1、1单元检测十 交变电流 传感器考生注意：1本试卷共 4 页2答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上3本次考试时间 90 分钟，满分 100 分4请在密封线内作答，保持试卷清洁完整一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 3 分，共计 18 分每小题只有一个选项符合题意)1(2018苏锡常镇四市教学调研)两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化关系分别如图 1 中甲、乙所示，则下列说法正确的是( )图 1A两交变电流的频率之比 f 甲 f 乙 12B两交变电流电动势的有效值之比 E 甲 E 乙
2、 31C t1s 时，两线圈中的磁通量的变化率均为零D t1s 时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上2(2018南京市、盐城市调研)一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是( )3(2017南京市、盐城市、徐州市、连云港市二模)一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头 Q 调节，如图 2 所示在副线圈输出端连2接了定值电阻 R0和滑动变阻器 R，原线圈上加一电压为 U 的交流电，则( )图 2A保持 Q 位置不动，将 P 向上滑动时，电流表的读数变大B保持 Q 位置不动，将 P 向上滑动时，电流表的读
3、数不变C保持 P 位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表的读数变小D保持 P 位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表的读数变大4图 3 甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势 e 随时间 t 变化的正弦规律图象如图乙所示发电机线圈的内阻不计，外接灯泡的电阻为 12，则( )图 3A在 t0.01s 时刻，穿过线圈的磁通量为零B电压表的示数为 6 V2C灯泡消耗的电功率为 3WD若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式 e12 sin100 t 2(V)5(2018黄桥中学第三次段考)如图 4 所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为 31，副线圈接三个相同的灯
4、泡，均能正常发光，若在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡 L(设电源电压有效值不变)，则( )图 4A灯 L 与三灯亮度相同B灯 L 比三灯都暗C灯 L 将会被烧坏D无法判断其亮度情况6(2018铜山中学模拟)某一火警报警系统原理图如图 5 所示，报警器未画出， a、 b 接在3电压 u311sin314 t (V)的正弦交流电源上， Rt为半导体热敏材料制成的传感器， Rt的电阻随温度升高而减小，下列说法正确的是( )图 5A电压表 V 的示数为 311VB电容器 C 的电容增大，灯 L 变暗C Rt所在处出现火警时，电流表 A 的示数增大D Rt所在处出现火警时，变压器输入功率减小二、多项选
5、择题(本题共 6 小题，每小题 4 分，共计 24 分每小题有多个选项符合题意全部选的对得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分)7(2018锦屏中学模拟)如图 6 所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、 “220V 900W”的电饭锅及“220V 200W”的抽油烟机现接入 u311sin100 t (V)的交流电，下列说法正确的是( )图 6A交流电压表的示数为 311VB1s 内流过保险丝的电流方向改变 100 次C电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的 4.5 倍D为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于 5A8(2017扬州市高三第四次模拟测试)钳形电流表的外形和结构
6、如图 7 甲所示，图甲中电流表的读数为 0.9A，图乙中用同一电缆线绕了 3 匝，则( )图 7A这种电流表能测出交变电流的有效值B这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流C这种电流表能测交变电流，图乙的读数为 0.3A4D这种电流表能测交变电流，图乙的读数为 2.7A9图 8 甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是( )图 8A电流表的示数为 10AB线圈转动的角速度为 50rad/sC t0.01s 时，线圈
