第十二單元 交變電流 傳感器 A卷 教師版

第頁此卷只裝訂不密封班級姓名準考此卷只裝訂不密封班級姓名準考證號考場號座位號第十二單元交變電流傳感器注意事項：1．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共10小題，每小題5分。在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1．如圖甲所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中逆時針勻速轉動時，線圈中產(chǎn)生的交流電如圖乙所示，設沿abcda方向為電流正方向，則()A．乙圖中Oa時間段對應甲圖中A至B圖的過程B．乙圖中c時刻對應甲圖中的C圖C．若乙圖中d等于0.02s，則1s內電流的方向改變了50次D．若乙圖中b等于0.02s，則交流電的頻率為50Hz【答案】A【解析】選A.由交變電流的產(chǎn)生原理可知，甲圖中的A、C兩圖中線圈所在的平面為中性面，線圈在中性面時電流為零，再經(jīng)過1/4個周期電流達到最大值，再由楞次定律判斷出電流的方向，因此甲圖中A至B圖的過程電流為正且從零逐漸增大到最大值，A正確；甲圖中的C圖對應的電流為零，B錯誤；每經(jīng)過中性面一次線圈中的電流方向將要改變一次，所以一個周期以內電流方向要改變兩次，所以在乙圖中對應Od段等于交變電流的一個周期，若已知d等于0.02s，則頻率為50Hz，1s內電流的方向將改變100次，C錯誤；而D選項頻率應該是25Hz.2．(2019·東北三校聯(lián)考)關于圖甲、乙、丙、丁，下列說法正確的是()A．圖甲中電流的峰值為2A，有效值為eq\r(2)A，周期為5sB．圖乙中電流的峰值為5A，有效值為2.5eq\r(2)AC．圖丙中電流的峰值為2A，有效值為eq\r(2)AD．圖丁中電流的最大值為4A，有效值為eq\r(2)A，周期為2s【答案】B【解析】選B.圖甲是正弦式交變電流圖線，峰值(最大值)為2A，有效值是峰值的eq\f(1,\r(2))，即eq\r(2)A，周期為4s，所以A選項錯誤；圖乙電流大小改變但方向不變，所以不是交變電流，計算有效值時因為熱效應與電流方向無關，所以仍是峰值的eq\f(1,\r(2))，即2.5eq\r(2)A，所以B選項正確；圖丙是圖甲減半的脈沖電流，有效值不可能為峰值的eq\f(1,\r(2))，所以C選項錯誤；圖丁是交變電流圖線，周期為2s，根據(jù)有效值定義則有：42×R×eq\f(T,2)＋32×R×eq\f(T,2)＝I2RT，解得電流有效值I＝2.5eq\r(2)A，所以D選項錯誤．3.如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的電阻．閉合開關S，當發(fā)電機轉子以某一轉速勻速轉動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，則()A．該交變電流的頻率為10HzB．該電動勢的有效值為10eq\r(2)VC．外接電阻R所消耗的電功率為10WD．電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0A【答案】D【解析】選D.因e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，故ω＝10πrad/s，f＝eq\f(ω,2π)＝5Hz，選項A錯誤；Em＝10eq\r(2)V，故其有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝10V，選項B錯誤；交流電表的示數(shù)及功率的計算均要用有效值，因此電路中理想交流電流表A的示數(shù)I＝eq\f(E,R＋r)＝1.0A，選項D正確；外接電阻R所消耗功率為P＝I2R＝1.02×9W＝9W，選項C錯誤．4．如圖甲所示，為一種調光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調節(jié)亮度．給該臺燈接220V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為()A．220V B．110VC.eq\f(220,\r(2))V D．eq\f(110,\r(2))V【答案】B【解析】選B.設電壓的有效值為U，根據(jù)有效值定義有eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(220,\r(2))))\s\up12(2),R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝110V，則B正確．5.一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，各元件正常工作，一個理想二極管和一個滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖所示，電壓表和電流表均為理想交流電表．則下列說法正確的是()A．原、副線圈中的電流之比為5∶1B．電壓表的讀數(shù)約為44VC．若滑動變阻器接入電路的阻值為20Ω，則1分鐘產(chǎn)生的熱量為2904JD．若將滑動變阻器的滑片向上滑動，則兩電表讀數(shù)均增大【答案】C【解析】選C.理想二極管的特點是正向的電流通過時電阻很小，反向的電流通過時電阻很大，認為斷路，理想二極管的作用是只允許正向的電流通過．