阶段示范性金考卷10交变电流 传感器.docx
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阶段示范性金考卷10交变电流传感器
阶段示范性金考卷(十)
本卷测试内容:
交变电流 传感器
本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共110分。
测试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题,共60分)
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,第2、6、9、11小题,只有一个选项正确;第1、3、4、5、7、8、10、12小题,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)
1.下列说法正确的是( )
A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号
B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器的作用是控制电路的通断
C.电子秤所使用的测力装置是力传感器
D.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越大
解析:
电话话筒的作用是把声信号变为电信号,A选项错误;电熨斗中用到双金属片,是利用温度传感器控制电路的通断,B选项正确;电子秤是利用压敏电阻把力信号转变为电信号,是力传感器,C选项正确;半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减小,D选项错误。
答案:
BC
2.[2014·北京市怀柔区高三适应性练习]某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图象如图所示,下列说法中正确的是( )
A.交变电流的频率为0.02Hz
B.交变电流的瞬时表达式为i=5cos50πt(A)
C.在t=0.01s时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大
D.若发电机线圈电阻为0.4Ω,则发电机的热功率为5W
解析:
根据图象可知im=5A,T=20×10-3s=0.02s,所以,交变电流的频率f=1/T=50Hz,瞬时表达式为i=imcosωt=imcos(
)t=5cos100πt(A),所以选项A、B错误;在t=0.01s时,交变电流的瞬时值最大,说明感应电动势最大,穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大,磁通量最小,选项C错误;该余弦交变电流的有效值为i有=im/
,若发电机线圈电阻为0.4Ω,则其热功率为P热=i
R=5W,所以选项D正确。
答案:
D
3.[2015·山西大学附中高三模拟]如图所示电路,变压器为理想变压器。
现将滑动变阻器的滑片从某一位置滑动到另一位置时,电流表A1的示数减小0.1A,电流表A2的示数减小1A,则下列说法正确的是( )
A.灯泡L1变亮
B.灯泡L1变暗
C.变压器为升压变压器
D.变压器为降压变压器
解析:
电压不变,流过A2的电流减小,灯L2的分压减小,灯L1分压变大而变亮,选项A正确,B错误;由变压器公式有
=
=
,解得
=
,为降压变压器,选项C错误,D正确。
答案:
AD
4.如图所示为一理想变压器,在原线圈输入电压不变的条件下,要提高变压器的输入功率,可采用的方法是( )
A.只增加原线圈的匝数
B.只增加副线圈的匝数
C.只减小用电器R1的电阻
D.断开开关S
解析:
变压器的输入功率由输出功率决定,因此只要增大其输出功率即可。
输入电压不变,原线圈匝数增加输出电压减小,输出功率减小,A项错误;副线圈匝数增加,输出电压增大,输出功率增大,B项正确;在匝数不变的情况下,输出电压不变,闭合开关或减小R1电阻都使负载电阻减小,消耗的功率增大,即输出功率增大,C项正确,D项错误。
答案:
BC
5.如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。
下列说法正确的是( )
A.图甲表示交流电,图乙表示直流电
B.两种电压的周期相等
C.两种电压的有效值相等
D.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtV
解析:
因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向,因此两图均为交流电,A错;两图象的周期都是2×10-2s,故B对;对于正弦交流电才有U有效=
,虽然两图的峰值相同,但图乙非正弦(余弦)交流电,不适用上式有效值的求法,故C错;正弦交流电电压瞬时值的表达式为u=Umsinωt,由图甲可知Um=311V,T=2×10-2s,可得ω=
=100π,代入上式得u=311sin100πtV,故D对。
答案:
BD
6.[2014·东城区模拟]如图所示,理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压u,u=220
sin100πt(V),原、副线圈的匝数比n1∶n2=10∶1,电压表接在副线圈c、d两端,输电线的等效电阻为R,原来开关S是断开的。
则当S闭合一段时间后( )
A.电压表示数不变,示数为22V
B.电压表示数不变,示数为220
V
C.灯泡L两端的电压将变大
D.电流表示数一定为0
解析:
当S闭合一段时间后,电压表示数不变,由
=
得U2=
U1=
×220V=22V,即电压表示数为22V,选项A正确,B错误。
S闭合后有交流电通过电容器和电流表,电流表示数不为零,D错误。
S闭合后,电容器与灯泡L并联的电阻减小,由于U2不变,所以灯泡L两端的电压将变小,C错误。
答案:
A
7.如图甲所示,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交流电的电动势图象如图乙所示,经原、副线圈的匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电,如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为22W。
现闭合开关,灯泡正常发光。
则( )
A.t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零
B.交流发电机的转速为50r/s
C.变压器原线圈中电流表示数为1A
D.灯泡的额定电压为220
V
解析:
由题图知t=0.01s时e=0,此时线圈平面位于中性面,磁通量最大,A错;周期T=0.02s,所以n=
=50r/s,B对;由理想变压器原理得:
=
,其中U1=
V,得UL=220V,IL=
=0.1A,而
=
,得I1=1A,C对;灯泡的额定电压为交流电压的有效值220V,D错。
答案:
BC
8.如图所示,三只灯泡均正常发光,现将滑动变阻器R的滑片向下移动,已知原线圈上的电压及原、副线圈的匝数均不变,则下列说法中正确的是( )
A.灯L3变暗
B.灯L1和L2均变暗
C.变压器原线圈的输入功率变大
D.副线圈n2中的电流变大
解析:
由于原线圈上的电压及原、副线圈的匝数均不变,由电压与匝数成正比可知,两个副线圈上的电压均不变。
当滑动变阻器R的滑片向下移动时,副线圈n3中的电流增大,电阻R1的电压增大,由闭合电路欧姆定律可得,灯L3两端的电压减小,故灯L3变暗,而副线圈n2的电压及回路中的电阻和电流不发生变化,故灯L1和L2的亮度不变,A正确,B、D错误;由于副线圈n3中的电流增大,则原线圈中的电流也随之增大,故原线圈的输入功率变大,C正确。
