1、第十章 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4个小题，每小题4分，共16分每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1如图1所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是 ()图1A5 A B5 AC. A D3.5 A解析：题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量：QI12RI22R(4)2R(3)2R25RT.令此交变电流的有效值为I，应有QI2RT，故I2RT25RT，解得I5 AB项正确答案：B2如图2所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重
2、物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力了若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值，已 图2知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为 ()AG2kL BGkLCGkL DGkIL解析：电子地磅上有重物时，根据受力平衡及胡克定律得Gkx，不称物体时，滑片P在A端，放置重物G时，滑片下移x，变阻器在电路中的有效电阻为R(Lx)(L)由电路的特点，根据闭合电路欧姆定律可得I将 R代入得I，整理得G2kL，所以A正确答案：A3(2010广州调研)如图3
3、所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压“u311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器，电流表A2是值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3是一定值电阻当传感器R2所在处出现火情时，下列说法正确的是 ()图3AA1的示数不变，A2的示数增大BA1的示数增大，A2的示数增大CV1的示数增大，V2的示数增大DV1的示数不变，V2的示数减小解析：当R2所在处出现火情时，温度升高，其电阻减小，因V1不变，所以副线圈中输出端的电压不变，副线圈中并联电路
4、两端的电压减小，V2减小，A2根据欧姆定律判断也减小因副线圈的总电阻减小，副线圈输出功率增大，A1读数增大，综述D项正确答案：D4(2010三亚模拟)如图4所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是()图4A原线圈中的电流为nIB变压器的输入功率为UI/nC电动机输出的总功率为I2RD电动机两端电压为IR解析：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为，故A错误；原线圈的输入功率则为U，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率
5、为U，两端电压为，故C、D错误答案：B二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全选对的得6分，只选1个且正确的得1分，错选或不选的得0分)5为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图5所示，两变压器匝数分别为N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表，则 ()AN1N2 图5BN3N4Ca为交流电流表，b为交流电压表Da为交流电压表，b为交流电流表解析：题图左半部分中变压器与导线并联为电压互感器，为获得低电压，N1N2；题图右半部分中变压器与导线串联为电流互感器，为获得小电流，N3N4.故A、D选项正确答案：AD6一个矩
6、形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e10sin4t V，则 ()A该交变电动势的频率为2 HzB零时刻线圈平面与磁场垂直Ct0.25 s时，e达到最大值D在1 s时间内，线圈中电流方向改变100次解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4，由角速度和周期、频率的关系2f得到此交变电动势的频率为2 Hz，周期是0.5 s，所以选项A正确周期是0.5 s，所以1 s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误代入表达式t0.25 s，得到e0，选项C错误零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确综上所述，本题的正确选项为A、B.答案：AB7
7、如图6所示，2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重此次灾害牵动亿万人的心为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变) ()图6A输电电流为3I B输电电流为9IC输电电压为3U D输电电压为U解析：高压线上的热耗功率PI2R线 若热耗功率变为9P，则9PI2R线 由得I3I，A对又输送功率不变，由PUIUI得UU，所以D对答案：AD8一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的
8、轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图7甲所示，则下列说法正确的是 ()图7At0时刻，线圈平面位于中性面位置Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，交流电动势达到最大D该线圈相应产生的交流电动势的图象如图6乙所示解析：由t图知，t0时，最大，即线圈处于中性面位置，此时e0，故A项正确、D项错误；由图知T0.04 s，在t0.01 s时，0，最大，e最大，则B项正确；在t0.02 s时，最大，0，e0，则C项错误答案：AB9如图8所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S闭合时 ()图8A交流电压表V1和V2的
9、示数一定都变小B交流电压表只有V2的示数变小C交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D电流表A1、A2的示数变大解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，V2示数变小，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，V2示数变小，则A3示数变小B、D项正确答案：BD三、非选择题(本题包括3小题，共54分按题目要求作答，解答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(10分)如图9所示，图甲为热敏电阻的Rt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
10、阻为100 .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E9.0 V，内阻可以不计图中的“电源”是恒温箱加热器的电源则图9(1)应该把恒温箱内的加热器接在_(填“A、B端”或“C、D端”)(2)如果要使恒温箱内的温度保持50，可变电阻R的阻值应调节为_.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(2)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，当线圈中的电流大于或等于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，
11、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要使恒温箱内的温度保持50，即50时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I，r为继电器的电阻由图甲可知，50时热敏电阻的阻值为90 ，所以RRr260 .答案：(1)A、B端(2)26011(22分)如图10所示的电路中，理想变压器初级线圈匝数n11000匝，次级有两个线圈，匝数分别为n2500匝，n3200匝，分别接一个R55 的电阻，在初级线圈上接入U1220 V的交变电流求：图10(1
12、)两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流解析：(1)对两个次级线圈有，所以U2，U3又P，所以.(2)由欧姆定律得I22 A，I30.8 A.对有两个次级线圈的变压器有n1I1n2I2n3I3所以I1I2I31.16 A.答案：(1)254(2)1.16 A12(22分)如图11甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R1 的电阻，导轨间距L0.2 m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.8 T一根电阻r0.3 的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨良好接触，若导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示(正弦曲线)求：图11(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式(2)整个电路在1分钟内产生的热量解析：(1)由速度图象得，某时刻导体棒运动速度表达式v10sin10t m/s导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为eBLv10BLsin10t1.6sin10t V(2)感应电动势的最大值为Em10BL1.6 V感应电动势的有效值为E V回路中的总电阻为Rr0.8 电流I A整个电路在1分钟内产生的热量为QI2Rt96 J.答案：(1)e1.6sin10t V(2)96 J
