专题十一 交变电流 传感器 高考物理高考物理 江苏专用江苏专用 考点一 交变电流的产生及描述 1 2017江苏单科 7 4分 多选 某音响电路的简化电路图如图所示 输入信号既有高频成分 也 有低频成分 则 A 电感线圈L1的作用是通高频 B 电容器C2的作用是通高频 五年高考 A组 自主命题 江苏卷题组 C 扬声器甲用于输出高频成分 D 扬声器乙用于输出高频成分 答案 BD 电感线圈具有 阻高频通低频 的特性 电容器具有 通交流隔直流 通高频 阻低频 的特性 当输入端既有高频成分 也有低频成分时 低频成分通过电感L1 到达扬声器 甲 高频成分通过电容C2 到达扬声器乙 选项B D正确 规律总结 分析电路 识记电感 电容的特性 2 2012江苏单科 13 15分 某兴趣小组设计了一种发电装置 如图所示 在磁极和圆柱状铁芯 之间形成的两磁场区域的圆心角 均为 磁场均沿半径方向 匝数为N的矩形线圈abcd的 边长ab cd l bc ad 2l 线圈以角速度 绕中心轴匀速转动 bc和ad边同时进入磁场 在磁 场中 两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 方向始终与两边的运动方向垂直 线圈的 总电阻为r 外接电阻为R 求 1 线圈切割磁感线时 感应电动势的大小Em 2 线圈切割磁感线时 bc边所受安培力的大小F 3 外接电阻上电流的有效值I 解析 1 bc ad边的运动速度v 感应电动势Em 4NBlv 解得Em 2NBl2 2 电流Im 安培力F 2NBIml 解得F 3 一个周期内 通电时间t T R上消耗的电能W Rt且W I2RT 解得I 答案 1 2NBl2 2 3 1 2018课标 16 6分 一电阻接到方波交流电源上 在一个周期内产生的热量为Q方 若该电阻 接到正弦交流电源上 在一个周期内产生的热量为Q正 该电阻上电压的峰值均为u0 周期均为 T 如图所示 则Q方 Q正等于 A 1 B 1 C 1 2 D 2 1 B组 统一命题 省 区 市 卷题组 答案 D 本题考查交变电流的有效值及焦耳定律 根据交变电流有效值的定义及焦耳定律 可得 Q方 T Q正 T T 故 选项D正确 易错点拨 正弦式交变电流的有效值是其峰值的 其他交流电的有效值和峰值间一般不存 在该关系 2 2015四川理综 4 6分 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 Ne0 D 有效值是 Ne0 答案 D 发电机输出电压峰值是2Ne0 A B错误 有效值是 2Ne0 Ne0 C错误 D正确 3 2017天津理综 6 6分 多选 在匀强磁场中 一个100匝的闭合矩形金属线圈 绕与磁感线垂直 的固定轴匀速转动 穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化 设线圈总电阻为2 则 A t 0时 线圈平面平行于磁感线 B t 1 s时 线圈中的电流改变方向 C t 1 5 s时 线圈中的感应电动势最大 D 一个周期内 线圈产生的热量为8 2 J 答案 AD 本题考查正弦交流电的产生 有效值 焦耳热 由 t图可知 t 0时 0 则线圈 平面平行于磁感线 选项A正确 t 1 s时 0 此时电动势最大 t 0 5 s和t 1 5 s时 最大 此时电 动势为0 电流改变方向 选项B C错误 交流电电动势的最大值Em nBS n m 4 V 有效 值E Em 2 V 一个周期内线圈产生的热量Q T 8 2 J D正确 疑难突破 由E n 知 随时间按正弦规律变化 则E随时间按余弦规律变化 电流改 变方向的时刻在E 0时刻 即 最大时刻 计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值 4 2016课标 21 6分 多选 如图 M为半圆形导线框 圆心为OM N是圆心角为直角的扇形导线 框 圆心为ON 两导线框在同一竖直面 纸面 内 两圆弧半径相等 过直线OMON的水平面上方有 一匀强磁场 磁场方向垂直于纸面 现使线框M N在t 0时从图示位置开始 分别绕垂直于纸 