（江苏专用）2017高考物理一轮复习 第10章 交变电流 传感器 交变电流 传感器（课件+试题）（打包5套）.zip

1基础课时 27 变压器 远距离输电一、单项选择题1．(2014·浙江理综，15)如图 1 所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是 U，用等效总电阻是 r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是 I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为 I2。则( )图 1A．用户端的电压为I1U1I2B．输电线上的电压降为 UC．理想变压器的输入功率为 I r21D．输电线路上损失的电功率为 I1U解析 因为 P 入 ＝ P 出 ，所以 U1I1＝ U2I2，即 U2＝ ，所以选项 A 正确；输电线上的电压U1I1I2U 线 ＝ U－ U1，选项 B 错误；理想变压器的输入功率 P 入 ＝ I1U1，线路上损失的电功率 P 损 ＝ Ir，选项 C、D 均错误。21答案 A2. (2016·河北保定期末)如图 2 所示，有一自耦变压器接在稳定的交流电源上，V 1、V 2为理想电压表。下列说法中正确的是( )图 2A．若 F 不动，滑片 P 向上滑动时，V 1示数变大，V 2示数变小B．若 F 不动，滑片 P 向上滑动时，灯泡消耗的功率变小C．若 P 不动，滑片 F 向下移动时，V 1示数不变，V 2示数增大D．若 P 不动，滑片 F 向下移动时，灯泡消耗的功率变小解析 电压表 V1的示数由交流电源决定，与其他因素无关，A 项错误； F 不动，变压器输2出电压不变，滑片 P 上滑，副线圈电路总电阻减小，由欧姆定律可知，电流增大，灯泡 L功率增大，B 项错误；若滑片 P 不动， F 下移，副线圈匝数 n2减小，由变压规律 ＝ 可U1U2 n1n2知，输出电压 U2减小，由欧姆定律可知，电路总电流减小，故灯泡消耗功率减小、滑动变阻器两端电压减小，C 项错误，D 项正确。答案 D3．(2016·浙江杭州质检)如图 3 所示，电路中有五个完全相同的灯泡，额定电压均为 36 V，变压器为理想变压器，现在五个灯泡都正常发光，则变压器的原、副线圈匝数比n1∶ n2和电源电压 U 分别为( )图 3A．2∶3 72 V B．3∶2 54 VC．3∶1 180 V D．3∶1 108 V解析 设灯泡正常发光时电流为 I，则副线圈中电流为 3I，原线圈中电流为 I，由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知， n1∶ n2＝3∶1，由变压器原、副线圈两端的电压之比与原、副线圈匝数之比的关系可知，原线圈两端电压为 108 V，再加上两个灯泡两端电压可知 U＝180 V，选项 C 正确。答案 C4.如图 4 所示，理想变压器副线圈 1、2 之间的匝数是副线圈总匝数的一半，二极管 D 具有单向导电性(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)， R 是可变电阻，K 是单刀双掷开关，电压表为理想交流电表，原线圈接在电压不变的正弦交流电源上。下列说法正确的是( )图 4A．若 R 阻值不变，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表读数之比为 1∶ 2B．若 R 阻值不变，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表读数之比为 4∶1C．若 K 分别接 1 和 2 时， R 消耗功率相等，则 R 阻值之比为 2∶13D．若 K 分别接 1 和 2 时， R 消耗功率相等，则 R 阻值之比为 4∶1解析 由于二极管具有单向导电性，负载电阻只有一半时间有电流通过，在负载不变的情况下，与不接二极管相比，接上二极管之后负载功率减半。设变压器副线圈总的电压有效值为 U，当 K 接 1 时， R 两端电压有效值为 U′，则有 ＝ ，得到 U′＝ U，当 K 接 2U′ 2R U22R 22时， R 两端电压 U2＝ ，因此，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表读数之比为 ∶1，A、B 均错U2 2误；当 K 接 1 时， R 消耗的功率 P＝ ＝ ，当 K 接 2 时， R 消耗的功率U′ 2R1 U22R1P＝ ＝ ，所以 ＝2∶1，C 正确，D 错误。U24R2 R1R2答案 C5.一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图 5 所示。发电机到安置区的距离是 400 m，输电线路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为 2.5×10－4 Ω，安置区家用电器的总功率为 44 kW，当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时( )图 5型号 AED6500S输出电压范围 220～300 V最大输出功率 60 kWA.