物理：第5-6章《交變電流 傳感器》測試（新人教版選修3-2）

交變電流 傳感器 時間：90分鐘 滿分：100分 命題報告：交流電瞬時值、有效值、平均值、最大值的考查。遠(yuǎn)距離輸電。 一、 選擇題（本題共10小題，每題4分，共40分） 1.一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈通過中性面時，下列說法正確的是：（ ） A．線圈平面與磁感線方向垂直 B．通過線圈的磁通量達(dá)到最大值 C．通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值 D．線圈中的電流方向不發(fā)生變化 2.圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系．若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時間，兩電阻消耗的電功之比為( ) 3.如圖，電路中有四個完全相同的燈泡，額定電壓均為U. 變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在四個燈泡都正常發(fā)光，則變壓器的匝數(shù)比n1:n2為，電源電壓U1為 ( ) A．1:2 2U B．1:2 4U C．2:1 4U D．2:1 2U 4.一個N匝的六邊形線框面積為S ，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時，繞在線框平面的某一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/秒，則 A．線框交變電動勢的最大值為NnπBS B．線框交變電動勢的有效值為NnπBS C．從開始轉(zhuǎn)動經(jīng)過1/4周期，線框中的平均感應(yīng)電動勢為2NnBS D．感應(yīng)電動勢瞬時值為e = 2nπBSsin2nπt 5.如圖所示的電路，一燈泡和一可變電容器串聯(lián)，下列說法正確的是（ ） A．a(chǎn)、b端接穩(wěn)恒直流電，燈泡發(fā)亮 B．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮 C．a(chǎn)、 b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時，燈泡亮度增大 D．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，在不改變交變電流有效值的情況下增大其頻率，燈泡亮度增大 6.圖1、圖2分別表示兩種電壓的波形，其中圖1所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是（ ） A.圖l表示交流電，圖2表示直流電 B.兩種電壓的有效值相等 C.圖1所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u=311 sinl00πt V D.圖1所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10：l的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼? 7.（主要考查變壓器知識兼顧考查電路的動態(tài)變化問題）如圖，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的。V1和V2為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2；A1、A2 和A3為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3?，F(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是( ) A．U2變小、I3變小 B．U2不變、I3變大 C．I1變小、I2變小 D．I1變大、I2變大 A A A A 零線 火線 火線 零線 零線 火線 零線 火線 A. B. C. D. 8.在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器。如下所示的四個圖中，能正確反應(yīng)其工作原理的是 9.照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的，可是我們在晚上七八點鐘用電高峰時開燈，電燈比深夜時要暗些，這是因為此時（ ） A．總電阻比深夜時大，干路電流小，每盞燈分到的電壓就小 B．總電阻比深夜時大，干路電流小，每一支路的電流就小 C．總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失電壓大 D．干路電流一定，支路比深夜時多，分去了一部分電流 10.（考查傳感器兼顧考查超重失重）壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運動過程中，電流表的示數(shù)分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列判斷中不正確的是 I0 2I0 I t I0 2I0 I t I0 2I0 I t 甲 乙 丙 丁 I0 2I0 I t A．