1、交变电流传感器(满分：100分时间：60分钟)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。15题只有一个选项正确，68题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分)1如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则()A乙图中Oa时间段对应甲图中A图至B图的过程B乙图中c时刻对应甲图中的C图C若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变了50次D若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz解析：由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过个周期
2、电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此甲图中A至B图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A正确；甲图中的C图对应的电流为零，B错误；每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，所以一个周期以内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应Od段等于交变电流的一个周期，若已知d等于0.02 s，则频率为50 Hz,1 s内电流的方向将改变100次，C错误；而D选项频率应该是25 Hz。答案：A2一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是 ()解析：选项A、B中交变电流的有效值都为 A，选项C中恒定电流的大小为1.5 A，选项D中交变电
3、流的有效值为2 A，根据热量的表达式QI2Rt得出选项D正确。答案：D3某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1800匝和n2200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10 V和0.8 V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是()A副线圈的匝数太少B副线圈的电阻太小C原线圈的匝数太多，电阻过大D没有将铁芯B安装在铁芯A上解析：根据，可知副线圈输出电压U22.5 V，即测出来的结果偏低，这是由于
4、该同学实验中没有将铁芯B安装在铁芯A上，有漏磁现象，存在电能损失，导致变压器的输出电压变低，故A、B、C错误，D正确。答案：D4(2021浙江名校联盟新高考创新卷)2019年7月1日，被誉为“疆电东送”高速通道的1 100千伏“新疆淮东安徽皖南”特高压直流工程正式投运，它是目前世界上电压等级最高、送电距离最远的特高压直流输电工程。在输送功率不变的情况下，和试投运电压550千伏相比的优点是()A可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率C输电速度是试投运时速度的2倍D因输电线上的电阻而损失的电功率减少到试投运的25%解析：高压输电不能节省输电线的材料，选项A错误；特高压直流输电不可以调节交流
5、电的频率，选项B错误；特高压直流输电不会改变输电速度，选项C错误；根据PUI得，全压输电电压升为试压电压的2倍时，输电电流变为原来的，根据P损I2R输电线上的功率损失将变为试压功率损失的25%，故D正确。答案：D5(2021适应性测试广东卷)科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比为1100。下列说法正确的是()A线圈转速等于2 r/s时，点火器可以产生电火花B线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生
6、电火花C电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花D电压表的示数为25 V时，点火器可以产生电火花解析：线圈在匀强磁场中转动产生交流电，设转速为n，则发电机产生的最大电动势为EmNBSNBS2n发电机产生的最大电动势等于变压器的输入线圈电压的最大值，U1mEm，根据变压器两端的匝数比等于电压比，有钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花，现令U2m5 000 V，联立各方程解得U1m50 V，n r/s3.18 r/s故线圈转速等于4 r/s时，副线圈的电压最大值超过了5 000 V，能产生电火花，故A错误，B正确；电压表的示数为原线圈两端的电压有效值，刚点火时UV25 V5
7、 V和25 V均小于25 V，则不能达到点火电压，故C、D错误。答案：B6如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则()A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析：由题图乙知t0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故选项A正确。由图乙知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb23，再由周期与转速的关系n得nanb32，故选项B错误。因Ta4102 s，故fa25 Hz，选项C正确。因E
8、ma15 V，而EmNBS，故EmbEma10 V，Eb5 V，选项D错误。答案：AC7(2021山东聊城高三模拟)如图所示，磁极N、S间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度大小为B0，矩形线圈ABCD的面积为S，线圈共n匝，电阻为r，线圈通过滑环与理想交流电压表V和阻值为R的定值电阻相连，AB边与滑环E相连；CD边与滑环F相连。线圈绕垂直于磁感线的轴OO 以角速度逆时针匀速转动，图示位置恰好与磁感线方向垂直。以下说法正确的是()A线圈在图示位置时，电阻R中的电流方向为从M到NB线圈从图示位置开始转过180的过程中，通过电阻R的电荷量为C线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为D线圈在图示位置时电压表
9、示数为R解析：线圈在图示位置时，穿过线圈磁通量最大，此时电流为0，故A错误；线圈自图示位置开始转过180的过程中，通过电阻R的电荷量为qttt，故B错误；由功能关系可知，线圈转动一周的过程中克服安培力做的功等于回路中产生的热量即为QI2(Rr)T2(Rr)2(Rr)，故C正确；电压表的示数为交变电流的有效值，为UIRR，故D正确。答案：CD8(2021四川棠湖中学高三月考)如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为41，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计。从某时刻开始单刀双掷开关掷向a，在原线圈两端加上如图乙所示交变电压，则下列说法中正确的是()A当开关与a连
10、接时，电压表的示数为55 VB当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，电压表示数不变，电流表的示数变大C开关由a扳到b时，副线圈电流表示数变为原来的2倍D当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为原来2倍解析：根据输入电压的图象可读出变压器原线圈两端的电压有效值为U1220 V，而变压器两端的电压比等于匝数比，有U2U1220 V55 V，电压表测量的是副线圈输出电压的有效值为55 V，故A正确；当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，因U1220 V不变，则U255 V不变，即电压表的示数不变，负载电阻变小，则副线圈的电流变大，即电流表的示数变大，故B正确；开关由a扳到b时，副线圈
11、的电压变为U2U1220 V110 V，电压变为原来的2倍，负载电阻不变，则电流表的示数变为原来的2倍，故C正确；变压器能改变电压和电流，但不改变交流电的频率，则当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率不变，故D错误。答案：ABC二、非选择题(共3小题，52分)9(16分)(2021河南洛阳质检)为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位：勒克斯(lx)。(1)如图乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时控制开关自动启动照明系统。
12、要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开关接通照明系统，则R1_k。(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源(E3 V，内阻未知)，电阻箱(099 999 )。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为_k；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值R0_k(结果保留三位有效数字)。解析：(1)电阻R1和R0串联，当照度1.0(lx)时，电阻R020 k，则R110 k；(2)由图可知，图丙的电阻为R262.5 k
13、，图丁的电阻R222.5 k，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2R0R2，所以R040.0 k。答案：(1)10(2)62.540.010(18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uab-t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。解析：(1)由题图乙知200
14、 rad/s，电压瞬时值uab400sin 200t V。(2)电压有效值U1200 V，理想变压器P1P280 W，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。答案：(1)uab400sin 200t V(2)0.28 A或 A(3)11(18分)一个小型水力发电站，发电机输出电压U0250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm30 kW，它通过总电阻为R线2 的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压为U220 V的白炽灯，额定总功率为P用22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。(1)当居民区的
15、电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率为多大？(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户端变压器的降压比为401，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率为多大？解析：(1)由P知居民区的总电阻为R用2.2 。所以当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是U灯R用131 V。发电机实际输出的电功率为P实14 881 W。(2)当全部用户的电灯正常发光时，用户变压器副线圈中的电流为I2100 A。由电流规律n1I1n2I2知输电线上的电流为I1100 A2.5 A。所以输电线上损耗的功率为PIR线12.5 W。答案：(1)131 V14 881 W(2)12.5 W