输电线路中的电流为 20 AB．发电机的实际输出电压为 300 VC．在输电线路上损失的电功率为 8 kWD．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是 300 V解析 当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I＝ ＝200 A，A 错误；导线电阻为 R＝2.5×10 －4 ×400×2 Ω＝0.2 Ω，则发电机的实际PU输出电压为 U 输 ＝ U＋ IR＝260 V，B 错误；在输电线路上损失的电功率为 P 损 ＝ I2R＝8 kW，C 正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是 Um＝U 输 ＝368 V，D 错误。2答案 C46．(2016·湖北襄阳模拟)一般发电机组输出的电压在 10 kV 左右，不符合远距离输电的要求。因此，要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电。到达几百千米甚至几千千米之外的用电区之后，先经“一次高压变电站” 、 “二次变电站”降到 10 kV左右，再经低压变电站的降压变压器(可视为理想变压器)降压后供给某小区居民，已知供给居民的交流电 u＝220 sin 100π t(V)，该变压器原、副线圈匝数比为 50∶1，则( )2A．原线圈上的电压为 11 000 V2B．原线圈中电流的频率是 100 HzC．原线圈使用的导线应该比副线圈的粗D．高压输电有利于减少输电线路中的损耗解析 供给某小区居民的交流电 u＝220 sin 100π t(V)，最大值为 220 V，故输出电2 2压有效值为 220 V，根据变压公式 ＝ ，解得输入电压 U1＝50×220 V＝11 000 V，选项U1U2 n1n2A 错误；由 u＝220 sin 100π t(V)，解得频率 f＝50 Hz，选项 B 错误；根据变压器输入2功率等于输出功率，变压器原、副线圈中的电流与匝数成反比，即 ＝ ＝ ，副线圈中I1I2 n2n1 150的电流大于原线圈中的电流，所以副线圈的导线要比原线圈的导线粗，选项 C 错误；在输送电功率一定的情况下，根据公式 P＝ UI，高压输电有利于减小输电电流，输电线上电功率损耗 Δ P＝ I2r 也会减少，选项 D 正确。答案 D二、多项选择题7. (2016·江苏四市联考)如图 6 所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为 100∶1 和 1∶100，图中 a、b 表示电压表或电流表，已知电压表的示数为 22 V，电流表的示数为 1 A 则( )图 6A．a 为电流表，b 为电压表B．a 为电压表，b 为电流表C．线路输送电功率是 220 kWD．输电线路总电阻为 22 Ω5解析 左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以 a 为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b 为电流表，选项 B 正确，A 错误；电压表的示数为 22 V，根据变压公式， ＝100，输电电压为 U1＝100×22 V＝2 200 U1U2V；电流表的示数为 1 A，根据变流公式， ＝ ＝100，输电电流 I1＝100×1 A＝100 A，I1I2 n2n1线路输送电功率为 P＝ U1I1＝220 kW，选项 C 正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项 D 错误。答案 BC8. (2014·广东理综，19)如图 7 所示的电路中， P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压 U1不变，闭合开关 S，下列说法正确的是( )图 7A． P 向下滑动时，灯 L 变亮B． P 向下滑动时，变压器的输出电压不变 C． P 向上滑动时，变压器的输入电流变小 D． P 向上滑动时，变压器的输出功率变大解析 由于理想变压器输入电压不变，据公式 ＝ ，则副线圈电压 U2不变，滑片 P 滑动U1U2 n1n2时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则 A 错误；滑片 P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故 B 正确；滑片 P 上滑，电阻减小，电流I2增大，据 ＝ 则原线圈输入电流 I1也增大，故 C 错误；此时变压器输出功率 P2＝ U2I2I1I2 n2n1将变大，故 D 正确。