2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十八單元交變電流傳感器真題與模擬單元重組卷新人教版.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十八單元交變電流傳感器真題與模擬單元重組卷新人教版 一、選擇題(本題共12小題，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，第9～12小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 1．[xx開封一模]如圖所示，圖甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω恒定不變，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為6 V B．發(fā)電機(jī)的輸出功率為4 W C．在110－2 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量最大 D．在110－2 s時(shí)刻，穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大 答案　C 解析　根據(jù)圖乙所示電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象可知，電動(dòng)勢(shì)最大值為6 V，有效值為E＝6 V，由閉合電路歐姆定律，I＝＝0.6 A，電流表示數(shù)為0.6 A，電壓表的示數(shù)為U＝IR＝0.69 V＝5.4 V，故A錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)的輸出功率為P＝UI＝5.40.6 W＝3.24 W，故B錯(cuò)誤；在110－2 s時(shí)刻，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，說(shuō)明磁通量變化率為零，線圈正在通過(guò)中性面位置，穿過(guò)線圈的磁通量最大，故C正確，D錯(cuò)誤。 2．[xx天津高考]如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大 B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大 C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大 D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大、A2示數(shù)變大 答案　B 解析　當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大，變壓器副線圈的總負(fù)載的等效電阻增大，R1中電流減小，R1兩端電壓減小，電壓表示數(shù)變大，R1消耗的電功率變小，故A錯(cuò)誤，B正確。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器副線圈輸出電流減小，輸出功率減小，根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，變壓器輸入功率減小，電流表A1示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤。若閉合開關(guān)S，變壓器副線圈的總負(fù)載的等效電阻減小，則R1中電流增大，R1兩端電壓增大，電壓表示數(shù)減小，電流表A2示數(shù)減小，電流表A1示數(shù)變大，故D錯(cuò)誤。 3．[xx河南八市質(zhì)檢]如圖為某發(fā)電站電能輸送示意圖。已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓、輸電線的電阻及理想升壓、降壓變壓器匝數(shù)均不變，若用戶電阻R0減小，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．發(fā)電機(jī)的輸出功率減小 B．輸電線上的功率損失減小 C．用戶得到的電壓減小 D．輸電線輸送電壓減小 答案　C 解析　若用戶電阻減小，則降壓變壓器輸出功率增大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸出功率增大，故A錯(cuò)誤；若用戶電阻減小，降壓變壓器輸出功率增大，導(dǎo)致輸電線上電流增大，輸電線上損失電壓增大，輸電線上的功率損失增大，故B錯(cuò)誤；輸電線上損失電壓增大，降壓變壓器原線圈輸入電壓減小，由于降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，降壓變壓器副線圈輸出電壓(即用戶得到的電壓)減小，故C正確；根據(jù)題意可知發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，升壓變壓器的原線圈輸入電壓不變。由于升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，則輸電線上輸送電壓不變，故D錯(cuò)誤。 4．[xx全國(guó)卷Ⅰ]一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 答案　B 解析　設(shè)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為k，根據(jù)題述，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表示數(shù)為I，則由閉合電路歐姆定律得，U＝IR1＋U1。由變壓公式U1/U2＝k及功率關(guān)系U1I＝U2I2，可得I2/I＝k，即副線圈輸出電流為I2＝kI，U2＝I2(R2＋R3)＝kI(R2＋R3)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表示數(shù)為4I，則有U＝4IR1＋U1′。由變壓器公式U1′/U2′＝k及功率關(guān)系U1′4I＝U2′I2′，可得I2′/(4I)＝k，即副線圈輸出電流為I2′＝4kI，U2′＝I2′R2＝4kIR2；聯(lián)立解得k＝3，故B正確。 5．[xx廣東模擬]如圖所示，動(dòng)圈式話筒能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?hào)(交變電流)。產(chǎn)生的電信號(hào)一般都不是直接送給擴(kuò)音機(jī)，而是經(jīng)過(guò)一只變壓器(視為理想變壓器)之后再送給擴(kuò)音機(jī)放大，變壓器的作用是為了減少電信號(hào)沿導(dǎo)線傳輸過(guò)程中的電能損失，關(guān)于話筒內(nèi)的這只變壓器，下列判斷正確的是(　　) A．降壓，因?yàn)镻＝I2R，降壓后電流減少，導(dǎo)線上損失的電能減少 B．降壓，因?yàn)镻＝，降壓后電壓降低，導(dǎo)線上損失的電能減少 C．升壓，因?yàn)镮＝，升壓后，電流增大，使到達(dá)擴(kuò)音機(jī)的信號(hào)加強(qiáng) D．升壓，因?yàn)镻＝UI，升壓后，電流減小，導(dǎo)線上損失的電能減少 答案　D 解析　根據(jù)變壓器的作用是為了減少電信號(hào)沿導(dǎo)線傳輸過(guò)程中的電能損失可知，話筒內(nèi)的這只變壓器一定是升壓變壓器，因?yàn)镻＝UI，升壓后，電流減小，導(dǎo)線上損失的電能減少，故D正確。 6．[xx湖北瀏陽(yáng)模擬]如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈的匝數(shù)n2＝110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，原線圈接如圖所示的交變電壓。