专题11.4 交变电流　传感器精品测试卷（解析版）.doc

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1、单元测试【满分：100分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共16小题，每小题3分，共48分)1（湖南省岳阳一中2019届模拟）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()甲乙A乙图中Oa时间段对应甲图中A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【答案】A【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1/4个周期电流达到最大值，再由楞

2、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对；甲图中的C图对应的电流为零，B错；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；而D选项频率应该是25 Hz。2（河北省衡水二中2019届调研）边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量随时间t变化的规律如图所示，图象中0为已知。下列说法正确的是()At1时刻线圈中感应

3、电动势最大Bt2时刻线圈中感应电流方向发生变化C匀强磁场的磁感应强度大小为D线圈中感应电动势的瞬时表达式为e2nN0sin 2nt【答案】C【解析】t1时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，故线圈中感应电动势为零，A错误。t2时刻通过线圈的磁通量为零，线圈与磁场平行，磁通量变化率最大，线圈中感应电流为最大值，方向不变，B错误。磁通量与线圈匝数无关，所以磁感应强度B，C正确。线圈中瞬时感应电动势的表达式为e2nN0cos 2nt，D错误。3（江苏省淮安一中2019届模拟）一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、

4、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2U2。滑动触头从M点移动到N点，n2减小，因此U2降低，C正确。4（河南省洛阳一中2019届模拟）图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为10 ，外接一只电阻为90 的灯泡，不计电路的其他电阻，则()甲乙At0时刻线圈平面与中性面垂直B每秒钟内电流方向改变100次C灯泡两端的电压为22 VD0

5、0.01 s时间内通过灯泡的电量为0【答案】B【解析】由题图乙电动势随时间变化的正弦规律图象可知：计时起点e0，即从中性面开始计时，选项A错误；由图象可知：电动势周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，即每秒钟内电流方向改变100次，选项B正确；由图象可知：电动势的有效值为22 V，所以灯泡两端的电压为U22 V19.8 V，选项C错误；00.01 s时间内通过灯泡的电流均为正方向，所以电量不为0，选项D错误。5（黑龙江省佳木斯一中2019届质检）如图所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L1、L2，原线圈接有定值电阻R，导轨和金属棒MN的电阻不计。现使金属棒沿轨道向右匀速运动，乙图中金

6、属棒移动速度大于甲图中棒的移动速度，则在棒运动的过程中()甲乙AL1、L2都发光，L2比L1亮BL1、L2都不发光CL2发光，L1不发光DL1发光，L2不发光【答案】D【解析】由EBLv可知甲图产生的是变化电动势，乙图产生的是恒定电动势，所以甲的原线圈会出现变化的电流，乙的原线圈出现的是恒定电流。又由电磁感应可知甲的副线圈有感应电流，乙的副线圈没有感应电流，所以L1发光，L2不发光。故A、B、C均错误，D正确。6. （河南省周口一中2019届模拟）如图所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接电压不变的正弦交流电，A为理想交流电流表。变压器调压端的滑动头P原来处于线圈中点，电阻箱的电阻为R。若将

7、滑动头P向上移到最高处，并调节电阻箱的阻值为R，使电流表的读数变为原来的2倍，则R等于()ABC.D4R【答案】C【解析】当滑动触头P向上移到最高处时，输入电压U1不变，输入电压的匝数变为原来2倍，输出电压匝数不变，根据可知，U2变为原来的一半。根据P1P2及PUI可知，变化前有UI，变化后有U2I，联立解得R，C正确。7. （江苏省泰州一中2019届质检）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(

8、)A2 B3 C4 D5【答案】B【解析】设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。根据变压器的输入功率等于输出功率得UII2R1(kI)2(R2R3)4UI(4I)2R1(4kI)2R2联立两式代入数据解得k3选项B正确。8（黑龙江省双鸭山一中2019届模拟）如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器。随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作。那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是()A

