第十章交变电流传感器章末质量检测一、单项选择题（此题共7小题，每题5分，共35分）1.如图1所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为S额定功率均为P,变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，那么变压器的匝数比//I : 和电源电压5分不为thKJ IA. 1 ：2 2UB. 1 ：2 4UC. 2 ：1 4UD. 2 ：1 2U解析：设灯泡正常发光时,额定电流为儿.由题图可知，原线圈中电流1^ = 10，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副二2I0 .U Wi = U.依照理想变压器的差不多规律:I原Ih二/ BJ/22得血："2二2 ：1 ； U 副二山加2得u原二2U ,因此s二4U.C顷正确・答案：C2.（2018-江苏离冷）2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发觉 ''巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用.在以下有关其他电阻应用的讲法中，错误的选项是（）A.热敏电阻可应用于温度测控装置中B.光敏电阻是一种光电传感器C.电阻丝可应用于电热设备中D.电阻在电路中要紧起到通过直流、阻碍交流的作用解析：热敏电阻对温度专门敏锐，光敏电阻对光照专门敏锐，电阻丝可用于电加热, 这专门常见，因此A、B、C三个讲法均正确：交流电、直流电均可通过电阴，电阴对它们均可产生阴碍作用，因此D错误.答案：D3.如图2所示，乩为定值电阻，&为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（）A.乩两端的电压増大图2B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱A. 1 ：2 2UB. 1 ：2 4U解析：温度降低时Ri的阴值增大，干路电流减小，&两端电压、电流表示数都减小,灯泡两端电压变大.亮度变强•只有C 项正确•答案：C 4. （2018•四川离如如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10 : 1, /?i=20£2,7?2=30Q, C 为电容器，通过乩的正弦式电流如图乙所示，那么（）A. 交变电流的频 率为0.02 HzB. 原线圈输入电3压的最大值为200^2 VC. 电阻尺2的电功率约为6.67 VVD. 通过皿的电流始终为零解析：由图乙可知交变电流的频率为50 H"因此A 错•副线圈电压最大值U 2 = I^2 3 二 200 V , B 错•乩和也并联,P2 二（讀）2/30^6.67 VV , C对•因电容器接交变电流有充、放电现象，故D 错. 答案：C5.多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器來实现上述调剂的，缺 点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调剂灯的亮度或风扇的转速.现在的调 光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调剂的，如图4所示为一个通过双 向可控硅电子元件调剂后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一砒周期中，前 面的扌被截去，从而改变了电灯上的电压.那么现在电灯上的电压为（）图4=20 Vu mUm• 2解析：由有效值的定义知罟7'二得"二^.C项正确・答案：C6.如图5所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为M假设把万用电表的选择开关拨到交流电压挡，测得d、b两点间的电压为20 V,那么可知: 从中性面开始计时，当/="8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为()A. 1.41 Wb/sB. 2.0 Wb/sC. 14.1 Wb/sD. 20.0 Wb/s解析：由于电压表测量的是交变电流的有效值，由此能够运算岀交变电压的最大值为En = y[2E = 2O^2 V.交变电压的瞬时值表达式为：e二2(h/isin爭当2 778时的瞬时值为：e二20V由法拉第电磁感应定律知，对应该时刻磁通量的变化率为节二2.0 Wb/s ,应选项B是正确的.答案：B7. 一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动，角速度为血时，线圈中产生的交变电动势的最大值为E),周期为％,外力提供的功率为厲•假设使线圈转动的角速度变为％丿，线圈中产生的交变电动势的最大值为E,周期为八夕卜力提供的功率为P.那么E、T和P 的大小为()A.E=2E Q,扭，P=2P ttB.E=E0, T=^T0, P=2P°C. E=2E Q,T=T O,P=2P OD. £=2Eo, T=^To, P=4Po解析：设线圏为N匝,面积为S t所在区域磁感应强度为B ,当角速度为a时,产生的最大感应电动势EwNBS®，周期几二弓，外力提供的功率珂二第二詈薯二迸严.当角速度为M时,产生的最大感应电动势E =空BS®二2E。

