精练第十章交变电流 传感器

1、单元滚动检测十交变电流传感器考生注意：1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2本次考试时间90分钟，满分100分3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7小题，每小题4分，共计28分，每小题只有一个选项符合题意1如图1所示为发电机结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，以下四个选项中能正确反映线框感应电动势e随时间t的变化规律的是()图12.某线圈在匀强磁场中绕

2、垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图2所示，由图中信息可以判断()图2A在A、C时刻线圈处于中性面位置B在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C从AD线圈转过的角度为2D若从OD历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次3一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图3甲所示已知发电机线圈内阻为5 ，现外接一只电阻为105 的灯泡，如图乙所示，则()图3A电路中的电流方向每秒钟改变50次B电压表V的示数为220 VC灯泡实际消耗的功率为440 WD发电机线圈内每秒钟产生的焦耳热为20 J4如图4所示，L1、L2、L3为三个完全相同的白炽灯，接在理想变压器上，变压器

3、的初级和次级线圈匝数比都是31，当变压器ab端接交流电压时，L2、L3的实际功率为P，此时L1的实际功率为()图4A2P BP C. D.5在R100 的电阻两端所加电压随时间变化的图象如图5所示，则该电阻消耗的平均电功率为()图5A. W B. W C. W D. W6如图6所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1n251，将原线圈接在u100sin 50t(V)的交流电压上，副线圈上电阻R和理想交流电压表并联接入电路，现在A、B两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是()图6A在A、B两点间串联另一相同阻值电阻R1，电压表的示数为20 VB在A、B两点间接入理想二极管，电压表读数为20

4、 VC在A、B两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，电压表读数增大，电容器的耐压值至少是20 VD在A、B两点接入一只电感线圈，只降低交流电频率，电阻R消耗电功率减小7燃气灶的点火开关有两种：一种是电脉冲点火开关，它是依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压，击穿空气后点火；另一种是电子压电点火开关，它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变，相应地输出很高的电压，击穿空气后点火下列关于这两种点火开关的说法中，正确的是()A电脉冲点火开关是一种传感器B电子压电点火开关是一种传感器C压电陶瓷片完成的能量转化是电能转化为光能D压电陶瓷片完成的能量转化是电能转化为机械能二、

5、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共计20分每小题有多个选项符合题意全部选对得4分，选对但不全的得2分，错选或不答得0分8如图7所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则()图7A此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD原线圈两端原来的电压有效值约为48 V9如图8所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁

6、芯之间的径向磁场中，磁铁的N、S极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计线圈的匝数为n，面积为S，总电阻为r，线圈所在位置的磁感应强度大小为B. 当线圈以角速度匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则()图8A感应电动势的最大值为nBSB感应电动势的有效值是nBSC感应电动势的有效值是UD转动过程中线圈中的磁通量始终为零10如图9所示为一自耦变压器，保持电阻R和输入电压不变，以下说法正确的是()图9A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

7、始终不变11如图10所示为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是()图10A适当减小输电线的电阻rB适当提高C适当提高的同时，降低D适当降低的同时，提高12如图11甲所示的变压器，接如图乙所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作现将电源换成如图丙所示的交流电，则()图11A由于丙交流电的周期短，因此灯泡比第一次亮B由于丙的频率比乙的大，因此电容器有可能被击穿C无论接乙交流电，还是接丙交流电，若滑动触头P向

8、上移动，灯泡都变暗D若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变小三、简答题(共计15分)13(6分)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中如图12为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随t变化的图象由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更_(选填“敏感”或“不敏感”)图1214(9分)材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度如图13所示为某磁敏电阻在室温下的电阻磁感应强度特性曲线，其中RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻

9、值RB.请按要求完成下列实验图13 (1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，并在图14中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.61.0 T，不考虑磁场对电路其他部分的影响)要求误差较小图14提供的器材如下：A磁敏电阻，无磁场时阻值R0150 B滑动变阻器R，总电阻约为20 C电流表，量程2.5 mA，内阻约30 D电压表，量程3 V，内阻约3 kE直流电源E，电动势3 V，内阻不计F开关S，导线若干(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：123456U(V)0.000.450.911.501.792.71I(mA)0

10、.000.300.601.001.201.80根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB_.结合题图可知待测磁场的磁感应强度B_T.(3)试结合题图简要回答，磁感应强度B在00.2 T和0.41.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？_.(4)某同学在查阅相关资料时看到了图15所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论？_.图15四、计算题：本题共4小题，共计37分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位15(9分)图16甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，

11、d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的uabt图象如图乙所示若只在ce间接一只Rce400 的电阻，或只在de间接一只Rde225 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.图16(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400 电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.16(9分)如图17甲所示，一固定的矩形导线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场已知线圈的匝数n100匝，电阻r1.0 ，所围成矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁场的磁感应强度随时间按如图乙

12、所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为enBmScost(V)，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期忽略灯丝电阻随温度的变化，求：图17(1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0时间内，通过小灯泡的电荷量17(9分)如图18所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路中的电阻R4 ，求：图18(1)感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置