甲圖表示電梯可能做勻速直線運動 B．乙圖表示電梯可能做勻加速上升運動 C．丙圖表示電梯可能做勻加速上升運動 D．丁圖表示電梯可能做變減速下降運動 二．非選擇題（本大題共6小題，共計60分） P 11.（6分）如圖所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB＝100V，R0＝40W，當(dāng)滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD為___________V，通過電阻R0的電流有效值為_____________A．當(dāng)觸頭P向下滑動的時候，流過交流電源的電流______________.(填“增大 ”、“減小”或“不變”) 12、（8分）圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示器各時刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻R1=6.0 W，定值電阻R=2.0 W，AB間電壓U=6.0 V。開關(guān)S原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在t1=1.010–3 s時刻斷開關(guān)S，此時刻前后電流傳感器顯示的電流隨時間變化的圖線如圖乙所示。則線圈L的直流電阻RL=________________；斷開開關(guān)后通過電燈的電流方_________________(填“向左”或“向右”)；在t2=1.610–3 s時刻線圈L中的感應(yīng)電動勢的大小為______________________. U R1 L R S A B + – 圖甲 0 1.0 2.0 3.0 0.5 1.0 1.5 i/A t/10–3s 圖乙 13. （9分）交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為R。當(dāng)線圈由圖中實線位置勻速轉(zhuǎn)動90到達(dá)虛線位置過程中，求：⑴通過R的電荷量q為多少？⑵R上產(chǎn)生電熱QR為多少？⑶外力做的功W為多少？ -2.0 0 2.0 3.14 6.28 9.42 Φ/10-2Wb t /10-2s O d O′ R B a b c V 圖17 （甲） （乙） 14．（11分） （兼顧考查閉合電路問題）圖17（甲）為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10 W，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R=90 Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。 在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量F隨時間t按圖17（乙）所示正弦規(guī)律變化。 求： （1）交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值； （2）電路中交流電壓表的示數(shù)。 15.（12分）風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源，近幾年來得到了快速發(fā)展。如圖是山東榮成市濱海大道所建的風(fēng)車陣。如果風(fēng)車陣中某發(fā)電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 Ω.若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求： （1）在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比. （2）畫出此輸電線路的示意圖. （3）用戶得到的電功率是多少？ 16.（14分）如圖所示，一個被x軸與曲線方程 （m）所圍成的空間存在著垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B =0.2 T，正方形金屬線框的邊長L= 0.40 m，電阻R = 0.1Ω，它的一個變與x軸重合，在拉力F作用下，以v=10m/s的速度水平向右勻速運動，求： F y/m x/m O 0.3 ⑴拉力F的最大功率。 ⑵拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)域 ⑶某同學(xué)在老師的幫助下算出了曲線與x軸所圍成區(qū)域的面積為m2。線框的右邊框通過磁場區(qū)域的過程中通過線框某一截面的電荷量。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 參考答案 1.ABD 【解析】線圈平面與磁感線垂直的位置叫中性面，A項正確；當(dāng)線圈處于中性面的時候磁通量最大，B項正確；但磁通量的變化率最小，線圈中的電動勢最小，C項錯誤；線圈轉(zhuǎn)到中性面的時候電流方向改變，D項正確。 2.C 【解析】由圖知，乙為方波，電流大小不變，故等效電流為1A。而甲電流變化的周期為10-2s,設(shè)等效電流為I，將此電流接入電阻為R的電路，則一個周期內(nèi)應(yīng)有 解得A.電路中消耗的電功為，即，，C項正確。 