開始開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電壓表示數(shù)為22 V B．當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表示數(shù)變大 C．當(dāng)開關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)變大 D．當(dāng)開關(guān)S閉合后，變壓器的輸入功率減小 答案　C 解析　根據(jù)圖象可以求得輸入電壓的有效值為220 V，由＝得u2＝＝22 V，R0與R1串聯(lián)分壓，電壓表示數(shù)小于22 V，故A錯(cuò)誤。當(dāng)S閉合后，R1與R2并聯(lián)再與R0串聯(lián)，R總減小，I2變大，R0兩端電壓變大，副線圈兩端電壓不變，則示數(shù)變小，故B錯(cuò)誤。由＝得I1也變大，即示數(shù)變大，故C正確。由輸入功率P＝u1I1知輸入功率增大，故D錯(cuò)誤。 7．[xx山西四校二次聯(lián)考]如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為理想交流電表，定值電阻R＝10 Ω，其余電阻均不計(jì)，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電流表的示數(shù)為3.11 A B．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接且t＝0.01 s時(shí)，電流表示數(shù)為零 C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥到b時(shí)，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍 D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥到b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz 答案　C 解析　由圖象可知，原線圈兩端交變電壓的最大值為311 V，故有效值U＝＝ V＝220 V，由理想變壓器的變壓規(guī)律＝可知，副線圈兩端電壓有效值為22 V，由歐姆定律可知，通過(guò)電阻的電流為2.2 A，又電流表示數(shù)為通過(guò)自身的交變電流的有效值，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥到b時(shí)，由＝知，原線圈匝數(shù)減半，輸入電壓不變，故副線圈電壓加倍，由功率公式P＝可知，變壓器輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，同時(shí)理想變壓器輸入、輸出功率相等，所以輸入功率增加為原來(lái)的4倍，故C正確；理想變壓器的工作原理是互感，不改變交變電流的頻率，故D錯(cuò)誤。 8．[xx濰坊統(tǒng)考]如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2，二極管的正向電阻為零，反向電阻無(wú)窮大，從正方形線圈處于圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是(　　) A．交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBωL2sinωt B．變壓器的輸入功率與輸出功率之比為2∶1 C．電壓表V示數(shù)為NBωL2 D．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，電流表和電壓表示數(shù)均減小 答案　C 解析　圖示線圈位置是與中性面垂直的位置，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBωL2cosωt，故A錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，故B錯(cuò)誤；原線圈電壓的有效值U1＝NBωL2，由＝得U2＝NBωL2，由于二極管的單向?qū)щ娦裕本€圈中只有半個(gè)周期內(nèi)有電流，設(shè)電壓表示數(shù)為U，根據(jù)有效值的定義得＝T，所以電壓表的示數(shù)U＝NBωL2，故C正確；若滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，副線圈的總阻值增大，原線圈電壓不變，副線圈電壓也不變，電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律得副線圈的電流變小，原線圈中的電流也變小，電流表示數(shù)變小，故D錯(cuò)誤。 9．[xx江西贛中模擬]如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，原線圈接交流電源和交流電壓表，副線圈接有“220 V　440 W”的熱水器、“220 V　220 W”的抽油煙機(jī)。如果副線圈電壓按圖乙所示規(guī)律變化，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值為u＝220sin(100πt) V B．交流電壓表的示數(shù)為1100 V C．1 min內(nèi)變壓器輸出的電能為3.96104 J D．熱水器的發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍 答案　AC 解析　由圖乙可以知道，交流電壓的最大值為220 V，T＝0.02 s，ω＝＝100π rad/s，則副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin(100πt) V，U2＝220 V，故A正確。由＝得U1＝＝1100 V，則交流電壓表示數(shù)為1100 V，故B錯(cuò)誤。1 min內(nèi)變壓器輸出的電能為W＝(440＋220)60 J＝3.96104 J，故C正確。熱水器的發(fā)熱功率為440 W，而抽油煙機(jī)的發(fā)熱功率遠(yuǎn)小于220 W，故D錯(cuò)誤。 10．[xx貴陽(yáng)監(jiān)測(cè)]如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象。當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是(　　) A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3 B．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 C．交流電a的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝10sin(5πt) V D．交流電b的電動(dòng)勢(shì)最大值為 V 答案　CD 解析　由題圖可知，圖線a、b的周期之比為2∶3，由轉(zhuǎn)速n與周期成反比可知，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故A錯(cuò)誤；t＝0時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝0，所以線圈處于中性面位置，磁通量最大，故B錯(cuò)誤；交流電a的最大值為10 V，周期為0.4 s，所以線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ωa＝＝5π rad/s，所以其瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝10sin(5πt) V，故C正確；交變電流的最大值Em＝nBSω，所以圖線a、b對(duì)應(yīng)交變電流最大值之比為3∶2，所以交流電b的最大值為 V，故D正確。 