精練第十章交變電流 傳感器

1、單元滾動檢測十交變電流傳感器考生注意：1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2本次考試時間90分鐘，滿分100分3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7小題，每小題4分，共計28分，每小題只有一個選項符合題意1如圖1所示為發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，其表面呈半圓柱面狀M是圓柱形鐵芯，它與磁極柱面共軸，鐵芯上繞有矩形線框，可繞與鐵芯共軸的固定軸轉(zhuǎn)動磁極與鐵芯間的磁場均勻輻向分布從圖示位置開始計時，當線框勻速轉(zhuǎn)動時，以下四個選項中能正確反映線框感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化規(guī)律的是()圖12.某線圈在勻強磁場中繞

2、垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流的圖象如圖2所示，由圖中信息可以判斷()圖2A在A、C時刻線圈處于中性面位置B在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零C從AD線圈轉(zhuǎn)過的角度為2D若從OD歷時0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次3一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖3甲所示已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5 ，現(xiàn)外接一只電阻為105 的燈泡，如圖乙所示，則()圖3A電路中的電流方向每秒鐘改變50次B電壓表V的示數(shù)為220 VC燈泡實際消耗的功率為440 WD發(fā)電機線圈內(nèi)每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為20 J4如圖4所示，L1、L2、L3為三個完全相同的白熾燈，接在理想變壓器上，變壓器

3、的初級和次級線圈匝數(shù)比都是31，當變壓器ab端接交流電壓時，L2、L3的實際功率為P，此時L1的實際功率為()圖4A2P BP C. D.5在R100 的電阻兩端所加電壓隨時間變化的圖象如圖5所示，則該電阻消耗的平均電功率為()圖5A. W B. W C. W D. W6如圖6所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n251，將原線圈接在u100sin 50t(V)的交流電壓上，副線圈上電阻R和理想交流電壓表并聯(lián)接入電路，現(xiàn)在A、B兩點間接入不同的電子元件，則下列說法正確的是()圖6A在A、B兩點間串聯(lián)另一相同阻值電阻R1，電壓表的示數(shù)為20 VB在A、B兩點間接入理想二極管，電壓表讀數(shù)為20

4、 VC在A、B兩點間接入一只電容器，只提高交流電頻率，電壓表讀數(shù)增大，電容器的耐壓值至少是20 VD在A、B兩點接入一只電感線圈，只降低交流電頻率，電阻R消耗電功率減小7燃氣灶的點火開關(guān)有兩種：一種是電脈沖點火開關(guān)，它是依靠干電池產(chǎn)生的電流脈沖經(jīng)變壓器輸出非常高的電壓，擊穿空氣后點火；另一種是電子壓電點火開關(guān)，它的工作原理是壓電陶瓷片受一定方向的外力作用而發(fā)生機械形變，相應(yīng)地輸出很高的電壓，擊穿空氣后點火下列關(guān)于這兩種點火開關(guān)的說法中，正確的是()A電脈沖點火開關(guān)是一種傳感器B電子壓電點火開關(guān)是一種傳感器C壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為光能D壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為機械能二、

5、多項選擇題：本題共5小題，每小題4分，共計20分每小題有多個選項符合題意全部選對得4分，選對但不全的得2分，錯選或不答得0分8如圖7所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負載電阻的阻值R11R0，是理想電壓表，現(xiàn)將負載電阻的阻值減小為R5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為5.0 V，則()圖7A此時原線圈兩端電壓的最大值約為34 VB此時原線圈兩端電壓的最大值約為24 VC原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 VD原線圈兩端原來的電壓有效值約為48 V9如圖8所示，發(fā)電機內(nèi)部線圈處于磁鐵和圓柱形鐵