3.C 【解析】燈泡正常發(fā)光，通過每個燈泡的電流相同，設(shè)為I，則通過副線圈的電流為2I，通過原線圈的電流為I，n1:n2=2I:I=2:1,即原線圈兩端的電壓, ，C項正確。 4.BD 【解析】線框轉(zhuǎn)動的角速度為，無論是什么形狀的線框，無論轉(zhuǎn)軸的位置在哪里，只要轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大電動勢的最大值為, 由中性面開始轉(zhuǎn)動，電動勢的瞬時值表達(dá)式為e = 2NnπBSsin2nπt電動勢的有效值為，B項,D項正確。經(jīng)過1/4周期線圈轉(zhuǎn)過90，線圈中的平均電動勢為。 5.BCD 【解析】電容器有“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”的特點，B項，D項正確。增大電容器的電容，可以減小其容抗，電流增大，即燈泡的亮度增加，C項正確。 思考：如果電容器換做一個電感線圈呢？ 6.C 【解析】方向改變的電流就是交流電。正弦交變電流的有效值為最大值的，而圖2中的有效值為最大值的。正弦交變電流經(jīng)過變壓器變壓后頻率不改變。瞬時值表達(dá)式為由圖象帶入數(shù)據(jù)知，C項正確。 7.BC 【解析】原副線圈的匝數(shù)和輸入電壓不變，則輸出電壓不變，U1、U2不變。S斷開，電路中的總電阻變大，輸出功率，I2變小，輸出決定輸入I1變小。R1兩端電壓減小，則R3兩端電壓增大，I3變大。B項、C項正確。 8.A 【解析】電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏鳎虼嗽€圈的匝數(shù)少，副線圈的匝數(shù)多。監(jiān)測每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中，A項正確。 9.C 【解析】用電高峰時，用戶多，因是并聯(lián)，總電阻小，干路電流大；而深夜時用戶少，總電阻大，干路電流小。用電高峰時，輸電線上的電壓損失大，每一支路的電壓減小，電流減小，燈泡功率減小，所以變暗。C項正確。 10.C 【解析】勻速時物體受力與靜止時相同，電流應(yīng)為I0，A項正確；勻加速上升時物體超重，壓力恒定，電流恒定且變大，B項正確，C項錯誤；丁圖電流減小，電路中的電阻增大，故此過程壓力減小，可能為變減速下降，D項正確。故本題選C項。 11.200V 5A 增大 【解析】 因自耦變壓器的原副線圈在一起，由題可知，原線圈的匝數(shù)為副線圈匝數(shù)的一半．理想變壓器的變壓比為，所以V．根據(jù)部分電路歐姆定律有A．P下滑時，原線圈匝數(shù)減少，輸入電壓不變，輸出電壓增大，R上消耗的功率增大，輸出決定輸入，輸入功率增大，流過電源的電流增大。 12. 2 向左 2.0 V 【解析】感線圈的電流I0= 1.5A 解得：RL=2 （3分） 由自感知，電燈中的電流方向為：向左 （2分） 由圖讀出t= 1.610-3 s時流過電感線圈的電流I=0.2 A 閉合電路歐姆定律E=I（RL+R+R1） 得 E=2.0 V （3分） 13.【解析】⑴由電流的定義，計算電荷量應(yīng)該用平均值：即 （3分） ⑵求電熱應(yīng)該用有效值，先求總電熱Q，再按照內(nèi)外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱QR。 ， （3分） ⑶根據(jù)能量守恒，外力做功的過程是機械能向電能轉(zhuǎn)化的過程，電流通過電阻，又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即放出電熱。因此W=Q 。 （3分） 本題主要是考查有效值、最大值、瞬時值和平均值的適用情況及交流電路中的能量轉(zhuǎn)化問題。 14. 【解析】（1）交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值Em=nBSω 而Fm=BS、，所以，Em=2npFm/T 由F-t圖線可知：Fm=2.010 -2Wb，T=6.2810 -2s 所以Em =200 V （56分） （2）電動勢的有效值 E=Em=100 V 由閉合電路的歐姆定律，電路中電流的有效值為I== A 交流電壓表的示數(shù)為U= I R=90V=127 V （6分） 15.【解析】輸電線路的示意圖如圖所示， 輸電線損耗功率P線=1004% kW=4 kW，又P線=I22R線 輸電線電流I2=I3=20 A 原線圈中輸入電流I1= A=400 A 所以 這樣U2=U1=25020 V=5000 V U3=U2-U線=5000-2010 V=4800 V 16.【解析】⑴F與安培力平衡，F(xiàn)有最大功率的時候，切割磁感線有最大長度，即為Lm=0.2m。 由以上三式的 =1.6 W ⑵線框右邊切割磁感線的過程中產(chǎn)生電動勢的瞬時值表達(dá)式為 （V） 可見 此電動勢的有效值為 V 要拉出磁場切割磁感線的長度為2x=0.6m，拉力F做功與安培力做功大小相等，全部轉(zhuǎn)化為線框中產(chǎn)生的內(nèi)能 =1.2 J （5分） ⑶通過截面的電荷量為 Wb 由以上各式帶入數(shù)據(jù)得 7.610-2 C （5分） 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！