13、(线圈平面与磁感线平行)转过60的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周产生的总热量；(6)在周期内通过电阻R的电荷量18(10分)一个小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户已知发电机的输出功率为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为15，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 ，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中因输电线间电容与感抗造成电压的损失不计求：(1)升压变压器副线圈两端的电压；(2)输电线上损耗的电功率；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比答案精析1D矩形线框在均匀辐向磁场中转动，v始

14、终与B垂直，由EBLv 知E大小不变，方向周期性变化2D由题中交变电流的图象可知，在A、C时刻产生的感应电流最大，对应的感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置，选项A错误在B、D时刻感应电流为零，对应的感应电动势为零，即磁通量的变化率为零，此时磁通量最大，选项B错误；从AD，经历的时间为周期，线圈转过的角度为，选项C错误；若从OD历时0.02 s，则交变电流的周期为0.02 s，而一个周期内电流的方向改变两次，所以1 s内交变电流的方向改变了100次，选项D正确3D由题图甲知周期T0.02 s，每个周期交流电方向改变两次，则1 s内电流方向改变的次数为100次，选项A错误；由题图甲知感应电

15、动势最大值Em220 V，所以有效值E220 V，电压表示数UE220 V210 V，选项B错误；灯泡实际消耗的功率P W420 W，选项C错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热Qt1 J20 J，选项D正确4D设PUI，由知，输入电压为3U，由输入功率等于输出功率，输入功率为2P，输入电流为I，L1的实际功率为，故D正确5A根据热效应有：123得有效值U5 V则平均电功率为 W6C由变压公式，知U220 V，串联一相同阻值电阻R1，根据串联电路知识，电压表的示数为10 V，A错误；在A、B两点间接入理想二极管，由于二极管的单向导电性，会过滤掉负半周期的电流，电压表读数为有效值，应小于20 V

16、，B错误；在A、B两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，容抗减小，电压表示数增大，电容器的耐压值为峰值，即20 V，C正确；在A、B两点间接入一只电感线圈，只降低交流电频率，感抗减小，电阻R中电流增大，电阻R消耗电功率增大，D错误7B传感器是将非电学量转化为电学量的装置，电脉冲点火开关实际上是自感现象的应用，电子压电点火开关是力传感器，把机械形变转化为电压，A错误，B正确；从能量转化角度分析压电陶瓷片是把机械能转化为电能，C、D错误8AD当负载电阻的阻值减小为R5R0时，根据串、并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以UR05 V1 V，故副线圈两端电压

17、为U26 V，根据公式可得此时原线圈两端电压的有效值为U124 V，所以此时原线圈两端电压的最大值为24 V34 V，A正确，B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前、后电流也不变，则变化后电压U2IR05IR06IR0，变化前，U2IR011IR012IR0，所以U22U212 V，根据公式可得原线圈两端原来的电压有效值约为48 V，D正确，C错误9AC由于线圈中切割磁感线的两边始终与磁感线垂直，所以感应电动势大小恒为nBS，选项A正确，B错误；由闭合电路欧姆定律得感应电动势的有效值EU, 选项C正确；线圈平面从图示位置转过90时，磁通量(看磁感线的条数)并不为零，

18、选项D错误10ADU2U1，P上移，U2减小，Q下移，负载电阻R负增大，所以输出功率P2减小，由输入功率P1P2I1U1，U1不变，所以I1减小，A正确Q上移，负载R负减小，U2不变，输出功率增大，输入功率增大，电流表的示数增大，B错误由公式U2U1知，C错误，D正确11AC当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据PIr，可以减小输电线的电阻r，A对，也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低，C对12CD由于两个电源的有效值相同，因此经同一个变压器后，加在灯泡两端的电压相同，因此灯

19、泡的亮度相同，选项A错误；同理加在电容器两端的电压也相同，电容器仍能正常工作，选项B错误；若向上移动滑动变阻器的触头P，使滑动变阻器接在电路中的电阻增大，导致灯泡两端的电压降低，因此灯泡都变暗，选项C正确；若将原线圈的匝数增加，根据可知，副线圈两端电压降低，因此灯泡消耗的功率减小，选项D正确13增强敏感14(1)见解析图(2)1 5030.9(3)在00.2 T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化)；在0.41.0 T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)(4)磁场反向，磁敏电阻的阻值不变(或磁敏电阻的阻值与磁场方向无关)解析(1)当B0.6 T时，磁敏

20、电阻阻值约为6150 900 ；当B1.0 T时，磁敏电阻阻值约为11150 1 650 .由于滑动变阻器总电阻约为20 ，比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻器选择分压式接法；由于电流表内阻远小于磁敏电阻阻值，所以电流表应内接电路图如图所示(2)根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为R1 1 500 R2 1 517 R3 1 500 R4 1 492 R5 1 506 故磁敏电阻的测量值为RB1 503 由于10，从题图甲中可以读出B0.9 T.(3)在00.2 T范围内，图线为曲线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化)；在0.41.0 T范围内，图线为直线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)(4)从题图中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值相等，故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关15(1)uab400sin 200t (V)(2)0.28 A或 A(3)解析(1)由图知，Um400 V，200 rad/s故电压瞬时值uab400sin 200t (V)(2)电压有效值U1200 V理想变压器P1