11．[xx全國(guó)卷Ⅲ]如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過(guò)直線OM ON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過(guò)OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電 B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T C．在t＝時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 答案　BC 解析　當(dāng)導(dǎo)線框N完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，通過(guò)線框的磁通量將不變，故無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，因此它不會(huì)產(chǎn)生正弦交流電，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)線框每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的變化為一個(gè)周期，故B正確；在t＝時(shí)，導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過(guò)角度為45，切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，均為繞圓心的轉(zhuǎn)動(dòng)切割形式，設(shè)圓弧半徑為R，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E＝BR2ω，故C正確；導(dǎo)線框N轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，有半個(gè)周期無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以兩導(dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值并不相同，由閉合電路歐姆定律可知，兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感應(yīng)電流的有效值一定不相同，故D錯(cuò)誤。 12. [xx唐山開灤模擬]如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2，兩端分別接有四個(gè)阻值相同的定值電阻，變壓器初級(jí)線圈接到交變電源上，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．副線圈電壓是電源電壓的2倍 B．流過(guò)R1的電流是副線圈上電流的3倍 C．R1上的電功率是R2上電功率的2倍 D．R1上的電功率是R2上電功率的9倍 答案　BD 解析　根據(jù)匝數(shù)比知副線圈電壓是R2電壓的2倍，故A錯(cuò)誤；設(shè)副線圈電壓為U2，電流為I2，則輸出功率P2＝U2I2，設(shè)原線圈兩端電壓為U1，因＝得U2＝2U1。＝，I1＝2I2，對(duì)于R3有I2＝＝，則流過(guò)R2的電流也為＝I2，流過(guò)R1的電流為3I2，故B正確。由P＝I2R知，R1的電功率是R2上功率的9倍。 第Ⅱ卷　(非選擇題，共62分) 二、填空題(本題共2小題，共12分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答) 13．[xx北京高考](6分)熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)裝置中。如圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力________(填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更________(填“敏感”或“不敏感”)。 答案　增強(qiáng)(3分)　敏感(3分) 解析　由題圖可知，熱敏電阻在溫度上升時(shí)，阻值下降，故其導(dǎo)電能力增強(qiáng)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻在溫度變化時(shí)，阻值變化明顯，故對(duì)溫度更敏感。 14．[xx河南洛陽(yáng)統(tǒng)考](6分)如圖甲所示的遠(yuǎn)距離輸電示意圖中，變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小。電壓表V顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫出)。未出現(xiàn)火情時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為750 kW。 則輸電線中的電流為____________，輸電線路損耗功率為________。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電壓表V的示數(shù)________(填“變大”或“變小”)。 答案　30 A(2分)　90 kW(2分)　變小(2分) 解析　由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈電壓為25000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A；輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30100 V＝3000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW；當(dāng)出現(xiàn)火情時(shí)，傳感器R2阻值減小，降壓變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中電流增大，定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)變小。 三、解答題(本題共4小題，共50分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．[xx大慶模擬](10分) 如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝10 cm的正方形線圈abcd共N＝100匝，線圈電阻r＝1 Ω。線圈繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝2π rad/s，外電路電阻R＝4 Ω。 (1)求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值； (2)取π2＝10，求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流產(chǎn)生的總熱量； (3)由圖示位置開始，求在線圈轉(zhuǎn)過(guò)周期的時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量。 