匀速上升 , 下列判断正确的是 ( ) A．原线圈中的电流为 nI B．变压器的输入功率为 UI n C．电动机输出的总功率为 I 2R D．电动机两端电压为 IR 解析 : 电流表的读数为副线圈电流 , 所以原线圈电流为 I n, 故 A 错误 ; 原线圈的输入功率则为 UI n, 故 B 对 ; 电动机上的热功率为 I 2R, 电动机消耗功率为 UI n, 两端电压为 U n , 故 C、D 错误． 答案 : B 4．超导是当今高科技研究的热点 , 利用超导材料可实现无损耗 输电． 现有一直流电路 , 输电总电阻为 0.4Ω, 它提供给用电器的电功 率为 40 kW, 电压为 800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来 的输电线 , 保持供给用电器的功率和电压不变 , 那么节约的电功率为 ( ) A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW 解析 : 节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率 , I ＝ P U ＝40×103 800 A＝50 A．P 线 ＝I 2R＝502×0.4 W＝1 000 W, 故节约的电 功率为 1 kW , A 项正确． 答案 : A 5．用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 , 变压 器输出电压是 110 V, 通过负载的电流图象如图所示 , 则 ( ) A．变压器输入功率约为 3.9 W B．输出电压的最大值是 110 V C．变压器原、副线圈的匝数比是 1∶2 D．负载电流的函数表达式 i＝0.05sin 100πt＋π 2 A 解析 : 通过负载的电流有效值为 0.025 2 A, 变压器输入功率 约为 P＝UI ＝110×0.025 2 W ＝3.9 W, 选项 A 正确．变压器输出电 压的最大值是 110 2 V, 选项 B 错误．由变压公式 , 变压器原、副 线圈的匝数比是 2∶1, 选项 C 错误．负载电流的函数表达式 i＝ 0.05sin 100πt(A), 选项 D 错误． 答案 : A 6.如图所示电路中 , L 为电感线圈 , R 为灯泡 , 电流表内阻为零 , 电压表内阻无限大 , 交流电源的电压 u＝220 2sin 100πt V, 若保持电 压的有效值不变 , 只将电源频率改为 100 Hz, 下列说法正确的是 ( ) A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变亮 D．灯泡变亮 解析 : 由 u＝220 2sin 100πt V 可得电源原来的频率为 f＝100π 2π Hz＝50 Hz.当电源频率由原来的 50 Hz 增为 100 Hz 时 , 线圈的感抗 增大 ; 线圈两端电压有效值增大 , 电压表示数增大 , 故选项 B 正确 ; 在总电压的有效值不变的情况下 , 电路中的电流减小 , 选项 A 错．灯 泡的电阻 R 是一定的 , 电流减小时 , 实际消耗的电功率减小 , 灯泡 变暗 , 选项 C 正确 , D 错． 答案 : BC 7．如图甲所示电路中 , 为相同的电流表 , C 为电容器 , 电阻 R1、R2、R3 的阻值相同 , 线圈 L 的电阻不计．在某段时间内理 想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示 , 则在 t1～t2 时间内 ( ) 图甲 图乙 A．电流表 的示数比 的小 B．电流表 的示数比 的小 C．电流表 和 的示数相同 D．电流表的示数都不为零 解析 : 理想变压器原线圈中的磁感应强度随时间均匀增加． 穿过 副线圈的磁通量也将随时间均匀增加 , 副线圈中产生恒定的感应电 动势 , 副线圈中的电流为恒定电流 , 电感线圈对恒定电流无阻碍作 用, 因而电流表 的示数相同 , C 项正确 , A 项错误 ; 恒定电流 不能通过电容器 , 因而电流表 的示数为零 , B、D 项错误． 答案 : C 8．如图所示 , 有一台交流发电机 E.通过理想升压变压器 T1 和理 想降压变压器 T2 向远处用户供电 , 输电线的总电阻为 R.T1 的输入电 压和输入功率分别为 U1 和 P1, 它的输出电压和输出功率分别为 U2 和 P2; T2 的输入电压和输入功率分别为 U3 和 P3, 它的输出电压和输 出功率分别为 U4 和 P4, 设 T1 的输入电压 U1 一定 , 当用户消耗的电功 率变大时 , 有( ) A．P2 变大 , P3 变大 B．P1 变小 , P2 变小 C．U2 变小 , U3 变小 D．U2 变小 , U4 变大 解析 : P1＝P2＝ΔP＋P3, 且 P3＝P4, 由于 P4 增大 , 所以 P3 及 P1、P2 均变大 , A 对 , B 错; U2＝n2 n1 U1, U1 一定 , 所以 U2 不变 , C、 D 错． 答案 : A 9．在如图所示的电路中 , 理想变压器的变压比为 2∶1, 四个灯 泡完全相同 , 若已知灯泡 L 3 和 L 4 恰能正常工作 , 那么( ) A．L 1 和 L 2 都能正常工作 B．L 1 和 L 2 都不能正常工作 C．L 1 和 L 2 只有一个能正常工作 D．条件不足 , 无法判断 解析 : 由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡 L 3、L 4.