（江苏专用）2020届高考物理一轮复习 专题十一 交变电流 传感器课件

专题十一交变电流传感器高考物理(江苏省专用)考点一交变电流的产生及描述A组自主命题·江苏卷题组五年高考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α均为 π,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ω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。49答案(1)2NBl2ω(2) (3) 2234NBlωrR243()NBlωrR解析(1)bc、ad边的运动速度v=ω 感应电动势Em=4NBlv解得Em=2NBl2ω(2)电流Im= ,安培力F=2NBIml解得F= (3)一个周期内,通电时间t= TR上消耗的电能W= Rt且W=I2RT解得I= 2lmErR2234NBlωrR492mI243()NBlωrR3.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10,当输入电压增加20V时,输出电压 ()A.降低2VB.增加2VC.降低200VD.增加200V考点二变压器远距离输电传感器答案D本题考查变压器原理内容,有利于培养学生理解能力,体现了核心素养中的科学态度要素。依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知, = ,则ΔU2= ΔU1,得ΔU2=200V,故选项D正确。12UU12nn21nn4.(2018江苏单科,2,3分)采用220kV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.55kVB.110kVC.440kVD.880kV14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=440kV,C项正确。2I线2PU送送14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= ,ΔU为输电线路上损失的电压,R线为输电线电阻。(4)P损=ΔUI线,ΔU为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流。2I线2()UR线5.(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.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高C.U2U1,U2降低D.U2U1,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U2U1;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。11Un22Un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,属于简单难度题。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。6.(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220V交变电流改变为110V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为 ()A.200B.400C.1600D.3200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。12UU12nn21UU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,属于简单难度题。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!12UU12nn7.(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n1、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= RD.I1U1=I2U212II12nn2UR22I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。12II21nnRUR2UR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。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。8.(2011江苏单科,6,4分)(多选)美国科学家WillardS.Boyle与GeorgeE.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。9.(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PB.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。10.(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。11.(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=400Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。甲乙(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;(2)求只在ce间接400Ω电阻时,原线圈中的电流I1;(3)求ce和de间线圈的匝数比 。cedenn答案(1)uab=400sin200πt(V)(2)0.28A(或 A)(3) 2543解析(1)由题图乙知ω=200πrad/s电压瞬时值uab=400sin200πt(V)(2)电压有效值U1=200 V理想变压器P1=P2原线圈中的电流I1= 解得I1≈0.28A(或 A)(3)设ab间匝数为n1 = 同理 = 由题意知 = 解得 = 211PU2511UnceceUn11UndedeUn2ceceUR2dedeURcedenncedeRR代入数据得 = cedenn43评析本题综合考了交流电与变压器问题,抓住 = 、P1=P2及P=UI等重要关系是解题的关键。11Un22UnB组统一命题、省(区、市)卷题组考点一交变电流的产生及描述1.(2018课标Ⅲ,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. ∶1C.1∶2D.2∶122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。20uR2T20uR2T20uR20(/2)uR1220uRQQ方正2112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e0B.峰值是2e0C.有效值是 Ne0D.有效值是 Ne0222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。2223.(2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ()A. 时刻线框平面与中性面垂直B.线框的感应电动势有效值为 C.线框转一周外力所做的功为 2Tm2ΦT22m2ΦRTD.从t=0到t= 过程中线框的平均感应电动势为 4TmΦT答案BC本题考查了交变电流的产生和描述,以及考生对交流电产生过程、有效值的确定、平均感应电动势及安培力做功的分析和判断能力,是核心素养中能量观念的体现。由Φ-t图像可知,在 时刻穿过线框的磁通量最大,线框处于中性面位置,选项A错误;交变电流感应电动势的最大值为Em=BSω= ,有效值E= Em= ,选项B正确;线框匀速转一周时外力所做的功等于克服安培力所做的功,W= T= ,选项C正确;从t=0到t= 的过程中平均感应电动势 = = = ,选项D错误。2Tm2ΦT22m2ΦT2ER22m2ΦRT4TEΦt04BSTm4ΦT审题指导①感应电动势最大值表达式中的BS即磁通量的最大值,虽然题中没有给出B、S,但可以从图像中获取相关的数据信息Φm,从而求得感应电动势的最大值;②线框匀速转动是确定外力做功的关键。4.(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