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單元檢測十　交變電流　傳感器 考生注意： 1．本試卷共4頁． 2．答卷前，考生務(wù)必用藍、黑色字跡的鋼筆或圓珠筆將自己的姓名、班級、學號填寫在相應(yīng)位置上． 3．本次考試時間90分鐘，滿分100分． 4．請在密封線內(nèi)作答，保持試卷清潔完整． 一、單項選擇題(本題共6小題，每小題3分，共計18分．每小題只有一個選項符合題意) 1．(2018蘇錫常鎮(zhèn)四市教學調(diào)研)兩矩形線圈分別在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化關(guān)系分別如圖1中甲、乙所示，則下列說法正確的是(　　) 圖1 A．兩交變電流的頻率之比f甲∶f乙＝1∶2 B．兩交變電流電動勢的有效值之比E甲∶E乙＝3∶1 C．t＝1s時，兩線圈中的磁通量的變化率均為零 D．t＝1s時，兩線圈均處在與中性面垂直的位置上 2．(2018南京市、鹽城市調(diào)研)一只電阻分別通過四種不同形式的電流，電流隨時間變化的情況如圖所示，在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是(　　) 3．(2017南京市、鹽城市、徐州市、連云港市二模)一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖2所示．在副線圈輸出端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，原線圈上加一電壓為U的交流電，則(　　) 圖2 A．保持Q位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大 B．保持Q位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)不變 C．保持P位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小 D．保持P位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大 4．圖3甲是一臺小型發(fā)電機的構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢e隨時間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示．發(fā)電機線圈的內(nèi)阻不計，外接燈泡的電阻為12Ω，則(　　) 圖3 A．在t＝0.01s時刻，穿過線圈的磁通量為零 B．電壓表的示數(shù)為6V C．燈泡消耗的電功率為3W D．若其他條件不變，僅將線圈的轉(zhuǎn)速提高一倍，則線圈電動勢的表達式e＝12sin100πt (V) 5．(2018黃橋中學第三次段考)如圖4所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，副線圈接三個相同的燈泡，均能正常發(fā)光，若在原線圈所在電路上再串聯(lián)一相同燈泡L(設(shè)電源電壓有效值不變)，則(　　) 圖4 A．燈L與三燈亮度相同 B．燈L比三燈都暗 C．燈L將會被燒壞 D．無法判斷其亮度情況 6．(2018銅山中學模擬)某一火警報警系統(tǒng)原理圖如圖5所示，報警器未畫出，a、b接在電壓u＝311sin314t (V)的正弦交流電源上，Rt為半導體熱敏材料制成的傳感器，Rt的電阻隨溫度升高而減小，下列說法正確的是(　　) 圖5 A．電壓表V的示數(shù)為311V B．電容器C的電容增大，燈L變暗 C．Rt所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)增大 D．Rt所在處出現(xiàn)火警時，變壓器輸入功率減小 二、多項選擇題(本題共6小題，每小題4分，共計24分．每小題有多個選項符合題意．全部選的對得4分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分) 7．(2018錦屏中學模擬)如圖6所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220V　900W”的電飯鍋及“220V　200W”的抽油煙機．現(xiàn)接入u＝311sin100πt (V)的交流電，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．交流電壓表的示數(shù)為311V B．1s內(nèi)流過保險絲的電流方向改變100次 C．電飯鍋的熱功率是抽油煙機熱功率的4.5倍 D．為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5A 8．(2017揚州市高三第四次模擬測試)鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖7甲所示，圖甲中電流表的讀數(shù)為0.9A，圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則(　　) 圖7 A．這種電流表能測出交變電流的有效值 B．這種電流表既能測直流電流，又能測交變電流 C．這種電流表能測交變電流，圖乙的讀數(shù)為0.3A D．這種電流表能測交變電流，圖乙的讀數(shù)為2.7A 9．圖8甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖甲所示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的是(　　) 圖8 A．電流表的示數(shù)為10A B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50πrad/s C．