XX省专用学年高中物理 第六章 传感器 阶段验收评估五交变电流 传感器含解析新人教选修

PAGE阶段验收评估（五）交变电流传感器(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第1～5小题中只有一个选项符合题意，第6～8小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1.有一交变电流如图所示，则由此图像可知()A．它的周期是0.4sB．它的峰值是4AC．它的有效值是2eq\r(2)AD．它的频率是0.8Hz解析：选B由图像可知T＝0.8s，f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，故A、D错；由图像可知Im＝4A，故B对；因为电流为非正弦式交流电，故有效值I≠eq\f(Im,\r(2))＝2eq\r(2)A，C错。2．如图甲是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在如图乙所示的交变电源上，电热毯是由一理想二极管D(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)与电热丝串联组成的。若电热丝的电阻为110Ω，则下列说法正确的是()A．交变电流的周期为1×10－2sB．用交流电压表测得电热丝两端的电压为110VC．通过电热丝的电流为2AD．电热丝在1min内产生的热量为1.32×104J解析：选D根据题图乙可知，交变电流的周期为0.02s，选项A错误；根据有效值的定义可得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝110eq\r(2)V，选项B错误；通过电热丝的电流I＝eq\f(U,R)＝eq\r(2)A，选项C错误；电热丝在1min内产生的热量Q＝I2Rt＝1.32×104J，选项D正确。3.如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中正确的是()解析：选C以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，则瞬时电流的表达式为i＝－Imsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωt＋\f(π,4)))，选项C正确。4.如图所示，当交流电源的电压有效值U＝220V，频率f＝50Hz时，3只灯L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f＝100Hz，则()A．L1灯比原来亮 B．L2灯比原来亮C．L3灯比原来亮 D．L3灯比原来暗解析：选A当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L1变亮，L2变暗。又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L3灯亮度不变，所以A正确。5.如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V880W”的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W解析：选C本题的易错之处是“忽略导线电阻对电路的影响”。由u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)可知U1＝11000V，2πf＝100π，f＝50Hz，选项B错误；由“220V880W”的电器RL正常工作可知I＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(880,220)A＝4A，选项C正确；U2＝UL＋Ir，解得U2＝244V，根据电压关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(2750,61)，选项A错误；根据功率关系得，P1＝I2r＋PL，解得P1＝976W，选项D错误。6.如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘(电阻不计)绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连，则()A．变压器原线圈两端的电压为0B．当R1不变时，通过负载R2的电流为0C．当R1不变时，通过变压器副线圈的磁通量为0D．当R1变化时，通过负载R2的电流为通过R1电流的n倍解析：选AB水平铜盘匀速转动，相当于恒压电源，当R1不变时，变压器原线圈中电流不变，因此，理想变压器原线圈两端的电压为零，副线圈的磁通量不为零，但磁通量的变化率为零，R2中的电流也为零，A、B正确，C错误；当R1变化时，原线圈两端不是交变电压，则原、副线圈中电流的关系不能确定，故D错误。7.如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接着定值电阻R1、R2，且R1＝R2，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，交流电源电压为U，则()A．R1两端的电压为eq\f(U,5)B．R1两端的电压为eq\f(3U,5)C．R2两端的电压为eq\f(2U,5)D．R2两端的电压为eq\f(U,2)解析：选AC输入的电压U应等于原线圈两端电压加上R1两端电压，即U＝U1＋UR1，则通过原线圈电流I1＝eq\f(UR1,R1)＝eq\f(U－U1,R1)，而I2＝eq\f(UR2,R2)＝eq\f(U2,R2)。又因为eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,2)，R1＝R2，eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1)，所以代入可求得UR1＝eq\f(U,5)，UR2＝eq\f(2U,5)，A、C正确。8．某同学模拟“远距离输电”，将实验室提供的器材连接成如图所示的电路，A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变。保持理想变压器A的输入电压不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。则()A．仅闭合S，L1变暗B．仅闭合S，A的输入功率变小C．仅将滑片P上移，L1变亮D．仅将滑片P上移，A的输入功率变小解析：选AD仅闭合S，降压变压器副线圈中电流增大，引起输电线中电流增大，输电线上的电压损失增大，降压变压器原线圈两端的电压减小，因降压变压器原、副线圈匝数不变，所以降压变压器副线圈两端电压将减小，灯L1变暗，选项A正确；仅闭合S时输电线中电流增大，所以变压器A的输出功率增大，输入功率随之增大，选项B错误；仅将滑片P上移时，升压变压器副线圈匝数减少，则升压变压器副线圈两端电压减小，引起降压变压器原、副线圈两端的电压均减小，所以灯L1功率减小，且输电线上损失的功率也减小，升压变压器的输入功率减小，选项C错误，D正确。二、非选择题(本题共4小题，共52分)9.(8分)如图所示是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小。如果热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器。如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于________(选填“断路”或“短路”)状态，则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当温度较低时，门电路的输入端A是________(选填“高”或“低”)电势。解析：热水器中没有水，BC部分相当于断路。热水器中没有水或水温较高时，继电器都能使发热器断路，故可判断虚线框内应是“与”门，当温度较低时，R0阻值较大，故门电路输入端A是高电势。答案：断路与高10.(12分)(1)如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电。房卡的作用相当于一个________(填电路元件名称)接在干路上。(2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时，cd相吸，ab便接通。请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。解析：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上的电键。(2)将开关B与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路，即按8－7,4－5,6－9，1－3，2－10连接起来，构成正常的电门卡电路。如图。答案：(1)电键(2)见解析图11．(14分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值为40～50Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器材有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干。(1)图中a、b、c三条图线能反映热敏电阻的伏安特性曲线的是____。(2)在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。(3)根据电路图，在图中的实物图上连线。解析：(1)随温度的升高，热敏电阻阻值减小，在I­U图线中，任一点的eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，故在I­U图像中图线的斜率应变大，可见c正确。(2)热敏电阻阻值为40～50Ω。由电压表、电流表内阻知临界阻值R0＝eq\r(RVRA)＝eq\r(5000)Ω＝50eq\r(2)Ω，即热敏电阻属于小电阻，应用外接法，由于要描绘伏安特性曲线电压从0开始连续变化，因此用滑动变阻器的分压式接法，电路图如图所示。(3)实物连线如图所示：答案：(1)c(2)、(3)见解析图12．(18分)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电。当发电厂输出的功率为P0时，纯电阻用电设备消耗的功率为P1。若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到低于用电设备的额定电压后，供用电设备使用，如图所示。这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0时，用电设备可获得的功率增加至P2。试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比eq\f(N1,N2)以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)各为多少？解析：设发电厂的输出电流为I0，输电线的电阻为R，用电设备的电阻为r，没有变压器时，输电线上消耗的电功率为PR1＝P0－P1＝I02R①用电设备消耗的功率为P1＝I02r②用了变压器后，输电线上消耗的电功率为PR2＝P0－P2＝I2R③(式中I是输电导线上的电流，也是升压变压器副线圈和降压变压器原线圈上的电流)由①和③式可得I＝I0eq\r(\f(P0－