答案 BD9. (2015·山东临沂二模)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图 8 所示，输出功率是 20 kW，现用 5 000 V 高压输电，输电线上的总电阻是 40 Ω，再利用 n1∶ n2＝22∶1的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是( )6图 8A．交变电流的频率为 100 HzB．发电机输出电压的有效值为 220 VC．流过高压输电线的电流为 125 AD．降压变压器输出电压的有效值为 220 V解析 由图象可知周期 T＝0.02 s，所以频率 f＝50 Hz，故选项 A 错误；交流发电机的输出电压为 U0＝220 V，故选项 B 正确；由 P＝ UI 可知高压输电电流 I＝ ＝ A＝4 A，PU 20 0005 000故选项 C 错误；降压变压器的输入电压 U1＝ U－ IR＝5 000 V－4×40 V＝4 840 V，由 ＝U1U2可知降压变压器的输出电压为 U2＝ U1＝ V＝220 V，故选项 D 正确。n1n2 n2n1 4 84022答案 BD10．(2016·江苏泰州第一学期期末测试)如图 9 所示，一理想变压器原线圈匝数 n1＝1 000 匝，副线圈匝数 n2＝200 匝，现将原线圈接在 u＝200sin 100π t(V)的交流电压上，副线圈上电阻 R 和理想交流电压表并联接入电路。撤去 A、 B 间的连接导线，在 A、 B 两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( )图 9A．在 A、 B 两点间接入一只阻值也为 R 的电阻，原线圈电流变为原来的 2 倍B．在 A、 B 两点间接入一只电感线圈，提高交流电频率，电阻 R 消耗电功率减小C．在 A、 B 两点间接入一只电容器，提高交流电频率，电压表读数增大D．在 A、 B 两点间接入理想二极管，电压表读数为 20 V解析 由变压器原理，可知输入电压与匝数比不变时，输出电压不变，在 A、 B 之间接入电阻 R 时，副线圈中电流变为原来的一半，所以原线圈中电流也变为原来的一半，即 A 选项错误；在 A、 B 之间接入线圈，由感抗 XL＝2π fL，可知增大电源的频率，感抗增大，所以线圈 L 分压增大，则电阻 R 的电流变小，消耗的功率减小，所以 B 正确；在 A、 B 之间接入电容器，由容抗 XC＝ ，可知增大电源的频率，容抗变小，电压表示数增大，所以 C12π fC正确；在 A、 B 之间接入理想二极管，由于二极管单向导通，根据变压规律 ＝ ，得副线n1n2 U1U27圈电压的最大值 U2m＝40 V，由有效值的定义，可知 T＝ ＋0，所以 U＝20 V，即电U2R T2压表的读数为 20 V，D 正确。答案 BCD11. (2015·海南单科，10)如图 10，一理想变压器原、副线圈匝数之比为 4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为 R0，负载电阻的阻值 R＝11 R0， 是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为 R＝5 R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为 5.0 V，则( )图 10A．此时原线圈两端电压的最大值约为 34 VB．此时原线圈两端电压的最大值约为 24 VC．原线圈两端原来的电压有效值约为 68 VD．原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V解析 当负载电阻的阻值减小为 R＝5 R0时，根据串、并联电路规律， R 两端电压为 R0两端电压的 5 倍，因为电压表测量 R 两端的电压，所以 UR0＝ ×5 V＝1 V，故副线圈两端电压15为 U2＝6 V，根据公式 ＝ 可得此时原线圈两端电压的有效值为 U1＝24 V，所以此时原U1U2 n1n2线圈两端电压的最大值约为 24 V≈34 V，A 正确，B 错误；因为变化过程中变压器的输2入电流不变，所以对于副线圈中变化前、后电流也不变，则变化后电压U2＝ IR0＋5 IR0＝6 IR0，变化前， U2′＝ IR0＋11 IR0＝12 IR0，所以 U2′＝2 U2＝12 V，根据公式 ＝ 可得原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V，D 正确，C 错误。U1U2 n1n2答案 AD12. (2014·新课标全国卷Ⅱ，21)如图 11 所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、 n2。原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得 a、 b 端和 c、 d 端的电压分别为 Uab和 Ucd ，则( )8图 11A． Uab： Ucd＝ n1： n2B．