專題十二交變電流傳感器一、選擇題(共10小題,60分)1.如圖所示,在兩個(gè)完全相同的理想變壓器左側(cè)線圈接兩個(gè)相同的燈泡,圖甲中右側(cè)接有平行導(dǎo)軌,而圖乙中下導(dǎo)軌是直線,上導(dǎo)軌按余弦規(guī)律變化,其他條件相同,金屬棒MN都是在導(dǎo)軌上向右勻速平動(dòng)(速度較大),導(dǎo)軌及金屬棒電阻不計(jì).在金屬棒平動(dòng)過程中,下列說法正確的是()A.L1、L2都發(fā)光,只是亮度不同B.L1、L2都不發(fā)光C.L2發(fā)光,L1不發(fā)光D.圖甲中通過R的是直流電,圖乙中通過R的是交流電2.如圖所示,110匝矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞過線圈ab邊、垂直于磁場方向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值為2202V、頻率為50Hz的交變電流,若從圖示位置開始計(jì)時(shí),下列說法正確的是()A.電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=2202cos100πt(V)B.穿過線圈的磁通量的最大值為250πC.穿過線圈的磁通量的最大變化率為2202VD.交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值為110V3.如圖所示為一理想變壓器,原線圈匝數(shù)為1000,將原線圈接在電壓u=602cos50πt(V)的交變電流上,L1、L2是兩個(gè)標(biāo)有“6V3W”的燈泡,開關(guān)S斷開時(shí),燈泡L1正常發(fā)光,電流表為理想電表,則()A.副線圈的匝數(shù)為60B.通過原線圈的電流方向每秒改變25次C.開關(guān)S閉合后,燈泡L1將變暗D.開關(guān)S閉合后,電流表的示數(shù)是0.1A4.在電能遠(yuǎn)距離輸送的過程中,當(dāng)輸送功率一定時(shí),如果要使輸電線上損失的功率減小為原來的一半,則輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?)A.22 B.2倍 C.2倍 5.[2020福建五校聯(lián)考]如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,Rt為熱敏電阻(溫度升高時(shí),其電阻值減小),R為定值電阻,電壓表均為理想電表.把如圖乙所示的交流電接在變壓器的a、b兩端,下列說法正確的是()A.該交流電電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=222sin50πt(V)B.電壓表V1與V2的示數(shù)之比為2∶1C.溫度升高時(shí),原線圈輸入功率減小D.溫度降低時(shí),定值電阻R消耗的功率減小6.[名師原創(chuàng),多選]在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠升壓變壓器副線圈上的輸出電壓為U,發(fā)電廠輸出的總功率為P0,輸電線的總電阻為R,則下列說法不正確的是()A.輸電線上損失的功率P=(P0U)B.輸電線上損失的功率P=UC.發(fā)電廠輸出的總功率增大時(shí),輸電線上損耗的功率增大D.發(fā)電廠輸出的總功率增大時(shí),輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大7.[多選]如圖甲所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1=1000,副線圈匝數(shù)為n2=150,變壓器輸入端的正弦交流電壓如圖乙所示,定值電阻的阻值為11Ω,總阻值為22Ω的滑動(dòng)變阻器滑片為P.下列說法正確的是()圖甲圖乙A.變壓器副線圈輸出電壓的頻率為50HzB.滑片P向右滑動(dòng)時(shí),電阻R兩端的電壓不變C.滑片P滑到最右端時(shí),通過電阻R的電流為6AD.滑片P滑到最左端時(shí),變壓器的輸入功率為66W8.