每个灯泡 正常工作时的实际电流都等于额定电流 , 因此副线圈中的电流等于 一个灯泡额定电流的两倍． 根据原、 副线圈的电流与匝数成反比 , 可 知原线圈中的电流等于副线圈中电流的 1 2, 即恰好等于灯泡 L 1、L 2 的额定电流 , 从而可以得出 L 1 和 L 2 都能正常工作． 答案 : A 10．如图所示为远距离交流输电的简化电路图． 发电厂的输出电 压是 U, 用等效总电阻是 r 的两条输电线输电 , 输电线路中的电流是 I 1, 其末端间的电压为 U1.在输电线与用户间连有一理想变压器 , 流 入用户端的电流为 I 2, 则 ( ) A．用户端的电压为 I 1U1 I 2 B．输电线上的电压降为 U C．理想变压器的输入功率为 I 21r D．输电线路上损失的电功率为 I 1U 解析 : 根据理想变压器的工作原理 , 得 I 1U1＝I 2U2, 所以用户端 的电压 U2＝I 1U1 I 2 , 选项 A 正确 ; 输电线上的电压降 U′＝I 1r＝U－U1, 选项 B 错误 ; 变压器的输入功率 P1＝I1U－I 21r＝I 1U1, 选项 C 错误 , 输电线路上损失的功率 P′＝I 21r＝I 1(U－U1), 选项 D 错误． 答案 : A 二、多项选择题 (本题共 4 小题, 每小题 6 分, 共 24 分．在每小 题给出的四个选项中有多项符合题目要求 , 全部选对得 6 分, 漏选得 3 分, 错选或不选得 0 分) 11．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动 , 产生交变电动势 的瞬时值表达式为 e＝10 2sin 4πt(V), 则 ( ) A．该交变电动势的频率为 2 Hz B．零时刻线圈平面与磁场垂直 C．t＝0.25 s时 , e 达到最大值 D．在 1 s时间内 , 线圈中电流方向改变 100 次 解析 : 由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的 角速度是 4π, 由角速度和周期、 频率的关系 ω＝2π T ＝2πf 得到此交变 电动势的频率为 2 Hz, 周期是 0.5 s, 所以选项 A 正确．周期是 0.5 s, 所以 1 s 内线圈中的电流方向改变 4 次, 选项 D 错误．代入表达式 t ＝0.25 s, 得到 e＝0, 选项 C 错误． 零时刻 , 电动势为零 , 此时穿过 线圈的磁通量最大 , 选项 B 正确．综上所述 , 本题的正确选项为 A、 B. 答案 : AB 12.如图所示． 矩形线框置于竖直向下的磁场中 , 通过导线与灵敏 电流表相连 , 线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 , 图中 线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是 ( ) A．因为线框中产生的是交变电流 , 所以电流表示数始终为零 B．线框通过图中位置瞬间 , 穿过线框的磁通量最大 C．线框通过图中位置瞬间 , 通过电流表的电流瞬时值最大 D．若使线框转动的角速度增大一倍 , 那么通过电流表电流的有 效值也增大一倍 解析 : 线框在匀强磁场中匀速转动时 , 在中性面即线框与磁感 线垂直时 , 磁通量最大 , 感应电动势最小 , 而在题中图示位置线框 与磁感线平行时．磁通量最小 , 感应电动势最大 , A、B 项错 , C 项 对 ; 电流的有效值 I ＝nBSω 2R , 现在其余的量都不变 , 角速度增大一 倍后 , 电流也增大一倍 , D 正确． 答案 : CD 13．为了减少输电线路中的电力损失 , 发电厂发出的电通常是经 过升压变电站升压后通过远距离输送 , 再经过降压变电站将高压变 为低压．某降压变电站将电压 U0＝11 000 2sin 100πt(V)的交流电降 为 220 V 供居民小区用电 , 则变电站变压器 ( ) A．原、副线圈匝数比为 50∶1 B．副线圈中电流的频率是 50 Hz C．原线圈的导线比副线圈的要粗 D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和 解析 : 原电压的有效值为 U1＝11 000 V．由 U1 U2 ＝n1 n2 得, n1 n2 ＝50 1 , 选项 A 正确 ; 变压器不改变交流电的频率 , 故选项 B 正确 ; 由 n1 n2 ＝I 2 I 1 得, 副线圈的电流大 , 要想导线发热少 , 导线要粗一些 (使电阻较 小), 故选项 C 错误 ; 居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的 电流 , 选项 D 错误． 答案 : AB 14．如图甲所示 , 理想变压器原、 副线圈的匝数之比为 10∶1, R1 ＝20 Ω, R2＝30Ω, C 为电容器 , 已知通过 R1 的正弦交流电如图乙所 示, 则 ( ) 图甲 图乙 A．交流电的频率为 0.02 Hz B．原线圈输入电压的最大值为 200 V C．电阻 R2 的电功率约为 6.67 W D．通过 R3 的电流始终为零 解析 : 由题图乙知副线圈获得的是交变电流 , 可 “通过 ”电容 器 C, 所以 D 错误 ; 由图乙知 T＝0.02 s, f＝1 T＝50 Hz, 所以 A 错误 ; 通过 R1 的电流最大值为 1 A, 则 R1 两端电压最大值为 20 V, 由 U1 ＝n1 n2 U2 得, 原线圈输入电压最大值为 200 V, B 正确 ; 又 R2 的电功率 P＝ 20 2 2 30 W ≈6.67 W, 所以 C 正确． 