交变电流 传感器复习综合测试.docx

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交变电流传感器复习综合测试

高中物理一轮复习单元综合测试十（交变电流　传感器）

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，试卷满分为100分．考试时间为90分钟．

第Ⅰ卷（选择题，共40分）

一、选择题（本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内）

1．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式电流i＝Imsinωt，若保持其他条件不变，使发电机线圈匝数及转速各增加一倍，则电流的变化规律为（　　）

A．i＝2Imsin2ωt　　　　　　B．i＝4Imsin2ωt

C．i＝2ImsinωtD．i＝4Imsinωt[来源:

学+科+网Z+X+X+K]

解析：

转速加倍则ω＝2πn也加倍，电流的最大值Im也加倍故i＝2Imsin2ωt选项A正确．

答案：

A

2．在图1所示两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V；若分别在c、d与g、h的两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为（　　）

[来源:

学。

科。

网Z。

X。

X。

K]

图1

A．220V,220VB．220V,110V

C．110V,110VD．220V,0

解析：

对变压器，由

＝

可得Uab＝220V；对滑动变阻器来说，当gh间接上电压时，ef间电压Uef＝110V，故B选项正确．

答案：

B

3．利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（　　）

A．1kWB．1.6×103kW

C．1.6kWD．10kW

解析：

用电器的额定电流为：

I＝

＝

A＝50A，输电线上消耗功率P线＝I2R＝502×0.4W＝1000W＝1kW.所以若采用

超导材料则线路上的损耗将被节约．

答案：

A

图2

4．一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如图2所示．如果负载电阻的滑动片向上移动．则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是（均为理想电表）（　　）

A．V1、V2不变，A1增大，A2减小，P增大

B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大

C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小

D．V1不变，V2增大，A1减小，A2减小，P减小

解析：

理想变压器输入电压不变，则输出电压不变，故表V1，V2示数不变；滑片P向上移，使负载电阻增大，因而，副线圈中的电流I2减小，由于电压比不变，故原线圈中的电流也将减小；输出功率P出＝U2I2减小，P入＝P出，因而输入功率也将减小．

答案：

C

图3

5．汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油．柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的．但是汽车蓄电池的电压只有12V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图3所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生10000V以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了．下列说法中正确的是（　　）

A．柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的

B．汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压

C．接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压

D．汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数

解析：

汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧．汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压（12V）断电时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压（10000V），而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故A、D正确．

答案：

AD

图4

6．如图4是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（　　）

A．常温时上下触点是接触的

B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲

C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下调一些[来源:

学科网ZXXK]

D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些

解析：

双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热（题图螺旋状部分），当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触接通电路．

调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度升高，上提弹性铜片，可降低触点的分离温度，从而实现了调温控制．

答案：

ABD

图5

7．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图5所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中有（　　）

A．电容变大　　　　　　　B．电容变小

C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流

解析：

膜片右移时，由于板间距离d变小，由C＝

知，A对；由Q＝CU知，C对，D错．

答案：

AC

图6

8．如图6所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中错误的是（　　）

A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大

B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平

C．在测定地球赤道上磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平

D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化

答案：

C

图7

9．全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器控制其动作的，当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2运动，牵引排水阀的活塞，排出污水，牵引电磁铁的结构如图7所示，以下说法正确的是（　　）

A．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为N极，B端为S极

B．若某时刻输入控制电

流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为S极，B端为N极

C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能吸入线圈中

D．若a、b处

输入交变电流，铁芯2能吸入线圈中

解析：

根据磁化现象和磁极间同名磁极相斥，异名磁极相吸原理易判断

B、D正确．

答案：

BD

10．某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题．经检查，电源总开关中漏电保护器动作切断了电源．漏电保护器电路如图8所示，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中的电流经放大器放大后便推动断电器切断电源．造成漏电保护器动作切断电源的原因判断为磁卡机用电端（　　）

[来源:

学&科&网]

图8

A．零线与火线之间漏电

B．火线与地之间漏电或零线直接接地

C．只有火线与地

之间漏电才会产生

D．刷卡机装得过多，造成电流太大

解析：

由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，故只有火

线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间漏电，也可能是零线与地之间漏电．

答案：

B

第Ⅱ卷（非选择题，共60分）

二、填空题（本题共2小题，每题8分，共16分）

图9

11．（2010·全国卷Ⅱ）如图9，一热敏电阻RT放在控温容器M内；Ⓐ为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9Ω；S为开关．已知RT在95℃时的阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下RT的阻值．

（1）在图中画出连线，完成实验原理电路图．

（2）完成下列实验步骤中的填空：

a．依照实验原理电路图连线．

b．调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃.

c．将电阻箱调到适当的

初值，以保证仪器安全．

d．闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________．

e．将RT的温度降为T1（20℃

f．温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________.

g．逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤ef.