增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小， cd 间的电压 Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍 解析 若变压器初级电压为 Uab，则次级电压为 U2＝ Uab；由于二极管的单向导电性使得n2n1副线圈中的反向电流为零，由有效值的定义可得 T＝ · 解得 Ucd＝ U2，故 ＝T2 22 UabUcd，选项 A 错误；增大负载的阻值 R，则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即2n1n2电流表的读数减小，选项 B 正确； cd 间的电压由变压器的初级电压决定，与负载电阻 R 的大小无关，选项 C 错误；若二极管短路则 Ucd′＝ U2＝ Ucd，故此时 R 消耗的功率 P′＝2为原来的 2 倍，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，选项 D 正确。Ucd′ 2R答案 BD1第 10 章 交变电流 传感器 交变电流 传感器基础课时 26 交变电流的产生和描述一、单项选择题1．某交变电压为 u＝8sin 157 t(V)，则( )A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为 0.02 sB．此交变电流可作为电磁打点计时器的工作电源C．把额定电压为 8 V 的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光D．把击穿电压为 6 V 的电容器接在此电源上，电容器正常工作解析 根据 u＝8sin 157t(V)可知 ＝157 rad/s，解得周期为 T＝0.04 s，选项 A 错误；2πT电磁打点计时器所接交流电源的频率不一定是 50 Hz，若用该交变电流作为电源，则打点时间间隔为 0.04 s，选项 B 正确；该交变电流的电压最大值为 Um＝8 V，有效值为 U＝4 2V；额定电压 8 V 指的是有效值，选项 C 错误；电容器击穿电压为 6 V，比最大值 8 V 要小，因此该电容器不能正常工作，选项 D 错误。答案 B2. (2016·广东湛江调研 )如图 1，实验室一台手摇交流发电机的内阻 r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω 的电阻。闭合开关 S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10 sin 10π t(V)，则( )2图 1A．该交变电流的频率为 10 HzB．该电动势的最大值为 10 VC．外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 WD．电路中理想交流电流表 的示数为 1 A解析 由发电机产生的感应电动势表达式 e＝10 sin 10π t(V)可知，该交变电流为正弦2式交变电流，其感应电动势的瞬时值基本表达式为 e＝ Emsin ωt ，由两式对照可知 Em＝10V， ω ＝10π rad/s，又由于 ω ＝2π f，解得 f＝5 Hz，故选项 A、B 错误；理想交流电22流表测量的是电路中总电流的有效值，根据闭合电路的欧姆定律有 I＝ ＝1 A，外接电ER＋ r阻 R 所消耗的电功率 P＝ I2R＝9 W，故选项 C 错误，D 正确。答案 D3．小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6 V，6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路的其他电阻。当线圈的转速为 n＝5 r/s 时，小灯泡恰好正常发光，则电路中电流的瞬时值表达式为( )A． i＝sin 5 t(A) B． i＝sin 10π t(A)C． i＝1.41sin 5 t(A) D． i＝1.41sin 10π t(A)解析 因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的有效值为 I＝ ＝1 A，则电流的最大值为PUIm＝ A≈1.41 A。因为转速 n＝5 r/s，且 ω ＝2 nπ，所以 ω ＝10π rad/s，故电路中2电流的瞬时值表达式为 i＝1.41sin 10π t(A)，选项 D 正确。答案 D4．如图 2 甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上， 为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是( )图 2A． t＝ 时刻， 的示数为零T2B．灯泡恰好正常发光C．电容器不可能被击穿D. 的示数保持 110 V 不变2解析 的示数应是电压的有效值 220 V，故 A、D 错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B 正确；电压的峰值 Um＝220 V≈311 V，大于电容器的额定电2压，故有可能被击穿，C 错误。