1、章末检测提升(十)第十章交变电流传感器一、选择题(本大题共10小题，共40分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)1下列有关传感器的说法中错误的是 ()A土耳其大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B“嫦娥二号”卫星搭载的立体相机获取月球数据利用了光传感器C电子秤称量物体质量是利用了力传感器D火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器答案：D解析：生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光传慼器，电子砰是利用压力传感器，火灾报警器是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或
2、使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，故A、B、C三项对，D项错2(多选)某交变电压为u6sin 314t(V)，则下列说法正确的是 ()A打点计时器接此电源时，打点周期为0.02 sB耐压6 V的电容器不能直接接在此电源上C此电源能使额定电压为6 V的小灯泡正常发光D额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上将被烧毁答案：ABC解析：根据uUmsin t和，以及U有效可知，此交变电流的周期为T0.02 s，电压有效值为6 V，小灯泡的额定电压指的是交流电压的有效值，而电容器的耐压值指的是交流电压的最大值，选项A、B、C正确3图甲、图乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压
3、按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分下列说法不正确的是()A图甲、图乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin100tC图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V答案：C解析：甲乙两图均表示交流电，它们的周期分别为为0.02 s和0.04 s，甲100，所以甲的电压瞬时值表达式为u20sin 100t，根据T可知乙的电压有效值为10 V，选项C错误4一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向
4、磁场若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是()答案：D解析：由题图可知发电机内部磁极与铁芯之间的缝隙中为方向沿半径的辐向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，A、B两项错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势方向发生变化，C项错误，D项正确5(2015安徽卷)图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8
5、 A，则下列说法正确的是()A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是按cd的方向滑动答案：D解析：电流表示数增大，滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从c向d滑动，故D项正确；电压表V1、V2示数不变，故A、B两项错误；原副线圈中的电流和匝数成反比，故应是降压变压器，C项错误6如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用负温度系数的半导体热敏材料制成的传感器，值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I及报警器两端的电压U的变化情况是 ()AI变大，U变大 BI变大，U变小CI变小，U变小 DI变
6、小，U变大答案：C解析： 出现火情时，环境温度升高，使得热敏电阻R3的电阻减小，总电阻将变小，这部分获得的电压减小，即R2两端电压减小，所以R2电流减小，电流表读数减小，外电路的总电阻减小，所以外电压即报警器两端的电压减小，所以C项正确7(多选)一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图所示的交变电动势图象，根据图象提供的信息，以下说法正确的是 ()A线圈转动的角速度为 rad/sB电动势的有效值14.1 VCt1.0102 s时，线圈平面和磁场方向的夹角为30Dt1.5102 s时，穿过线圈平面的磁通量最大答案：ABC解析：角速度 rad/s，A项正确；电动势的有效值E14.
7、1 V，B项正确；电动势的瞬时值e20sint(V)，将t 1.0102s代入该式，解得，这是线圈从中性面开始转过的夹角，故线圈平面和磁场方向的夹角为30，C项正确；t1.5102s时，线圈平面与磁场平行，磁通量最小，D项错8如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是()A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos tB矩形线圈从图示位置经过时间时，通过电流表的电荷量为0C当P位置
8、不动，R增大时，电压表读数也增大D当P位置向上移动、R不变时，电流表读数减小答案：A解析：由于线框转动时两边同时切割磁感线，产生感应电流方向相同，则感应电动势为e2NBL(L)sin(90t)NBScos t，A项正确；矩形线圈从图示位置经过时间时，通过电流表的电荷量为q，B项错误；P位置不动，由于线圈内阻不变，输出电压不变，电压表示数不变，C项错误；P位置向上移动，变压器原、副线圈匝数比减小，输出电压变大，R不变，输出电流增大，输入电流也增大，电流表示数变大，D项错误9(多选)如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不汁的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO转动转轴OO垂直于磁
9、感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度转动，下列判断正确的是 ()A两电压表的示数之比U1U2n1n2B电压表V1示数等于NBL2C当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大D当可变电阻R的滑片P向上滑动时，变压器的输入功率减小答案：AD解析：由理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可知，A项正确；电压表V1示数为电压的有效值，等于，B项错误；当可变电阻R的滑片P向上滑动时，R的有效阻值增大，U2不变，输出功率减小，输入功率减小，C项错误，D项正确10(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变
10、压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻为R1 k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 ()AT1原、副线圈电流分别为103 A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V和220 VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光答案：ABD解析：远距离输电的模型如图所示，T1原线圈的电流为I1 A1103 A，输电线上损失的功率为P损IR10%P1，所以I2 A20 A，选项A正确；T1的匝数比为；