解析：

（1）电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应为与热敏电阻串联．

（2）本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时，外电路的总电阻相等.95℃和RT时对应的电路的电阻相等，有150＋R0＝RT＋R，即RT1＝R0－R1＋150Ω.

图10

答案：

（1）实验原理电路图如图10所示．

（2）d.电阻箱的读数R0

e．仍为I0　电阻箱的读数R1

f．R0－R1＋150Ω

12．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：

直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．

（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图11

（1）的实物图上连线．

图11[来源:

学科网]

（2）实验的主要步骤：

①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，__________，__________，断开开关；[来源:

学#科#网]

③重复第②步操作若干次，测得多组数据．

（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图11

（2）的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：

R＝________＋________t（Ω）（保留3位有效数字）．

解析：

改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变，从图线知R与t成线性关系，且纵轴上截距（当t＝0℃时）R＝100Ω，斜率为ΔR/Δt＝0.395，所以R＝100＋0.395t（Ω）．

答案：

（1）实物连线图如图12　

（2）记录温度计数值　记录电压表数值　（3）100　0.395

图12

三、计算题（本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和

解题步骤，有数值计算的要注明单位）

图13

13．如图13所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．线圈匝数n＝40，电阻r＝0.1Ω，长l1＝0．05m，宽l2＝0.04m，角速度ω＝100rad/s，磁场的磁感应强度B＝0.2T．线圈两端外接电阻R＝9.9Ω的用电器和一个交流电流表．求：

（1）线圈中产生的最大感应电动势；

（2）电流表的读数；

（3）用电器上消耗的电功率．

解析：

（1）Em＝nBωS＝nBωl1l2＝1.6V.

（2）Im＝

＝0.16A，电流表读数为有效值

I＝

＝0.11A.

（3）P＝I2R＝0.12W.

答案：

（1）1.

6V　

（2）0.11A　（3）0.12W

14．有条河流，流量Q＝2m3/s，落差h＝5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R＝30Ω，允许

损失功率为输出功率的6%，为满

足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？

能使多少盏“220V,100W”的电灯正常发光？

（g取10N/kg）

解析：

设水的密度为ρ

电源端：

P输出＝mgh/t×50%＝Qρgh×0.5

＝2×1×103×10×5×0.5W＝5×104W

输出电压U0＝240

V；输送

电路如图14所示．

[来源:

Zxxk.Com]

图14

为满足输电要求，据ΔP损＝I送2R

有I送＝

＝

＝

A

＝10A，则送电电压为U送＝

＝

V

＝5×103V

所以升压变压器的变压比为

n1∶n2＝U0∶U送＝240/（5×103）＝6∶125

输电线电压损失ΔU损＝I送R＝10×30V＝300V，

用户端：

U1＝U送－ΔU损＝5×103V－300V＝4700V，据题意可知U2＝220V，所以降压变压器的匝数比为n1′∶n2′＝U1∶U2＝4700/220＝235∶11.因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为

N＝

＝

（盏）

＝470（盏）．

15．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的．在图15甲中，电源的电动势E＝9.0V，电源内电阻可忽略不计；G为小量程的电流表，电流表内阻RG保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图15乙的R—t图线所示．闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA，则当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？

图15

答案：

由I1＝

，得RG＝500Ω　I2＝

，代入数据得：

R′＝2000Ω从R—t图

象可知，此时的温度是120℃

图16

16．如图16所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V，（金属丝和导线电阻不计）．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿前进的方向．列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小．

（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数为U′的关系式（用U′、U、L、h及重力加速度g等表示）．

（2）用导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀？

图17

解析：

（1）设列车加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如图17所示，根据牛顿第二定律得

mgtanθ＝ma①

因为tanθ＝

②[来源:

Zxxk.Com]

由①②两式得a＝g·

③

又设列车加速度为a时，电压表读数为U′，

[来源:

Z_xx_k.Com]

＝

＝

④

由④得DC＝U′L/U⑤

将⑤代入③得a＝g·

⑥

（2）由⑥式可知，g、L、U、h均为常数，则列车加速度a与电压表读数U′成正比，可将电压表上刻度一一对应地改成加速度a的数值，因而可知表盘上加速度a的刻度与电压刻度一样是均匀的．

答案：

（1）a＝g·

（2）均匀[来源:

学+科+网]