答案 B35．(2016·安徽屯溪一中月考)如图 3 所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd 的面积为 S＝0.03 m2，共有 10 匝，线圈总电阻为 r＝1 Ω，线圈处于磁感应强度大小为 T 的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴 OO′转动，线圈在转动时可22π以通过滑环和电刷保持与外电路电阻 R＝9 Ω 的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω ＝10π rad/s 绕轴 OO′匀速转动时，下列说法中正确的是( )图 3A．电阻 R 的发热功率是 3.6 WB．交流电流表的示数是 0.6 AC．用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为 0.02 sD．如果将电阻 R 换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析 线圈中的感应电动势最大值为 Em＝ nBSω ＝6 V，所以电动势有效值为 E＝6 V，电2流表的读数 I＝ ＝0.6 A，电阻 R 的发热功率 P＝ I2R＝3.24 W，所以 A 错误，B 正确；ER＋ rT＝ ＝0.2 s，故用该电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔是 0.2 s，因此 C2πω错误；电动势有效值是 6 V，但由于线圈有电阻，所以“6 V 3W”的小灯泡不能正常工作，D 错误。答案 B6．(2016·安徽池州期末)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图 4甲所示。已知发电机线圈内阻为 5.0 Ω，现外接一只电阻为 95.0 Ω 的灯泡，如图乙所示，则( )图 4A．电压表 V 的示数为 220 V4B．电路中的电流方向每秒钟改变 50 次C．灯泡实际消耗的功率为 484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为 24.2 J解析 产生的感应电动势有效值为 220 V，通过灯泡中的电流 I＝ ＝2.2 A，电压表示ER＋ r数为 U＝ IR＝2.2×95 V＝209 V，选项 A 错误；交变电流频率为 50 Hz，电路中的电流方向每秒钟改变 100 次，选项 B 错误；灯泡实际消耗的功率为 P＝ UI＝209×2.2 W＝460 W，选项 C 错误；发电机线圈内阻每秒钟产生的电热为 Q＝ I2rt＝2.2 2×5×1 J＝24.2 J，选项 D正确。答案 D二、多项选择题7. (2016·山东青岛一模)一交变电流的图象如图 5 所示，由图可知( )图 5A．用电流表测该电流其示数为 14.1 AB．该交变电流的频率为 50 HzC．该交变电流通过 10 Ω 电阻时，电阻消耗的电功率为 1 000 WD．该交变电流瞬时值表达式为 i＝14.1sin 628 t(A)解析 根据图象知交变电流的有效值为 10 A，则电流表示数为有效值 10 A，A 项错误；周期 T＝0.01 s，频率为 100 Hz，B 项错误；通过 10 Ω 的电阻，电功率 P＝ I2R＝1 000 W，C 项正确；瞬时值表达式为 i＝ Imsin ωt ＝14.1sin 200π t(A)＝14.1sin 628t(A)，D项正确。答案 CD8.如图 6 所示是交流发电机的原理示意图， KLMN 是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度大小为 B 的水平向右的匀强磁场中，线框的水平边长为 a，竖直边长度为 b，线框绕竖直固定轴按俯视的逆时针方向以角速度 ω 匀速转动，在 MN 边与磁场方向的夹角到达30°时， NK 边在纸面外， ML 边在纸面里。下面结论正确的是( )5图 6A．此时线框中电流方向是由 M 指向 NB．此时产生的瞬时电动势为 Bωab32C．此时穿过线框的磁通量为 Bab12D．此时 ML 边所受的安培力方向垂直纸面向里解析 根据楞次定律判定电流方向是由 N 指向 M，选项 A 错误；瞬时感应电动势e＝ Bωab cos 30°＝ Bωab ，选项 B 正确；此时磁通量 Φ ＝ Babsin 30°＝ Bab，选项 C32 12正确；根据左手定则判定 ML 边所受的安培力方向为垂直纸面向外，选项 D 错误。答案 BC9.如图 7 所示， N 匝矩形导线框以角速度 ω 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴 OO′匀速转动，线框面积为 S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 R、理想交流电流表 和二极管 D。二极管 D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是( )图 7A．