1、1单元质检十一 交变电流 传感器(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 6 分,共 48 分。在每小题给出的四个选项中,第 15 题只有一项符合题目要求,第 68 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分)1.(2017湖南永州二模)一交变电流随时间变化的规律如图所示,由图可知( )A.该交变电流的瞬时值表达式为 i=10sin 25 t AB.该交变电流的频率为 50 HzC.该交变电流的方向每秒钟改变 50 次D.该交变电流通过阻值为 2 的电阻时,此电阻消耗的功率为 200 W答案 C解析 由题图可知,该交
2、变电流的周期 T=0.04 s,= =50 rad/s,该交变电流的瞬时值表达式为2i=10cos 50 t(A),A 错误; = 2 f,解得频率 f=25 Hz,B 错误;线圈转动一圈,电流方向改变两次,2所以该交变电流的方向每秒钟改变 50 次,C 正确;电阻消耗的功率 P=I2R= 2 W=100 W,D 错误。(102)22.(2017吉林长春质检)边长为 a 的 N 匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为 n,线圈所围面积内的磁通量 随时间 t 变化的规律如图所示,图象中 0为已知。则下列说法正确的是( )A.t1时刻线圈中感应电动势最大
3、B.t2时刻线圈中感应电流为零C.匀强磁场的磁感应强度大小为02D.线圈中瞬时感应电动势的表达式为 e=2N 0ncos 2 nt答案 D解析 t1时刻线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为 0,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为 0,A 项错误; t2时刻线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值,B 项错误;磁通量与线圈匝数无关,根据磁通量的定义可得 0=Ba2,B= ,C 项错误;线圈中瞬时感应电动势的表达式为 e=NBS cos t= 2N 0ncos 2 nt,D02项正确。3.3(2017河北石家庄一模)如图所示为小型旋
4、转电枢式交流发电机,电阻 r=1 的矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与电路连接,滑动变阻器 R 的最大阻值为 6 ,滑片 P 位于滑动变阻器距下端 处,定值电阻 R1=2 ,13其他电阻不计,线圈匀速转动的周期 T=0.02 s。闭合开关 S,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转动过程中理想电压表示数是 5 V。下列说法正确的是( )A.电阻 R1消耗的功率为 W23B.0.02 s 时滑动变阻器 R 两端的电压瞬时值为零C.线圈产生的电动势 e 随时间 t 变化的规律是 e=6 sin 100 t V2D.线圈从
5、开始计时到 s 的过程中 ,通过 R1的电荷量为 C1200 2200答案 D解析 设电源的电动势为 E,由串并联电路特点,可得 5 V= 5,E=6 V,由闭合电路欧姆定律知,5+1电路中的总电流 I=1 A,由焦耳定律可得,电阻 R1消耗的功率 P1= R1= R1= W,选项 A 错误;0 .02 12 24 12s 时正好是图示时刻,此时线圈产生的电动势最大,滑动变阻器两端的电压也为最大值,而不是零,选项 B 错误;由题设条件可得,角速度 = =100 rad/s,则从图示时刻算起,线圈产生电动势的表2达式为 e=Emcos t= 6 cos 100 t(V),选项 C 错误;线圈从开
6、始计时到 s 的过程中,通过线圈21200的磁通量的变化量 =BS ,由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流的定义可得, q=C,由串并联电路特点可得,通过 R1的电荷量 q1= q= C,+=+= (+)= 2100 12 2200选项 D 正确。4.4(2017山东潍坊期末)如图所示,边长为 l、匝数为 N、电阻不计的正方形线圈 abcd,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕转轴 OO以角速度 匀速转动,轴 OO垂直于磁感线,制成一台交流发电机,它与理想变压器的原线圈连接,变压器原、副线圈的匝数之比为 1 2。二极管的正向电阻为零,反向电阻无穷大,从正方形线圈处于图示位置开始计时,下列