9、适当减小输电线的电阻rB适当提高C适当提高的同时，降低D适当降低的同时，提高【答案】AC【解析】当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据PI2r，可以减小输电线的电阻r，A对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低，C对。9（湖北省襄樊四中2019届模拟）如图甲所示的变压器电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为21，ab端输入如图乙所示的电流，副线圈电路中电阻R10 ，电路中的电流表、电压表都是理想电表，下列说法正确的是()甲 乙A电流表的示数为 AB副线圈中电流的最大值为 AC副线圈

10、中电流的有效值为 AD电压表的示数为10 V【答案】AC【解析】电流表的示数是该交流电的有效值，RI2RT，解得I A，A正确；原、副线圈电流比等于匝数的反比，原线圈电流的最大值为 A，则副线圈电流的最大值为2 A，B错误；副线圈电流的有效值为 A，C正确；电压表的示数是副线圈电压的有效值，U10 V，D错误。10（福建省莆田一中2019届模拟）海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R15 的灯泡相连，浮桶下部由内、外两

11、密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B0.2 T，线圈直径D0.4 m，电阻r1 。取重力加速度g10 m/s2，210。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v0.4sin(t) m/s，则下列说法正确的是()甲乙A波浪发电产生电动势e的瞬时表达式e16sin(t) VB灯泡中电流i的瞬时表达式i4sin(t) AC灯光的电功率为120 WD灯泡两端电压的有效值为 V【答案】BC【解析】线圈在浮桶里随波浪上下运动切割磁感线产生感应电动势，eNBLvNBDv64sin(t) V，A错误。电路总电

12、阻R总Rr16 ，则灯泡中电流i的瞬时表达式i4sin(t) A，B正确。灯泡中电流的有效值I2 A，灯泡的电功率PI2R120 W，C正确。灯泡两端电压的有效值UIR30 V，D错误。11(湖南十二校2019届联考) 如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度绕轴OO匀速转动，则以下判断正确的是()A图示位置线圈中的感应电动势最大，为EmBL2B闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为eBL2sin tC线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量

13、为qD线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q【答案】BD【解析】题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为EmBL2，故对应的瞬时值表达式为eBL2sin t，B正确；由q可得线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量q，C错误；电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：QR，D正确12. （吉林省通化一中2019届模拟）如图，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2

14、 A以下判断正确的是()A变压器输入功率为484 WB通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD变压器原、副线圈匝数比n1n2113【答案】BD【解析】变压器的输入功率P1P2I2U22.260 W132 W，选项A错误；由得，选项D正确；由得I1I22.2 A0.6 A，选项B正确；根据I得副线圈上的电流的最大值I2mI22.2 A，选项C错误13. （江西省上饶一中2019届模拟）如图所示理想变压器的三个线圈的匝数n1n2n3144，在M、N间接正弦交流电源，在a、b和c、d间接相同的电阻器R，则()AU1U24U3BU2U32U1CI14I24I3DP1

15、2P22P3【答案】BCD【解析】由于副线圈有两个相同的铁芯，所以原线圈中的磁通量与副线圈中的磁通量关系为：12223，磁通量变化率关系为：22，故每匝线圈产生的感应电动势关系为：e12e22e3，对理想变压器有：U1n1e1，U2n2e2，U3n3e3，因此，可得：，代入n1n2n3144得U2U32U1，故A错误，B正确；由能量守恒得：P1P2P32P22P3，D正确；由I1U12I2U22I3U3得：I14I24I3，C正确14（广东省湛江一中2019届模拟）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2101，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2均为10 .在原

16、线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是()A当S与a连接后，理想电流表示数为2.2 AB当S与a连接后，理想电压表示数为11 VC当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 HzD当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍【答案】AD【解析】由题图可以知道，交变电流的电压有效值为220 V、周期为0.02 s，频率为50 Hz.当S接a时，由变压器的原理可以知道，n2两端电压有效值为22 V，由闭合电路欧姆定律，得理想电压表的示数为22 V，理想电流表示数为2.2 A，故选项A正确，选项B错误；当S由a拨到b后，原线圈电压频率不变，原线圈匝数减半，则副线圈频率不变，