答案 : BC 三、填空题 (本题共 2 小题 , 共 14 分) 15．(6 分)如图所示 , 理想变压器原线圈与 10 V 的交流电源相连 , 副线圈并联两个小灯泡 a 和 b, 小灯泡 a 的额定功率为 0.3 W, 正常发 光时电阻为 30Ω, 已知两灯泡均正常发光 , 流过原线圈的电流为 0.09 A, 可计算出原、副线圈的匝数比为 ________, 流过灯泡 b 的电流为 ________． 解析 : 副线圈电压 U2＝Ua＝ PaRa＝3 V, n1 n2 ＝U1 U2 ＝10 3 , Ub＝Ua ＝3 V. 由能量守恒定律得 : U1I 1＝Pa＋UbI b, 代入数据得 : I b＝0.2 A. 答案 : 10∶3 0.2 A 16．(8 分)有一个教学用的可拆变压器 , 如图甲所示 , 它有两个外 观基本相同的线圈 A、B, 线圈外部还可以绕线． 图甲 图乙 (1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了 A、B 线圈的电 阻值, 指针分别对应图乙中的 a、b 位置 , 由此可推断 ________线圈的 匝数较多 (选填“A”或 “B”)． (2)如果把它看成理想变压器 , 现要测定 A 线圈的匝数 , 提供的 器材有 : 一根足够长的绝缘导线、 一只多用电表和低压交流电源． 请 简要叙述实验的步骤 (写出要测的物理量 , 并用字母表示 ): _________ ______________________________________________________. A 线圈的匝数为 nA＝________(用所测物理量符号表示 )． 解析 : (1)由题图乙可知 a 位置的阻值大于 b 位置的阻值 , 由电 阻定律可得 A 线圈的匝数多于 B 线圈的． (2)①用长导线绕一个 n 匝线圈 , 作为副线圈替代 A 线圈; ②把低压交流电源接 B 线圈, 测得 B 线圈的输出电压为 U; ③用 A 线圈换下绕制的线圈测得 A 线圈的输出电压为 UA.则 nA ＝UA U n. 答案 : (1)A (2)①用长导线绕一个 n 匝线圈 , 作为副线圈替代 A 线圈; ②把低压交流电源接 B 线圈 , 测得 B 线圈的输出电压 U; ③用 A 线圈换下绕制的线圈测得 A 线圈的输出电压 UA (3)UA U n 四、计算题 (本题共 3 小题, 共 32 分, 解答时应写出必要的文字 说明、方程式和演算步骤 , 有数值计算的要注明单位 ) 17．(10 分)图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 , 有一矩形线圈 abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的 轴 OO′转动 , 由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两个跟线圈一起绕 OO′转动的金属圆环相连接 , 金属圆环又分别与两个固定的电刷保持 滑动接触 , 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻 R 形成 闭合电路． 图乙是线圈的主视图 , 导线 ab 和 cd 分别用它们的横截面 来表示．已知 ab 长度为 L 1, bc 长度为 L2, 线圈以恒定角速度 ω逆时 针转动 (只考虑单匝线圈 )． 图甲 图乙 图丙 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时 , 试推导 t 时刻整个线圈 中的感应电动势 e1 的表达式 ; (2)线圈平面处于与中性面成 φ0 夹角位置时开始计时 , 如图丙所 示, 试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势 e2 的表达式 ; (3)若线圈电阻为 r, 求线圈每转动一周电阻 R 上产生的焦耳热 (其他电阻均不计 )． 解析 : (1)矩形线圈 abcd在磁场中转动时 , ab、cd 切割磁感线 , 且 转动的半径为 r＝L2 2 , 转动时 ab、cd的线速度 v＝ωr＝ωL2 2 , 且与磁场方向的夹角为 ωt, 如图所示． 所以 , 整个线圈中的感应电动势 e1＝2BL 1vsin ωt＝BL 1L 2ωsin ωt. (2)当 t＝0 时 , 线圈平面与中性面的夹角为 φ0, 则 t 时刻时 , 线 圈平面与中性面的夹角为 ωt＋φ0. 故此时感应电动势的瞬时值 : e2＝2BL 1vsin(ωt＋φ0)＝BL 1L 2ωsin(ωt＋φ0)． (3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值 Em＝BL 1L 2ω, 故有效 值: E＝Em 2＝BL 1L 2ω 2 , 回路中电流的有效值 I＝ E R＋r＝ BωL1L 2 2（R＋r）. 根据焦耳定律知转动一周电阻 R 上的焦耳热为 : Q＝I 2RT＝ BωL 1L 2 2（R＋r） 2R· 2π ω＝πωRB2L21L 22 （R＋r）2 . 18．(10 分)某小型发电站的发电机输出交流电压为 500 V, 输出 电功率为 50 kW, 如果用电阻为 3 Ω的输电线向远处用户送电 , 这时 用户获得的电压和电功率是多少 ? 