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1、
十一 交變電流 傳感器
(時(shí)間:60分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分,1~5題每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,6~8小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全選對(duì)得6分,選對(duì)但不全得3分,有選錯(cuò)的得0分)
1.某交流電源電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=6 sin 10πt(V),則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.用交流電壓表測(cè)該電源電壓時(shí),示數(shù)是6 V
B.用交流電壓表測(cè)該電源電壓時(shí),示數(shù)是6 V
C.用此電源給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí),打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.01 s
D.把標(biāo)有“6 V 3 W”的小燈泡接在該電源上時(shí),小燈泡將被燒毀
解析:選A.此交流電的有效值為6
2、V,故用交流電壓表測(cè)該電源電壓時(shí),示數(shù)是6 V,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)門(mén)== s=0.02 s,故用此電源給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電時(shí),打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因?yàn)榇私涣麟姷挠行е禐? V,故把標(biāo)有“6 V 3 W”的小燈泡接在該電源上時(shí),小燈泡能正常發(fā)光,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選A.
2.小型交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系是正弦函數(shù).將發(fā)電機(jī)與一個(gè)標(biāo)有“6 V 6 W”的小燈泡連接形成閉合回路,不計(jì)電路的其他電阻.當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n=5 r/s時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光,則電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為( )
A.i=sin 5t(A) B
3、.i=sin 10πt(A)
C.i=1.41sin 5t(A) D.i=1.41sin 10πt(A)
解析:選D.因?yàn)樾襞菡0l(fā)光,所以電路中電流的有效值為I==1 A,則電流的最大值為Im= A≈1.41 A.因?yàn)檗D(zhuǎn)速n=5 r/s,且ω=2nπ,所以ω=10π rad/s,故電路中電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=1.41sin 10πt(A),選項(xiàng)D正確.
3.遠(yuǎn)距離輸電,原來(lái)采用2 200 V輸電,輸電線上損失的電功率為P,在保持輸送電功率和輸電線電阻不變的條件下,現(xiàn)采用22 kV輸電,則輸電線上損失的電功率將變?yōu)? )
A. P B. P
C.10 P D.100 P
4、
解析:選A.據(jù)題意,提升電壓前,損失的功率為:P=2R=R=;當(dāng)電壓提升后,損失功率為:P′=2R=R=,則P′=,故選項(xiàng)A正確.
4. 如圖所示,一臺(tái)理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)為5∶1,原線圈接入最大值一定的正弦交流電,副線圈電路中一個(gè)定值電阻與電容器并聯(lián),電壓表和電流表均為理想交流電表,電流表A1、A2及電壓表V的示數(shù)分別為I1、I2、U2,定值電阻的阻值為R,其消耗的功率為P,電容器的電容為C,所帶的電量為Q,則它們的關(guān)系為( )
A.Q=CU2 B.I2=
C. P=5I1U2 D.=
解析:選D.由于電容器兩端電壓是變化的,即電容器不斷的被充電和放電,故其電量不是
5、一個(gè)定值,故不能用公式Q=CU2來(lái)計(jì)算,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)題意I2是副線圈的總電流,而只是通過(guò)電阻R的電流,由于電容器不斷充電和放電,故I2>,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器的相關(guān)規(guī)律:==,故選項(xiàng)D正確.
5. 阻值不計(jì)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈兩端的電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示.則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.線圈兩端電壓的平均值為10 V
B.電壓表連接在線圈兩端時(shí),其示數(shù)為20 V
C.在0.01 s時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)垂直
D.當(dāng)接外電路時(shí),線圈內(nèi)的電流方向1 s內(nèi)改變50次
解析:選C.因?yàn)殡妷弘S時(shí)間變化不是線性關(guān)系,故線圈兩端電壓的平均
6、值不等于10 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電壓表連接在線圈兩端時(shí),其示數(shù)應(yīng)為電壓的有效值 V=10 V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在0.01 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,故線圈平面與磁場(chǎng)垂直,選項(xiàng)C正確;電流方向每周期變化2次,故當(dāng)接外電路時(shí),線圈內(nèi)的電流方向1 s內(nèi)改變100次,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選C.
6.如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=1∶2,副線圈與阻值R=10 Ω的電阻相連,原線圈兩端所加的電壓u=10 sin 100πt(V),下列說(shuō)法正確的是( )
A.交流電壓表的示數(shù)為14.1 V
B.原線圈中的電流為4 A
C.電阻R消耗的電功率為400 W
D.副線圈中交流電的頻率為50 H
7、z
解析:選BD.由交流電的瞬時(shí)值可得電壓的最大值為10 V,所以電壓的有效值為10 V,交流電壓表的示數(shù)為電壓的有效值,所以電壓表的示數(shù)為10 V,所以A錯(cuò)誤.根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得,副線圈的電壓為20 V,所以電阻R上消耗的電功率為P== W=40 W,所以C錯(cuò)誤.副線圈的電流為I2== A=2 A,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比可得,原線圈中的電流為4 A,所以B正確.變壓器不會(huì)改變電流的頻率,所以副線圈輸出交流電的頻率為f=== Hz=50 Hz,所以D正確.