11、T1上副线圈的电压为U250U12105 V，T2原线圈的电压为U3U2I2R2105 V20103 V1.8105 V，选项B正确；T2上原、副线圈的变压比为，选项C错误；能正常发光的灯泡的盏数为：N6104，选项D正确二、填空与实验题(本大题共2小题，共10分把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答)11(4分)(1)某同学为一城市设计路灯自动控制电路要求路灯白天自动熄灭，晚上自动开启请你利用所学过的有关传感器的知识在图中帮他连接好这个自动控制电路(2)某小组用调压变压器供电测定和描绘一只标有“220 V，40 W”的白炽灯灯丝的伏安特性曲线该变压器只有一组线圈，绕在闭合的环形铁芯上，输入
12、端接220 V交流电源的火线与零线，输出端有一个滑片P，移动它的位置，就可以使输出电压在0250 V之间连续变化，图中画出了调压变压器的电路图符号实验室备有交流电压表(量程300 V、内阻约20 k)，交流电流表(量程0.6 A、内阻约10 )，滑动变阻器，开关，导线等实验器材请在图中完成实验电路图(要求在额定电压下测得的数据误差尽量小)答案：(1)如图所示(2)如图所示解析：(1)电磁铁要和直流电源、光敏电阻串联成一个回路，路灯通过衔铁和火线、零线连接，电路如答案图所示(2)原线圈和火线、零线连接，开关应串联在火线上；左边接灯泡，电流表内接电表读数通过调压变压器调节，不需要滑动变阻器电路如答
13、案图所示12(6分)如图甲、乙、丙、丁所示是四种常见的电容式传感器示意图电容器的电容C决定于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素如果某一物理量变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定该物理量的变化.(1)图甲可用来测定角度，当动片与定片之间的角度变大时，可使电容C_(填“变大”“变小”或“不变”)(2)图乙可用来测定液面高度h.在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的_，导线芯外面的绝缘物质就是_液面高度h变大时，可使电容C_(填“变大”“变小”或“不变”)(3)图丙可以测定_它是通过改变_而
14、使电容C发生变化的(4)图丁可以测定位移x.它是通过改变极板间的_，而使电容C发生变化的答案：(1)变小(2)两个极板电介质变大(3)待测压力F极板间距离(4)电介质解析：(1)题图甲，是通过动片的旋进和旋出来改变电极之间的相对面积使电容C变化的角度变大，电极之间的相对面积减小，故电容C变小(2)图乙，导线芯和导电液体相当于电容器的两个极板，导线芯外面的绝缘物质相当于电介质，液面高度h变大时，相当于增大了两板的正对面积，使电容C变大(3)图丙用来测定待测压力F.压力F的变化可引起极间距离的变化，从而改变电容C.(4)图丁是通过改变电介质插入板间的多少，即改变电介质而使电容C发生变化的三、计算题
15、(本大题共4小题，共50分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)13(10分)一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示(1)写出该交变电压的瞬时值表达式；(2)求出该交变电压的有效值；(3)将该交变电压接在匝数比为12的理想变压器原线圈上，副线圈给R16 的小灯泡供电，求灯泡消耗的功率答案：(1)u10sin 50t V(2)7.1 V(3)12.5 W解析：(1)由题中图象知电压最大值为10 V，周期为0.04 s，其角频率50 rad/s.所以瞬时值表达式为u10sin 50t V .(2)有效值为U5
16、V7.1 V.(3)副线圈输出电压U2U110 V.小灯泡的功率为P12.5 W.14(14分)三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程枢纽控制的流域面积为1106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量Q4.511011 m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P1.82107 kW.年平均发电量约为W8.401010 kWh，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面阅读上述资料，解答下列问题(水的密度1.0103 kg/m3，重力加速
17、度g取10 m/s2)(1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量(2)若三峡电站上、下游水位差按H100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率的公式并计算出效率的数值(3)若26台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？(4)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率P14.5106 kW，采用超高压输电，输电电压U500 kV，而发电机输出的电压约为U018 kV，要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻答案：(1)略(2)67.1% (3)192.3天(4)9
18、2502.78 解析： (1)远距离输电的原理图如图所示(2)电站能量转化的效率效率100%67.1%.(3)依据P可知，每台发电机组平均年发电时间t 天192.3天(4)升压变压器原、副线圈的匝数之比9250由P1UI得I9.0103 A又P损I2R5%P1由以上各式解得R2.78 .15(12分)图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce400 的电阻，或只在de间接一只Rde225 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在
19、ce间接400 电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.答案：(1)uab400sin 200t (V)(2)0.28 A或 A(3)解析：(1)由题图乙知200 rad/s，电压瞬时值uab400sin 200t (V)(2)电压有效值U1200 V，理想变压器P1P2，原线圈中的电流I1，解得I10.28 A(或 A)(3)设ab间匝数为n1，则，同理，由题意知，解得，代入数据得.16(14分)北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电
20、量约为98 550 kWh时的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用假如该发电系统的输出功率为1105 W求：(1)按平均每天太阳照射6 h计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？(2)假若输出电压为250 V，现准备向远处输电所用输电线的总电阻为R线8 ，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器答案：(1)2.19105 kWh(或7.8841011 J)(2)116解析：(1)该发电系统的输出功率P1105 W，一年内发电时间t3656 h2 190 h一年内输出的电能EPt2.19105 kWh7.8841011 J(2)依题意作出如图所示的输电示意图升压变压器原线圈的电流为I1 A400 A设当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则IR线5%P所以I2 A25 A升压变压嚣的匝敏比为116