假如 , 要求输电线上损失的电功 率是输送功率的 0.6%, 则发电站要安装一个升压变压器 , 到达用户 前再用降压变压器变为 220 V 供用户使用 , 不考虑变压器的能量损失 , 这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少 ? 解析 : 用 500 V 电压送电时示意图如图所示 , 50 kW 的电功率在 输电线上的电流 : I 0＝ P U0 ＝50×103 500 A ＝100 A. 用户获得的电压 U1＝U0－I 0R＝(500－100×3) V＝200 V. 用户获得的功率 P1＝I 0U1＝2.0×104 W. 改用高压送电时 , 示意图如图所示 , 要求 P 损＝0.6% P, 即 P 损 ＝50×103×0.6% W ＝300 W. 输电电流 I＝ P损 R ＝ 300 3 A＝10 A. 发电站升压后输电电压 U＝P I ＝ 50×103 10 V＝5 000 V, 升压变压器匝数比 n1 n2 ＝U0 U ＝ 500 5 000＝ 1 10, 输电线上损失的电压 U′＝IR＝10×3 V＝30 V. 到达降压变压器 , 输入变压器电压 U2＝U－U′＝(5 000－30)V＝ 4 970 V, 降压变压器的匝数比 n3 n4 ＝U2 U3 ＝4 970 220 ＝497 22 . 19．(12 分)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 圈的匝数 n＝100, 电阻 r＝10 Ω, 线圈的两端经集流环与电阻 R 连 接 , 电阻 R＝90Ω, 与 R 并联的交流电压表为理想电表． 在 t＝0 时刻 , 线圈平面与磁场方向平行 , 穿过每匝线圈的磁通量 Φ随时间 t 按图乙 所示正弦规律变化．求 : (1)交流发电机产生的电动势最大值 ; (2)电路中电压表的示数 ; (3)R 上的热功率． 解析 : (1)交流发电机产生电动势的最大值 : Em＝nBSω, 而 Φm＝BS, ω＝2π T , 所以 Em＝2nπΦm T . 由 Φ－t 图线可知 : Φm＝2.0×10－2 Wb, T＝6.28×10－2s, 所以 Em＝200 V. (2)电动势的有效值 E＝Em 2＝100 2 V, U＝ R R＋rE＝ 90 100×100 2 V＝90 2 V＝127.3 V. (3)R 上的功率为 : PR＝U2 R ＝ （90 2） 2 90 W ＝180 W. 章末质量评估 (三 ) (时间 : 90 分钟 分值: 100 分) 一、单项选择题 (本题共 10 小题 , 每小题 3 分, 共 30 分．在每小 题给出的四个选项中 , 只有一项符合题目要求 ) 1．关于传感器 , 下列说法正确的是 ( ) A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 B．金属材料不可以制成传感器 C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 答案 : A 2．电子秤使用的是 ( ) A．超声波传感器 B．压力传感器 C 温度传感器 D．红外传感器 答案 : B 3．在电梯门口放置一障碍物 , 会发现电梯门不停地开关 , 这是由 于在电梯门上装有的传感器是 ( ) A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．压力传感器 解析 : 当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤 人, 故为压力传感器． 答案 : D 4．下列器件不是应用温度传感器的是 ( ) A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．测温仪 答案 : B 5．有一电学元件 , 温度升高时电阻却大幅度减小 , 则这种元件可 能是 ( ) A．金属导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 解析 : 金属导体温度升高时电阻增大 ; 绝缘体温度升高时电阻 保持不变 ; 对于超导体 , 在其临界温度以下 , 温度升高电阻仍为零 , 高于临界温度 , 温度升高电阻往往增大 ; 某些半导体材料受到光照 或者温度升高时 , 会有更多的电子获得能量成为自由电子 , 于是导 电性有明显增强 , 电阻大幅度减小． 答案 : C 6.如图所示为小型电磁继电器的构造示意图． 其中 L 为含铁芯的 线圈．P 为可绕 O 点转动的铁片 , K 为弹簧 , S 为一对触头 , A、B、C、 D 为四个接线柱． 电磁继电器与传感器配合 , 可完成自动控制的要求 , 其工作方式是 ( ) A．A 与 B 接信号电压 , C 与 D 跟被控电路串联 B．A 与 B 接信号电压 , C 与 D 跟被控电路并联 C．C 与 D 接信号电压 , A 与 B 跟被控电路串联 D．C 与 D 接信号电压． A 与 B 跟被控电路并联 解析 : 由题图可知 A、B 接电磁继电器线圈 , 所以 A、B 应接信 号电压 , 从而使 C、D 接通或断开． 进而起到控制作用 , 所以选项 A 正确． 答案 : A 7.如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路 , 其中的运行绕 组是电冰箱在工作时电动机定子． 由于家用交流电是单相的 , 启动时 必须靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场． 