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第十一章 交變電流 傳感器 章末質(zhì)量檢測(cè)(十一) (時(shí)間：45分鐘　滿分：90分) 一、選擇題(本題共13小題，每小題6分，共78分。1～8 題為單項(xiàng)選擇題，9～13題為多項(xiàng)選擇題) 1.關(guān)于家庭照明電路所用的交流電，下列說法正確的是(　　) A.電流方向每秒鐘改變50次 B.電壓表達(dá)式為u＝220sin 50πt(V) C.額定電壓為220 V的燈泡可以直接接入使用 D.耐壓為220 V的電容器可以直接接入使用 解析　家庭照明電路所用的交流電電流方向每秒鐘改變100次，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電壓表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；照明電路電壓有效值為220 V，所以額定電壓為220 V的燈泡可以直接接入使用，選項(xiàng)C正確；耐壓為220 V的電容器接入照明電路會(huì)被擊穿，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　C 2.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1所示。此線圈與一個(gè)R＝10 Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，電路中的其他電阻不計(jì)。下列說法正確的是(　　) 圖1 A.交變電流的周期為0.125 s B.交變電流的頻率為8 Hz C.交變電流的有效值為 A D.交變電流的最大值為4 A 解析　由題圖可直接獲取的信息是：交變電流的周期是0.250 s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為20 V，線圈中產(chǎn)生的交變電流為正弦式交變電流，從而可推出交變電流的頻率f＝＝ Hz＝4 Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；交變電流的最大值Im＝＝ A＝2 A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；交變電流的有效值I＝＝ A＝ A。所以選項(xiàng)C正確。 答案　C 3.如圖2所示為一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，從t＝0時(shí)刻開始，每半個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的圖象均為正弦曲線，求此交變電流的有效值(　　) 圖2 A. A 　　 B.2 A C. A 　　 D.3 A 解析　選擇一個(gè)周期的時(shí)間，利用在相同時(shí)間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相同，由焦耳定律求得I2RT＝IR＋I(xiàn)R，其中I1＝ A，I2＝2 A，解得I＝ A。故選項(xiàng)C正確。 答案　C 4.如圖3所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220 V，額定功率為22 W；原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則(　　) 圖3 A.U＝110 V，I＝0.2 A B.U＝110 V，I＝0.05 A C.U＝110 V，I＝0.2 A D.U＝110 V，I＝0.2 A 解析　由變壓原理＝可得U1＝110 V，即電壓表示數(shù)為110 V。由P入＝P出和燈泡正常發(fā)光可得P入＝U1I1＝P出＝22 W，I1＝ A＝0.2 A，故選項(xiàng)A正確。 答案　A 5.(2018四川自貢一診)如圖4所示，M是一個(gè)小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接一正弦交變電源，輸出電壓u＝311sin 100πt(V)。變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度升高而減小)，R1為一定值電阻。下列說法正確的是(　　) 圖4 A.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電阻R1的功率變小 B.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大 C.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電流表A的示數(shù)變小 D.電壓表V1示數(shù)為22 V 解析　當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，R2阻值減小，變壓器輸出電流增大，輸出功率增大，電阻R1兩端電壓增大，電阻R1的功率變大，R2兩端的電壓變小，電壓表V2的示數(shù)變小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由輸入功率等于輸出功率可知，當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電流表A的示數(shù)變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由變壓器變壓公式可知，變壓器輸出電壓為22 V，電壓表V1示數(shù)為22 V，選項(xiàng)D正確。 答案　D 6.(2018玉林模擬)如圖5甲所示，一理想變壓器給一個(gè)小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，額定功率10 W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40 Ω，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是(　　) 圖5 A.電壓表的示數(shù)為220 V B.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1 C.變壓器的輸入功率為110 W D.副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝20sin πt(V) 解析　燈泡正常發(fā)光，故它兩端的電壓U＝＝20 V，電壓表示數(shù)為20 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原線圈輸入電壓為220 V，故變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝11∶1，選項(xiàng)B正確；變壓器的輸入功率與輸出功率相等，為10 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由圖象可知，ω＝＝100π rad/s，故副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝ 20sin 100πt(V)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 7.