交流电流表的示数 I＝ NBSω2RB．一个周期内通过 R 的电荷量 q＝2NBSRC． R 两端电压的有效值 U＝ NBSω 2D．图示位置电流表的示数为 06解析 设回路中电流的有效值为 I，由电流的热效应可知， ( )12NBSω2R2RT＝ I2RT， I＝ ，A 正确，D 错误；电阻 R 两端电压的有效值 U＝ IR＝ ，C 错误；NBSω2R NBSω2一个周期内通过 R 的电荷量 q＝ ＝ ，B 正确。NΔ ΦR 2NBSR答案 AB10．(2014·天津理综，7)如图 8 甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线 a、 b 所示，则( )图 8A．两次 t＝0 时刻线圈平面均与中性面重合 B．曲线 a、 b 对应的线圈转速之比为 2∶3 C．曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D．曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V解析 线圈位于中性面时，磁通量最大、电动势为零，结合 e－ t 图知，A 正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为 3∶2，B 错误；频率为周期的倒数， a 的周期为 0.04 s，频率为 25 Hz，C 正确；正弦交流电动势的有效值为 E＝ ＝ ，已知 Ea＝ V，且Em2 NBSω2 152ω b＝ ω a，故可知 Eb＝ × V＝ V，D 错误。23 23 152 102答案 AC11.如图 9 所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若图甲、乙中的 U0、 T 所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是( )图 97A．第一次灯泡两端的电压有效值是 U022B．第二次灯泡两端的电压有效值是 U032C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是 2∶9D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是 1∶5解析 第一次所加正弦交流电压的有效值为 U1＝ U0，A 项正确；设第二次所加交流电压22的有效值为 U2，则根据有效值的定义有 T＝ · ＋ · ，解得（ 2U0） 2R T2 T2U2＝ U0，B 项错误；根据电功率的定义式 P＝ 可知， P1∶ P2＝1∶5，C 项错误，D 项正102 U2R确。答案 AD12．如图 10 甲所示，将阻值为 R＝5 Ω 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小。对此，下列说法正确的是( )图 10A．电阻 R 两端电压变化规律的函数表达式为 u＝2.5sin 200π t(V)B．电阻 R 消耗的电功率为 1.25 WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为 1 A8D．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12解析 图乙所示电流的最大值为 Im＝0.5 A，周期为 T＝0.01 s，其角速度为ω ＝ ＝200π rad/s，由欧姆定律得 Um＝ ImR＝2.5 V。所以 R 两端电压瞬时值的表达式2πT为 u＝2.5sin 200π t(V)，选项 A 正确；该电流的有效值为 I＝ ，电阻 R 消耗的电功率为Im2P＝ I2R，解得 P＝0.625 W，选项 B 错误；电流表的示数为有效值，该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值 Em＝ nBSω 为原来的 2 倍，电路中电流的有效值也是原来的 2 倍，为 2× A≠1 A，选项 C 错误；图0.52乙中的正弦交变电流的有效值为 A。图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒0.52为 0.5 A，故有效值之比为 ，选项 D 正确。12答案 AD 基 础课时 28 传 感器的工作原理及 应 用[知 识 梳理 ]知识点一、传感器及其工作原理1.概念传 感器是能 够 将感受到的物理量 (力、 热 、光、声等非 电 学量 )， 转换 成便于 测 量的量 (一般是 电 学量 )的一 类 元件。2.工作原理其工作 过 程是利用某一元件 对 某一物理量敏感，按一定 规 律将这 一物理量 转换 成便于利用的信号，从而方便 检测 或自 动 化控制。知识点二、传感器元件及常用实例1.传感器元件2.常用实例1.关于传感器的下列说法正确的是 ( )A.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D.