在启动绕组的支路中串联 有一个 PTC 元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器 , 电 流流过 PTC 元件 , 元件发热 , 它的电阻率随温度升高而发生显著变 化 , 当电动机转动正常以后． PTC 元件温度较高 , 电阻很大 , 启动绕 组电流很小 , 以下判断正确的是 ( ) ①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 ②电冰箱的电 动机正常工作时比启动时耗电少 ③电冰箱启动后 , 启动绕组功率 不变 , 运行绕组功率是变化的 ④电冰箱启动后 , 启动绕组功率是变 化的 , 运行绕组功率不变 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 解析 : 启动时 , 由于 PTC 元件温度低电阻小．故耗电多 , ②正 确．启动后 , 随 PTC 元件温度升高 , PTC 元件电阻增大 , 通过启动 绕组的电流减小．故启动绕组功率是变化的 , 而运行绕组电压不变 , 故功率不变 , 则 ④正确 , 故选 B. 答案 : B 8．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死 , 使车轮仍有一定的滚动 而不是纯滑动 , 这样既可以提高刹车效果 , 又不使车轮失去控制．为 此需要一种测定车轮是否还在转动的装置 , 这种检测装置称为电磁 脉冲传感器 , 如果该装置检测出车轮不再转动 , 它就会自动放松刹车 机构 , 让车轮仍保持转动状态 , 这就是 ABS 防抱死系统． 如图是电磁 脉冲传感器示意图 , B 是一根永久磁体 , 外面绕有线圈 , 它们的左端 靠近一个铁质齿轮 A.齿轮与转动的车轮是同步的 , 则以下说法正确 的是 ( ) A．车轮转动时 , 由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线 , 产 生感应电流 B．车轮转动时 , 由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化 , 产 生感应电流 C．车轮转速减慢时 , 输出电流的周期变小．电流强度也变小 D．车轮转速减慢时 , 输出电流的周期变大 , 电流强度也变大 解析 : 此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原 理来实现检测的． 当车轮转动时 , 带动齿轮转动． 相当于将铁块插入 和拔出线圈 , 从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流． 故选项 A 错误 , B 正确 : 当车轮转速减慢时 , 线圈中磁通量的变化减慢 , 产 生的感应电流的周期变大 , 由 E＝ ΔΦ Δt 可知 , 电流强度变小． 故选项 C、D 错误． 答案 : B 9.如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装 置． R 是滑动变阻器． 它的金属滑片是杠杆的一端 , 从油量表 (由电流 表改装而成 )指针所指的刻度．就可以知道油箱内油面的高度 , 当滑 动变阻器的金属滑片向下移动时 ( ) A．电路中的电流减小．油箱油面降低 B．电路中的电流减小 , 油箱油面升高 C．电路中的电流增大 , 油箱油面降低 D．电路中的电流增大．油箱油面升高 解析 : 当油箱油面升高时 , 由于浮力作用使金属滑片向下移动 , 而回路电阻减小 , 电流增大 , 故 D 项正确． 答案 : D 10.如图所示是电容式话筒的示意图 , 它是利用电容制作的传感 器, 话筒的振动膜前面有薄薄的金属层 , 膜后距膜几十微米处有一金 属板, 振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极 , 在两极间 加一电压 U, 人对着话筒说话时 , 振动膜前后振动 , 使电容发生变化 , 使声音信号被话筒转化为电信号 , 其中导致电容变化的原因是电容 器两板间的 ( ) A．距离变化 B．正对面积变化 C．介质变化 D．电压变化 解析 : 平行板电容器的电容 C∝ εrS d , 本例中的介质没有变化 , 正对面积也没有变化 , 引起电容变化的因素是板间距离 d.故选 A. 答案 : A 二、多项选择题 (本题共 4 小题, 每小题 5 分, 共 20 分．在每小 题给出的四个选项中有多项符合题目要求 , 全部选对得 5 分, 漏选得 3 分, 错选或不选得 0 分) 11．电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐爱好者 , 是 因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置 , 能 将琴弦的振动转化为电信号 , 电信号经扩音器放大 , 再经过扬声器就 能播出优美的音乐． 如下图是“拾音器”的结构示意图 , 多匝绕制的 线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间 , 当琴弦沿着线圈振动时 , 线圈 中就会产生感应电流 , 关于感应电流以下说法正确的是 ( ) A．琴弦振动时 , 线圈中产生的感应电流是变化的 B．琴弦振动时 , 线圈中产生的感应电流大小变化 , 方向不变 C．