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1、第十章交變電流傳感器
(時(shí)間60分鐘,滿(mǎn)分100分)
、單項(xiàng)選擇題(本題共4個(gè)小題,每小題 4分,共16分.每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只
有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求 )
1.如圖1所示為交變電流的電流隨時(shí)間而變化的圖象,此交變電流的有效值是
A. 572 A
712
C.-2- A
圖1
B. 5 A
D. 3.5 A
解析:題圖所示圖象中的交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量: Q = I/R2+ L2rT =
(4V2)2R^+(3V2)2rT=25RT.
令此交變電流白^有效值為 I,應(yīng)有Q = I2RT,故I2RT=25RT,解得I = 5 A. B項(xiàng)正確.
答案:B
2、
2.如圖2所示為大型電子地磅電路圖,電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻不計(jì).不稱(chēng)物體時(shí),滑片 P
在A端,滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大,電流最??;稱(chēng)重物時(shí),
在壓力作用下使滑片 P下滑,滑動(dòng)變阻器有效電阻變小,電流變大,這
樣把電流對(duì)應(yīng)的重量值刻在刻度盤(pán)上, 就可以讀出被稱(chēng)物體的重力了.
滑動(dòng)變阻器上 A、B間距離為L(zhǎng),最大阻值等于定值電阻 Ro的阻值,已 圖2
知兩彈簧的總彈力與形變量成正比,比例系數(shù)為 k,則所稱(chēng)重物的重力 G與電流大小I
的關(guān)系為
( )[
A.
G=2kL —
EkL
B. G= kL
C. G =
E
IR0
D. G= kIL
解
3、析:電子地磅上有重物時(shí),根據(jù)受力平衡及胡克定律得 G=kAx,不稱(chēng)物體時(shí),滑
片P在A端,放置重物 G時(shí),滑片下移 Ax,變阻器在電路中的有效 電阻為
,R0 R0 G
R =7(L- Ax)=—(L--).
由電路的特點(diǎn),根據(jù)閉合電路歐姆定律 可彳導(dǎo)1=——
Ro+R
整理得G=2kL- -,所以A正確.
IR 0
答案:A
3. (2010廣州調(diào)研)如圖3所示,M是一小型理想變壓器,接線(xiàn)柱 a、b接在電壓“ u =
311sin314t(V)的正弦交流電源上,變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng),其中 R2是用半
導(dǎo)體熱敏材料(電阻隨溫度升高而降低)制成的傳感器,電流表 A
4、2是值班室的顯示器,
顯示通過(guò)Ri的電流,電壓表V2顯示加在報(bào)警器上的電壓 (報(bào)警器未畫(huà)出),R3是一定值
電阻.當(dāng)傳感器 &所在處出現(xiàn)火情時(shí),下列說(shuō)法正確的是
A . Ai的示數(shù)不變,
圖3
A2的示數(shù)增大
B. Ai的示數(shù)增大,
A2的示數(shù)增大[
C. Vi的示數(shù)增大,
V2的示數(shù)增大
用心 愛(ài)心 專(zhuān)心 -12 -
D . V1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)減小
解析:當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,其電阻減小,因
Vi不變,所以副線(xiàn)圈中
輸出端的電壓不變,副線(xiàn)圈中并聯(lián)電路兩端的電壓減小,
V2減小,A2根據(jù)歐姆定律
判斷也減小.因副線(xiàn)圈的
5、總電阻減小,副線(xiàn)圈輸出功率增大,
Ai讀數(shù)增大,綜述D
項(xiàng)正確.
