1、1单元质检十一 交变电流 传感器(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 6 分,共 48 分。在每小题给出的四个选项中,第 15 题只有一项符合题目要求,第 68 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分)1.右图是一种测定压力的电容式传感器, A 为固定电极, B 为可动电极,组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定,当待测压力施加在可动电极上时,可动电极发生形变,从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联,组成闭合电路,已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待
2、测压力增大时( )A.电容器的电容将减小B.灵敏电流表指针在正中央零刻线处不动C.灵敏电流表指针向左偏转D.灵敏电流表指针向右偏转答案 D解析 当待测压力增大时,电容器极板间距离减小,由 C= 知,电容器的电容增大,选项 A 错误;由于 rS4 kd电容器与电源相连,故电压 U 不变,由 Q=CU 知,电容器的电荷量将增加,即电容器需充电,故电流从电流表的正接线柱流入,指针将向右偏转,选项 B、C 错误,D 正确。2.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,下列关系
3、式中正确的是( )2A. B.I2=I1I2=n1n2 U2RC.I1U1= R D.I1U1=I2U2I22答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得 I1U1=I2U2、 ,公式中的 U2不是加在 R 两端的电压,故 I2 ,而I1I2=n2n1 U2RI1U1等于 R 上消耗的功率 R 与下一级变压器的输入功率之和。只有选项 D 正确。I223.下图为两根间距为 20 cm 的无限长光滑金属导轨,电阻不计,其左端连接一阻值为 10 的定2值电阻,两导轨之间存在着磁感应强度为 1 T 的匀强磁场,磁场边界虚线为正弦曲线的一部分。一阻值为 10 的光滑导体棒,在外力作用下以 10 m/s 的速
4、度匀速向右运动(接触电阻不计),交流电压表和交流电流表均为理想电表。则( )A.回路中产生的是正弦式交变电流B.电压表的示数是 2 VC.导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数为零D.导体棒上消耗的热功率为 0.2 W答案 A解析 由磁场边界虚线为正弦曲线的一部分,可知导体棒切割磁感线产生正弦式交变电流,A 正确;感应电动势最大值 Em=Blmv=2 V,电压表测的是有效值,即为 U= =1V,B 错误;电流表测的是有2RR+rEm2效值,所以导体棒运动到图示虚线位置时,电流表示数不为 0,C 错误;导体棒上消耗的热功率为 P=W=0.1W,D 错误。Ur2r=12104.如图所示,匝数为 1
5、00 的矩形线圈 abcd 位于磁感应强度 B= T 的水平匀强磁场中,线圈面积6225S=0.5 m2,内阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度 = 10 rad/s 匀速转动。线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连,在变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”的灯泡,灯泡正常发光。下列说法正确的是( )3A.通过灯泡的交变电流的频率是 50 HzB.变压器原、副线圈匝数之比为 10 1C.矩形线圈中产生的电动势的最大值为 120 VD.若将灯泡更换为“12 V 24 W”且保证其正常发光,需要增大矩形线圈的转速答案 B解析 由 = 2 f 可得通过灯泡的交变电流的频率是 5Hz,选项 A
6、错误;矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应电动势最大值为 Em=NBS= 100 0.510V =120 V,变压器输入电压的有效值为6225 2120V,由变压器变压公式可知,变压器原、副线圈匝数之比为 10 1,选项 B 正确,C 错误;因副线圈电压仍为 12V,故将灯泡更换为“12V 24W”仍将正常发光,不需要增大线圈的转速,选项 D 错误。5.如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1n 2=55 1,原线圈接电压 u=220 sin 2100 t V 的交流电源,电表均为理想电表。闭合开关后,在滑动变阻器的滑片 P 从最上端滑到最下端的过程中,下列说法正确的是( )A.副线
7、圈交变电流的频率是 100 HzB.电压表的示数为 4 VC.滑动变阻器两端的电压先变大后变小D.电流表的示数变小答案 B解析 由电压公式知交变电流的角速度为 = 100rad/s,则频率 f= =50Hz,变压器不改变电流的频2率,故副线圈交变电流的频率是 50Hz,A 错误;原线圈两端的输入电压有效值为 220V,由 知,副U1U2=n1n2线圈两端电压为 U2=4V,即为电压表的读数,故 B 正确;在滑动变阻器的滑片 P 从最上端滑到最下端4的过程中,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知,变压器的输出电流增大,则输入的电流也增大,即电流表的示数变大,定值电阻 R 两端的电压变大,副线圈两