7、判断正确的是( )A.交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBl 2sin tB.变压器的输入功率与输出功率之比为 2 1C.电压表 V 示数为 NBl 2D.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,电流表和电压表示数均减小答案 C解析 从图示位置开始计时, e=Emcos t=NBl 2 cos t ,A 错误;变压器的输入功率等于输出功率,B错误;副线圈两端电压的最大值为 2NBl2 ,电压表的示数是 R 两端电压的有效值,设为 U,T,解得 U=NBl2 ,C 正确;若将滑动变阻器的滑片向下移动 ,电压表的示数不(222 )2 2=2变,电流表的示数减小,D 错误。5.(2017江苏苏州期
8、中)标有“220 V 100 W”的一灯泡接在 u=311sin 314t V 的正弦交变电流上,则( )A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟 50 转B.与该灯泡串联的理想电流表读数为 0.64 AC.与该灯泡并联的理想电压表读数为 311 VD.通过该灯泡的电流 i=0.64sin 314t A答案 D5解析 灯泡接在 u=311sin 314t V 的正弦交变电流上, = 314 rad/s,所以产生该交变电流的发电机转速为每秒 50 转,故 A 错误;由交变电流 u=311sin 314t V 可知,电压的最大值 Um=311 V,有效值 U=Um=220 V,可以使 “220 V
9、100 W”的灯泡正常发光,电流表的电流 I= =0.46 A,故 B 错误;与灯22 泡并联的交流电压表测量时,读数为 220 V,故 C 错误;灯泡的最大电流为 Im= I=0.64 A,因此通过2灯泡的电流 i=0.64sin 314t A,故 D 正确。6.(2017江西赣州一模)如图所示,发电机的矩形线圈面积为 S,匝数为 N,绕 OO轴在磁感应强度为 B的匀强磁场中以角速度 匀速转动。从图示位置开始计时,下列判断正确的是( )A.此时穿过线圈的磁通量为 NBS,产生的电动势为零B.线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBS sin tC.P 向下移动时,电流表示数变小D.P
10、向下移动时,发电机的电功率增大答案 BD解析 图示位置,磁感线与线圈平面垂直,磁通量最大,即 =BS ,感应电动势为零,A 错误;感应电动势的最大值 Em=NBS ,瞬时值表达式 e=Emsin t=NBS sin t ,B 正确; P 向下移动时,副线圈的匝数n2增大, ,U2增大,电流表的示数增大,而发电机的电功率等于变压器的输入功率也等于变压12=12器的输出功率, P=U1I1=U2I2,所以发电机的电功率增大,C 错误,D 正确。7.(2017河北张家口模拟)如图所示,50 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B= T 的210水平匀强磁场中,线框面积 S=0.5 m2,
11、线框电阻不计,线框平面与磁感线垂直,以此时刻为计时起点,线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 = 200 rad/s 匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220 V 60 W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为 10 A,下列说法正确的是( )6A.图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B.线框中交流电压的表达式为 e=500 sin 200t V2C.变压器原、副线圈匝数之比为 50 11D.允许变压器输出的最大功率为 5 000 W答案 BD解析 图示位置穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A 错误;产生的感应电动势的最大值Em=NBS= 500 V,从图示
12、位置计时,电动势的瞬时值表达式 e=500 sin 200t(V),B 正确;变压器2 2原、副线圈的匝数比 ,C 错误;变压器允许输出的最大功率 P=U1I1max=50010 W=5 12=500220=2511000 W,D 正确。8.(2017河南洛阳一中周练)如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n 2=5 1,电阻 R=20 ,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交流电源,输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示。现将 S1接 1、S 2闭合,此时 L2正常发光。下列说法正确的是( )A.输入电压 u 的表达式 u=20 sin 50