答案:
AC
9.[2015·岳阳模拟]如下图所示,L1和L2是高压输电线,甲、乙是两只互感器,若已知n1∶n2=1000∶1,n3∶n4=1∶100,图中电压表示数为220V,电流表示数为10A,则高压输电线的输送电功率为( )
A.2.2×103W B.2.2×10-2W
C.2.2×108WD.2.2×104W
解析:
根据图甲可得,高压输电线的输送电压U=
U甲=220kV;根据图乙可得,输送电流I=
I乙=1000A;所以高压输电线的送电功率P=UI=220kV×1000A=2.2×108W。
故C正确。
答案:
C
10.如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3300V,副线圈两端电压U2为220V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2V。
则( )
A.原线圈的匝数为1650匝
B.副线圈的匝数为55匝
C.当开关S断开时,电压表读数变小
D.当开关S断开时,A2和A1读数均减小
解析:
由变压器电压与匝数的关系可知原线圈与电压表之间有
=
,得原线圈匝数为1650匝,选项A正确;由电压表与副线圈电压关系,可得副线圈匝数为110匝,选项B错误;断开开关S,电压表匝数为1,没有变化,则电压表读数不变,选项C错误;当开关S断开时,输出端总电阻增大,输入和输出电压不变,则输出电流减小,输出功率减小,输入电流也减小,选项D正确。
答案:
AD
11.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2,两端分别接有4个阻值相同的灯泡,已知4盏灯均能发光,则L1和L2的功率之比为( )
A.1∶1B.1∶3
C.9∶1D.3∶1
解析:
变压器原线圈中输入电流为副线圈电流的2倍,L1中的电流为副线圈中输出电流的3倍,L1的功率为L2功率的9倍,所以L1和L2的功率之比为9∶1,选项C正确。
答案:
C
12.[2014·衡水中学模拟]如图所示,一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1,原线圈接入电压为220V的正弦交流电源,一只理想二极管和一个阻值为10Ω的电阻R串联接在副线圈上。
则以下说法中正确的是( )
A.1min内电阻R上产生的热量为1452J
B.电压表的读数为22V
C.二极管两端的最大电压为22V
D.若将R换成一个阻值大于10Ω的电阻,则电流表读数变小
解析:
由于匝数比是10∶1,所以输出电压为22V,根据理想二极管的单向导电性和交变电流有效值的定义,得电阻R上电压的有效值是11
V,1min内电阻R上产生的热量为Q=
t=1452J,选项A正确,B错误。
理想二极管反向电阻无穷大,当加反向电压时,二极管两端的电压最大值为22
V,选项C错误。
如果电阻R变大,则输出功率变小,输入功率变小,所以电流表读数变小,选项D正确。
答案:
AD
第Ⅱ卷 (非选择题,共50分)
二、实验题(本题共13分)
13.(13分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件,现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整。
已知常温下待测热敏电阻的阻值为40~50Ω。
热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:
盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0~10Ω)、开关、导线若干。
(1)图中,a、b、c三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性的曲线是________。
(2)在虚线框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小。
(3)根据电路图,在图中的实物图上连线。
解析:
(1)热敏电阻随温度的升高,阻值减小,在IU图线中,任一点的
=
,可见c正确。
(2)热敏电阻为40~50Ω。
由电压表、电流表内阻知临界阻值R0=
=
Ω=50
Ω,即热敏电阻属小电阻,应用“外接法”,因要描绘伏安曲线电压从0开始连续变化。
因此用滑动变阻器的“分压式”接法,电路图如图所示。
(3)实物连线如图:
答案:
(1)c
(2)、(3)见解析
三、计算题(本题共2小题,共37分)
14.(17分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有一量程为3A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“6V、6W”的相同灯泡.输入端交变电压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。
解析:
(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=
27
V其有效值为U1=
=27V
根据
=
代入数据可得U2=9V即为电压表读数。
(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2
为使副线圈接入的灯泡最多,则I1取允许通过的最大电流的有效值为3A
根据U1I1=U2I2代入数据可得I2=9A
正常发光时每个灯泡中的电流为ID=
=1A
所以允许接入的灯泡个数为n=
=9。
(3)电阻两端电压为UR=U2-UD=3V
电阻阻值为R=
=
Ω。
答案:
(1)9V
(2)9 (3)
Ω
15.(20分)如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动。
线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连。
线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,其磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中B0、B1和t1均为已知。
在0~t1时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω逆时针(从上往下看)匀速转动。
线框中电流逆时针方向为正方向(从左向右看)求:
(1)0~t1时间内通过电阻R的电流大小;
(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;
(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量。
解析:
(1)0~t1时间内,线框中的感应电动势
E1=n
=
根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流
I=
=
。
(2)线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω
感应电动势的有效值E=
nB1L1L2ω
通过电阻R的电流的有效值I=
线框转动一周所需的时间t=
此过程中,电阻R产生的热量
Q=I2Rt=πRω(
)2。
(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中,
平均感应电动势
=n
=
平均感应电流
=
通过电阻R的电荷量q=
Δt=
。
答案:
(1)
(2)πRω(
)2
(3)
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- 阶段示范性金考卷10交变电流 传感器 阶段 示范性 考卷 10 电流