7、平面与磁场方向平行D t0.02s 时，电阻 R 中电流的方向自右向左10(2018苏州市调研)如图 9 甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则( )图 9A电流的表达式为 i0.6sin (10 t) AB磁铁的转速为 10r/sC风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin (10 t) AD风速加倍时线圈中电流的有效值为 0.6 A211(2018高邮市段考)如图 10 所示， L1和 L2是高压输电线，甲、乙是两个互感器若已知甲和乙的原、副线圈匝数比分别为 10001 和 1100，两个电
8、表的示数分别为 10A 和220V则( )5图 10A电表 A 是电压表B电表 A 是电流表C线路输送的电功率为 2.2108WD线路输送的电功率为 2.2104W12(2018南通市如东县质检)图 11 甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器升压变压器原、副线圈匝数比为 1100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中 R1为一定值电阻， R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小电压表 V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出)未出现火警时，升压变压器的输入功率为 750kW.下列说法正确的是( )图 11A降
9、压变压器副线圈输出的交流电频率为 50HzB未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为 180kWC当传感器 R2所在处出现火警时，电压表 V 的示数变大D当传感器 R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大三、非选择题(本题共 5 小题，共计 58 分)13(10 分)(2017南通市第三次调研)对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 Rt，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的某同学将 Rt和两个适当的定值电阻R1、 R2连成图 12 虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻 RL的阻值随 Rt所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温
10、度下 RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大实验中的部分实验数据测量结果如表所示图 126温度 t/ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0RL阻值/ 54.3 51.0 47.5 44.3 41.0 37.9 34.7回答下列问题：(1)根据图 12 所示的电路，在图 13 所示的实物图上连线(2)为了检验 RL与 t 之间近似为线性关系，在图 14 的坐标纸上作出 RL t 关系图线图 13 图 14(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图 15、16 所示，电流表的读数为_，电压表的读数为_此时等效电阻 RL的阻值为_；热敏电阻所处环
11、境的温度约为_图 15 图 1614(9 分)(2018无锡市调研)有一个阻值为 R 的电阻，若将它接在电压为 U020V 的直流电源上，其消耗的功率为 P；若将它接在如图 17 所示的理想变压器的次级线圈两端时，其消耗的功率为 .已知变压器输入电压为 u220sin100 t (V)，不计电阻随温度的变化，求：P2图 17(1)理想变压器次级线圈两端电压的有效值；(2)此变压器原、副线圈的匝数之比715(12 分)(2018阜宁中学调研)某河的水流量为 4m3/s，水流下落的高度差为 5 m现在利用河水来发电，设所用发电机的总效率为 50%.(水的密度 1.010 3 kg/m3， g9.8
12、m/s 2)(1)求发电机的输出功率(2)设发电机的输出电压为 350V，在输送途中输电线的电阻为 4，损耗的功率为输出功率的 5%，在用户需用电压为 220V 时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为多少？16(12 分)如图 18 所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为n， ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为 B.M 和 N 是两个集流环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：图 18(1)感应电动势的最大值；(2)从图示位置起转过 圈的时间内，负载电阻 R 上产生的热量；14(3)从图示位