[2020陜西百校聯(lián)考,多選]如圖所示,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,原線圈接在u=2202sin100πt(V)的正弦交流電上,圖中R1、R2、R3均為定值電阻,且R1∶R2∶R3=9∶9∶1,電路中所有電表均為理想交流電表,下列說法正確的是()A.電流表A1、A2的示數(shù)相等B.電壓表的示數(shù)為22VC.若副線圈中的電流為2A,則電流表A1的示數(shù)為0.5AD.R1消耗的功率是副線圈輸出功率的19.[2020河南洛陽尖子生第一次聯(lián)考,多選]如圖,一理想變壓器的原、副線圈上共接有額定電壓均為U的6盞完全相同的燈泡(額定功率均為P),左端接在一電壓恒為U0的交流電源兩端.此時(shí)6盞燈剛好正常發(fā)光.下列說法正確的是()A.該變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為1∶2B.此時(shí)交流電源輸出的功率為6PC.U0=6UD.如果燈L6的燈絲突然燒斷(不考慮其他燈因此損壞的情況),燈L1和L2將變暗,而其余3盞燈將變得更亮10.[2020安徽示范名校聯(lián)考,多選]如圖,將手搖交流發(fā)電機(jī)與一理想變壓器的原線圈相連,副線圈電路中接有三個(gè)定值電阻、開關(guān)、燈泡及一個(gè)壓敏電阻.壓敏電阻具有這樣的特點(diǎn):只有加在它兩端的電壓大于某一值時(shí),才會(huì)有電流通過.現(xiàn)將手搖發(fā)電機(jī)的手柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng),小燈泡周期性的閃亮,閉合開關(guān)后,小燈泡不再閃亮.下列說法正確的是()A.將滑動(dòng)頭P向上滑動(dòng),可能使燈泡繼續(xù)閃亮,且閃亮頻率不變B.將滑動(dòng)頭P向下滑動(dòng),可能使燈泡繼續(xù)閃亮,但閃亮頻率變小C.將滑動(dòng)頭P向上滑動(dòng),可能使燈泡繼續(xù)閃亮,但閃亮頻率變大D.增大發(fā)電機(jī)手柄的轉(zhuǎn)速,可能使燈泡繼續(xù)閃亮,但閃亮頻率變大二、非選擇題(共5小題,50分)11.[新角度,6分]在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,已有下列圖中器材、開關(guān)和導(dǎo)線若干.ABCD(1)上述器材中不需要的是(填字母),還需要的是(填名稱).

(2)對(duì)于匝數(shù)為na=100和nb=200的變壓器,當(dāng)副線圈處于空載狀態(tài)(沒有接負(fù)載)時(shí),測(cè)量其原、副線圈的電壓,na對(duì)應(yīng)的為U1,nb對(duì)應(yīng)的為U2,實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表.U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷原線圈是(填“na”或“nb”).

(3)保持原線圈匝數(shù)和交流電壓均不變,給副線圈接上小燈泡,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著副線圈匝數(shù)的增加,小燈泡得到的電壓反而減小,亮度減弱,出現(xiàn)這種情況可能的原因是.

12.[8分]熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護(hù)裝置中.某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的關(guān)系如圖甲所示.(1)由圖甲可知,該熱敏電阻在溫度升高時(shí),導(dǎo)電能力(選填“增強(qiáng)”或“減弱”);在較低溫度范圍內(nèi),相對(duì)金屬熱電阻而言,該熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更(選填“敏感”或“不敏感”).