13、 t V2B.只断开 S2后,L 1、L 2均无法正常发光C.只断开 S2后,原线圈的输入功率增大D.若 S1换接到 2 后, R 消耗的电功率为 0.8 W答案 BD7解析 根据题图乙可得输入电压 u 的表达式 u=20 sin 100 t V,A 错误;只断开 S2,两电灯串联分压,则2L1、L 2均无法正常发光,B 正确;只断开 S2后,变压器的输出电压不变,根据功率公式 P= 知,21+2阻值变大,则功率减小,故理想变压器的原线圈的输入功率也减小,C 错误;根据理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n 2=5 1,输入电压的有效值为 20 V,可得输出电压的有效值为 4 V,S1换接到
14、2 后,只有 R 接入电路,根据 P= W,可得 R 消耗的电功率为 0.8 W,D 正确。2=4220二、实验题(20 分)9.如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的 I-U 关系曲线图。(1)为了通过测量得到如图所示 I-U 关系的完整曲线,在图甲和图乙两个电路(电源电动势为 9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为 0100 )中应选择的是图 (选填“甲”或“乙”);简要说明理由: 。 (2)丙8在如图丙所示电路中,电源电压恒为 9 V,电流表读数为 70 mA,定值电阻 R1=250 。由热敏电阻的I-U 关系曲线可知,此时热敏电阻两端的电压为 V,电阻 R2的阻
15、值为 。 答案 (1)甲 因为甲电路电压可从 0 V 调到所需电压,电压调节范围大 (2)5.0 117.6解析 (1)应选择图甲。因为图甲电路电压可从 0 V 调到所需电压,电压调节范围大。(2)由题图丙知 R2与热敏电阻串联后与 R1并联接在 9 V 电源上,总电流 I=70 mA。 R1=250 ,设通过热敏电阻的电流为 I2,通过 R1的电流为 I1= A=0.036 A=36 mA,则 I2=I-I1=(70-36) 1=9250mA=34 mA,由 I-U 图象查得 34 mA 对应的电压为 5.0 V,则 R2两端电压 U2=9 V-5.0 V=4.0 V,所以R2= =117.
16、6 。4.03410-3三、计算题(本题共 2 小题,共 32 分)10.(16 分)(2017福建南安市期中)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动。一小型发电机的线圈共 220 匝,线圈面积 S=0.05 m2,线圈转动的频率为 50 Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度 B= T。为了用此发电机所发出的交变电流带动两个标有“220 2V 11 kW”的电机正常工作,需在发电机的输出端 a、 b 与电机之间接一个理想变压器,电路图如图所示。求:(1)发电机的输出电压;(2)变压器原、副线圈的匝数比;(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。答案 (1)1
17、 100 V (2)5 1 (3)20 A解析 (1)矩形线圈转动,产生的感应电动势的最大值Em=NBS= 1 100 V29发电机的输出电压的有效值 U1= =1 100 V。2(2) 。12=12=51(3)根据 P 入 =P 出 =2.2104 W又 P 入 =U1I1解得 I1=20 A。11.(16 分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 n1n 2=3 1,原线圈电路中接有一量程为 3 A 的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻 R 以及若干“6 V 6 W”的相同灯泡。输入端交流电压 u 的图象如图乙所示。(1)求图甲中电压表的读数;(2)要求灯泡均正
18、常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻 R 应调到的电阻值。答案 (1)9 V (2)9 盏 (3) 13解析 (1)根据图象可得原线圈电压的最大值 U1m=27 V2其有效值为 U1=27 V根据 n1n 2=U1U 2可得 U2=9 V即电压表的读数为 9 V。(2)设原线圈中通过的电流为 I1,副线圈中通过的电流为 I2I1允许通过的最大电流的有效值为 3 A10根据 U1I1=U2I2代入数据后可得 I2=9 A正常发光时每个灯泡中电流为 I 灯 = =1 A额额所以允许接入的灯泡个数为 n= =9 盏。2灯(3)电阻 R 两端电压为 UR=U2-U 灯 =3 V,通过的电流为 9 A所以电阻阻值为 R= 。2=13