,周期T = ^ =，外力提供的功率P =罟器誉二翠尹二4巴.应选项D对・答案:D二、多项选择题（此题共5小题，每题6分，共30分.每题有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分）8. （2018-»州模拟）如图6所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端.线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴以角速度少匀速转动.设线圈转动到图示位置的时刻『 = 0.那么A.在/=0时刻，线圈处于中性面，流过电阻R的电流为0,电压表的读数也为0B・1秒钟内流过电阻R的电流方向改变学次C.在电阻R的两端再并联一只电阻后，电压表的读数将减小D.在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变解析：图示位置为中性面,但由于产生的是正弦式电流,故流过电阻的瞬时电流是零,电压表的读数为其有效值，不是0 ,故A错；线圈每转过一圈,电流方向改变2次，故1秒内电流方向改变的次数为护2 X卷斗，B正确；R两端再并联电阴时，干路电流増大,路端电压减小，故电压表读数减小，c正确；并上电容后,由于电路与交变电源相连,电容反复充电放电,该支路有电流通过，故电压表的读数也减小，D错误.答案：BC9.利用如图7所示的电流互感器能够测量被测电路中的大电流，假设互感器原、副线圈的匝数比//1 : 112=1 : 100,交流电流表A的示数是50 mA,那么（）A.被测电路的电流的有效值为5 AB.被测电路的电流的平均值为0.5 AC.被测电路的电流的最大值为5迄A图7D.原、副线圈中的电流同时达到最大值解析：交流电流表示数为副线圏中电流的有效值，即A二50 mA二0.05 A ,依照£二爺得, /】二5 A , A正确B错误：原线圈（被测电路）中电流的最大值I lm =冋=50A , C项正确；原线圏中电流最大时，线圈中廠通量的变化率等于零，现在副线圈中的电流最小； 原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大,副线圈中电流最大；因此原■副线圏中 的电流有相位差，故不能同时达到最大值,D 项错误• 答案：AC 10.运算机光驱的要紧部分是激光头，它能够发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头 利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过运算机 显示出相应信息.光敏电阻自动计数器的示意图如图8所示，其中乩为光敏电阻，R 2 为定值电阻，此光电计数器的差不多工作原理是激光A ・当有光图8B. 当有光照糠乩时，处理系统获得低电压C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次解析：九Ri 和电源组成一个闭合电路，只有Ri 两端获得高电压时，处理系统才能 进行信号处理,当激光照到光敏电阴时，Rx 的阴值变小，总电流变大,那么Ri 两端 获得高电压,因此选A. D. 答案：ADH. （2018・四川髙令）如图9所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中A. S 变小，厶变小B. “2不变、厶变大 c.人变小、厶变小D.人变大、变大解析：因为变压器的匝数与U\不变,因此6不变,故两电压表的示数均不变•当SK 2乩、&、心和汕均为固定电阻，开关S 是闭合的© 羽© 为理想电压表，读 数分不为“和"&）、© 为理想电流表，读数分不为仆、和人，现断开 S ,断开时，因为负载电阻增大，故副线圈中的电流h减小，由于输入功率等于输出功率，因此/|也将减小，C正确；因为心的电压减小,故R2、R'两端的电压将增大，h变大，B 正确•答案：BC12.（2018•盐班横■拟）面积为S的两个电阻相同的线圈，分不放在如图10所示的磯场中, 图甲中是磁感应强度为B.的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OCT轴匀速转动, 图乙中磁场变化规律为B=B»cos爭，从图示位置开始计时，那么（）甲乙A.两线圈的图1（）磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时刻©T）,两线圈产生的热量相同D.