(2)某同學(xué)利用上述熱敏電阻制作了一個(gè)簡易的溫控裝置,實(shí)驗(yàn)原理如圖乙所示.現(xiàn)欲實(shí)現(xiàn)銜鐵在某溫度時(shí)(此時(shí)熱敏電阻的阻值為R0)被吸合,下列操作步驟正確的順序是.(填寫各步驟前的序號(hào))

a.將熱敏電阻接入電路b.觀察到繼電器的銜鐵被吸合c.斷開開關(guān),將電阻箱從電路中移除d.合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值e.斷開開關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至R0(3)若熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示,t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1當(dāng)通過繼電器的電流超過20mA時(shí),銜鐵被吸合,加熱器停止加熱,實(shí)現(xiàn)溫控.已知繼電器的電阻為r=20Ω,為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)30℃~80℃之間任一溫度的控制,電源E應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器Rx應(yīng)選用.(填選項(xiàng)前的字母)

A.電源E1(3V,內(nèi)阻不計(jì))B.電源E2(6V,內(nèi)阻不計(jì))C.滑動(dòng)變阻器R1(0~200Ω)D.滑動(dòng)變阻器R2(0~500Ω)13.[2019江西宜春模擬,10分]某村在距村莊較遠(yuǎn)的地方修建了一座小型水電站,發(fā)電機(jī)輸出功率為9kW,輸出電壓為500V,輸電線的總電阻為10Ω,允許線路損耗的功率為輸出功率的4%.(1)當(dāng)村民和村辦小企業(yè)需要220V電壓時(shí),求所用升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比各為多少?(不計(jì)變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送,則村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率各是多少?14.[12分]圖1所示是調(diào)壓變壓器的原理圖,線圈AB繞在一個(gè)鐵芯上,總匝數(shù)為1000匝.AB間加上如圖2所示的正弦交流電壓,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置,就可以調(diào)節(jié)輸出電壓.在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器和理想交流電流表,變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q.已知開始時(shí)滑動(dòng)觸頭Q位于變阻器的最下端,且BP間線圈匝數(shù)剛好是500匝,變阻器的最大阻值等于72Ω.(1)開始時(shí),電流表示數(shù)為多少?(2)保持P的位置不動(dòng),將Q向上移動(dòng)到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率為多大?(3)保持Q的位置不動(dòng),將P沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)多少匝時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率為原來的4倍?15.[14分]如圖所示,匝數(shù)為100匝、面積為0.01m2的線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=1πT的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)線圈繞O1O2軸以轉(zhuǎn)速n=300r/min勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V、1A.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r=1Ω,牽引一根原來靜止的、長為L=1m、電阻為R=1Ω、質(zhì)量為m=0.2kg的導(dǎo)體棒MN沿金屬框架上升.框架傾角為30°,框架寬1m,框架和導(dǎo)體棒處于方向與框架平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=1T的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)導(dǎo)體棒沿框架上滑1.6m時(shí)獲得穩(wěn)定的速度,這一過程中導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為4J.導(dǎo)體棒始終與框架軌道垂直且接觸良好,不計(jì)框架和線圈電阻及一切摩擦,g取10m/s2(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí),寫出線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e的瞬時(shí)值表達(dá)式;(2)求導(dǎo)體棒MN的最大速度大小;(3)求導(dǎo)體棒MN從靜止到達(dá)到最大速度所用的時(shí)間t.1.C題圖甲中,金屬棒MN在導(dǎo)軌上向右勻速平動(dòng)時(shí),產(chǎn)生大小和方向均不變的電流,因此在副線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以L1不發(fā)光;題圖乙中,金屬棒MN在導(dǎo)軌上向右勻速平動(dòng)時(shí),產(chǎn)生大小不斷變化的電流,因此在副線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以L2發(fā)光,選項(xiàng)C正確,A、B錯(cuò)誤;題圖甲和題圖乙中通過R的電流方向均沒有變化,所以均是直流電,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.