(2018洛陽模擬)海洋中蘊(yùn)藏著巨大的能量，利用海洋的波浪可以發(fā)電，在我國南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理示意圖如圖6甲所示，浮桶內(nèi)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置線圈隨波浪相對(duì)磁體沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，且始終處于磁場(chǎng)中，該線圈與阻值R＝15 Ω的燈泡相連。浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成(圖乙中斜線陰影部分)，如圖乙所示，其內(nèi)為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，與浮桶內(nèi)側(cè)面的縫隙忽略不計(jì)；匝數(shù)N＝200的線圈所在處輻向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T，線圈直徑D＝0.4 m，電阻r＝1 Ω。重力加速度g取10 m/s2，π2≈10，若浮桶隨波浪上下運(yùn)動(dòng)的速度可表示為v＝0.4πsin(πt) m/s，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A.波浪發(fā)電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝16sin(πt) V B.燈泡中電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝16sin(πt) A C.燈泡的電功率為120 W D.燈泡兩端電壓的有效值為 V 解析　線圈的周長L＝πD，由e＝NBLv知，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式e＝64sin πt(V)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流瞬時(shí)值的表達(dá)式i＝＝4sin πt(A)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電流有效值I＝ A＝2 A，燈泡的電功率P＝I2R＝120 W，選項(xiàng)C正確；燈泡兩端的電壓U＝IR＝30 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　C 8.(2017河南六市一聯(lián))如圖7甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，副線圈與二極管(正向電阻為零，相當(dāng)于導(dǎo)線；反向電阻為無窮大，相當(dāng)于斷路)、定值電阻R0、熱敏電阻Rt(阻值隨溫度的升高而減小)及報(bào)警器P(電流增加到一定值時(shí)報(bào)警器P將發(fā)出警報(bào)聲)組成閉合電路，電壓表、電流表均為理想電表。則以下判斷正確的是(　　) 圖7 A.變壓器線圈輸出交流電的頻率為25 Hz B.電壓表的示數(shù)為22 V C.Rt處溫度減小到一定值時(shí)，報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲 D.報(bào)警器報(bào)警時(shí)，變壓器的輸入功率比報(bào)警前小 解析　由圖乙可知f＝＝50 Hz，而理想變壓器不改變交流電的頻率，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖乙可知原線圈輸入電壓的有效值U1＝220 V，則副線圈兩端電壓有效值U2＝U1＝44 V，設(shè)電壓表示數(shù)為U，由于二極管作用，副線圈回路在一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期的時(shí)間有電流，則由有效值定義有＝T，解得U＝＝22 V，選項(xiàng)B項(xiàng)正確；由題給條件可知，Rt處溫度升高到一定值時(shí)，報(bào)警器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因報(bào)警器報(bào)警時(shí)回路中電流比報(bào)警前大，則報(bào)警時(shí)副線圈回路的總功率比報(bào)警前大，而輸入功率與輸出功率相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 9.(2018黑龍江省五校聯(lián)考)如圖8所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的單匝線圈電阻為 1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T＝0.2 s，從線圈中性面開始計(jì)時(shí)，理想交流電流表的讀數(shù)為2 A，那么(　　) 圖8 A.穿過線圈的最大磁通量為 Wb B.任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝20sin 20πt(V) C.在線圈轉(zhuǎn)過90的過程中，外接電阻產(chǎn)生的焦耳熱為1.8 J D.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)90的過程中，通過電阻R的電荷量為2π C 解析　因電流表的讀數(shù)2 A為有效值，則電流的最大值為Im＝I有效＝2 A，Em＝Im(R＋r)＝20 V，又Em＝Φmω，ω＝，所以Φm＝ Wb，故選項(xiàng)A正確；任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝20sin 10πt(V)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)過90時(shí)，外接電阻產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝IRt＝1.8 J，故選項(xiàng)C正確；從中性面開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)90的過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為＝，＝，q＝t＝ C，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AC 10.(2018甘肅省張掖市高三第一次診斷考試)如圖9所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1 100，副線圈的匝數(shù)為55，原線圈兩端a、b接正弦交流電源，在原線圈前串接一個(gè)電阻R0＝121 Ω的保險(xiǎn)絲，電壓表的示數(shù)為220 V，如果負(fù)載電阻R＝5.5 Ω，各電表均為理想電表，則(　　) 圖9 A.電流表的示數(shù)為1 A B.變壓器的輸出電壓為5.5 V C.