13、置起转过 圈的时间内，通过负载电阻 R 的电荷量；148(4)电流表的示数17(15 分)如图 19 甲所示，某人设计一种振动发电装置，它的结构是一个半径 r 为0.1m、20 匝的线圈套在轴向形永久磁铁槽中，磁场中的磁感线均沿半径方向均匀分布，从右侧观察如图乙所示已知线圈所在位置磁感应强度 B 的大小均为 0.2T，线圈总电阻为2，它的引出线接有阻值为 8 的小灯泡 L.外力推动与线圈相连的 P 端使其做往复运动，线圈切割辐向磁场中的磁感线产生感应电流，线圈位移随时间变化的规律如图丙所示(线圈位移取向右为正)图 19(1)在丁图中画出感应电流随时间变化的图象(在乙图中取逆时针电流为正)；(2
14、)求每一次推动线圈运动过程中的作用力的大小；(3)若不计摩擦等损耗，求该发电机的输出功率9答案精析1C 甲电流周期 T 甲 1 s，乙电流周期 T 乙 2 s，故两交变电流的频率之比 f 甲 f 乙21，选项 A 错误； Em 甲 2 V， Em 乙 6 V，根据最大值和有效值的关系知 E 甲 E 乙13，选项 B 错误； t1 s 时，两线圈中感应电动势都为 0，磁通量的变化率为 0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，选项 C 正确，D 错误2D A、B 项中交流电的有效值均为 A，C 项中电流的有效值为 1.5A，D 项中电流的有2效值为 2A，由 Q I2Rt 可知，在相同时间内电阻产生热
15、量最大的是 D 项对应的电流，D 项正确3D 在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定因此，当Q 位置不动时，输出电压 U不变，此时 P 向上滑动，负载电阻值 R增大，则输出电流 I减小根据输入功率 P1等于输出功率 P2，电流表的读数 I 变小，故 A、B 错误； P 位置不动，将 Q 向上滑动，则输出电压 U变大， I变大，电流表的读数变大，则选项 C 错误，D 正确；故选 D.4C 在 t0.01s 的时刻，电动势为零，则线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项 A 错误；电动势的最大值为 Em6 V，电压表测量的为有效值，故示数为2E V6V，选项 B 错误
16、；灯泡消耗的功率 P W3W，选项 C 正确；周期为622 E2R 62120.02s，瞬时电动势表达式为 e Emsin( t)6 sin100 t (V)转速提高一倍后，2T 2 2 n，角速度变为原来的 2 倍，最大值变成 12 V，表达式应为 e12 sin200 t (V)，2 2选项 D 错误5A 由于电源电压有效值不变，设为 U，当在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡 L 时，灯 L 与原线圈分压，设原线圈两端的电压为 U1，则 U1 U UL，其中 UL为灯泡 L 两端的电压，UL I1RL，设此时接入副线圈的每只灯泡中的电流为 I，则副线圈输出电流 I23 I，根据电流与匝数关
17、系 ，得 I1 I2 I，即四只灯泡中的电流相同，功率相同，亮度相I1I2 n2n1 13 n2n1同，故选项 A 正确6C 电压表的示数应为输入电压的有效值，即为 220V，A 项错误；由于变压器原、副线圈的匝数一定，因此副线圈输出电压一定，电容器 C 的电容增大，则电容器的容抗减小，因此通过电容器的电流增大，灯 L 变亮，B 项错误； Rt所在处出现火警时，温度升高， Rt的电阻减小，副线圈电路中的电流增大，根据变压器的规律 可知，原线圈中的电流也增大，I1I2 n2n1电流表 A 的示数增大，C 项正确；由于输入电压一定，电流增大，由 P UI 可知，变压器的输入功率增大，D 项错误10
18、7BD 由 u311sin100 t(V)知，电压最大值 Um311V， f Hz50Hz,1s 内电流1002方向改变 100 次，交流电压表的示数为电压有效值 U 220V，故选项 A 错误，B 正确；Um2电饭锅的功率为抽油烟机功率的 4.5 倍，但抽油烟机不是纯电阻元件，其热功率小于200W，故选项 C 错误；电路正常工作时的总功率 P1100W，有 I A5A，故选项 DPU 1100220正确8AD 由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交变电流，而且测量的是交变电流的有
19、效值，故 A 正确，B 错误； ，由题意可知：当I1I2 n2n1n11 时， I20.9A，即 ，当 n13 时： ，解得： I22.7A，故 C 错误，I10.9 n21 I1I2 n23D 正确9AC 电流表测量的是电路中电流的有效值 I10A，选项 A 正确由题图乙可知，T0.02s，所以 100rad/s，选项 B 错误 t0.01 s 时，电流最大，感应电动2T势最大，线圈平面与磁场方向平行，选项 C 正确 t0.02 s 时，线圈所处的状态就是图示状况，此时 R 中电流的方向自左向右，选项 D 错误10AD 由题图乙可知产生的电流为正弦交变电流， i Imsint ，其中Im0.