由于原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)之比成反比，所以電流之比為1∶5，A選項錯誤；原、副線圈的電壓之比和匝數(shù)之比成正比，所以副線圈兩端電壓為U2＝44V，但二極管具有單向導電性，根據(jù)有效值的定義有eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)×T，從而求得電壓表兩端電壓有效值為U＝22eq\r(2)V，B選項錯誤；1min產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(U2,R)t＝2904J，C選項正確；將滑動變阻器滑片向上滑動，接入電路中的阻值變小，但對原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，電流表的讀數(shù)變大，所以D選項錯誤．6．(2019·唐山模擬)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，副線圈一端接有R＝55Ω的負載電阻、熔斷電流為1A的保險絲和一個燈泡D，電流表為理想電表．下列說法正確的是()A．S斷開時，原線圈中電流表的讀數(shù)為eq\r(2)AB．S斷開時，原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WC．副線圈中輸出交流電的周期為50sD．S閉合時，燈泡D正常發(fā)光，原線圈中電流表讀數(shù)不會超過1.5A【答案】D【解析】選D.由交流電源瞬時值表達式可知其原線圈兩端電壓的有效值為220V，根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈輸出電壓有效值為U2＝110V，由歐姆定律可知通過電阻的電流I2＝eq\f(U2,R)＝2A，由變壓器變流規(guī)律eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，原線圈輸入電流為1A，故電流表示數(shù)為1A，A項錯誤；原線圈的輸入功率P1＝U1I1＝220W，B項錯誤；變壓器不改變交流電的周期，由瞬時值表達式可知，交流電的周期為0.02s，C項錯誤；通過燈泡的電流有效值最大為1A，故通過副線圈的最大電流為3A，由變壓器變流規(guī)律可知，原線圈輸入電流有效值最大為1.5A，故D項正確．7．如圖是手機充電器的內部電路核心部分的簡化模型，將變壓器和二極管都視為理想元件，已知變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為20∶1，A、B端輸入電壓為U1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，對于輸出端CD(OD為副線圈的中心抽頭)()A．輸出電壓的有效值為11VB．輸出電壓的有效值為5.5VC．CD端的輸出功率和AB端的輸入功率之比為1∶2D．CD端的輸出功率和AB端的輸入功率之比為1∶1【答案】BD【解析】選BD.由于OD為副線圈的中心抽頭，AB與CD線圈匝數(shù)之比為40∶1，則線圈CD間電壓的最大值為eq\f(11\r(2),2)V，而本題中的兩個二極管相當于把CD之間的交變電壓的負半部分對稱地變?yōu)檎氩糠?，這樣交變電流就全部變?yōu)檎?，且周期為原來的一半，因而有效值?.5V，A錯誤，B正確．變壓器AB端的輸入功率等于CD端的輸出功率，因而C錯誤，D正確．8．(2019·高考江蘇卷)某音響電路的簡化電路圖如圖所示，輸入信號既有高頻成分，也有低頻成分，則()A．電感L1的作用是通高頻B．電容C2的作用是通高頻C．揚聲器甲用于輸出高頻成分D．揚聲器乙用于輸出高頻成分【答案】BD【解析】選BD.電感線圈有通低頻、阻高頻的作用，因此A項錯誤；電容器有通高頻、阻低頻的作用，因此B項正確；由此可以判斷，揚聲器甲主要用于輸出低頻成分，揚聲器乙用于輸出高頻成分，C項錯誤，D項正確．9．圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為交流電流表，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉動的角速度為50πrad/sC．0.01s時線圈平面與磁場方向平行D．0.02s時電阻R中電流的方向自右向左【答案】AC【解析】選AC.根據(jù)i－t圖象可知，電流最大值Im＝10eq\r(2)A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝10A，選項A正確；交變電流的周期T＝2×10－2s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，選項B錯誤；從圖示位置開始轉動時，經(jīng)0.01s線圈回到水平狀態(tài)，線圈平面與磁場方向平行，選項C正確；根據(jù)右手定則，在0.02s時，線圈經(jīng)過一個周期，即在圖示位置，電阻R中的電流方向自左向右，因此選項D錯誤．10.(2019·東北三校聯(lián)考)如圖所示，空間中有范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向豎直向下，在其間豎直放置兩彼此正對的相同金屬圓環(huán)，兩環(huán)相距L，用導線將環(huán)與外電阻相連，現(xiàn)用外力使金屬桿沿兩環(huán)做勻速圓周運動．若已知磁感應強度大小為B，圓環(huán)半徑為R，桿轉動角速度為ω，金屬桿和電阻的阻值均為r，其他電阻不計，則()A．當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中，流過外電阻的電流先變大后變小B．當金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動過程中，流過外電阻的電流先變小后變大C．流過外電阻電流的有效值為eq\f(\r(2)BLωR,4r)D．流過外電阻電流的有效值為eq\f(\r(2)πBωR2,4r)【答案】BC【解析】選BC.