2017届一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 单元检测

单元综合检测(十一) 一、选择题(每小题6分,共60分)1.发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法正确的是(C)A.穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势最大B.穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势最大C.穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势等于零D.穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势等于零【解析】当线圈通过中性面时,感应电动势为零,但此时穿过线圈的磁通量最大;当线圈平面转到与磁感线平行时,穿过线圈的磁通量为零,但此时感应电动势最大,故C项正确。2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流e=220 sin 50t(V),那么(C)A.该交变电流的频率是50 HzB.当t=0时,线圈平面恰好与中性面垂直C.当t= s时,e最大D.该交变电流电动势的最大值为220 V【解析】根据交变电流的表达式可知该交变电流的频率f= V,C项正确。3.(2015东北三省联考)一只“220 V,100 W”的灯泡接在u=311 sin 314t(V)的交变电源上,则下列说法中错误的是(A)A.在1 min内,电流通过灯泡做的功是22000 JB.与灯泡串联的电流表的示数约为0.45 AC.与灯泡并联的电压表的示数为220 VD.通过灯泡的电流的表达式为i=0.64 sin 314t(A)【解析】由交变电流的表达式可知该交变电流的有效值为0.45 A0.64 A,D项正确。4.如图所示,一个理想变压器,初级线圈的匝数为n1,a、b接交流电源,次级线圈匝数为n2,与负载电阻R相连接,R=40 。图中电压表的示数为100 V,初级线圈的电流为0.4 A。下列说法正确的是(C)A.次级线圈中电流的最大值为1 AB.初级和次级线圈的匝数比n1n2=25C.如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻并联,图中电流表的示数为2 AD.如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻串联,变压器消耗的电功率是80 W【解析】交流电源输送给变压器的功率P1=I1U1=0.4100 W=40 W,因为P1=P2,所以P2=40 W,又P2=22=20 W,D项错误。5.如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则(D)A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小【解析】从图乙得交流电的频率是50 Hz,变压器在输电过程中不改变交流电的频率, A项错误;从图乙得发电机输出电压的最大值是500 V,所以有效值为250R线可知,输电线上损失的功率减小,D项正确。6.(2015南昌模拟)一个不计电阻的矩形线圈绕在其平面内垂直于匀强磁场的轴匀速转动,产生的感应电动势图象如图所示,并且接在原、副线圈匝数比为的理想变压器原线圈两端,则(A)A.变压器副线圈两端的电压为U2=108 VB.感应电动势的瞬时值表达式为e=36sin 10t (V)C.t=0.2 s时穿过线圈平面的磁通量变化率最大D.t=0.1 s时穿过线圈平面的磁通量最大【解析】由题图象可知感应电动势的最大值Em=362=5 ,B项错误;由图象可知t=0.1 s时线圈平面和磁场方向平行,穿过线圈平面的磁通量为零,D项错误;t=0.2 s时线圈的感应电动势为零,穿过线圈平面的磁通量变化率最小,C项错误。7.(多选)如图为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u-t图象。原、副线圈匝数比n1n2=101。若串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1 A,则(AC)A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为220 VB.变压器输出端所接电压表的示数为22 VC.变压器输出端交变电流的频率为50 HzD.变压器的输出功率为220 W【解析】由原线圈所接正弦交流电u-t图象以及交变电流规律可知,变压器原线圈所接交流电压有效值U1=220 V,输出端所接电压表示数也为有效值,因为原、副线圈匝数比n1n2=101,由变压器的变压关系可知U1U2=n1n2,解得U2=22 V,变压器的输入功率等于输出功率,即P=U1I1=220 W,A项正确,B、D项错误;再由u-t图象知交变电流的周期为0.02 s,频率为50 Hz,C项正确。8.(2015洛阳期中检测)(多选)如图甲所示,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交流电的电动势图象如图乙所示,经原副线圈的匝数比为110的理想变压器给一灯泡供电,如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为22 W。现闭合开关,灯泡正常发光。则(BC)A.t=0.01 s时刻穿过线框回路的磁通量为零B.交流发电机的转速为50 r/sC.变压器原线圈中电流表示数为1 AD.灯泡的额定电压为220 V【解析】由图乙知t=0.01 s时e=0,此时线圈平面位于中性面,磁通量最大,A项错误;周期T=0.02 s,所以n=122,得I1=1 A,C项正确;灯泡的额定电压为副线圈电压的有效值220 V,D项错误。9.(多选)如图所示,电源输入电压不变,要使电路中电流表示数变大,可采用的方法有(AD)A.将R上的滑片向上移动B.将R上的滑片向下移动C.将开关S掷向1D.将开关S掷向2【解析】输入的电压和匝数比不变,输出的电压也不变,当向上移动滑片时,电路的电阻变小,所以电流要增大,A项正确;输入的电压和匝数比不变,输出的电压也不变,当向下移动滑片时,电路的电阻变大,所以电流要变小,B项错误;将开关S掷向1时,原线圈的匝数变大,由电压与匝数成正比可得,副线圈的输出电压要减小,电路的电阻不变,所以电流要减小,C项错误;将开关S掷向2时,原线圈的匝数减小,由电压与匝数成正比可得,副线圈的输出电压要变大,电路的电阻不变,所以电流要增大,D项正确。10.(多选)如图所示,有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2;T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有(BD)A.U2减小,U4变大B.U2不变,U3变小C.P1变小,P2变小D.P2变大,P3变大【解析】当用户消耗的电功率增大时,升压变压器的输入功率必增大,即P1增大,输入电压U1为定值不变,升压变压器的匝数不变,故输出电压U2不变,由于P1增大,由P1=U1I1=P2=U2I2可得,I1增加,P2、I2增加,由闭合电路欧姆定律得U3=U2-I2R,故U3减小,降压变压器原、副线圈匝数不变,所以随U3减小,U4减小,A项错误,B项正确;由于用户消耗的电功率增加,即P4增加,由理想变压器无功率损耗可得P3=P4,功率P3也增加,C项错误,D项正确。二、实验题(15分)11.利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机的线圈产生的交变电流实验步骤为:将电压传感器接入数据采集器;电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联;点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”缓慢摇动发电机模型的手柄,观察工作界面上的信号。(1)屏上出现的电压波形如图所示,从图中可以看出,手摇发电机产生的电压波形不是正弦波,其中原因是转子不是在均匀磁场中转动(写出一条即可)。(5分)(2)研究交变电流的波形,发现在用手摇动发电机转把的2分钟内屏上出现了61个向上的“尖峰”,则交变电流的平均周期为T=2 s,如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍,则手摇轮转动的平均角速度=0.5。(10分)【解析】(1)只有线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的交变电流才是标准的正弦式电流,手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的,所以不是匀强磁场,由于是手摇转动,转速也难以保证恒定。(2)屏上每出现一次尖峰,就代表经过了一个周期,2分钟内屏上出现了61个向上的尖峰,表明周期T=0.5。三、计算题(25分)12.(2016山东临沂第一中学月考)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动,线圈的匝数n=100,电阻r=10 ,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90 ,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变