t＝0.01s時，線圈平面與磁場方向平行 D．t＝0.02s時，電阻R中電流的方向自右向左 10．(2018蘇州市調(diào)研)如圖9甲為風力發(fā)電的簡易模型，在風力的作用下，風葉帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與風速成正比．某一風速時，線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示，則(　　) 圖9 A．電流的表達式為i＝0.6sin (10πt) A B．磁鐵的轉(zhuǎn)速為10r/s C．風速加倍時電流的表達式為i＝1.2sin (10πt) A D．風速加倍時線圈中電流的有效值為0.6A 11．(2018高郵市段考)如圖10所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩個互感器．若已知甲和乙的原、副線圈匝數(shù)比分別為1000∶1和1∶100，兩個電表的示數(shù)分別為10A和220V．則(　　) 圖10 A．電表A是電壓表 B．電表A是電流表 C．線路輸送的電功率為2.2108W D．線路輸送的電功率為2.2104W 12．(2018南通市如東縣質(zhì)檢)圖11甲為遠距離輸電示意圖，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，遠距離輸電線的總電阻為100Ω.降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，當溫度升高時其阻值變?。妷罕鞻顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)．未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為750kW.下列說法正確的是(　　) 圖11 A．降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50Hz B．未發(fā)生火情時，遠距離輸電線路損耗功率為180kW C．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表V的示數(shù)變大 D．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，輸電線上的電流變大 三、非選擇題(本題共5小題，共計58分) 13．(10分)(2017南通市第三次調(diào)研)對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻Rt，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的．某同學將Rt和兩個適當?shù)亩ㄖ惦娮鑂1、R2連成圖12虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨Rt所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍．為了驗證這個設(shè)計，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路如圖所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大．實驗中的部分實驗數(shù)據(jù)測量結(jié)果如表所示． 圖12 溫度t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 RL阻值/Ω 54.3 51.0 47.5 44.3 41.0 37.9 34.7 回答下列問題： (1)根據(jù)圖12所示的電路，在圖13所示的實物圖上連線． (2)為了檢驗RL與t之間近似為線性關(guān)系，在圖14的坐標紙上作出RL－t關(guān)系圖線． 　 　　　　　　　　　　　　圖13　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖14 (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖15、16所示，電流表的讀數(shù)為________，電壓表的讀數(shù)為________．此時等效電阻RL的阻值為________；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為________． 　　　　　　　　　　　　　　　　　圖15　　　　　　　　　　圖16 14．(9分)(2018無錫市調(diào)研)有一個阻值為R的電阻，若將它接在電壓為U0＝20V的直流電源上，其消耗的功率為P；若將它接在如圖17所示的理想變壓器的次級線圈兩端時，其消耗的功率為.已知變壓器輸入電壓為u＝220sin100πt (V)，不計電阻隨溫度的變化，求： 圖17 (1)理想變壓器次級線圈兩端電壓的有效值； (2)此變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比． 15．(12分)(2018阜寧中學調(diào)研)某河的水流量為4m3/s，水流下落的高度差為5 m．現(xiàn)在利用河水來發(fā)電，設(shè)所用發(fā)電機的總效率為50%.(水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，g＝9.8m/s2) (1)求發(fā)電機的輸出功率． (2)設(shè)發(fā)電機的輸出電壓為350V，在輸送途中輸電線的電阻為4Ω，損耗的功率為輸出功率的5%，在用戶需用電壓為220V時，求所用升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比分別為多少？ 