6、芯之間的徑向磁場中，磁鐵的N、S極間的過渡區(qū)域?qū)挾群苄。珊雎圆挥嬀€圈的匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為r，線圈所在位置的磁感應(yīng)強度大小為B. 當線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，額定電壓為U、電阻為R的小燈泡在電路中恰能正常發(fā)光，則()圖8A感應(yīng)電動勢的最大值為nBSB感應(yīng)電動勢的有效值是nBSC感應(yīng)電動勢的有效值是UD轉(zhuǎn)動過程中線圈中的磁通量始終為零10如圖9所示為一自耦變壓器，保持電阻R和輸入電壓不變，以下說法正確的是()圖9A滑片P向b方向移動，滑片Q下移，電流表示數(shù)減小B滑片P不動，滑片Q上移，電流表示數(shù)不變C滑片P向b方向移動，滑片Q不動，電壓表示數(shù)增大D滑片P不動，滑片Q上移或下移，電壓表示數(shù)

7、始終不變11如圖10所示為遠距離輸送交流電的系統(tǒng)示意圖，變壓器均為理想變壓器隨著用戶負載增多，發(fā)電機F達到額定功率時，降壓變壓器輸出功率仍然不足，用戶的用電器不能正常工作那么，在發(fā)電機以額定功率工作的情況下，為了適當提高用戶的用電功率，可采取的措施是()圖10A適當減小輸電線的電阻rB適當提高C適當提高的同時，降低D適當降低的同時，提高12如圖11甲所示的變壓器，接如圖乙所示的交流電時，燈泡正常發(fā)光，電容器能正常工作現(xiàn)將電源換成如圖丙所示的交流電，則()圖11A由于丙交流電的周期短，因此燈泡比第一次亮B由于丙的頻率比乙的大，因此電容器有可能被擊穿C無論接乙交流電，還是接丙交流電，若滑動觸頭P向

8、上移動，燈泡都變暗D若將原線圈n1的匝數(shù)增加，燈泡消耗的功率將變小三、簡答題(共計15分)13(6分)熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中如圖12為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨t變化的圖象由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導電能力_(選填“增強”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)更_(選填“敏感”或“不敏感”)圖1214(9分)材料的電阻隨磁場的增強而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強度如圖13所示為某磁敏電阻在室溫下的電阻磁感應(yīng)強度特性曲線，其中RB、R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值為了測量磁感應(yīng)強度B，需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻

9、值RB.請按要求完成下列實驗圖13 (1)設(shè)計一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路，并在圖14中的虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖(磁敏電阻及所處磁場已給出，待測磁場磁感應(yīng)強度大小約為0.61.0 T，不考慮磁場對電路其他部分的影響)要求誤差較小圖14提供的器材如下：A磁敏電阻，無磁場時阻值R0150 B滑動變阻器R，總電阻約為20 C電流表，量程2.5 mA，內(nèi)阻約30 D電壓表，量程3 V，內(nèi)阻約3 kE直流電源E，電動勢3 V，內(nèi)阻不計F開關(guān)S，導線若干(2)正確接線后，將磁敏電阻置入待測磁場中，測量數(shù)據(jù)如下表：123456U(V)0.000.450.911.501.792.71I(mA)0

10、.000.300.601.001.201.80根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值RB_.結(jié)合題圖可知待測磁場的磁感應(yīng)強度B_T.(3)試結(jié)合題圖簡要回答，磁感應(yīng)強度B在00.2 T和0.41.0 T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？_.(4)某同學在查閱相關(guān)資料時看到了圖15所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻磁感應(yīng)強度特性曲線(關(guān)于縱軸對稱)，由圖線可以得到什么結(jié)論？_.圖15四、計算題：本題共4小題，共計37分解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位15(9分)圖16甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，

11、d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的uabt圖象如圖乙所示若只在ce間接一只Rce400 的電阻，或只在de間接一只Rde225 的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W.圖16(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式；(2)求只在ce間接400 電阻時，原線圈中的電流I1；(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比.16(9分)如圖17甲所示，一固定的矩形導線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場已知線圈的匝數(shù)n100匝，電阻r1.0 ，所圍成矩形的面積S0.040 m2，小燈泡的電阻R9.0 ，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙

12、所示的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為enBmScost(V)，其中Bm為磁感應(yīng)強度的最大值，T為磁場變化的周期忽略燈絲電阻隨溫度的變化，求：圖17(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值；(2)小燈泡消耗的電功率；(3)在磁感應(yīng)強度變化的0時間內(nèi)，通過小燈泡的電荷量17(9分)如圖18所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0.5 T，邊長L10 cm的正方形線圈共100匝，線圈總電阻r1 ，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度2 rad/s，外電路中的電阻R4 ，求：圖18(1)感應(yīng)電動勢的最大值；(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60時的瞬時感應(yīng)電動勢；(3)由圖示位置

13、(線圈平面與磁感線平行)轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢；(4)交流電壓表的示數(shù)；(5)線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的總熱量；(6)在周期內(nèi)通過電阻R的電荷量18(10分)一個小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶已知發(fā)電機的輸出功率為50 kW，輸出電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為15，兩個變壓器間的輸電導線的總電阻為15 ，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中因輸電線間電容與感抗造成電壓的損失不計求：(1)升壓變壓器副線圈兩端的電壓；(2)輸電線上損耗的電功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比答案精析1D矩形線框在均勻輻向磁場中轉(zhuǎn)動，v始

14、終與B垂直，由EBLv 知E大小不變，方向周期性變化2D由題中交變電流的圖象可知，在A、C時刻產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，對應(yīng)的感應(yīng)電動勢最大，線圈處于與中性面垂直的位置，選項A錯誤在B、D時刻感應(yīng)電流為零，對應(yīng)的感應(yīng)電動勢為零，即磁通量的變化率為零，此時磁通量最大，選項B錯誤；從AD，經(jīng)歷的時間為周期，線圈轉(zhuǎn)過的角度為，選項C錯誤；若從OD歷時0.02 s，則交變電流的周期為0.02 s，而一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1 s內(nèi)交變電流的方向改變了100次，選項D正確3D由題圖甲知周期T0.02 s，每個周期交流電方向改變兩次，則1 s內(nèi)電流方向改變的次數(shù)為100次，選項A錯誤；由題圖甲知感應(yīng)電

15、動勢最大值Em220 V，所以有效值E220 V，電壓表示數(shù)UE220 V210 V，選項B錯誤；燈泡實際消耗的功率P W420 W，選項C錯誤；發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱Qt1 J20 J，選項D正確4D設(shè)PUI，由知，輸入電壓為3U，由輸入功率等于輸出功率，輸入功率為2P，輸入電流為I，L1的實際功率為，故D正確5A根據(jù)熱效應(yīng)有：123得有效值U5 V則平均電功率為 W6C由變壓公式，知U220 V，串聯(lián)一相同阻值電阻R1，根據(jù)串聯(lián)電路知識，電壓表的示數(shù)為10 V，A錯誤；在A、B兩點間接入理想二極管，由于二極管的單向?qū)щ娦裕瑫^濾掉負半周期的電流，電壓表讀數(shù)為有效值，應(yīng)小于20 V

16、，B錯誤；在A、B兩點間接入一只電容器，只提高交流電頻率，容抗減小，電壓表示數(shù)增大，電容器的耐壓值為峰值，即20 V，C正確；在A、B兩點間接入一只電感線圈，只降低交流電頻率，感抗減小，電阻R中電流增大，電阻R消耗電功率增大，D錯誤7B傳感器是將非電學量轉(zhuǎn)化為電學量的裝置，電脈沖點火開關(guān)實際上是自感現(xiàn)象的應(yīng)用，電子壓電點火開關(guān)是力傳感器，把機械形變轉(zhuǎn)化為電壓，A錯誤，B正確；從能量轉(zhuǎn)化角度分析壓電陶瓷片是把機械能轉(zhuǎn)化為電能，C、D錯誤8AD當負載電阻的阻值減小為R5R0時，根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律，R兩端電壓為R0兩端電壓的5倍，因為電壓表測量R兩端的電壓，所以UR05 V1 V，故副線圈兩端電壓