琴弦振动时 , 线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变 化 D．琴弦振动时 , 线圈中产生的感应电流大小不变 , 方向变化 解析 : 由题意及图可知 , 电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈 切割磁感线而产生感应电流 , 再将该电流放大并与扩音器相连从而 发出声音 , 属于法拉第电磁感应现象． 因琴弦在振动时速度的大小和 方向均变化 , 故感应电流不是恒定的 , 故 A、C 正确． 答案 : AC 12．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好 , 其工作原理如图所 示．Q 是绝缘支架 , 薄金属膜 M 和固定电极 N 形成一个电容器 , 被 直流电源充电．当声波使膜片振动时 , 电容发生变化 , 电路中形成变 化的电流．当膜片向右运动的过程中 , 有( ) A．电容变大 B．电容变小 C．导线 AB 中有向左的电流 D．导线 AB 中有向右的电流 答案 : AC 13．下列说法正确的是 ( ) A．话筒是一种常用的声传感器 , 其作用是将电信号转换为声信 号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感 器, 这种传感器作用是控制电路的通断 C．电子秤所使用的测力装置是力传感器 D．半导体热敏电阻常用作温度传感器 , 因为温度越高 , 它的电 阻值越大 答案 : BC 14.演示位移传感器的工作原理如图所示 , 物体 M 在导轨上平移 时 , 带动滑动变阻器的金属滑杆 P, 通过电压表显示的数据来反映物 体位移的大小 x.假设电压表是理想电压表 , 则下列说法正确的是 ( ) A．物体 M 运动时 , 电源内的电流不会发生变化 B．物体 M 运动时 , 电压表的示数会发生变化 C．物体 M 不动时 , 电路中没有电流 D．物体 M 不动时 , 电压表没有示数 解析 : 电压表不分流 , 故触头移动不会改变电路的总电阻 , 也 就不会改变电路中的总电流 , 故 A 正确 , 电压表测量触头 P 与左侧 电阻之间的电压 , 故示数随物体 M 的移动 , 亦即随触头的运动而变 化．故 B 正确 , C、D 错误． 答案 : AB 三、实验题 (本题共 2 小题, 共 16 分, 把答案填在题中横线上或 按要求作答 ) 15．(6 分)热敏电阻是阻值随温度的改变而变化 , 且对温度很敏 感的元件． 某同学把一个热敏电阻连入电路中 , 通过实验他测出了一 组数据 , 并画出了 I－U 关系曲线 , 如图所示．问 : 你认为该同学实验时选用的是图甲和图乙两电路图中的 _____电 路图． 图甲 图乙 解析 : 由图象中热敏电阻两端电压特点可判断出选用的是甲电 路图 ——滑动变阻器分压式接法． 答案 : 图甲 16．(10 分)影响物质材料电阻率的因素很多 , 一般金属材料的电 阻率随温度的升高而增大 , 而半导体材料的电阻率则与之相反 , 随温 度的升高而减小．某课题研究小组在研究用某种材料制作的用电器件 Z 的导电规律时 , 利用如图 (a)所示的分压电路测得其电压与电流的 关系如下表所示 : U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60 I /A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20 图 (a) 图 (b) (1)根据表中数据 , 判断用电器件 Z 可能属于 ________材料． (2)把用电器件 Z 接入如图 (b)所示的电路中 , 闭合开关电流表的 读数为 1.8 A, 电池的电动势为 3 V, 内阻不计 , 则电阻 R 的电功率为 ________． 解析 : (1)由表格中数据可得 , 电阻随电压的增大而减小 , 而电 压越大 , 用电器件温度越高 , 所以材料应为半导体． (2)查表 I＝1.8 A 时 , Z 的电压为 1.2 V, 则 UR＝E2－UZ＝3 V－1.2 V＝1.8 V, PR＝IU R＝3.24 W. 答案 : (1)半导体 (2)3.24 W 四、计算题 (本题共 3 小题, 共 34 分, 解答时应写出必要的文字 说明、方程式和演算步骤 , 有数值计算的要注明单位 ) 17．(10 分)如图所示为“神舟七号”飞船发射升空时火箭内测试 仪平台上放置的一个压力传感器 , 传感器上面压一质量为 M 的物体 , 火箭点火后从地面向上加速升空 , 当升到某一高度时 , 加速度为 a＝ g 2, 压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的 17 16, 已 知地球的半径为 R, g 为地面附近的重力加速度 , 试求此时火箭离地 面的高度． 解析 : 设此时火箭升空高度为 H, 此处重力加速度为 g′. 则有 F－Mg′＝Ma , ① 由万有引力定律可得 : g′ g ＝ R2 （R＋H）2, ② 又因为 F＝17 16Mg , ③ 由 ①②③ 得: H＝R 3. 18.(10 分)如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“ 3 V 0.9 W”的字样 (传感器可看作一个纯电阻 ), 滑动变阻器 R0 上标有 “10Ω 1 A”的字样 , 电流表的量程为 0.6 A, 电压表的量程为 3 V．求 : (1)传感器的电阻和额定电流 ; (2)为了确保电路各部分的安全 , 在 a、b 之间所加的电源电压的 最大值． 