XX省專用學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 階段驗收評估五交變電流 傳感器含解析新人教選修

PAGE階段驗收評估（五）交變電流傳感器(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第1～5小題中只有一個選項符合題意，第6～8小題中有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1.有一交變電流如圖所示，則由此圖像可知()A．它的周期是0.4sB．它的峰值是4AC．它的有效值是2eq\r(2)AD．它的頻率是0.8Hz解析：選B由圖像可知T＝0.8s，f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz，故A、D錯；由圖像可知Im＝4A，故B對；因為電流為非正弦式交流電，故有效值I≠eq\f(Im,\r(2))＝2eq\r(2)A，C錯。2．如圖甲是某種型號的電熱毯的電路圖，電熱毯接在如圖乙所示的交變電源上，電熱毯是由一理想二極管D(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)與電熱絲串聯(lián)組成的。若電熱絲的電阻為110Ω，則下列說法正確的是()A．交變電流的周期為1×10－2sB．用交流電壓表測得電熱絲兩端的電壓為110VC．通過電熱絲的電流為2AD．電熱絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1.32×104J解析：選D根據(jù)題圖乙可知，交變電流的周期為0.02s，選項A錯誤；根據(jù)有效值的定義可得eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝110eq\r(2)V，選項B錯誤；通過電熱絲的電流I＝eq\f(U,R)＝eq\r(2)A，選項C錯誤；電熱絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝1.32×104J，選項D正確。3.如圖所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時為計時起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正，則下列四幅圖像中正確的是()解析：選C以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時為計時起點(diǎn)，由楞次定律可判斷，初始時刻電流方向為b到a，則瞬時電流的表達(dá)式為i＝－Imsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωt＋\f(π,4)))，選項C正確。4.如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓有效值U＝220V，頻率f＝50Hz時，3只燈L1、L2、L3的亮度相同(L無直流電阻)，若將交流電源的頻率變?yōu)閒＝100Hz，則()A．L1燈比原來亮 B．L2燈比原來亮C．L3燈比原來亮 D．L3燈比原來暗解析：選A當(dāng)交變電流的頻率變大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，因此L1變亮，L2變暗。又因為電阻在直流和交流電路中起相同的作用，故L3燈亮度不變，所以A正確。5.如圖所示，理想變壓器的原線圈接入u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)的交變電壓，副線圈通過電阻r＝6Ω的導(dǎo)線對“220V880W”的電器RL供電，該電器正常工作。由此可知()A．原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1B．交變電壓的頻率為100HzC．副線圈中電流的有效值為4AD．變壓器的輸入功率為880W解析：選C本題的易錯之處是“忽略導(dǎo)線電阻對電路的影響”。由u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)可知U1＝11000V，2πf＝100π，f＝50Hz，選項B錯誤；由“220V880W”的電器RL正常工作可知I＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(880,220)A＝4A，選項C正確；U2＝UL＋I(xiàn)r，解得U2＝244V，根據(jù)電壓關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(2750,61)，選項A錯誤；根據(jù)功率關(guān)系得，P1＝I2r＋PL，解得P1＝976W，選項D錯誤。6.如圖所示，水平銅盤半徑為r，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，銅盤(電阻不計)繞通過圓盤中心的豎直軸以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動，銅盤的邊緣及中心處分別通過滑動變阻器R1與理想變壓器的原線圈相連，該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，變壓器的副線圈與電阻為R2的負(fù)載相連，則()A．變壓器原線圈兩端的電壓為0B．當(dāng)R1不變時，通過負(fù)載R2的電流為0C．當(dāng)R1不變時，通過變壓器副線圈的磁通量為0D．當(dāng)R1變化時，通過負(fù)載R2的電流為通過R1電流的n倍解析：選AB水平銅盤勻速轉(zhuǎn)動，相當(dāng)于恒壓電源，當(dāng)R1不變時，變壓器原線圈中電流不變，因此，理想變壓器原線圈兩端的電壓為零，副線圈的磁通量不為零，但磁通量的變化率為零，R2中的電流也為零，A、B正確，C錯誤；當(dāng)R1變化時，原線圈兩端不是交變電壓，則原、副線圈中電流的關(guān)系不能確定，故D錯誤。7.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈分別接著定值電阻R1、R2，且R1＝R2，原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，交流電源電壓為U，則()A．R1兩端的電壓為eq\f(U,5)B．R1兩端的電壓為eq\f(3U,5)C．R2兩端的電壓為eq\f(2U,5)D．R2兩端的電壓為eq\f(U,2)解析：選AC輸入的電壓U應(yīng)等于原線圈兩端電壓加上R1兩端電壓，即U＝U1＋UR1，則通過原線圈電流I1＝eq\f(UR1,R1)＝eq\f(U－U1,R1)，而I2＝eq\f(UR2,R2)＝eq\f(U2,R2)。