2018-2019学年高中一轮复习物理阶段综合评估（十二）交变电流传感器

阶段综合评估（十二）交变电流传感器一、单项选择题1．某交流电源电压的瞬时值表达式为u＝6eq\r(2)sin100πtV，则下列说法中正确的是()A．用交流电压表测该电源电压时，示数是6VB．用交流电压表测该电源电压时，示数是6eq\r(2)VC．用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为0.01sD．把标有“6V3W”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡将被烧毁解析：选A此交流电压的有效值为6V，故用交流电压表测该电源电压时，示数是6V，选项A正确，B错误；因为T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，故用此电源给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔为0.02s，选项C错误；因为此交流电压的有效值为6V，故把标有“6V3W”的小灯泡接在该电源上时，小灯泡能正常发光，选项D错误。2．阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈两端的电压随时间的变化规律如图所示。则下列说法中正确的是()A．线圈两端电压的平均值为10VB．电压表连接在线圈两端时，其示数为20VC．在0.01s时，线圈平面与磁场垂直D．当接外电路时，线圈内的电流方向1s内改变50次解析：选C因为电压随时间的变化不是线性关系，故线圈两端电压的平均值不等于10V，选项A错误；电压表连接在线圈两端时，其示数为电压的有效值eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V，选项B错误；在0.01s时，电压为零，故线圈平面与磁场垂直，选项C正确；线圈内的电流方向每周期变化2次，故当接外电路时，线圈内的电流方向1s内改变100次，选项D错误。3．(2015·江苏高考)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改变为110V。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为()A．200 B．400C．1600 D．3200解析：选B根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得n2＝eq\f(n1U2,U1)＝eq\f(800×110,220)＝400，选项B正确。4．(2018·厦门检测)如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，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ω匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻R0和滑动变阻器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e＝NBSωsinωtB.矩形线圈从图示位置经过eq\f(π,2ω)时间内，通过电流表A1的电荷量为零C．滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A1和A2示数都变小D．滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1示数不变，V2和V3的示数都变小解析：选C从矩形线圈与中性面垂直的位置开始计时，故产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt，选项A错误；矩形线圈从题图所示位置经过eq\f(π,2ω)＝eq\f(1,4)T时间内，线圈中有电流产生，故通过电流表A1的电荷量不为零，选项B错误；变压器初级电压一定，则次级电压一定，故电压表V1、V2示数不变；滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，R变大，次级电流减小，故电流表A2示数变小，则电流表A1示数也变小，R0两端的电压减小，故V3示数变大，选项C正确，D错误。5．通过一理想变压器，经同一线路输送相同电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗电功率为P2，则P1和eq\f(P2,P1)分别为()A.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n) B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n)C.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) D.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n2)解析：选D根据变压器的变压比，当副线圈与原线圈的匝数比为k时，有k＝eq\f(U1,U)，副线圈与原线圈的匝数比提高到nk时，有nk＝eq\f(U2,U)，由于线路的输送功率不变，则有P＝U1I1＝U2I2。根据焦耳定律，线路损耗功率：P1＝I12R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U1)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，P2＝I22R，eq\f(P2,P1)＝eq\f(I22,I12)＝eq\f(U12,U22)＝eq\f(1,n2)。二、多项选择题6．(2018·南京、盐城、连云港高三模拟)关于下列器材的原理和用途，说法正确的是()A．变压器可以改变交流电的电压但不能改变频率B．扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈存在电阻C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用解析：选AD变压器可以改变交流电的电压但不能改变频率，故A正确；扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈产生了自感现象，故B错误；真空冶炼炉的工作原理是炉内金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故C错误；磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故D正确。7．(2018·南通高三模拟)如图所示，两个标有“20V10W”字样的灯泡A、B和线圈L接在变压器的副线圈上，当变压器原线圈接上电压u＝220sin100πtV的正弦交变电流时，灯泡A正常发光。则下列说法中正确的是()A．灯泡A上电流的变化周期为0.02sB．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶2C．若将软铁棒插入线圈，灯泡B变亮，灯泡A变暗D．若将软铁棒插入线圈，变压器的输入功率变小解析：选AD由T＝eq\f(2π,ω)得出T＝0.02s，A项正确；由变压器电压与匝数成正比得出eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,20\r(2))＝eq\f(11,\r(2))，B项错误；将铁棒插入线圈后，线圈感抗变大，A亮度不变，B变暗，副线圈中电流变小，变压器输出功率变小，输入功率也变小，C项错误，D项正确。8．