17、故选项C错误；副线圈两端电压加倍，负载电阻不变，副线圈的输出功率变为原来的4倍，原线圈的输入功率也变为原来的4倍，故选项D正确15（安徽省滁州一中2019届模拟）电流互感器和电压互感器如图所示其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则()AA为电流互感器，且n1n2，a是电压表CB为电流互感器，且n3n4，b是电压表【答案】AD【解析】由题图可知A为电流互感器，B为电压互感器，因此a是电流表，b是电压表，在A中，有I1n1I2n2，要把大电流变为小电流，有n2n1；在B中，有，要把高电压变为低电压，则有n3n4.综上所述可知，选项A、D正确16（山东省日照一中20

18、19届质检）如图所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯泡L仍能正常发光，可采用的措施是()A将自耦调压变压器的滑片P适当上滑B将自耦调压变压器的滑片P适当下滑C适当增大滑动变阻器R2的阻值D适当减小滑动变阻器R2的阻值【答案】AC【解析】若保持负载总电阻不变，电源电压U略降低时，为使灯泡L仍能正常发光，只需输出电压U2保持不变根据变压比，可得U2U，由此可知，n2应增大，自耦调压变压器的滑片P应适当上滑，选项A正确，选项B错误；若保持匝数比不变，根据变压比，可得U2减小，为使灯泡L仍能正常发光，加在L两端的电压应不变，则加在R1两端的电压应减

19、小，故总电流应减小，负载总电阻应增大，R2应增大，选项C正确，选项D错误二、非选择题(本大题共5小题，共52分)17（10分）（广西省贵港一中2019届质检）发电机转子是匝数n100，边长L20 cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈的电阻r1 ，外电路电阻R99 。试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少？【答案】(1)i6.28sin 100t(A)(2)1.95103 W (3)1102

20、C【解析】(1)电动势的最大值EmnBL2628 V根据闭合电路欧姆定律得Im6.28 A故交变电流瞬时值表达式i6.28sin 100t(A)。(2)电流的有效值IIm由PI2R得外电阻上的消耗功率PR1.95103 W。(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由En得nn平均电流：通过外电阻的电荷量qt1102 C。18（10分）（湖南长郡中学2019届模拟）利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为1 的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为14，降压变压器匝数比为41，输电线的总电阻R4 ，全校共22个班，每班

21、有“220 V40 W”灯6盏，若全部电灯正常发光，求：(1)发电机输出功率；(2)输电线路的效率；(3)发电机电动势的有效值。【答案】(1)5 424 W(2)97.3%(3)250 V【解析】(1)降压变压器输出电压为220 V，则有解得U3880 V电灯正常发光时的电流I A降压变压器负载中的总电流I4226I24 A降压变压器输入端电流I3I46 A导线上损失的电压U损I3R24 V升压变压器输出电压U2U3U损904 V则发电机输出功率PU2I35 424 W。(2)用户获得的实际功率P用226P额5 280 W则输电效率100%97.3%。(3)由可得U1U2226 V其输入电流I

22、1I324 A则有EU1I1r250 V。19(8分)（河北衡水中学2019届调研）图甲为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图所示，试根据这一特性，由图丙中给定的器材设计一个自动光控电路。甲乙丙【解析】由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大，说明光敏电阻的阻值减小。根据题意设计一个自动光控电路，如图所示。控制过程是：当有光照时，放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使

23、两个触点闭合，工作电路接通，电灯开始工作。20(12分) （海南省海口一中2019届模拟）如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u 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。甲乙(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 rad/s，Um400 V电压瞬时值的表达式为uab400sin 200t(V)。(2)电压有

24、效值U1200 V理想变压器P1P2原线圈中的电流I1，解得I10.28 A。(3)设ab间匝数为n1，同理由题意知，解得代入数据得。21(12分)（安徽省铜陵一中2019届模拟）有一正弦交流电源，电压有效值U120 V，频率为f50 Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U060 V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？【答案】2400 s【解析】由正弦交流电的峰值与有效值U的关系得：Um120 V设t0时交流电的瞬时电压U0，则交流电的瞬时表达式为U120sin 100t V如图所示，画出一个周期内交流电的Ut图象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当UU060 V时，由上式得t11/600 s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间：tT4t1 s再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t503 6002400 s。