【技巧點(diǎn)撥】求解本題的關(guān)鍵是要理解理想變壓器的原理,只有通過原線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)才能在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.B線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω=2πf=100πrad/s,起始時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為0,因此電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=2202sin100πt(V),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于Em=nBSω,則穿過線圈的磁通量的最大值Φm=BS=Emnω=2202110×100πWb=250πWb,選項(xiàng)B正確;磁通量的最大變化率(ΔΦΔt)m=E3.D由于原線圈接在電壓u=602cos50πt(V)的交變電流上,故原線圈兩端電壓的有效值為60V,開關(guān)S斷開時(shí)燈泡L1正常發(fā)光,副線圈兩端電壓為6V,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,則副線圈的匝數(shù)為100,A錯(cuò)誤;交變電流的頻率為25Hz,故通過原線圈的電流方向每秒鐘改變50次,B錯(cuò)誤;開關(guān)S閉合后燈泡L1兩端電壓不變,亮度不變,燈泡L1正常發(fā)光電流為0.5A,可知副線圈中的電流為1A,由I1I2=n24.B本題考查電能輸送知識(shí),意在考查考生的理解能力.根據(jù)P損=I2R知,如果要使輸電線上損失的功率減小為原來的一半,則輸電線上的電流要變?yōu)樵瓉淼?2,在保證輸送功率不變的前提下,輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?5.D由題圖乙可知,該交流電電壓的最大值為umax=222V,周期為0.02s,ω=2πT=100π,所以該交流電電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=222sin100πt(V),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律可知,原、副線圈兩端的電壓之比為2∶1,而電壓表V2測(cè)量的是熱敏電阻兩端電壓,小于副線圈兩端的電壓,所以電壓表V1與V2的示數(shù)之比大于2∶1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;溫度升高時(shí),熱敏電阻阻值減小,變壓器的輸出功率增大,根據(jù)變壓器輸出功率決定輸入功率可知,原線圈輸入功率增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;溫度降低時(shí),熱敏電阻阻值增大,副線圈的電流減小,定值電阻R中電流減小,消耗的功率減小,選項(xiàng)D正確【易錯(cuò)警示】解答此題常見的錯(cuò)誤主要有:一是沒有根據(jù)題圖乙得出ω=2πT=100π,導(dǎo)致錯(cuò)選A;二是把電壓表V2的示數(shù)誤認(rèn)為是變壓器的輸出電壓,導(dǎo)致錯(cuò)選B;三是沒有認(rèn)真分析溫度升高時(shí),副線圈的電流變化,導(dǎo)致錯(cuò)選C6.B發(fā)電廠輸出的總功率為P0,變壓器副線圈上輸出電壓為U,因此輸電線上的電流I線=P0U,則輸電線上的功率損失P=I線2R=(P0U)2R,選項(xiàng)A正確;輸電線上所分得的電壓小于U,則輸電線上損失的功率P<U2R,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)P0=UI線,可得輸電線路上的電流隨發(fā)電廠輸出的總功率的增大而增大,因此根據(jù)P=I線2R,可知輸電線上損耗的功率增大,選項(xiàng)C正確;因輸電線路上的輸送電流增大,根據(jù)U損=I線R,可知7.AC由變壓器輸入端正弦交流電壓的圖象可知其周期T=0.02s,其頻率f=50Hz,又理想變壓器不改變交流電壓的頻率,所以變壓器副線圈輸出電壓的頻率也是50Hz,A項(xiàng)正確;理想變壓器的輸出電壓不變,滑片向右滑動(dòng),接入電路的電阻減小,根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知,電阻R兩端的電壓增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由理想變壓器變壓規(guī)律U1U2=n1n2可得輸出電壓U2=66V,滑片P滑到最右端時(shí),其接入電阻為零,由歐姆定律知通過電阻R的電流I=U2R=6A,C正確;滑片P滑到最左端時(shí),副線圈回路總電阻為33Ω,變壓器輸入功率等于輸出功率,即P8.AD設(shè)原線圈兩端電壓為10U,電流為I,則副線圈兩端電壓為U,電流為10I,根據(jù)R2、R3的電阻之比得電流表A2示數(shù)為I,選項(xiàng)A正確;對(duì)R2有U=IR