2019年高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 课时分层作业 三十一 11.1 交变电流的产生和描述

(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′,由有效值的定义得解得E′=

故电流表的示数为I==。 答案:(1)πBnr (2) (3) (4)

【能力拔高题组】

2

2

·=T,

1.(8分)(xx·武汉模拟)在如图甲所示的电路中,电阻R2=6R1,D1、D2为理想二极管,当输入如图乙所示的正弦交流电时,电压表的示数为

( )

A.U0 B.U0 C.U0 D.U0

【解析】选C。由题意可知,0～时间内两电阻串联,则电路总电阻R=R1+R2,根据欧姆定律得出电压表读数

U1=·R1=,～T时间内电压反向,回路中只有电阻R1,则电路总电阻R′=R1,根据欧姆定律得出电压

表读数U2==U0,根据交流

电的有效值定义得·+·=T,解得U=U0。

2.(17分)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,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2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)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3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,求从中性面开始的内通过电阻的电量q的大小。(其他电阻均不计) (4)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周外力需做的功。(其他电阻均不计)

【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的转动速度为v,则 v=ω·

在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1=BL1vy 由图可知vy=vsinωt 则整个线圈的感应电动势为 e1=2E1=BL1L2ωsinωt

(2)若从转过中性面φ0开始计时,则相当于,t=0时 e=BL1L2ωsin(φ0)

故线圈经过图示位置时开始计时,则交变电流的瞬时值表达式 e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)

(3)在从中性面开始的四分之一的周期内由 q=Δt = =

ΔΦ=Φ2-Φ1=0-BL1L2 解得:q=

(4)由闭合电路欧姆定律可知I=

E==

则线圈转动一周回路产生的焦耳热为 Q=I(R+r)T 其中T=

2

于是Q=

根据能量守恒定律可得外力需做的功

W=Q=

答案:(1)e1=BL1L2ωsinωt (2)e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)

(3) (4)

2019年高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 课时分层作业 三十二

11.2 变压器 电能的输送

【基础达标题组】

一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。1～5题为单选题,6～9题为多选题)

1.(xx·珠海模拟)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220 sin(100πt) V,R为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表,则下列说法中正确的是

( )

A.交流电的频率为100 Hz B.电压表的示数为44 V

C.电流表A1的示数大于电流表A2的示数 D.变压器的输入功率大于输出功率

【解析】选B。交流电的周期T== s=0.02 s,f==50 Hz,故A项错误;原线圈的电压U1==220 V,=,则

U2=44 V,故B项正确;原、副线圈的电流比等于匝数之反比,因为n1>n2,所以I1

2.(xx·榆林模拟)如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1,电压表和电流表均为理想电表,一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上。从某时刻开始在原线圈接入电压有效值为220 V的正弦交流电,并将开关接在1处,则下列判断正确的是 ( )

A.电压表的示数为22 V

B.若滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω,则1 min内滑动变阻器产生的热量为1 452 J C.若只将S从1拨到2,变压器的输入功率减小

D.若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,则两电表示数均减小

【解析】选B。变压器输入电压和输出电压之比为匝数之比,故输出端电压为 V=22 V,但由于二极管具有单

向导电性,从而使通过二极管的电压有效值减小,由有效值的定义得·=T,得R两端电压的有效值

U有效=11 V,故电压表示数一定小于22 V,故A项错误;接入电阻为10 Ω,则根据W=t可得,产生的热量Q=×60 J=1 452 J,故B项正确;若只将S从1拨到2,则输入端线圈匝数减小,匝数比减小,则输出电压增大,输出功率增大,故变压器的输入功率将增大,故C项错误;若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,接入电阻增大,则输出端电流减小,但电压表示数不变,故D项错误。

3.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、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L2正常发光。下列说法正确的是 ( )