从现在刻起，经774时刻，流过两线圈横裁面的电荷量相同解析：图甲中的廠通量变化规律为Q甲二B込碎,图乙中磁通量的变化规律为审由于两线圈的廠通量变化规律相同，那么两线圈中感应电动势的变化规律相同，到达最大值的时刻也相同，有效值E也相同•又因两线圈电阻相同，因此Q二令也相T_ T同•通过扌时刻，流过两线圈横截面的电荷量q二八地相同•故A、C、D三项正确.答案：ACD三、运算题（此题共4小题，共55分.解答时请写出必要的文字讲明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（10分）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度3绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数« = 100.穿过每匝线圈的磁通量妙随时刻按正弦规律变化，如图11所示，发电机内阻r=5.0 ft,外电路电阻R=95Q.感应电动势的最大值E m=iuo^m,其中Qm为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数.解析：从图象能够看出Qm = 1.0X 10 -2Wb , T= 3.14X 10-2 s ,Em二叱％ ,又C"二算故电路中电流最大值J E mm R+r T（R+r）100X2X3.14X1.0X10-2二---------------------- A = 2 A.3.14X10-2x（95 + 5.0）交流电流表I -心/、/5~ 1.4 A.答案：1.4 A14.（14分）交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO‘匀速转动.一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S=0.05 m2,线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计，磁场的磁感应强度T.为用此发电机所发出交变电流带动两个标有*220V,HkW"的电机正常工作，需在发电机的输出端欧〃与电机之间接一个理想变压器，电路如图12所示，求:(1)发电机的输出电压有效值为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？解析：(1)依照Em 二血二V得输岀电压的有效值为5二第二1100 V.⑵依除耦埒(3)依入二P 出二 2.2X10MV再依照P入二Uih，解得h二20 A.答案：(1)1100 V (2)5 : 1 (3)20 A15.(14分)为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染，目前正大力进展水电站.某一水电站发电机组设计为：水以血=3 m/s的速度流入水轮机后以巾=1 m/s的速度流出，流出水位比流入的水位低100 m,水流量为0=100 nP/s,水轮机效率为75%, 发电机效率为80%,求：(g = 10m/s2,水的密度p=103kg/m3)⑴发电机组的输出功率是多少？(2)假如发电机输出电压为24 kV,输电线路中能量缺失为0.05%,输电线电阻为19.5 n,那么所需升压变压器的原、副线圈匝数比是多少？解析：⑴时刻/内水流质量m =pQt,水轮机获得的机械能E二[mgli +|w(Pi2・ P22)]X75%那么发电机输岀的电能E电二E X 80%发电机的输出功率E电Po = —^6.02X107W.(2)发电机的输岀电流Zi=Po/L r i«25O8A输电线路缺失IP二P Q X0.05%输电电流满足h2 = AP/R ,得?2~39.3 A那么升压变压器原.副线圈匝数比：ih: «2 = h : /i^l : 64.答案：(1)6.02X107 w (2)1 : 6416.(17分)如图13所示，一个半径为/•的半圆形线圈，以直径血为轴匀速转动，转速为"，血的左侧有垂直于纸面向里(与血垂直)的匀强磁场，磁感应强度为和N是两个集流环，负载电阻为乩线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：⑴从图示位置起转过1/4转的时刻内负载电阻R上产生的热量；(2)从图示位置起转过1/4转的时刻内通过负载电阻R的电图13 荷量;⑶电流表的示数.解析：线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如下图的交变电流•此交变电动势的最大值为E m = BS(o = B^-lnn - ^Bnr2.(1)在线圈从图示位置转过1/4转的时刻内，电动势的有效值为_ Em yfi^Bnr2Ep二2 电阴上产生的热量(2)在线圈从图示位置转过1/4转的时刻内，电动势的平均值为万―E A ^rRr^通过R的电荷量g二/ AT二百AT二百二页(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为刃，由有效值的定义得解得©二竽故电流表的示数为__iMiB〒二2R •答案：(1)n4B2r4n8R宀兀Br2⑵药。