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好解析：选BD热敏电阻浸泡在热水中，电流表示数变大，说明温度越高，热敏电阻阻值越小，半导体材料导电性能变好，故B、D正确。9．如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R、交流电表。下列说法正确的是()A．当U增大时，变压器的输入功率增大B．当f减小时，变压器的输入功率减小C．当光照增强时，交流电表的示数减小D．当滑动触头P向下滑动时，交流电表的示数增大解析：选AD当U增大时，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，变压器副线圈电压增大，输出功率变大，则变压器的输入功率增大，选项A正确；当f减小时，输入电压和输出电压不变，输出功率不变，故变压器的输入功率不变，选项B错误；当光照增强时，光敏电阻R的阻值减小，交流电表的示数增大，选项C错误；当滑动触头P向下滑动时，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，变压器副线圈电压变大，则交流电表的示数增大，选项D正确。三、非选择题10．如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表，量程为6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9Ω，S为开关。已知RT在95℃时的阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω。现要求在降温过程中测量在20～95℃之间的多个温度下RT的阻值。(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空：a．依照实验原理电路图连线。b．调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃。c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全。d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录____________________。e．将RT的温度降为T1(20℃<T1<95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录_________________。f．温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝______________。g．逐步降低T1的数值，直到20℃为止；在每一温度下重复步骤e、f。解析：(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联，电路图如图所示。(2)本实验原理是电路对应不同状态时，通过调节电阻箱，使电路中的电流相等，外电路的总电阻相等。RT的温度为95℃和降为T1时对应的电路的电阻相等，有150＋R0＝RT＋R1，即RT＝(R0－R1＋150)Ω。答案：(1)见解析图(2)d.电阻箱的读数R0e．仍为I0电阻箱的读数R1f．(R0－R1＋150)Ω11．(2017·江苏高考)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图1所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有：电源E1(3V，内阻不计)、电源E2(6V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200Ω)、滑动变阻器R2(0～500Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9Ω)、开关S、导线若干。为使该装置实现对30～80℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)。(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图2所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)。(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查。在图1中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________。(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关，将电阻箱从电路中移除④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω解析：(1)如果电源用E1，则在t＝30℃时电路中的最大电流Im＝eq\f(3,199.5＋20)A≈13.67mA<15mA，故不能实现对此温度的控制，因此电源应选用E2；为了在t＝80℃时实现对温度的控制，设滑动变阻器阻值的最大值至少为R′，则eq\f(6V,R′＋20Ω＋49.1Ω)＝0.015A，解得R＝330.9Ω，因此滑动变阻器应选用R2。(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障，应将选择开关旋至C。(3)如果只有b、c间断路，说明b点与电源的负极间没有形成通路，a、b间的电压为零，表笔接在a、b间时，指针不偏转；c点与电源的负极间形成通路，a与电源的正极相通，a、c间有电压，因此两表笔接入a、c间时指针发生偏转。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，应先断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，并将阻值调至108.1Ω，合上开关，调节滑动变阻器的阻值，直至观察到继电器的衔铁被吸合，这时断开开关，将电阻箱从电路中移除，将热敏电阻接入电路。因此操作步骤的正确顺序是⑤④②③①。答案：(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)⑤④②③①12．(2018·苏锡常镇四市高三检测)在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，上下运动的速度v＝0.4πsinπtm/s，且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R＝15Ω的灯泡相连；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图乙中阴影部分)，其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数N＝200，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B＝0.2T，线圈直径D＝0.4m，电阻r＝1Ω，计算时取π2的值为10。(1)求线圈中产生感应电动势的最大值Em；(2)求灯泡工作时消耗的电功率P；(3)若此灯塔的发电效率为90%，求3min内海浪提供给发电灯塔的能量。解析：(1)线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为：Em＝NBlvmax，其中：l＝πD，联立得：Em＝πNBDvmax＝π×200×0.2×0.4×0.4πV＝64V。(2)电动势的有效值为：E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(64,\r(2))V＝32eq\r(2)V，根据闭合电路欧姆定律有