金屬桿從圓環(huán)最高點向最低點轉動的過程中，垂直磁場方向的分速度先減小再增大，因而流過外電阻的電流先減小再增大，選項A錯誤，選項B正確；桿沿圓環(huán)的勻速率運動等效為以兩環(huán)圓心連線為轉動軸、長為L、寬為R的矩形線框的勻速轉動，因此產(chǎn)生正弦交流電，遵守I＝eq\f(Im,\r(2))的關系．電動勢的最大值為Em＝BLωR，Im＝eq\f(Em,2r)，I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)BLωR,4r)，故選項C正確、D錯誤．二、非選擇題：本大題共4小題，共60分。按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11．(1)利用負溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來測量很小范圍內的溫度變化，反應快，而且精確度高．①如果將負溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變________(選填“大”或“小”)．②上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度．如果刻度盤正中的溫度為20℃(如圖甲所示)，則25℃的刻度應在20℃的刻度的________(選填“左”或“右”)側．③為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內檢測大棚內溫度變化，請在圖乙中用圖中的器材(可增加元器件)設計一個電路．(2)圖甲為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路，電源電壓恒定，電流表內阻不計，開關閉合后，調節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強，測得流過電阻的電流和光強的關系曲線如圖所示，試根據(jù)這一特性，由圖丙中給定的器材設計一個自動光控電路．【答案】(1)①?、谟尧垡娊馕鰣D(2)見解析【解析】(1)①因為溫度降低時，負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值增大，故電路中電流會減小．②由①的分析知，溫度越高，電流越大，25℃的刻度應對應較大電流，故在20℃的刻度的右側．③電路如圖所示(2)由光敏電阻的特性曲線可以看出，當入射光增強時，流過光敏電阻的電流增大，光敏電阻的阻值減?。鶕?jù)題意設計一個自動光控電路，如圖所示．控制過程是：當有光照時，放大器輸出一個較大的電流，驅動電磁繼電器吸引銜鐵使兩個觸點斷開；當無光照時，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，工作電路接通，電燈開始工作．12．如圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u－t圖象如圖乙所示．若只在ce間接一只Rce＝400Ω的電阻或只在de間接一只Rde＝225Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80W.(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式；(2)求只在ce間接400Ω電阻時，原線圈中的電流I1；(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比eq\f(nce,nde).【答案】見解析【解析】(1)由題圖乙知ω＝200πrad/s，Um＝400V電壓瞬時值的表達式為uab＝400sin200πt(V)．(2)電壓有效值U1＝200eq\r(2)V理想變壓器P1＝P2原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1)，解得I1≈0.28Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(\r(2),5)A)).(3)設ab間匝數(shù)為n1，eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)，同理eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde)由題意知eq\f(Ueq\o\al(2,ce),Rce)＝eq\f(Ueq\o\al(2,de),Rde)，解得eq\f(nce,nde)＝eq\r(\f(Rce,Rde))代入數(shù)據(jù)得eq\f(nce,nde)＝eq\f(4,3).13.(2019·武漢模擬)在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失．有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率為P＝500kW，當使用U＝5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800kW·h.求：(1)輸電效率η和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應使用多高的電壓向外輸電？【答案】(1)60%20Ω(2)22.4kV【解析】(1)輸送功率P＝500kW，一晝夜輸送電能E＝Pt＝12000kW·h由題知輸電線上損失的電能ΔE＝4800kW·h終點得到的電能E′＝E－ΔE＝7200kW·h所以輸電效率η＝eq\f(E′,E)×100%＝60%輸電線上的電流I＝eq\f(P,U)＝100A輸電線損耗功率Pr＝I2r其中Pr＝eq\f(ΔE,t)＝200kW得r＝20Ω.(2)輸電線上損耗功率Pr＝eq\b\lc\(\rc\