保險(xiǎn)絲實(shí)際消耗的功率為1.21 W D.負(fù)載電阻實(shí)際消耗的功率為22 W 解析　U1＝220 V，根據(jù)變壓器變壓比公式＝，得變壓器的輸出電壓U2＝11 V，則選項(xiàng)B錯(cuò)誤；副線圈中的電流I2＝＝2 A，即電流表的示數(shù)為2 A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；負(fù)載電阻實(shí)際消耗的功率為P＝IR＝225.5 W＝22 W，故選項(xiàng)D正確；原線圈中的電流I1＝＝0.1 A，保險(xiǎn)絲實(shí)際消耗的功率為P0＝IR0＝0.12121 W＝1.21 W，則選項(xiàng)C正確。 答案　CD 11.(2018武漢武昌區(qū)調(diào)研)如圖10為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝1∶10，在T1的原線圈兩端接入一正弦交流電，輸電線的總電阻為2r＝2 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為n3∶n4＝10∶1，若T2的“用電設(shè)備”兩端的電壓為U4＝200 V且“用電設(shè)備”消耗的電功率為10 kW，不考慮其它因素的影響，則(　　) 圖10 A.T1的副線圈兩端電壓的最大值為2 010 V B.T2的原線圈兩端的電壓為2 000 V C.輸電線上損失的電功率為50 W D.T1的原線圈輸入的電功率為10.1 kW 解析　由題可以知道U4＝200 V，根據(jù)＝，可得到U3＝2 000 V，再根據(jù)U3I3＝U4I4＝10 kW，則I3＝5 A，則U2＝U3＋2I3r＝2 010 V，則最大值為U2＝ 2010 V，故選項(xiàng)A、B正確；輸電線上損失的電功率為ΔP＝2Ir＝50 W，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)能量守恒，則T1的原線圈輸入的電功率為P＝ΔP＋P4＝ 10.05 kW，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　ABC 12.(2018山東青島模擬)如圖11甲所示理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶9，副線圈接有一定值電阻R和熱敏電阻Rt(電阻隨溫度升高而減小)，原線圈所接電源電壓按圖乙所示規(guī)律變化，則下列說法正確的是(　　) 圖11 A.原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V) B.電壓表示數(shù)為36 V C.熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高，電流表的示數(shù)減小 D.熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高，變壓器的輸入功率增大 解析　由題圖乙知，Um＝220 V，T＝210－2 s，所以ω＝＝100π s－1，u＝ Umsin ωt＝220sin 100πt(V)，故選項(xiàng)A正確；電壓表示數(shù)為有效值，U1＝＝220 V，由＝得，U2＝36 V，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高，Rt減小，副線圈中電流增大，由＝知，I1增大，故電流表的示數(shù)增大，由P入＝U1I1知，輸入功率增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案　AD 13.如圖12甲為遠(yuǎn)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(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小。電壓表顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為750 kW，則下列說法正確的有(　　) 圖12 A.降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz B.遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為180 kW C.當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表的示數(shù)變小 D.當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變小 解析　由題圖乙知交變電流的周期為0.02 s，所以頻率為50 Hz，選項(xiàng)A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入電壓有效值為250 V，根據(jù)變壓比公式知升壓變壓器副線圈兩端電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為30 A，輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30100 V＝3 000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)傳感器R2阻值減小，降壓變壓器副線圈中電流增大，輸電線上電流變大，電壓變大，降壓變壓器輸入、輸出電壓都變小，定值電阻的分壓增大，電壓表的示數(shù)變小，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案　AC 二、非選擇題 14.(12分)利用傳感器可以探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件等。圖13甲所示為某同學(xué)用傳感器做實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的U－I 關(guān)系圖線。 圖13 (1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～10 Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～100 Ω)、電動(dòng)勢(shì)為6 V的電源(不計(jì)內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器選用的是________(選填“R1”或“R2”)；請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖。 (2)如果將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3 A，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V。則此時(shí)小燈泡的電功率為________ W，電源的內(nèi)阻為________ Ω。 答案　(1)R1　實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示　(2)0.69(0.66～0.72均可)　2.33(2.00～2.67均可)