面且过OM和ON的轴 以相同的周期T逆时针匀速转动 则 A 两导线框中均会产生正弦交流电 B 两导线框中感应电流的周期都等于T C 在t 时 两导线框中产生的感应电动势相等 D 两导线框的电阻相等时 两导线框中感应电流的有效值也相 等 答案 BC 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流 故A项错误 两 导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同 B项正确 在t 时 两导线框切割磁感线 的导线长度相同 且切割速度大小相等 故产生的感应电动势相等 均为E BR2 C项正确 两 导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示 故两导线框中感应电流的有效值不相等 D项 错误 疑难突破 设M导线框中的电流有效值为IM 则 rT 2 r 得IM 设N导线框中 电流有效值为IN 则 rT 2 r 得IN 故IM IN A 两次t 0时刻线圈平面均与中性面重合 B 曲线a b对应的线圈转速之比为2 3 C 曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D 曲线b表示的交变电动势有效值为10 V C组 教师专用题组 2014天津理综 7 6分 多选 如图1所示 在匀强磁场中 一矩形金属线圈两次分别以不同的转 速 绕与磁感线垂直的轴匀速转动 产生的交变电动势图像如图2中曲线a b所示 则 答案 AC 由题图2知t 0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零 故A正确 由图2知两次转 动所产生的交变电动势的周期之比Ta Tb 2 3 再由周期与转速的关系n 得na nb 3 2 故 B错误 因Ta 4 10 2 s 故fa 25 Hz C正确 因Ema 15 V 而Em NBS 故Emb Ema 1 0 V Eb 5 V D错误 评析 本题考查了交变电动势的产生及描述 涉及交变电动势的四值及其图像 条件设置较 为隐蔽 陷阱设置比较巧妙 对考生的分析能力要求较高 试题难度中等 考点二 变压器 远距离输电 传感器 A组 自主命题 江苏卷题组 1 2018江苏单科 2 3分 采用220 kV高压向远方的城市输电 当输送功率一定时 为使输电线 上损耗的功率减小为原来的 输电电压应变为 A 55 kV B 110 kV C 440 kV D 880 kV 答案 C 本题考查电能的输送 由P送 U送 I线和P损 R线得 P损 R线 因为P送和R线一 定 要使P损 P损 结合上式得 U送 2U送 440 kV C项正确 规律总结 输电线路功率损失的计算方法 1 P损 P送 P P送为输送的功率 P 为用户得到的功率 2 P损 R线 I线为输电线路上的电流 R线为输电线电阻 3 P损 U为输电线路上损失的电压 R线为输电线电阻 4 P损 UI线 U为输电线路上损失的电压 I线为输电线路上的电流 2 2016江苏单科 4 3分 一自耦变压器如图所示 环形铁芯上只绕有一个线圈 将其接在a b间 作为原线圈 通过滑动触头取该线圈的一部分 接在c d间作为副线圈 在a b间输入电压 为U1的交变电流时 c d间的输出电压为U2 在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中 A U2 U1 U2降低 B U2 U1 U2升高 C U2 U1 U2降低 D U2 U1 U2升高 答案 C 由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2 因 则U2 U1 在将滑动触 头从M点顺时针转到N点的过程中 n2减小 U2降低 选项C正确 选项A B D错误 考查点 本题考查变压器变压的规律和变压器动态变化的分析 情景简单 考查的是最基础的 知识 属于中等难度题 友情提醒 自耦变压器的原理与我们熟悉的 回 字形铁芯的变压器的原理相同 3 2015江苏单科 1 3分 一电器中的变压器可视为理想变压器 