8、端电压不变,所以滑动变阻器两端电压变小,故 C、D 错误。6.图中甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。则下列说法正确的是( )甲乙A.图甲表示交流,图乙表示直流B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为 u=311sin 100 t VD.图甲所示电压经匝数比为 10 1 的变压器变压后,频率不变答案 CD解析 电流方向随时间周期性变化的为交流,电流方向不改变的为直流,显然题中两图表示的都是交流,A 错误;两种电压的最大值相同,但题图甲是正弦式交流电压,其有效值为 V=220V,题图乙是锯3112齿形交流电压,有效值不能按正弦式交变电流有效值公式计算,B
9、 错误;题图甲所示的正弦式交流电压的周期为 210-2s,则角速度 = =100rad/s,所以交流电压的瞬时值表达式为2Tu=311sin100 tV,C 正确;变压器不改变交变电流的频率,D 正确。7.5右图为一自耦变压器,保持电阻 R和输入电压不变,以下说法正确的是( )A.滑片 P 向 b 方向移动,滑片 Q 下移,电流表示数减小B.滑片 P 不动,滑片 Q 上移,电流表示数不变C.滑片 P 向 b 方向移动,滑片 Q 不动,电压表示数增大D.滑片 P 不动,滑片 Q 上移或下移,电压表示数始终不变答案 AD解析 由于 U2= U1,所以 P 上移, U2减小,而 Q 下移,负载电阻
10、R 负 增大,所以输出功率 P2= 减小, I1减n2n1 U22R负小,A 正确; Q 上移,负载电阻 R 负 减小,但 U2不变,所以输出功率增大,电流表的示数增大,B 错;同理,分析可知,C 错,D 正确。8.如图所示,一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为 4 1,原线圈接入电压为 220 V 的正弦式交流电压,副线圈上接有两只理想二极管(正向电阻为 0,反向电阻为无穷大)和两个电阻,且电阻R1=R2=50 。电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是( )A.电流表的示数为 0.275 AB.电压表的示数为 55 VC.1 min 内电阻 R1上产生的热量为 3 630 JD.
11、电阻 R2消耗的电功率为 60.5 W答案 AB解析 根据 ,可得 U2=55V,由于两只理想二极管反接, R1=R2=50,所以电压表的示数为 U=U2=55V,故U1U2=n1n2B 正确;电流 I2= A,由 ,可得 I1=0.275A,故 A 正确;1min 内电阻 R1上产生的热量为U2R1=1110 I1I2=n2n1Q= R1t=1815J,故 C 错误;电阻 R2消耗的电功率为 P= R2=30.25W,故 D 错误。12I22 12I22二、实验题(20 分)9.下图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的 I-U 关系曲线图。6(1)为了通过测量得到如图
12、所示 I-U 关系的完整曲线,在图甲和图乙两个电路中应选择的是图 ;简要说明理由: 。 (电源电动势为 9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为 0100 )(2)丙在如图丙所示电路中,电源电压恒为 9 V,电流表读数为 70 mA,定值电阻 R1=250 。由热敏电阻的I-U 关系曲线可知,此时热敏电阻两端的电压为 V,电阻 R2的阻值为 。 答案 (1)甲 因为甲电路电压可从 0 V 调到所需电压,电压调节范围大 (2)5.0 117.6解析 (1)应选择图甲。因为图甲电路电压可从 0V 调到所需电压,电压调节范围大。(2)由题图丙知 R2与热敏电阻串联后与 R1并联接在 9V 电源上,总电流
13、 I=70mA。 R1=250,设通过热敏电阻的电流为 I2,通过 R1的电流为 I1= A=0.036A=36mA,则 I2=I-I1=(70-36)mA=34mA,UR1= 9250由 I-U 图像查得 34mA 对应的电压为 5.0V,则 R2两端电压 U2=9V-5.0V=4.0V,所以R2= =117.6。4.0V3410-3A7三、计算题(本题共 2 小题,共 32 分)10.(16 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49ab=cd=l、 bc=ad=2l。线
14、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。答案 (1)2NBl2 (2) (3)4N2B2l3r+R 4NBl23(r+R)解析 (1)bc、 ad 边的运动速度 v=l2感应电动势 Em=4NBlv解得 Em=2NBl2 。(2)电流 Im=Emr+R安培力 F=2NBIml解得 F= 。4N2B2l3r+R(3)一
15、个周期内,通电时间 t= T49R 上消耗的电能 W= Rt 且 W=I2RTIm2解得 I= 。4NBl23(r+R)811.(16 分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 n1n 2=3 1,原线圈电路中接有一量程为 3 A 的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻 R 以及若干“6 V6 W”的相同灯泡。输入端交流电压 u 的图像如图乙所示。(1)求图甲中电压表的读数;(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻 R 应调到的电阻值。答案 (1)9 V (2)9 (3) 13解析 (1)根据图像可得原线圈电压的最大值 U1m=27 V2其有效值为 U1=27V根据 n1n 2=U1U 2可得 U2=9V即电压表的读数为 9V。(2)设原线圈中通过的电流为 I1,副线圈中通过的电流为 I2I1允许通过的最大电流的有效值为 3A根据 U1I1=U2I2代入数据后可得 I2=9A正常发光时每个灯泡中电流为 I 灯 = =1AP额U额所以允许接入的灯泡个数为 n= =9。I2I灯(3)电阻 R 两端电压为 UR=U2-U 灯 =3V,通过的电流为 9A所以电阻阻值为 R= 。URI2=13