解析 : (1)R 传 ＝ U2 传 P传 ＝10Ω, I 传 ＝P传 U传 ＝0.3 A. (2)最大电流 I＝I 传 ＝0.3 A, 电源电压最大值 : Um＝U 传 ＋U0. U 传 为传感器的额定电压 , U0 为 R0m＝10Ω时 R0 两端的电压 , 即 U0＝I 传 ·R0m＝0.3×10 V＝3 V, 未超过电压表量程 , 所以 Um＝U 传 ＋U0＝3 V＋3 V＝6 V. 19．(14 分)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置． 其 中 R是滑动变阻器 , 阻值范围是 0～100Ω, 它的金属滑片是杠杆的一 端, 油量表是由电流表改装而成的 , 实际是量程为 0～0.6 A 的电流表 , 从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度 ; R′为校准电阻．已知电源 电压为 12 V, 油箱空和油箱满时金属滑片恰在滑动变阻器的两端点 a、b 处． (1)当油箱满时 , 电流表示数恰好为满偏刻度 0.6 A, 求校准电阻 R′的阻值和油箱空时电流表的示数． (2)若将电流表改换为电压表 , 用电压表的指针指示的刻度显示 油箱内油面的高度 , 要求油面上升时电压表的读数增大 , 请将电压表 ○V 画在图中 , 并标明电压表的“＋”“－”接线柱． 若改装后电路中 校准电阻的阻值不变 , 求电压表示数的变化范围． 解析 : (1)当电流表示数为满偏刻度 0.6 A 时 , 金属滑片在 b 处, 此时滑动变阻器连入电路的电阻 R＝0. R′＝U I ＝ 12 0.6Ω＝20Ω. 油箱空时 , 滑动变阻器连入电路的电阻 R＝100Ω, 则电流表的示数为 I 1＝ U R′＋ R＝ 12 20＋100 A＝0.1 A. (2)为符合油面上升时 , 电压表读数增大的要求 , 应使电压表与 校准电阻 R′并联 , 电压表示数变化的范围 , 由滑片在 a、b 两处时校 准电阻 R′两端的电压决定．如图所示． U1＝ UR′ R＋R′＝2 V, U2＝12 V. 故电压表示数的变化范围为 2 ～12 V. 以下为赠送内容 , 打印前请删除！ 1、天行健 , 君子以自強不息 , 地勢坤 , 君子以厚德载物 . 2、如果放弃太早 , 你永远都不知道自己会错过什么 . 3、你特么的看看你现在的样子 ?还是我爱的那个你么 ? 4、你的选择是做或不做 , 但不做就永远不会有机会 . 5、你必须成功 , 因为你不能失败 . 6、人生有两出悲剧 : 一是万念俱灰 , 另一是踌躇满志 . 7、男儿不展风云志 , 空负天生八尺躯 . 8、心灵纯洁的人 , 生活充满甜蜜和喜悦 . 9、遇到困难时不要抱怨 , 既然改变不了过去 , 那么就努力改变未来 . 10、只要功夫深 , 铁杵磨成针 . 11、用理想去成就人生 , 不要蹉跎了岁月 . 12、永不言败是追究者的最佳品格 . 13、目标的实现建立在我要成功的强烈愿望上 . 14、保持激情 ;只有激情 , 你才有动力 , 才能感染自己和其他人 . 15、别人能做到的事 , 自己也可以做到 . 16、学习必须如蜜蜂一样 , 采过许多花 , 这才能酿出蜜来 . 17、通过辛勤工作获得财富才是人生的大快事 . 18、努力了不一定能够成功 , 但是放弃了肯定是失败 . 19、人活着就要快乐 . 20、不要死 , 也不要的活着 . 21、有努力就会成功 ! 22、告诉自己不要那么念旧 , 不要那么执着不放手 . 23、相信他说的话 , 但不要当真 . 24、人不一定要生得漂亮 , 但却一定要活得漂亮 . 25、世事总是难以意料 , 一个人的命运往往在一瞬间会发生转变 . 26、活在当下 , 别在怀念过去或者憧憬未来中浪费掉你现在的生活 . 27、一份耕耘 , 份收获 , 努力越大 , 收获越多 . 28、春来我不先开口 , 哪个虫儿敢吱声 . 29、一切事无法追求完美 , 唯有追求尽力而为 . 这样心无压力 , 出来的结果反而会更好 . 30、进则安居以行其志 , 退则安居以修其所未能 , 则进亦有为 , 退亦有为也 . 31、有智者立长志 , 无志者长立志 . 32、在生命里寻觅快乐的方法 , 就是了解你被赋予生命是为了奉献 . 33、纯洁的思想 , 可使最微小的行动高贵起来 . 34、心作良田耕不尽 , 善为至宝用无穷 . 我们应有纯洁的心灵 , 去积善为大众 . 就会获福 无边 . 35、坚强并不只是在大是大非中不屈服 , 而也是在挫折前不改变自己 . 36、希望是厄运的忠实的姐妹 . 37、世间上最美好的爱恋 , 是为一个人付出时的勇敢 , 即使因此被伤得体无完肤 , 也无 悔无怨 . 38、梦想不抛弃苦心追求的人 , 只要不停止追求 , 你们会沐浴在梦想的光辉之中 . 39、人生最困难的不是努力 , 也不是奋斗 , 而是做出正确的抉择 . 40、不管现在有多么艰辛 , 我们也要做个生活的舞者 . 41、要成功 , 先发疯 , 头脑简单向前冲 . 42、有智慧才能分辨善恶邪正 ;有谦虚才能建立美满人生 . 43、无论什么时候 , 做什么事情 , 要思考 . 44、不属于我的东西 , 我不要 ;不是真心给我的东西 , 我不稀罕 ! 45、我们从自然手上收到的最大礼物就是生命 . 46、失败的定义 : 什么都要做 , 什么都在做 , 却从未做完过 , 也未做好过 . 47、让我们将事前的忧虑 , 换为事前的思考和计划吧 ! 48、永远对生活充满希望 , 对于困境与磨难 , 微笑面对 . 