7.如圖所示,理想變壓器的原線圈接有頻率為f 、電壓為U的交流電,副線圈接有光敏電阻R、交流電表 .下列說(shuō)法正確的是( )
8、
A.當(dāng)U增大時(shí),變壓器的輸入功率增大
B.當(dāng) f減小時(shí),變壓器的輸入功率減小
C.當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí),交流電表 的示數(shù)減小
D.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí),交流電表 的示數(shù)增大
解析:選AD.當(dāng)U增大時(shí),根據(jù)=可知,變壓器次級(jí)電壓增大,次級(jí)消耗的功率變大,則變壓器的輸入功率增大,選項(xiàng)A正確;當(dāng)f減小時(shí),輸入電壓和輸出電壓不變,輸出功率不變,故變壓器的輸入功率不變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí),光敏電阻R的值減小,交流電表 的示數(shù)增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí),根據(jù)=可知,變壓器次級(jí)電壓變大,則交流電表 的示數(shù)增大,選項(xiàng)D正確.
8.通過(guò)理想變壓器給用電器供電,電路如圖甲所示,變壓器初
9、級(jí)線圈匝數(shù)n1=1 000匝,兩次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為n2=50匝、n3=100匝.在初級(jí)線圈ab端接如圖乙所示的交變電流,下列說(shuō)法正確的是( )
A.交流電的頻率為50 Hz B.U2=50 V,U3=100 V
C.I1∶I2=1∶20 D.閉合電鍵S,則I1增大
解析:選AD.交流電的周期為0.02 s,頻率為50 Hz,選項(xiàng)A正確;根據(jù)變壓器的匝數(shù)與電壓比可知,U2== V=25 V;U3== V=50 V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤 ;因電流與匝數(shù)之間滿足:I1n1=I2n2+I(xiàn)3n3,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;閉合電鍵S,則I3變大,根據(jù)I1n1=I2n2+I(xiàn)3n3可知I1增大,選項(xiàng)D正確;故
10、選D.
二、非選擇題(共4小題,52分)
9.(10分)按圖所示接好電路,合上S1、S2,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,原因是________________;用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒熱風(fēng),會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡________,原因是________________;停止吹風(fēng),會(huì)發(fā)現(xiàn)________________;把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)_____________.
解析:根據(jù)熱敏電阻的性質(zhì)進(jìn)行分析,由于熱敏電阻在常溫時(shí)阻值較大,左側(cè)電路中電流較小,電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵;當(dāng)用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻加熱使其阻值變小時(shí),電路中電流增大,電磁鐵吸住銜鐵,使右側(cè)電路接通,小燈泡亮了;停止吹風(fēng)后,小燈泡不會(huì)立即
11、熄滅,因?yàn)闊崦綦娮铚囟热匀惠^高,當(dāng)把熱敏電阻放入冷水后,熱敏電阻溫度降低很快,阻值變大,故小燈泡熄滅.
答案:見(jiàn)解析
10.(14分)如圖所示,一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220 V的交流電上,向額定電壓為1.80104 V的霓虹燈供電,使它正常發(fā)光.為了安全,需在原線圈回路中接入熔斷器,使副線圈電路中電流超過(guò)12 mA時(shí),熔絲就熔斷.
(1)熔絲的熔斷電流是多大?
(2)當(dāng)副線圈電路中電流為10 mA時(shí),變壓器的輸入功率是多大?
解析:(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,則U1I1=U2I2.
當(dāng)I
12、2=12 mA時(shí),I1即為熔斷電流,I1=I2≈0.98 A.
(2)當(dāng)副線圈電流為I2′=10 mA時(shí),變壓器的輸入功率為P1,所以P1=P2=I2′ U2=180 W.
答案:(1) 0.98 A (2) 180 W
11.(14分)一座小型發(fā)電站的輸出功率是20 kW,輸電線路總電阻是5 Ω.
(1)若輸電電壓是400 V,輸電線路損耗的功率是多少?
(2)若改用5 000 V高壓輸電,用戶端利用n1∶n2=22∶1的變壓器降壓,用戶得到的電壓是多少?
解析:(1)輸電線上的電流為
I== A=50 A,
輸電線路損耗的功率為
P損=I2R=5025 W=12 500
13、W=12.5 kW.
(2)改用高壓輸電后,輸電線上的電流變?yōu)?
I′== A=4 A,
用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓
U1=U′-I′R=(5 000-45) V=4 980 V,
根據(jù)=可知,用戶得到的電壓為
U2=U1=4 980 V=226.4 V.
答案:(1)12.5 kW (2)226.4 V
12.(14分)如圖所示,一固定的矩形導(dǎo)體線圈水平放置,線圈的兩端接一只小燈泡,在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場(chǎng).已知線圈的匝數(shù)n=100匝,總電阻r=1. 0 Ω,所圍成矩形的面積S=0.040 m2,小燈泡的電阻R=9.0 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖
14、乙所示的規(guī)律變化,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=nB0S cos t,其中B0為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,T為磁場(chǎng)變化的周期,不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化.求:
(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;
(2)小燈泡消耗的電功率;
(3)在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的0~時(shí)間內(nèi),通過(guò)小燈泡的電荷量.
解析:(1)由e=nB0S cost,可知最大值Em=nB0S=8 V;
(2)電路中電流的最大值Im== A,I== A,
P燈=I2R=2.88 W.
(3)=n S①
q=Δt②
=③
由①②③得:q=n=410-3 C.
答案:(1)8 V (2)2.88 W (3)410-3 C
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375