1、章末过关练(十)交变电流传感器(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分每小题只有一个选项符合题意)1图1甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是()甲乙图1A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左C电流表示数显示的是交流电的有效值，正弦交流电的电流有效值等于最大值的倍，电流表的示数为1
2、0 A，选项A错误；因为交流电的瞬时值为i10cos t，根据图乙可知，交流电的周期为T2102 s，则线圈转动的角速度为100 rad/s，选项B错误；0时刻线圈平面与磁场平行，t0.01 s，t时间内线圈转过弧度，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；0.02 s时的情况与0时刻的情况相同，根据右手定则可以判定，此时通过电阻R的电流方向自左向右，选项D错误2如图2所示，匀强磁场的磁感应强度B T单匝矩形线圈面积S1 m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO匀速转动线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相连，为交流电流表调整副线圈的滑动触头P，当变压器原、副线圈匝数比为12时，副线圈电路中标有“36 V
3、36 W”的灯泡正常发光以下判断正确的是() 【导学号：96622471】图2A电流表的示数为1 AB矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC从矩形线圈转到中性面开始计时，线圈电动势随时间的变化规律e18sin 90t(V)D若矩形线圈转速减小，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移C灯泡正常发光，故副线圈两端电压为36 V且副线圈中的电流为1 A，又因为原、副线圈匝数比为12，故原线圈两端电压为18 V且线圈中电流为2 A，即电流表示数为2 A，矩形线圈产生的电动势的有效值为18 V，A、B项错误；因矩形线圈产生的交流电为正弦交流电，故交流电的最大值为Em18 V，由EmNBS，解得90，故若从
4、中性面开始计时，线圈电动势随时间的变化规律为e18sin 90t(V)，C项正确；若矩形线圈转速减小，原、副线圈两端的电压都将减小，为增大副线圈两端电压，应使副线圈匝数增加，即应将P下移，D项错误3有一个消毒用电器P，电阻为20 k，它只有在电压高于24 V时才能工作今用一个光敏电阻R1对它进行控制，光敏电阻在光照时为100 ，黑暗时为1 000 .电源电动势E为36 V，内阻不计，另有一个定值电阻R2，电阻为1 000 .下列电路开关闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作的是() 【导学号：96622472】C对A电路，在光照时，光敏电阻为100 ，P电阻为20 k，R2电阻为
5、1 000 ，P分得电压超过E，正常工作；黑暗时，光敏电阻1 000 ，P分得电压超过E，正常工作，A错误；同理可以求得B电路在光照和黑暗时，P分得电压超过E，都可以正常工作，B错误；电路C中P与R2并联，并联总电阻略小于1 000 ，能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作，C正确；电路D中P与R1并联，光照时并联部分电阻小于100 ，此时P分得的电压远小于24 V，不能正常工作，黑暗时并联总电阻小于1 000 ，P分得电压同样小于24 V，也不能正常工作，D错误4如图3甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为101，原线圈接入如图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)
6、，电压表和电流表均为理想电表，R0和R1为定值电阻R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小下列说法中正确的是()图3A电压表的示数为22 VBR处出现火情时电压表示数增大CR处出现火情时电流表示数增大DR处出现火情时R1消耗的功率增大C由图乙知原线圈电压的有效值U1220 V，根据，解得副线圈电压U222 V，选项A错误；R处出现火情时热敏电阻阻值变小，副线圈总电阻变小，副线圈中电流增大，原线圈中电流也增大，所以电流表示数增大，选项C正确；副线圈两端电压不变，选项B错误；副线圈中电流增大，R0两端电压增大，R1两端的电压减小，所以R1消耗的功率减小，选项D错误5某水库用水带动如图4甲所示的
7、交流发电机发电，其与一个理想的升压变压器连接，给附近工厂的额定电压为10 kV的电动机供电交流发电机的两磁极间的磁场为匀强磁场，线圈绕垂直匀强磁场的水平轴OO沿顺时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的电动势如图乙所示连接各用电器的导线电阻忽略不计，交流电压表与交流电流表都是理想电表下列说法正确的是()图4A0.01 s时通过电流表的电流的方向向右B变压器原、副线圈的匝数比为120C进入电动机的电流的频率是100 HzD开关S闭合时电压表和电流表的示数均变大A经过0.01 s，即半个周期，由楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向为DCBA，故通过电流表的电流向右，选项A正确；由图乙可知电压的
8、最大值为550 V，则变压器原、副线圈的匝数比为10 000，选项B错误；变压器不改变交变电流的频率，故进入电动机的电流的频率仍为50 Hz，选项C错误；开关S闭合时，电压表的示数不变，因输出的功率增大，输入功率也增大，故电流表的示数增大，选项D错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分每小题有多个选项符合题意全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)6图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变，且n1n2n4n3.当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是()图5A用户的总电阻减小B用户的电压U4增大CU1U2U4U3D用户消