它将220 V交变电流改变为110 V 已知变压器原线圈匝数为800 则副线圈匝数为 A 200 B 400 C 1 600 D 3 200 答案 B 由理想变压器的变压比等于匝数比 即 解得n2 n1 400 选项B正确 考查点 本题考查考生对理想变压器电压与匝数关系的理解与应用 属于中等难度题 易错警示 有少数考生把 的比例关系记反了 从而错选C 真是遗憾啊 4 2014江苏单科 3 3分 远距离输电的原理图如图所示 升压变压器原 副线圈的匝数分别为n 1 n2 电压分别为U1 U2 电流分别为I1 I2 输电线上的电阻为R 变压器为理想变压器 则下列 关系式中正确的是 A B I2 C I1U1 R D I1U1 I2U2 考查点 本题考查考生对远距离输电 理想变压器的理解 以及对欧姆定律 电功率等知识 的应用 属于中等难度题 答案 D 由理想变压器可知 选项A错 I2 而U2 UR U3 故I2 B错 P入 P出 即U1I1 U2I2 而U2 I2R C项错 D项正确 错解分析 易错选B和C 原因是没有真正理解远距离输电的过程 原理 而将升压变压器的 副线圈后面的电路当成了纯电阻电路 5 2011江苏单科 6 4分 多选 美国科学家Willard S Boyle与George E Smith因电荷耦合器件 CCD 的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖 CCD是将光学量转变成电学量的传感器 下列器件可作为传感器的有 A 发光二极管 B 热敏电阻 C 霍尔元件 D 干电池 答案 BC 传感器是能够把一些非电学量转换成电学量的元件 发光二极管是通电能够发 光的元件 A错误 热敏电阻是温度变化引起电阻变化的元件 B正确 霍尔元件是磁场能够引起 电压变化的元件 C正确 干电池是把化学能转化成电能的器件 D错误 评析 本题属于简单题 考查传感器的定义 这就要求同学们在复习的时候不能忽视任何一 个知识点 对课本的复习要全面细致 6 2013江苏单科 8 4分 多选 如图所示 理想变压器原线圈接有交流电源 当副线圈上的滑片P 处于图示位置时 灯泡L能发光 要使灯泡变亮 可以采取的方法有 A 向下滑动P B 增大交流电源的电压 C 增大交流电源的频率 D 减小电容器C的电容 答案 BC 向下滑动P 变压器副线圈电压降低 灯泡变暗 A错误 增大交流电源电压 副线圈 电压升高 灯泡变亮 B正确 增大交流电源频率 电容器容抗减小 电流变大 灯泡变亮 C正确 减 小电容器的电容 容抗增大 电流减小 灯泡变暗 D错误 考查点 本题考查变压器的原理 电容器对交变电流的影响 闭合电路欧姆定律等知识 属 于中等难度题 易错警示 易漏选C 原因是不知道交变电流的频率越高 电容器对电流的阻碍作用越小 7 2012江苏单科 7 4分 多选 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示 铁芯左侧线圈L1由火 线和零线并行绕成 当右侧线圈L2中产生电流时 电流经放大器放大后 使电磁铁吸起铁质开 关K 从而切断家庭电路 仅考虑L1在铁芯中产生的磁场 下列说法正确的有 A 家庭电路正常工作时 L2中的磁通量为零 B 家庭电路中使用的电器增多时 L2中的磁通量不变 C 家庭电路发生短路时 开关K将被电磁铁吸起 D 地面上的人接触火线发生触电时 开关K将被电磁铁吸起 答案 ABD 电路正常或短路时 火线和零线中通过的电流大小相等 方向相反 故L1中火线 与零线中电流产生的磁场相抵消 铁芯中的磁通量为零 L2中无感应电流产生 电磁铁中也就无 电流 开关K不会被吸起 由上述分析可知 A B项正确 C项错误 当地面上的人接触火线发 生触电时 火线与零线中的电流大小不再相等 则L2中产生感应电流 电磁铁也就能把开关K吸 起 即D正确 8 2011江苏单科 13 15分 图甲为一理想变压器 ab为原线圈 ce为副线圈 d为副线圈引出的一 个接头 原线圈输入正弦式交变电压的uab t图像如图乙所示 若只在ce间接一只Rce 400 的 电阻 或只在de间接一只Rde 225 的电阻 两种情况下电阻消