16．(12分)如圖18所示，一個半徑為r的半圓形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.M和N是兩個集流環(huán)，負載電阻為R，線圈、電流表和連接導線的電阻不計，求： 圖18 (1)感應(yīng)電動勢的最大值； (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)，負載電阻R上產(chǎn)生的熱量； (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)，通過負載電阻R的電荷量； (4)電流表的示數(shù)． 17．(15分)如圖19甲所示，某人設(shè)計一種振動發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個半徑r為0.1m、20匝的線圈套在軸向形永久磁鐵槽中，磁場中的磁感線均沿半徑方向均勻分布，從右側(cè)觀察如圖乙所示．已知線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2T，線圈總電阻為2Ω，它的引出線接有阻值為8Ω的小燈泡L.外力推動與線圈相連的P端使其做往復運動，線圈切割輻向磁場中的磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈位移隨時間變化的規(guī)律如圖丙所示(線圈位移取向右為正)． 　 圖19 (1)在丁圖中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖象(在乙圖中取逆時針電流為正)； (2)求每一次推動線圈運動過程中的作用力的大小； (3)若不計摩擦等損耗，求該發(fā)電機的輸出功率． 答案精析 1．C　[甲電流周期T甲＝1 s，乙電流周期T乙＝2 s，故兩交變電流的頻率之比f甲∶f乙＝2∶1，選項A錯誤；Em甲＝2 V，Em乙＝6 V，根據(jù)最大值和有效值的關(guān)系知E甲∶E乙＝1∶3，選項B錯誤；t＝1 s時，兩線圈中感應(yīng)電動勢都為0，磁通量的變化率為0，磁通量最大，線圈處于中性面位置，選項C正確，D錯誤．] 2．D　[A、B項中交流電的有效值均為A，C項中電流的有效值為1.5A，D項中電流的有效值為2A，由Q＝I2Rt可知，在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生熱量最大的是D項對應(yīng)的電流，D項正確．] 3．D　[在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定．因此，當Q位置不動時，輸出電壓U′不變，此時P向上滑動，負載電阻值R′增大，則輸出電流I′減?。鶕?jù)輸入功率P1等于輸出功率P2，電流表的讀數(shù)I變小，故A、B錯誤；P位置不動，將Q向上滑動，則輸出電壓U′變大，I′變大，電流表的讀數(shù)變大，則選項C錯誤，D正確；故選D.] 4．C　[在t＝0.01s的時刻，電動勢為零，則線圈平面位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項A錯誤；電動勢的最大值為Em＝6V，電壓表測量的為有效值，故示數(shù)為E＝V＝6V，選項B錯誤；燈泡消耗的功率P＝＝W＝3W，選項C正確；周期為0.02s，瞬時電動勢表達式為e＝Emsin(t)＝6sin100πt (V)．轉(zhuǎn)速提高一倍后，ω＝2πn，角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，最大值變成12V，表達式應(yīng)為e＝12sin200πt (V)，選項D錯誤．] 5．A　[由于電源電壓有效值不變，設(shè)為U，當在原線圈所在電路上再串聯(lián)一相同燈泡L時，燈L與原線圈分壓，設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則U1＝U－UL，其中UL為燈泡L兩端的電壓，UL＝I1RL，設(shè)此時接入副線圈的每只燈泡中的電流為I，則副線圈輸出電流I2＝3I，根據(jù)電流與匝數(shù)關(guān)系＝＝，得I1＝I2＝I，即四只燈泡中的電流相同，功率相同，亮度相同，故選項A正確．] 6．C　[電壓表的示數(shù)應(yīng)為輸入電壓的有效值，即為220V，A項錯誤；由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)一定，因此副線圈輸出電壓一定，電容器C的電容增大，則電容器的容抗減小，因此通過電容器的電流增大，燈L變亮，B項錯誤；Rt所在處出現(xiàn)火警時，溫度升高，Rt的電阻減小，副線圈電路中的電流增大，根據(jù)變壓器的規(guī)律＝可知，原線圈中的電流也增大，電流表A的示數(shù)增大，C項正確；由于輸入電壓一定，電流增大，由P＝UI可知，變壓器的輸入功率增大，D項錯誤．] 7．BD　[由u＝311sin100πt(V)知，電壓最大值Um＝311V，f＝Hz＝50Hz,1s內(nèi)電流方向改變100次，交流電壓表的示數(shù)為電壓有效值U＝＝220V，故選項A錯誤，B正確；電飯鍋的功率為抽油煙機功率的4.5倍，但抽油煙機不是純電阻元件，其熱功率小于200W，故選項C錯誤；電路正常工作時的總功率P＝1100W，有I＝＝A＝5A，故選項D正確．] 8．AD　[由于變壓器工作原理是通過原線圈的電流發(fā)生變化，則原線圈產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，故穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化，從而在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故這種電流表只能測交變電流，而且測量的是交變電流的有效值，故A正確，B錯誤；＝，由題意可知：當n1＝1時，I2＝0.9A，即＝，當n1＝3時：＝，解得：I2′＝2.7A，故C錯誤，D正確．] 