十年高考试题分类解析-物理 专题18 交变电流和传感器(2)

了一

49

原线

可知知，原

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 =2 l. 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。.

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R 上消耗的

电能 W=Im2Rt，且W=I2RT， 联立解得： I

4NBl

2

r R 3

。

【考点定位】此题考查交变电流的产生、有效值及其相关知识。

UR为P1。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2。则P1和P2/ P1分别为

111PR P P

A．， B． ，2 D． R， C． R，2

nnkUkUnn kU kU

PR1

22

【答案】D

【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路电压为kU，线路中电流I=P/kU，线路损

P

耗的电功率为P1=I2R= R。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路电压为nkU，

kU

2

线路中电流I=P/nkU，线路损耗的电功率为P2=I错误。

2

P

R= nkU

2

R。P2/ P1=

1n

2

，选项D正确ABC

【考点定位】本题考查变压器、电能输送等，意在考查考生灵活应用相关知识的能力。 13（16分）

（2012·安徽理综）图1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，

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有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO’转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO’转动的金属圈环相连接，金属圈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话电阻R形成闭合电路。图2是线圈的住视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1, 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）

（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） φ夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个

e（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。（其它电阻均不计） 13【答案】（1）e1=BL1L2ωsinωt.。（2）e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0.)。

BLL （3）QR=πRω 12

R r

2

。

【解析】（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd转动速度为v，则v=ω·

12

L2，

在t时刻，导线ab和cd切割磁感线，产生的感应电动势均为E1=BL1v⊥，

由图可知，v⊥=vsinωt，

则t时刻整个线圈的感应电动势为e1=BL1L2ωsinωt.。

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其中T=2π/ω，

BLL

于是，QR=πRω 12

R r

2

。

【考点定位】此题考查交变电流的产生、瞬时值表达式、闭合电路欧姆定律、有效值、焦耳定律及其相关知识。 二．2011年高考题

1.（2011天津理综卷物理）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则 A. t=0.005s时线框的磁通量变化率为零 B. t C. 线框产生的交变电动势有效值为311V D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz

【解析】：由图2可知，t=0.005s时线框中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知，线框的磁通量变化率最大，选项A错误；t=0.01s时线框中产生的感应电动势为零，线框的磁通量变化率为零，线框平面与中性面重合，选项B正确；线框产生的交变电动势最大值311V，有效值为220V，选项C错误；由图2可知，线框产生的交变电动势周期为0.02s，频率为50Hz，选项D错误。

【答案】：B

【点评】此题考查交变电流的产生、交变电流的图象及其相关知识点。

2（2011四川理综卷）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。 那么

A.线圈消耗的电功率为

4W

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B.线圈中感应电流的有效值为2A C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cosD. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 =

T

2 T2

Tt

t

sin

【.答案】

AC

【点评】此题考查交变电流的产生、函数表达式、电功率、有效值、磁通量等相关知识点。 3（2011新课标理综）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220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现 A．U=110V， I=0.2A B．U=110V， I=0.05A C．

， I=0.2A D．

，

I=0.2

【解析】：灯泡正常发光说明副线圈输出电压为220V，原线圈输入电压为110V，电压表读数为110V；由变压器功率关系可知，变压器输入功率为22W，电流表读数为0.2A，选项A正确。 【答案】：A

【点评】此题考查理想变压器的电压关系和功率关系及其相关知识点。

4（2011浙江理综卷）如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和m2=200的两个线圈，上线圈两端u=51sin314tV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. 2.0V B. 9.0V

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C. 12.7V D. 144.0V

【解析】：原线圈输入电压最大值为51V，有效值为38V。由变压器变压公式，副线圈输出电压为9.5V，考虑到电压表内阻不是无限大，副线圈具有一定电阻，交流电压表的读数一定小于9.5V，可能是9. 0V，选项B正确。 【答案】：B

【点评】此题考查变压器及其相关知识点。

5（2011广东理综）图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，○A、V为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表示数为○

图7（a） 图7（b）

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