2,因R1=R2,故電阻R1的電壓也為U,則有U+10U=220V,得電壓表示數(shù)U=20V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;原、副線圈的電流之比為1∶10,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;R1消耗的功率是UI,副線圈的輸出功率是10UI,選項(xiàng)D正確.9.BCD設(shè)流過每盞燈泡上的電流為I,則流過原線圈的電流為I1=I,流過副線圈的電流為I2=4I,則該變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1n2=I2I1=4∶1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;此時(shí)交流電源輸出的功率為6P,選項(xiàng)B正確;設(shè)原線圈兩端的電壓為U1,副線圈兩端的電壓為U2=U,根據(jù)n1n2=U1U2=4∶1,解得U1=4U,U0=2U+U1=6U,選項(xiàng)C正確;設(shè)每盞燈泡的電阻為R,副線圈的總電阻為R副,流過原線圈的電流I1=U02R+(n1n2)2R副,如果燈L6的燈絲突然燒斷,即R副變大,則【審題關(guān)鍵】6盞燈剛好正常發(fā)光,說明每盞燈兩端的電壓都是額定電壓,流過每盞燈的電流都是額定電流.10.AD將滑動(dòng)頭P向上滑動(dòng),副線圈匝數(shù)增加,根據(jù)變壓器原理可得輸出電壓增大,可能使燈泡繼續(xù)閃亮,變壓器不改變頻率,所以燈泡閃亮頻率不變,故A正確,C錯(cuò)誤;將滑動(dòng)頭P向下滑動(dòng),副線圈匝數(shù)減小,根據(jù)變壓器原理可得輸出電壓減小,不可能使燈泡繼續(xù)閃亮,故B錯(cuò)誤;增大發(fā)電機(jī)手柄的轉(zhuǎn)速,則交流電的頻率增大,根據(jù)Emax=NBSω=NBS·2πf可知發(fā)電機(jī)輸出電壓變大,根據(jù)變壓器原理可知副線圈兩端電壓增大,可能使燈泡繼續(xù)閃亮,交流電的頻率變大,燈泡閃亮頻率也變大,故D正確.【易錯(cuò)警示】在分析燈泡閃亮頻率的變化情況時(shí),考生容易誤認(rèn)為需要分析一個(gè)周期內(nèi)燈泡發(fā)光時(shí)間的長短.其實(shí)無論一個(gè)周期內(nèi)燈泡發(fā)光時(shí)間如何變化,只要交流電的頻率不變,燈泡的閃亮頻率就不變.11.(1)BC(2分)學(xué)生電源(或低壓交流電源)(1分)(2)nb(1分)(3)副線圈匝數(shù)越多線圈電阻越大,線圈電阻分得的電壓越大,引起輸出電壓降低(2分)解析:(1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,需要學(xué)生電源來提供低壓交流電,同時(shí)還需要交流電壓表來測(cè)量電壓,可拆變壓器和導(dǎo)線,結(jié)合題目給定的器材,選項(xiàng)A是變壓器,選項(xiàng)B是電池,選項(xiàng)C是條形磁鐵,選項(xiàng)D是多用電表,可知選項(xiàng)B、C中的器材不需要,還需要的器材是低壓交流電源.(2)表格中每組數(shù)據(jù)都可以看出,匝數(shù)之比近似等于電壓之比,即U1U2≈nanb,該變壓器為非理想變壓器,考慮到變壓器可能會(huì)出現(xiàn)漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等現(xiàn)象,可判斷出U212.(1)增強(qiáng)(2分)敏感(2分)(2)edbca(2分)(3)B(1分)D(1分)解析:(1)圖甲中橫軸表示溫度,縱軸表示電阻,隨著溫度的升高,金屬熱電阻的阻值略微增大,而該熱敏電阻的阻值顯著減小,所以這種熱敏電阻在溫度升高時(shí)導(dǎo)電能力增強(qiáng);在較低溫度范圍內(nèi),相對(duì)金屬熱電阻而言,該熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更敏感.(2)要實(shí)現(xiàn)銜鐵在某溫度時(shí)(此時(shí)熱敏電阻的阻值為R0)被吸合,而銜鐵被吸合時(shí)的電流是一定的,所以關(guān)鍵是找到此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值.實(shí)現(xiàn)方法是:斷開開關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至R0,合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,觀察到繼電器的銜鐵被吸合,則此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值就是銜鐵在某溫度(此時(shí)熱敏電阻的阻值為R0)被吸合時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)連入電路的阻值,找到之后,再用熱敏電阻替換掉電阻箱即可,正確順序?yàn)閑dbca.(3)在30℃時(shí),電源電動(dòng)勢(shì)的最小值Emin=20×(199.5+20)×10-3V=4.39V,所以電源應(yīng)選用E2;在80℃時(shí),選用電源E2,滑動(dòng)變阻器的最小阻值為Rmin=6V20mA-49.1Ω-20Ω=230.9Ω,所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2(0~500Ω)13.解析:(1)建立如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電模型.由線路損耗的功率P線=I線2R線和P線=4%P出可得I線又P出=U2I線,所以U2=1500V(1