20、6A， T0.2s，而 10rad/s，则 i0.6sin (10 t) A，A 项正确；2Tn f 5r/s，B 项错误；风速加倍时，角速度增大为原来的两倍，根据 Im 可知电1T NBSR流的最大值增大为原来的两倍，则风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin (20 t) A，C 项错误；根据 I ，风速加倍时 I A0.6 A，D 项正确Im2 2Im2 20.62 211AC12AD 变压器不改变交流电的频率，降压变压器副线圈输出的交流电频率为 50Hz，选项A 正确；根据 可得 U22.510 4V， I2 30A，故线路损耗功率为 P 线U1U2 n1n2 PU2 I r90kW，
21、选项 B 错误；当传感器 R2所在处出现火警时，将传感器看成一个等效电阻，2等效电阻减小，线路中电流增大，由变流比关系可知输电线上的电流变大，选项 D 正确；当传感器 R2所在处出现火警时，输电线电流增大，分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据串联分压， R1两端电压增大，故电压表 V 的示数变小，选项 C 错误13(1)连线如图甲所示 (2) RL t 关系图线如图乙所示 (3)115mA 5.00V 43.5 1163.0解析 (3)因为电流表的最小刻度为 5mA，故读数时只需要精确到 1mA，所以电流表的读数为115mA，而电压表的最小刻度为 0.1V，故读数时要估读到 0.01V，所
22、以电压表的读数为5.00V等效电阻 RL 43.5，结合 RL t 图象可知热敏电阻所处环境的温度约为UI63.0.14(1)10 V (2)2111解析 (1)将 R 接在理想变压器的次级线圈两端时有P2 U22R将 R 接在直流电源上有 PU02R解得 U210 V2(2)原线圈电压的有效值 U1 V110 V2202 2解得 n1n2 U1U2 11115(1)9.810 4W (2) 18 13311解析 (1)水推动发电机叶轮的功率 P ，又 m Vmght所以 P ，发电机的输出功率为 P 出 50% P Vght12解得 P 出 50%1.010 349.85W9.810 4W.
23、(2)输电线上损耗的功率为P 损 5% P 出 5%9.810 4W4.910 3W又 P 损 I2r所以输电线中的电流I A35AP损r 4.91034根据理想变压器的输入功率和输出功率相等可知，升压变压器副线圈两端的电压为U2 V2.810 3VP出I 9.810435所以升压变压器原、副线圈的匝数比为 n1n2 U1U2 3502.8103 18因为降压变压器原线圈两端的电压为U12.810 3V354V2.6610 3V降压变压器副线圈两端的电压为 U2220V所以降压变压器原、副线圈的匝数比为 .n1n2 U1U2 2660220 1331116(1) 2Bnr2 (2) (3) (
24、4) 4B2r4n8R Br22R 2r2nB2R解析 (1)线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流此交变电动势的最大值为Em BS B 2 n 2Bnr2 r22(2)在线圈从图示位置转过 圈的时间内，电动势的有效值为 E 14 Em2 2 2Bnr22电阻 R 上产生的热量为 Q( )2R ER T4 4B2r4n8R(3)在线圈从图示位置转过 圈的时间内，电动势的平均值为 14 E t通过 R 的电荷量 q t t IER R Br22R13(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 T， Em2 2R T2 E 2R解得 EEm2故电流表的示数为 I .ER 2r2nB2R17见解析解析 (1)由 x t 图可知，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动，速度大小为v 0.8m/s x t线圈中产生的感应电流的大小恒定不变感应电动势 E nBLv， L2 r解得： E2V感应电流 I 0.2AER1 R2从题图中可以看出线圈沿 x 正方向运动时，产生的感应电流方向在图乙中为顺时针，在线圈沿 x 负方向运动时，产生的感应电流方向为逆时针，则感应电流随时间变化的图象如图所示(2)因线圈做匀速直线运动，所以每次运动过程中推力等于安培力F 推 F 安F 安 nILB nI2 rB解得： F 推 0.5N(3)发电机的输出功率 P I2R20.32W