9、耗的功率等于发电机的输出功率AC对两个变压器，所以，选项C正确；由能量守恒定律可知，发电机的输出功率等于用户消耗的功率和输电导线消耗的功率之和，选项D错误；输出电压U1一定，U2也一定，当用户消耗的功率P出增大时，负载增多，并联支路增加，用户的总电阻减小，P出IR负载，降压变压器的输出电流I4增大，由知，降压变压器的输入电流I3增大，即I2增大，则U3U2I2r减小，用户的电压U4减小，选项A正确，B错误7如图6所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n216、n3144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V18 W”的灯泡相
10、连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中正确的是()图6A原线圈的匝数为880B当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 VC当开关接2时，原线圈的输入功率约为18 WD当开关接2时，原线圈的输入功率约为11 WABD由得n1880，选项A正确；当开关接2时，有，解得U40 V，设交流电周期为T，T，U20 V，选项B正确；灯泡电阻为R72 ，灯泡消耗的实际功率为P W11 W，选项C错误、D正确8某供电系统是由交流发电机输出电压和副线圈匝数可调的变压器组成，如图7所示图中R0表示输电线的电阻则() 【导学号：96622473】图7A当电压表示数减小，而用电器负载不变时，不
11、改变触头位置，电流表示数增大B当电压表示数减小，而用电器负载不变时，适当上移触头P，可使电流表示数不变C当电压表示数不变，当用电器负载增加时，不改变触头位置，电流表示数不变D当电压表示数不变，当用电器负载增加时，适当上移触头P，电流表示数一定增加BD根据理想变压器的电压比等于匝数比，当输入电压减小时，输出电压U2也减小，由I可知I2减小，又因，所以I1减小，故电流表的示数减小，选项A错误；根据，减小U1，上移触头P，n2变大，U2可能不变，电流表的示数可能不变，选项B正确；增加负载相当于减小电阻值，根据，输出电压U2不变，则电流表示数变大，电流表的示数变大，选项C错误；根据，上移触头P，n2变
12、大，输出电压U2变大，则电流表示数变大，电流表的示数变大，选项D正确9如图8所示，一个面积为S，阻值为r的矩形线圈共n匝，绕垂直匀强磁场的轴以角速度匀速转动，磁感应强度为B.线圈两端分别始终与两固定圆环K、L接触良好且摩擦很小，两圆环连接在电阻上，理想交流电压表和电容器(容抗忽略不计)都与电阻并联，现把K圆环接地，以下说法正确的有()图8A线圈转动一周过程中，电容器两极板所带电荷量保持不变B若电容器中有一带电的油滴，则油滴会始终处于平衡状态C虽然K环接地，但线圈转动过程中仍有时K环电势高于L环电势，故流经电阻R的电流方向是变化的D线圈匀速转动过程中，交流电压表的示数为CD矩形线圈在绕垂直于磁场
13、的轴转动过程中产生正弦式交变电流，其瞬时值表达式enBSsin t(V)，C项正确；电容器两极板间电势差Usin t，由QCU可知，电容器所带电荷量是周期性变化的，A项错；由E可知，两极板间场强周期性变化，油滴所受电场力变化，故油滴不会始终处于平衡状态，B项错；电压表示数为电阻R(电容C)两端电压的有效值，U有，D项正确三、非选择题(本题共3小题，共51分按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10.(17分)(2017泰州模拟)如图9所示，正方形线圈MNPQ边长为L，每条边电阻均为R，M、N两点外
14、接阻值为R的灯泡磁感应强度为B的匀强磁场与MN边垂直线圈以角速度绕MN匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时，求：【导学号：96622474】图9(1)感应电动势瞬时值；(2)PQ边受到的安培力；(3)灯泡的瞬时电功率【解析】(1)PQ棒切割磁感线产生感应电动势EBLvvLEBL2.(2)通过PQ的电流IPQ受到的安培力FBIL解得F.(3)通过灯泡的电流I灯灯泡消耗的电功率PIR解得P.【答案】(1)BL2(2)(3)11(17分)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S0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内
15、阻不计，磁场的磁感应强度B T用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V11 kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图10所示，求：图10(1)发电机的输出电压为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？【解析】(1)EmNBS1 100 V输出电压的有效值为U11 100 V.(2)根据得51.(3)根据P入P出2.2104 W再根据P入U1I1，解得I120 A.【答案】(1)1 100 V(2)51(3)20 A12(17分)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9
16、 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.求：【导学号：96622475】(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？【解析】(1)输电电路图如图所示，由P4%P输出和PIR得I26 A则U送1 500 V升压变压器原、副线圈匝数比输电线上电压损失UI2R60 V故降压变压器输入电压U1U送U1 440 V故降压变压器原、副线圈匝数比.(2)若不用变压器，则输电电流I18 AUU0IR320 V，PP输出I2R5 760 W.【答案】(1)137211(2)320 V5 760 W