以上说法都不正确解析 半 导 体材料可以制成 传 感器，其他材料也可以制成 传感器，如金属氧化物氧化 锰 就可以制成温度 计 ，所以 选项 A错误 ， B正确； 传 感器不但能感知 电压 的 变 化， 还 能感受力、温度、光、声、化学成分等非 电 学量，所以 选项 C错误 。答案 B[诊 断自 测 ]2.(多 选 )下列 说 法正确的是 ( )A.传 感器担 负 着信息采集的任 务B.传 感器是把非 电 信号 转换为电 信号的主要工具C.霍 尔 元件把光学量 转 化 为电 学量D.以上 说 法都不正确解析 传 感器担 负 着信息采集的任 务 ，是把非 电 信号 转换为电信号，故 选项 A、 B正确， D错误 ；霍 尔 元件把磁学量 转 化 为电学量，故 选项 C错误 。答案 AB3.(多 选 )如 图 1所示是 电饭锅 的 结 构 图 ，如果感温磁体的 “ 居里温度 ” 为 103 ℃ ，下列 说 法中正确的是 ( )图 1A.常温下感温磁体具有 较 强 的磁性B.当温度超 过 103 ℃ 时 ，感温磁体的磁性 较 强C.饭 熟后，水分被大米吸收， 锅 底的温度会超 过 103 ℃ ， 这时开关按 钮 会自 动 跳起D.常 压 下只要 锅 内有水， 锅 内的温度就不可能达到 103 ℃ ，开关按 钮 就不会自 动 跳起解析 常温下感温磁体的磁性 较 强 ，当按下开关按 钮 ，永磁体与感温磁体相互吸引而接通 电 路，而感温磁体的居里温度是 103 ℃ ，常 压 下只要 锅 内有水， 锅 内温度就不可能达到 103 ℃ ，开关就不会自 动 断开， 饭 熟后，水分被吸收， 锅 底温度就会达到103 ℃ ，感温磁体磁性消失，在 弹 簧的作用下开关自 动 跳起。综 上所述 选项 A、 C、 D正确， B错误 。答案 ACD4.(多 选 )如 图 2所示， R1、 R2为 定 值电 阻， L为 小灯泡， R3为 光敏 电 阻，当照射光 强 度增大 时 ( )图 2A.电压 表的示数增大B.R2中 电 流减小C.小灯泡的功率增大D.电 路的路端 电压 增大解析 光敏电阻 R3为光敏感元件，同时也是转换器件。当光强度增大时， R3阻值减小，外电路电阻随 R3的减小而减小，干路电流增大， R1两端电压增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，选项 A正确，选项 D错误；由路端电压减小，而 R1两端电压增大，可知 R2两端电压必减小，则 R2中电流减小，结合干路电流增大知，流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，选项 B、 C正确。答案 ABC考点一 温度传感器的应用【例 1】 一些材料的 电 阻随温度的升高而 变 化。如 图 3甲是由某金属材料制成的 电 阻 R随 摄 氏温度 t变 化的 图 象，若用 该电 阻与电 池 (电动势 E＝ 1.5 V，内阻不 计 )、 电 流表 (量程 为 5 mA，内阻不 计 )、 电 阻箱 R′串 联 起来， 连 接成如 图 乙所示的 电 路，用 该电阻做 测 温探 头 ，把 电 流表的 电 流刻度改 为 相 应 的温度刻度，就得到了一个 简单 的 “ 金属 电 阻温度 计 ” 。(1)电 流刻度 较 大 处对应 的温度刻度 ； (选 填 “ 较 大 ” 或 “ 较小 ” )(2)若 电 阻箱阻 值 R′＝ 150 Ω，当 电 流 为 5 mA时对应 的温度数值为 ℃ 。图 3解析 (1)由 题图 甲可知，温度升高， 电 阻阻 值 增大， 电 路中 电流减小，因此 电 流刻度 较 大 处对应 的温度刻度 较 小。(2)电 流 为 5 mA时 ， 电 路 总电 阻 为 300 Ω， 电 阻箱阻 值 R′＝150 Ω， 则 R＝ 150 Ω，由 题图 甲得 对应 的温度 为 50 ℃ 。答案 (1)较 小 (2)50【变式训练】1.利用 负 温度系数 热 敏 电 阻制作的 热传 感器，一般体 积 很小，可以用来 测 量很小范 围 内的温度 变 化，反 应 快，而且精确度高。(1)如果将 负 温度系数 热 敏 电 阻与 电 源、 电 流表和其他元件串 联成一个 电 路，其他因素不 变 ，只要 热 敏 电 阻所 处 区域的温度降低， 电 路中 电 流将 变 (填 “大 ”或 “小 ”)。(2)上述 电 路中，我 们 将 电 流表中的 电 流刻度 换 成相 应 的温度刻度，就能直接 显 示出 热 敏 电 阻附近的温度。如果刻度 盘 正中的温度 为 20 ℃ (如 图 4甲所示 )， 则 25 ℃ 的刻度 应 在 20 ℃ 的刻度的 (填 “左 ”或 “右 ”)侧 。(3)为 了将 热 敏 电 阻放置在某蔬菜大棚内 检测 大棚内温度 变 化，请 用 图 乙中的器材 (可增加元器件 )设计 一个 电 路。图 4解析 (1)因 为负 温度系数 热 敏 电 阻温度降低 时 ， 电 阻增大。故电 路中 电 流会减小。(2)由 (1)的分析知，温度越高， 电 流越大， 25 ℃ 的刻度 应对应较 大 电 流，故在 20 ℃ 的刻度的右 侧 。