9．AC　[電流表測量的是電路中電流的有效值I＝10A，選項A正確．由題圖乙可知，T＝0.02s，所以ω＝＝100πrad/s，選項B錯誤．t＝0.01 s時，電流最大，感應(yīng)電動勢最大，線圈平面與磁場方向平行，選項C正確．t＝0.02 s時，線圈所處的狀態(tài)就是圖示狀況，此時R中電流的方向自左向右，選項D錯誤．] 10．AD　[由題圖乙可知產(chǎn)生的電流為正弦交變電流，i＝Imsinωt，其中Im＝0.6A，T＝0.2s，而ω＝＝10πrad/s，則i＝0.6sin (10πt) A，A項正確；n＝f＝＝5r/s，B項錯誤；風速加倍時，角速度增大為原來的兩倍，根據(jù)Im＝可知電流的最大值增大為原來的兩倍，則風速加倍時電流的表達式為i＝1.2sin (20πt) A，C項錯誤；根據(jù)I＝，風速加倍時I′＝＝A＝0.6A，D項正確．] 11．AC 12．AD　[變壓器不改變交流電的頻率，降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50Hz，選項A正確；根據(jù)＝可得U2＝2.5104V，I2＝＝30A，故線路損耗功率為P線＝Ir＝90kW，選項B錯誤；當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，將傳感器看成一個等效電阻，等效電阻減小，線路中電流增大，由變流比關(guān)系可知輸電線上的電流變大，選項D正確；當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，輸電線電流增大，分壓增大，降壓變壓器兩端的電壓變小，根據(jù)串聯(lián)分壓，R1兩端電壓增大，故電壓表V的示數(shù)變小，選項C錯誤．] 13．(1)連線如圖甲所示　(2)RL－t關(guān)系圖線如圖乙所示　(3)115mA　5.00V　43.5Ω　63.0℃ 解析　(3)因為電流表的最小刻度為5mA，故讀數(shù)時只需要精確到1mA，所以電流表的讀數(shù)為115mA，而電壓表的最小刻度為0.1V，故讀數(shù)時要估讀到0.01V，所以電壓表的讀數(shù)為5.00V．等效電阻RL＝≈43.5Ω，結(jié)合RL－t圖象可知熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為63.0℃. 14．(1)10V　(2) 解析　(1)將R接在理想變壓器的次級線圈兩端時有 ＝ 將R接在直流電源上有P＝ 解得U2＝10V (2)原線圈電壓的有效值U1＝V＝110V 解得＝＝ 15．(1)9.8104W　(2)　 解析　(1)水推動發(fā)電機葉輪的功率P＝，又m＝ρV 所以P＝，發(fā)電機的輸出功率為P出＝50%P 解得P出＝50%1.010349.85W＝9.8104W. (2)輸電線上損耗的功率為 P損＝5%P出＝5%9.8104W＝4.9103W 又P損＝I2r 所以輸電線中的電流 I＝＝A＝35A 根據(jù)理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等可知，升壓變壓器副線圈兩端的電壓為 U2＝＝V＝2.8103V 所以升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 ＝＝＝ 因為降壓變壓器原線圈兩端的電壓為 U1′＝2.8103V－354V＝2.66103V 降壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2′＝220V 所以降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 ＝＝＝. 16．(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) 解析　(1)線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生如圖所示的交變電流． 此交變電動勢的最大值為 Em＝BSω＝B2πn＝π2Bnr2 (2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)，電動勢的有效值為E＝＝ 電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝()2R＝ (3)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)，電動勢的平均值為＝ 通過R的電荷量q＝Δt＝Δt＝＝ (4)設(shè)此交變電動勢在一個周期內(nèi)的有效值為E′，由有效值的定義得＝T，解得E′＝ 故電流表的示數(shù)為I＝＝. 17．見解析 解析　(1)由x－t圖可知，線圈往返的每次運動都是勻速直線運動，速度大小為v＝＝0.8m/s 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小恒定不變 感應(yīng)電動勢E＝nBLv，L＝2πr 解得：E＝2V 感應(yīng)電流I＝＝0.2A 從題圖中可以看出線圈沿x正方向運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向在圖乙中為順時針，在線圈沿x負方向運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為逆時針，則感應(yīng)電流隨時間變化的圖象如圖所示． (2)因線圈做勻速直線運動，所以每次運動過程中推力等于安培力． F推＝F安 F安＝nILB＝nI2πrB 解得：F推＝0.5N (3)發(fā)電機的輸出功率P＝I2R2＝0.32W