1、第3、4、5章交变电流远距离输电传感器及其应用单元测试一、选择题(每小题4分，共40分)1交变电源的电压是6 V，它跟电阻R1、R2及电容器C、电压表V一起连接组成的电路如图101所示图中电压表的读数为U1.为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值应是U2，则()图101A.U26 VBU26 VCU26 V DU26 V解析：电容器两极板间电压超过电容器的耐压值就被击穿，因此电容器的耐压值是加在电容器两极间电压的瞬时值因此U6 V，D正确答案：D2将输入电压为220 V、输出电压为6 V的变压器，改绕成输出电压为30 V的变压器若副线圈原来的匝数为30匝，原线圈匝数不变，则副线圈应增加的匝数
2、是()A150匝 B120匝C130匝 D144匝解析：，因为副线圈的匝数是30匝，所以原线圈的匝数是1 100匝，根据，所以副线圈应该增加的匝数是120匝答案：B3用U1U和U2kU两种电压输送电能，若输送功率、输电线上损耗功率、输电线的长度和材料都相同，则两种情况下输电线的截面直径之比d1d2为()Ak B.Ck2 D.解析：设输送电压为U，输电线电阻为R，则P耗()2R.因P耗相同，所以由上式可得Ud必为定值，d1d2U2U1k，选项A正确答案：A4如图102所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容
3、器，a、b通过导线与恒定电源两极相接若声源S做简谐运动，则()图102A.a振动过程中，a、b板间的电场强度不变Ba振动过程中，a、b板所带电荷量不变Ca振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流Da向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大解析：由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，因此两极板间的电压U保持不变，根据场强E、C可判断A错、D对再由QCU可知B错由于Q变化，使电容器出现充电、放电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C错答案：D5某农村水力发电站发电机的输出电压，先通过电站附近的升压变压器升压后，再用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器降压后，再用线路接到各用
4、户设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加，这时与用电低谷期比较()A升压变压器的副线圈两端的电压变大B高压输电线路的电压损失变大C降压变压器的副线圈两端的电压变大D降压变压器的副线圈中的电流变大解析：用电高峰期与用电低谷时相比用电总功率增加，所以输送功率增加，因升压变压器原线圈电压不变，副线圈两端电压也就不变，输电电流增加，由U损IR线知，输电线路电压损失变大，降压变压器原线圈电压降低，副线圈电压降低，又因用电功率增加所以降压变压器副线圈中电流变大综上所述，B、D项正确答案：BD6如图103所示，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V
5、1、V2为理想交流电压表，R1、R2、R3为电阻，原线圈两端接电压一定的正弦交流电，当开关S闭合时，各交流电表的示数变化情况应是()图103A.电压表V1读数变小 B电压表V2读数变大C电流表A1读数变大 D电流表A2读数变小解析：理想变压器，开关S闭合时，V2示数不变，R总变小，A2示数变大，由电流关系A1示数也变大，V1示数减小，故A、C正确答案：AC7通有电流iImaxsint的长直导线OO与断开的圆形导线圈在同一平面内，如图104所示(设电流由O至O为正)，为使A端的电势高于B端的电势且UAB减小，交流电必须处于每个周期的()图104A.第一个周期 B第二个周期C第三个周期 D第四个周
6、解析：由E可知，要E减小，即要减小，题中要求EAEB，由楞次定律知，只有在0内才符合要求答案：A8.如图105所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A电压表的示数增大BR2中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大解析：当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大答案：ABC9一
7、个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 ，磁感应强度B随时间t的变化关系如图106所示则线框中感应电流的有效值为()图106A.105A B.105AC.105A D.105A解析：03 s内的感应电动势E1S(6102)2 V0.72105 V，感应电流I12105A；同理可求得35 s内的感应电流I23105A.设感应电流有效值为I，由有效值的定义应有(2105)2R3(3105)2R2I2R5，解得I105A.答案：B10如图107所示，一台理想的变压器副线圈接有5个相同的灯泡，若L1、L2、L3、L4恰能正常发光，如果原副线圈的匝数比为41，
8、则原线圈电路中的灯泡L5()图107A.一定正常发光 B比正常发光要暗些C比正常发光要亮些 D一定会烧坏解析：4个灯泡并联，电路中总的电流是每个灯泡额定电流的4倍，原副线圈的匝数比是41，所以原副线圈的电流之比为14，副线圈中的总电流是一个灯泡额定电流的4倍，所以原线圈中的电流是一个灯泡的额定电流，所以原线圈电路中的灯泡正常发光答案：A二、实验题(共16分)图10811.(8分)有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度，其结构如图108所示，角速度计固定在待测装置上，元件A可在光滑杆上滑动，静止时，电压输出刚好为零当装置绕竖直轴OO转动时，元件A在光滑杆上发生位移并输出电压信号，成为航天器制导
9、系统的信息源已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l0，电源的电动势为E，滑动变阻器B总长度为l，当系统以角速度转动时，求U与的函数关系为_解析：当系统以角速度转动时，对元件A，弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为kxm2(l0x)，电压表的读数UE，解得U与的函数关系为U.当xl时，UE，上式成立的条件是.答案：U( )12(8分)如图109(a)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图109(b)所示，试根据这一特性由图1010中给定的器材设计一个自动光控电路图1
10、010解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大根据题意设计一个自动光控电路如图1011所示控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作答案：见图1011三、计算题(共44分)13(8分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图1012所示，发电机内阻r5.0 ，外电路电阻R95 ，已
11、知感应电动势的最大值Emaxnmax，其中max为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数图1012解析：由t图线看出max1.0102 Wb，T3.14102 s.已知感应电动势的最大值Emaxnmax，又，故电路中电流最大值Imax2 A.交流电流表的示数是交流电的有效值，即I1.4 A.答案：1.4 A14(10分)如图1013所示，左侧的圆形导电环半径为r1.0 cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C100 pF的电容器相接，导电环的电阻不计环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁场磁感应强度B的变化率为100sint.若
12、电容器C所带电荷量的最大值为1.41109 C，则所用理想变压器的原副线圈的匝数之比为多少？(取210)图1013解析：圆形导电环中感应电动势的最大值为Em100r2 V.电容器两端的最大电压为Um V14.1 V，变压器原副线圈匝数比为n1n2EmUm1100.答案：110015.(12分)如图1014所示，圆形线圈共100匝，半径为r0.1 m，在匀强磁场中绕过直径的轴OO匀速转动，磁感应强度B0.1 T，角速度为 rad/s，电阻R10 ，求：(1)线圈由图示位置转过90时，线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式(磁场方向如图1014所示，图示位置为t0时刻)解析：(1)当
13、从图示位置转过90时，线圈中有最大感应电流，EmNBS30 V，则Im3 A.(2)由题意知：iImsint，而Im3 A， rad/s，所以，i3sint A.答案：(1)3 A(2)i3sint A16(14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 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：(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：建立如图1015所示的远
14、距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比图1015本题可以从线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求出U3.(1)由线路损耗的功率P线IR线可得I线 A6 A.又因为P输出U2I线，所以U2 V1 500 V，U3U2I线R线(1 500610) V1 440 V.根据理想变压器规律，.所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13和7211.(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图1016所示)，由P输出UI线可得I线 A18 A.所以线路损耗的功率P线IR线18210 W3 240 W.用户得到的电压U用户UI线R线(5001810) V320 V.用户得到的功率P用户P输出P线(9 0003 240) W5 760 W.答案：(1)137211(3)320 V5 760 W