17、為U26 V，根據(jù)公式可得此時原線圈兩端電壓的有效值為U124 V，所以此時原線圈兩端電壓的最大值為24 V34 V，A正確，B錯誤；因為變化過程中變壓器的輸入電流不變，所以對于副線圈中變化前、后電流也不變，則變化后電壓U2IR05IR06IR0，變化前，U2IR011IR012IR0，所以U22U212 V，根據(jù)公式可得原線圈兩端原來的電壓有效值約為48 V，D正確，C錯誤9AC由于線圈中切割磁感線的兩邊始終與磁感線垂直，所以感應(yīng)電動勢大小恒為nBS，選項A正確，B錯誤；由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電動勢的有效值EU, 選項C正確；線圈平面從圖示位置轉(zhuǎn)過90時，磁通量(看磁感線的條數(shù))并不為零，

18、選項D錯誤10ADU2U1，P上移，U2減小，Q下移，負載電阻R負增大，所以輸出功率P2減小，由輸入功率P1P2I1U1，U1不變，所以I1減小，A正確Q上移，負載R負減小，U2不變，輸出功率增大，輸入功率增大，電流表的示數(shù)增大，B錯誤由公式U2U1知，C錯誤，D正確11AC當發(fā)電機輸出功率一定時，為使遠距離用戶得到更多的功率，需減小輸電線上的功率損失，根據(jù)PIr，可以減小輸電線的電阻r，A對，也可以通過提高輸電電壓，減小輸送電流，即提高，這樣使線圈n3兩端電壓變大，為使用戶的用電器正常工作需要適當降低，C對12CD由于兩個電源的有效值相同，因此經(jīng)同一個變壓器后，加在燈泡兩端的電壓相同，因此燈

19、泡的亮度相同，選項A錯誤；同理加在電容器兩端的電壓也相同，電容器仍能正常工作，選項B錯誤；若向上移動滑動變阻器的觸頭P，使滑動變阻器接在電路中的電阻增大，導致燈泡兩端的電壓降低，因此燈泡都變暗，選項C正確；若將原線圈的匝數(shù)增加，根據(jù)可知，副線圈兩端電壓降低，因此燈泡消耗的功率減小，選項D正確13增強敏感14(1)見解析圖(2)1 5030.9(3)在00.2 T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度非線性變化(或非均勻變化)；在0.41.0 T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度線性變化(或均勻變化)(4)磁場反向，磁敏電阻的阻值不變(或磁敏電阻的阻值與磁場方向無關(guān))解析(1)當B0.6 T時，磁敏

20、電阻阻值約為6150 900 ；當B1.0 T時，磁敏電阻阻值約為11150 1 650 .由于滑動變阻器總電阻約為20 ，比磁敏電阻的阻值小得多，故滑動變阻器選擇分壓式接法；由于電流表內(nèi)阻遠小于磁敏電阻阻值，所以電流表應(yīng)內(nèi)接電路圖如圖所示(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以求得磁敏電阻的阻值分別為R1 1 500 R2 1 517 R3 1 500 R4 1 492 R5 1 506 故磁敏電阻的測量值為RB1 503 由于10，從題圖甲中可以讀出B0.9 T.(3)在00.2 T范圍內(nèi)，圖線為曲線，故磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度非線性變化(或非均勻變化)；在0.41.0 T范圍內(nèi)，圖線為直線，故磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強度線性變化(或均勻變化)(4)從題圖中可以看出，當加磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的磁場時，磁敏電阻的阻值相等，故磁敏電阻的阻值與磁場方向無關(guān)15(1)uab400sin 200t (V)(2)0.28 A或 A(3)解析(1)由圖知，Um400 V，200 rad/s故電壓瞬時值uab400sin 200t (V)(2)電壓有效值U1200 V理想變壓器P1