又因為eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,2)，R1＝R2，eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1)，所以代入可求得UR1＝eq\f(U,5)，UR2＝eq\f(2U,5)，A、C正確。8．某同學(xué)模擬“遠(yuǎn)距離輸電”，將實驗室提供的器材連接成如圖所示的電路，A、B為理想變壓器，燈L1、L2相同且阻值不變。保持理想變壓器A的輸入電壓不變，當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈L1正常發(fā)光。則()A．僅閉合S，L1變暗B．僅閉合S，A的輸入功率變小C．僅將滑片P上移，L1變亮D．僅將滑片P上移，A的輸入功率變小解析：選AD僅閉合S，降壓變壓器副線圈中電流增大，引起輸電線中電流增大，輸電線上的電壓損失增大，降壓變壓器原線圈兩端的電壓減小，因降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)不變，所以降壓變壓器副線圈兩端電壓將減小，燈L1變暗，選項A正確；僅閉合S時輸電線中電流增大，所以變壓器A的輸出功率增大，輸入功率隨之增大，選項B錯誤；僅將滑片P上移時，升壓變壓器副線圈匝數(shù)減少，則升壓變壓器副線圈兩端電壓減小，引起降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓均減小，所以燈L1功率減小，且輸電線上損失的功率也減小，升壓變壓器的輸入功率減小，選項C錯誤，D正確。二、非選擇題(本題共4小題，共52分)9.(8分)如圖所示是熱水器的恒溫集成電路，R0是熱敏電阻，溫度較低時其阻值很大，溫度較高時阻值很小。如果熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器會放開簧片，發(fā)熱器斷路，反之會吸住簧片接通發(fā)熱器。如果熱水器中沒有水時，電路中BC部分就處于________(選填“斷路”或“短路”)狀態(tài)，則在電路圖的虛線框內(nèi)的門電路應(yīng)是________門，當(dāng)溫度較低時，門電路的輸入端A是________(選填“高”或“低”)電勢。解析：熱水器中沒有水，BC部分相當(dāng)于斷路。熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器都能使發(fā)熱器斷路，故可判斷虛線框內(nèi)應(yīng)是“與”門，當(dāng)溫度較低時，R0阻值較大，故門電路輸入端A是高電勢。答案：斷路與高10.(12分)(1)如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內(nèi)的燈和插座才會有電。房卡的作用相當(dāng)于一個________(填電路元件名稱)接在干路上。(2)如圖乙所示，當(dāng)房客進(jìn)門時，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時由于磁鐵吸引簧片，開關(guān)B就接通，通過繼電器J使整個房間的電器的總開關(guān)接通，房客便能使用室內(nèi)各種用電器。當(dāng)繼電器工作時，cd相吸，ab便接通。請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當(dāng)?shù)剡B接起來，構(gòu)成正常的電門卡電路。解析：(1)房卡可以控制房間內(nèi)的燈和插座，不插入槽中，所有房間內(nèi)的燈和插座都不工作，所以房卡相當(dāng)干路上的電鍵。(2)將開關(guān)B與電源E、線圈連成一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按8－7,4－5,6－9，1－3，2－10連接起來，構(gòu)成正常的電門卡電路。如圖。答案：(1)電鍵(2)見解析圖11．(14分)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值為40～50Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器材有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～10Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)圖中a、b、c三條圖線能反映熱敏電阻的伏安特性曲線的是____。(2)在虛線框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。(3)根據(jù)電路圖，在圖中的實物圖上連線。解析：(1)隨溫度的升高，熱敏電阻阻值減小，在I-U圖線中，任一點(diǎn)的eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，故在I-U圖像中圖線的斜率應(yīng)變大，可見c正確。(2)熱敏電阻阻值為40～50Ω。由電壓表、電流表內(nèi)阻知臨界阻值R0＝eq\r(RVRA)＝eq\r(5000)Ω＝50eq\r(2)Ω，即熱敏電阻屬于小電阻，應(yīng)用外接法，由于要描繪伏安特性曲線電壓從0開始連續(xù)變化，因此用滑動變阻器的分壓式接法，電路圖如圖所示。(3)實物連線如圖所示：答案：(1)c(2)、(3)見解析圖12．(18分)某發(fā)電廠通過兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時，純電阻用電設(shè)備消耗的功率為P1。若發(fā)電廠用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過原來的輸電線供電，到達(dá)用電設(shè)備所在地，再通過一臺降壓變壓器T2把電壓降到低于用電設(shè)備的額定電壓后，供用電設(shè)備使用，如圖所示。這樣改動后，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率仍為P0時，用電設(shè)備可獲得的功率增加至P2。試求所用升壓變壓器T1的原線圈與副線圈的匝數(shù)比eq\f(N1,N2)以及降壓變壓器T2的原線圈與副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)各為多少？解析：設(shè)發(fā)電廠的輸出電流為I0，輸電線的電阻為R，用電設(shè)備的電阻為r，沒有變壓器時，輸電線上消耗的電功率為PR1＝P0－P1＝I02R①用電設(shè)備消耗的功率為P1＝I02r②用了變壓器后，輸電線上消耗的電功率為PR2＝P0－P2＝I2R③(式中I是輸電導(dǎo)線上的電流，也是升壓變壓器副線圈和降壓變壓器原線圈上的電流)由①和③式可得I＝I0eq\r(\f(P0－