(3)如 图 所示。答案 (1)小 (2)右 (3)见 解析考点二 光电传感器的应用【例 2】 (多 选 )如 图 5所示 为 光敏 电 阻自 动计 数器的示意 图 ，图 中虚 线 表示激光， 圆 柱体表示随 传 送 带 运 动 的 货 物，其中 R1为 光敏 电 阻， R2为 定 值电 阻，此光 电计 数器的基本工作原理是( )图 5A.当光照射 R1时 ，信号 处 理系 统获 得高 电压B.当光照射 R1时 ，信号 处 理系 统获 得低 电压C.信号 处 理系 统 每 获 一次低 电压 就 计 数一次D.信号 处 理系 统 每 获 一次高 电压 就 计 数一次解析 激光是照在光敏 电 阻 R1上，信号 处 理系 统 与 R1并 联 ，其电压 就是 R1上的 电压 ，当 货 物 挡 光 时 R1阻 值 大， 电压 高， 货物 挡 光一次，就 计 数 (货 物的个数 )一次，故 B、 D正确。答案 BD【变式训练】2.(多 选 )利用光敏 电 阻制作的光 传 感器， 记录 了 传 送 带 上工件的 输 送情况，如 图 6甲所示 为 某工厂成品包装 车间 的光 传 感 记录 器，光 传 感器 B能接收到 发 光元件 A发 出的光，每当工件 挡 住A发 出的光 时 ，光 传 感器就 输 出一个 电 信号，并在屏幕上 显 示出 电 信号与 时间 的关系，如 图 乙所示。若 传 送 带 始 终 匀速运 动，每两个工件 间 的距离 为 0.2 m， 则 下列 说 法正确的是 ( )图 6A.传 送 带 运 动 的速度是 0.1 m/sB.传 送 带 运 动 的速度是 0.2 m/sC.该传 送 带 每小 时输 送 3 600个工件D.该传 送 带 每小 时输 送 7 200个工件答案 BC1.利用 传 感器可以探 测 、感受外界的信号、物理条件等。 图 7甲所示 为 某同学用 传 感器做 实验 得到的小灯泡的 U－ I关系 图线。图 7(1)实验 室提供的器材有： 电 流 传 感器、 电压传 感器、滑 动变阻器 A(阻 值 范 围 0～ 10 Ω)、滑 动变 阻器 B(阻 值 范 围 0～ 100 Ω)、 电动势为 6 V的 电 源 (不 计 内阻 )、小灯泡、 电键 、 导线 若干。 该 同学做 实验时 ，滑 动变 阻器 选 用的是 (选 填 “A”或 “B”)； 请 在 图 乙的方框中画出 该实验 的 电 路 图 。(2)如果将 该 小灯泡接入丙 图 所示的 电 路中，已知 电 流 传 感器的示数 为 0.3A， 电 源 电动势为 3 V。 则 此 时 小灯泡的 电 功率 为 W， 电 源的内阻 为 Ω。答案 (1)A 实验电 路 图 如 图 所示 (2)0.69(0.66～ 0.72均可 )2.33(2.00～ 2.67均可 )2.如 图 8所示， 图 甲 为热 敏 电 阻的 R－ t图 象， 图 乙 为 用此 热 敏电 阻 R和 继电 器 组 成的一个 简单 恒温箱温控 电 路， 继电 器的电 阻 为 100 Ω。当 线 圈的 电 流大于或等于 20 mA时 ， 继电 器的 衔铁 被吸合。 为继电 器 线 圈供 电 的 电 池的 电动势 E＝ 9.0 V，内阻不 计 。 图 中的 “ 电 源 ” 是恒温箱加 热 器的 电 源。图 8(1)应该 把恒温箱内的加 热 器接在 (填 “ A、 B” 或 “ C、 D端” )。(2)如果要使恒温箱内的温度保持在 50 ℃ ，可 变电 阻 R′的阻 值应调节为 Ω。解析 (1)恒温箱内的加 热 器 应 接在 A、 B端。当 线 圈中的 电 流较 小 时 ， 继电 器的 衔铁 在上方，恒温箱的加 热 器 处 于工作状 态，恒温箱内温度升高。随着恒温箱内温度升高， 热 敏 电 阻 R的阻值变 小， 则线 圈中的 电 流 变 大，当 线 圈的 电 流大于或等于 20 mA时 ， 继电 器的 衔铁 被吸到下方来， 则 恒温箱加 热 器与 电 源断开，加 热 器停止工作，恒温箱内温度降低。随着恒温箱内温度降低， 热 敏 电 阻 R的阻 值变 大， 则线 圈中的 电 流 变 小，当 线圈的 电 流小于 20 mA时 ， 继电 器的 衔铁 又被 释 放到上方， 则 恒温箱加 热 器又开始工作， 这样 就可以使恒温箱内保持在某一温度。答案 (1)A、 B端 (2)2603.(2015·河南郑州模拟 )如 图 9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 。图 9(1)为 了通 过测 量得到如 图 9所示 I－ U关系的完整曲 线 ，在 图 10甲和乙两个 电 路中 应选择 的是 图 ； 简 要 说 明理由： 。(电 源 电动势为 9 V，内阻不 计 ，滑 动变 阻器的阻 值为 0～ 100 Ω)图 10(2)在如 图 11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 Ω。由 热 敏 电 阻的 I－ U关系曲 线 可知，热 敏 电 阻两端的 电压为 V； 电 阻 R2的阻 值为 Ω。图 11