解　(1)由題意可得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝NBL2ω＝1000.50.122π V＝3.14 V(1分) 由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e＝Emcos60＝3.140.5 V＝1.57 V(1分) (2)周期T＝2π/ω＝1 s(1分) 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流產(chǎn)生的熱量 Q＝2T/(R＋r)(1分) 聯(lián)立解得Q＝1 J(1分) (3)Δt＝T時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q＝Δt(1分) ＝(1分) ＝N(1分) ΔΦ＝BL2－0(1分) 聯(lián)立解得q＝0.1 C(1分) 16. [xx井岡山月考](11分)如圖所示，面積為S＝0.2 m2的單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T，線圈軸線OO′與磁場(chǎng)邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，ω＝100π rad/s，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)。 (1)求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式； (2)若將一個(gè)電容器接在該線圈兩端，則該電容器的耐壓值應(yīng)不低于多少？ (3)若將一支氖管接在該線圈兩端且不計(jì)線圈電阻。已知當(dāng)氖管兩端電壓達(dá)到或超過(guò)U0＝25 V時(shí)，氖管就能發(fā)光。則在此交變電流的一個(gè)周期內(nèi)氖管的發(fā)光時(shí)間為多少？ 解　(1)由題意分析可知線圈總有一半在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)(勻速轉(zhuǎn)動(dòng))，所以產(chǎn)生的仍然是正弦交變電流，只是產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的最大值的一半，故線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式e＝Emsinωt(1分) Em＝BωS(1分) 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得e＝50sin100πt(V)(2分) (2)電容器的耐壓值應(yīng)不低于交變電壓的最大值50 V(2分) (3)由ω＝＝100π rad/s，解得此交變電流的一個(gè)周期為T＝0.02 s(1分) 當(dāng)氖管兩端電壓達(dá)到或超過(guò)U0＝25 V時(shí)，氖管就能發(fā)光。不計(jì)線圈電阻，則U0＝50sin100πt(V)，在前半個(gè)周期內(nèi)，可得t1＝ s或t2＝ s(2分) 故在此交變電流的一個(gè)周期內(nèi)氖管的發(fā)光時(shí)間為 Δt＝2(t2－t1)＝0.01 s(2分) 17．[xx贛州月考](16分)有一臺(tái)內(nèi)阻為1 Ω的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電，如圖所示。升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻R＝4 Ω，全校共22個(gè)班，每班有“220 V　40 W”燈6盞。若保證全部電燈正常發(fā)光，則： (1)發(fā)電機(jī)輸出功率多大？ (2)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)多大？ (3)輸電線上損耗的電功率多大？ (4)輸電效率是多少？ (5)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半。 解　(1)根據(jù)題意，所有燈都正常工作的總功率為：P2′＝22640 W＝5280 W(1分) 用電器都正常工作時(shí)的總電流為：I2′＝＝ A＝24 A(1分) 兩個(gè)變壓器之間輸電線上的電流為：IR＝I2＝＝6 A(1分) 故輸電線上損耗的電功率：PR＝IR＝144 W(1分) 升壓變壓器的輸出功率為：P1′＝PR＋P2′＝5424 W(1分) 而發(fā)電機(jī)輸出功率即為升壓變壓器的輸入功率：P出＝P1＝P1′＝5424 W(1分) (2)降壓變壓器上的輸入電壓：U2＝4U2′＝880 V(1分) 輸電線上的電壓損失為：UR＝IRR＝24 V(1分) 因此升壓變壓器的輸出電壓為：U1′＝UR＋U2＝904 V(1分) 升壓變壓器的輸入電壓為：U1＝226 V(1分) 升壓變壓器的輸入電流為：I1＝4IR＝24 A(1分) 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)：E＝U1＋I(xiàn)1r＝226 V＋241 V＝250 V(1分) (3)由(1)可知，輸電線上損耗的電功率：PR＝144 W(1分) (4)η＝100%＝100%＝97%(1分) (5)燈泡減少一半時(shí)：P有用＝2640 W，此時(shí)輸電線上的電流：IR′＝＝ A＝3 A(1分) 故此時(shí)：P出′＝P有用＋I(xiàn)R′2R＝2640 W＋324 W＝2676 W(1分) 可判斷發(fā)電機(jī)輸出功率減少一半多。 18．[xx西安模擬](13分)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場(chǎng)EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UH＝RH，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。 (1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距)為l，請(qǐng)寫出UH和EH的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖1中c、f哪端的電勢(shì)高； (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式。(通過(guò)橫截面積S的電流I＝nevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率)； (3)圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y(cè)圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖象如圖3所示。若在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。 解　(1)由場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差關(guān)系知UH＝EHl。導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的電子定向移動(dòng)形成電流，電流方向向右，實(shí)際是電子向左運(yùn)動(dòng)。由左手定則判斷，電子會(huì)偏向f端面，使其電勢(shì)低，同時(shí)相對(duì)的c端電勢(shì)高(2分) (2)由題意得：UH＝RH?、?1分) 解得：RH＝UH＝EHl?、?2分) 當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，有eEH＝evB(1分) 得：EH＝vB?、?1分) 又有電流的微觀表達(dá)式：I＝nevS?、?1分) 將③、④帶入②得： RH＝vBl＝vl＝＝(2分) (3)由于在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，則有：P＝mNt(1分) 圓盤轉(zhuǎn)速為N＝(2分)