49、太阳照亮人生的路 , 月亮照亮心灵的路 . 50、生活中的许多事 , 并不是我们不能做到 , 而是我们不相信能够做到 . 51、不要说你不会做 !你是个人你就会做 ! 52、学习这件事 , 不是缺乏时间 , 而是缺乏努力 . 53、能够说出的委屈 , 便不是委屈 ;能够抢走的爱人 , 便不是爱人 . 54、任何业绩的质变都来自于量变的积累 . 55、胜利女神不一定眷顾所有的人 , 但曾经尝试过 , 努力过的人 , 他们的人生总会留下 痕迹 ! 56、勤奋是学习的枝叶 , 当然很苦 , 智慧是学习的花朵 , 当然香郁 . 57、人不能创造时机 , 但是它可以抓住那些已经出现的时机 . 58、没有斗狼的胆量 , 就不要牧羊 . 59、有时候 , 垃圾只是放错位置的人才 . 60、不要怕被人利用 , 人家利用你 , 说明你还有利用的价值 . 61、人的生命 , 似洪水奔流 , 不遇着岛屿和暗礁 , 难以激起美丽的浪花 . 62、与积极的人在一起 , 可以让我们心情高昂 . 63、向日葵看不到太阳也会开放 , 生活看不到希望也要坚持 . 64、才华是血汗的结晶 . 才华是刀刃 , 辛苦是磨刀石 . 65、一个人至少拥有一个梦想 , 有一个理由去坚强 . 以下为赠送内容，打印前请删除！ 1、天行健，君子以自強不息，地勢坤，君子以厚德载物。 2、如果放弃太早，你永远都不知道自己会错过什么。 3、你特么的看看你现在的样子 ?还是我爱的那个你么 ? 4、你的选择是做或不做，但不做就永远不会有机会。 5、你必须成功，因为你不能失败。 6、人生有两出悲剧：一是万念俱灰，另一是踌躇满志。 7、男儿不展风云志，空负天生八尺躯。 8、心灵纯洁的人，生活充满甜蜜和喜悦。 9、遇到困难时不要抱怨，既然改变不了过去，那么就努力改变未来。 10、只要功夫深，铁杵磨成针。 11、用理想去成就人生，不要蹉跎了岁月。 12、永不言败是追究者的最佳品格。 13、目标的实现建立在我要成功的强烈愿望上。 14、保持激情 ;只有激情，你才有动力，才能感染自己和其他人。 15、别人能做到的事，自己也可以做到。 16、学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来。 17、通过辛勤工作获得财富才是人生的大快事。 18、努力了不一定能够成功，但是放弃了肯定是失败。 19、人活着就要快乐。 20、不要死，也不要的活着。 21、有努力就会成功 ! 22、告诉自己不要那么念旧，不要那么执着不放手。 23、相信他说的话，但不要当真。 24、人不一定要生得漂亮，但却一定要活得漂亮。 25、世事总是难以意料，一个人的命运往往在一瞬间会发生转变。 26、活在当下，别在怀念过去或者憧憬未来中浪费掉你现在的生活。 27、一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多。 28、春来我不先开口，哪个虫儿敢吱声。 29、一切事无法追求完美， 唯有追求尽力而为。 这样心无压力， 出来的结果反而会更好。 30、进则安居以行其志，退则安居以修其所未能，则进亦有为，退亦有为也。 31、有智者立长志，无志者长立志。 32、在生命里寻觅快乐的方法，就是了解你被赋予生命是为了奉献。 33、纯洁的思想，可使最微小的行动高贵起来。 34、心作良田耕不尽，善为至宝用无穷。我们应有纯洁的心灵，去积善为大众。就会获 福无边。 35、坚强并不只是在大是大非中不屈服，而也是在挫折前不改变自己。 36、希望是厄运的忠实的姐妹。 37、世间上最美好的爱恋， 是为一个人付出时的勇敢，即使因此被伤得体无完肤， 也无 悔无怨。 38、梦想不抛弃苦心追求的人，只要不停止追求，你们会沐浴在梦想的光辉之中。 39、人生最困难的不是努力，也不是奋斗，而是做出正确的抉择。 40、不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。 41、要成功，先发疯，头脑简单向前冲。 42、有智慧才能分辨善恶邪正 ;有谦虚才能建立美满人生。 43、无论什么时候，做什么事情，要思考。 44、不属于我的东西，我不要 ;不是真心给我的东西，我不稀罕 ! 45、我们从自然手上收到的最大礼物就是生命。 46、失败的定义：什么都要做，什么都在做，却从未做完过，也未做好过。 47、让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧 ! 48、永远对生活充满希望，对于困境与磨难，微笑面对。 49、太阳照亮人生的路，月亮照亮心灵的路。 50、生活中的许多事，并不是我们不能做到，而是我们不相信能够做到。 51、不要说你不会做 !你是个人你就会做 ! 52、学习这件事，不是缺乏时间，而是缺乏努力。 53、能够说出的委屈，便不是委屈 ;能够抢走的爱人，便不是爱人。 54、任何业绩的质变都来自于量变的积累。 55、胜利女神不一定眷顾所有的人， 但曾经尝试过， 努力过的人， 他们的人生总会留下 痕迹 ! 56、勤奋是学习的枝叶，当然很苦，智慧是学习的花朵，当然香郁。 57、人不能创造时机，但是它可以抓住那些已经出现的时机。 58、没有斗狼的胆量，就不要牧羊。 59、有时候，垃圾只是放错位置的人才。 60、不要怕被人利用，人家利用你，说明你还有利用的价值。 61、人的生命，似洪水奔流，不遇着岛屿和暗礁，难以激起美丽的浪花。 62、与积极的人在一起，可以让我们心情高昂。 63、向日葵看不到太阳也会开放，生活看不到希望也要坚持。 64、才华是血汗的结晶。才华是刀刃，辛苦是磨刀石。 65、一个人至少拥有一个梦想，有一个理由去坚强。