答案:D
4. (2010三亞模擬)如圖4所示,有一理想變壓器,原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為 n,原線(xiàn)圈接正
弦交流電壓U,輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī).電 動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻為 R.當(dāng)輸
入端接通電源后,電流表讀,數(shù)為I,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物勻速上升,下列判斷正確的是
圖4
A.原線(xiàn)圈中的電流為 nI
B.變壓器的輸入功率為 UI/n
C.電動(dòng)機(jī)輸出的總功率為 I2R
D .電動(dòng)機(jī)兩端電壓為 IR
解析:電流表的讀數(shù)為副線(xiàn)圈電流,所以原線(xiàn)圈電流為,故A錯(cuò)誤;原線(xiàn)圈的輸入[來(lái)
功率則為U:,故B對(duì);電動(dòng)機(jī)上白
6、^熱功率為 I2R,電動(dòng)機(jī)消耗功率為 U:,兩端電壓
為U,故C、D錯(cuò)誤. n
答案:B
二、雙項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題 6分,共30分.每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有兩
個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全選對(duì)的得 6分,只選1個(gè)且正確的得1分,錯(cuò)選或不選的得 0分)
圖 5B. N3
5.為了監(jiān)測(cè)變電站向外輸電情況,要在變電站安裝互感器,其接線(xiàn)
如圖5所示,兩變壓器匝數(shù)分別為 Ni、N2和N3、N4, a和b
是交流電表,則 ( )
A. Ni>N2
>N4
C . a為交流電流表,b為交流電壓表
D. a為交流電壓表,b為交流電流表
解析:題圖左半部分中變壓器與導(dǎo)線(xiàn)并聯(lián)為
7、電壓互感器,為獲得低電壓, Ni>N2;題
圖右半部分中變壓器與導(dǎo)線(xiàn)串聯(lián)為電流互感器,為獲得小電流, N3VN4.故A、D選項(xiàng)
正確.
答案:AD
6. 一個(gè)矩■形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng), 產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為 e= 10,2
sin4 兀 t V則 ( )
A.該交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為 2 Hz
B.零時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直
C. t= 0.25 s時(shí),e達(dá)到最大值
D.在1 s時(shí)間內(nèi),線(xiàn)圈中電流方向改變 100次
解析:由題中給出的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式可以得到該交變電動(dòng)勢(shì)的角速度是 4兀,由角速度
和周期、頻率的關(guān)系 3=牛=2 f得到此交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為 2
8、Hz,周期是0.5 s,所
以選項(xiàng)A正確.周期是0.5 s,所以1 s內(nèi)線(xiàn)圈中的電流方向改變 4次,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.代
入表達(dá)式t= 0.25 s,得到e= 0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.零時(shí)刻,電動(dòng)勢(shì)為零,此時(shí)穿過(guò)線(xiàn)圈
的磁通量最大,選項(xiàng) B正確.綜上所述,本題的正確選項(xiàng)為 A、B.
答案:AB7 .如圖6所示,2008年1月10日開(kāi)始的低溫雨雪冰凍造成我國(guó)部分地區(qū)嚴(yán)
重災(zāi)害,其中高壓輸電線(xiàn)因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重.此次災(zāi)害牽動(dòng)億萬(wàn)人的心.為消除高壓輸電
線(xiàn)上的凌冰,有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應(yīng)除冰.若在正常供電時(shí),高
壓線(xiàn)上送電電壓為 U,電流為I,熱耗功率為 AP;除冰時(shí),輸電線(xiàn)上的
9、熱耗功率需變?yōu)?9AP,
則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線(xiàn)電阻不變 )
圖6
A.輸電電流為3I
C.輸電電壓為3U
解析:高壓線(xiàn)上的熱耗功率
B.輸電電流為 9I
D.輸電電壓為"1U
3
△P= I2R 線(xiàn)
若熱耗功率變?yōu)?9AP,則9AP=I 2R線(xiàn)
由①②得I =3I , A對(duì).又輸送功率不變,由 P=UI =U I 得U =^U,所以D 3
對(duì).
答案:AD
8. 一只矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間變
化的圖象如圖7甲所示,則下列說(shuō)法正確的是
圖7
A . t= 0時(shí)刻,線(xiàn)圈平面位于中性面位
10、置
B . t= 0.01 s時(shí)刻,①的變化率最大
C. t= 0.02 s時(shí)刻,交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大
D.該線(xiàn)圈相應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖
6乙所示
解析:由①一t圖知,t=0時(shí),①最大,即線(xiàn)圈處于中性面位置,此時(shí) e= 0,故A項(xiàng)
人 …… ,一, , , A①一, 一, …
正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖知 T = 0.04 s,在t=0.01 s時(shí),①=0, 1最大,e最大,則 B
一, 一, A ① _
項(xiàng)正確;在t = 0.02 s時(shí),①取大,~/\\= ,e=0,則C項(xiàng)錯(cuò)反.
答案:AB
9. 如圖8所示,T為理想變壓器,副線(xiàn)圈回路中的 輸電線(xiàn)a
11、b和cd的電阻不可忽略,其余
輸電線(xiàn)電阻可不計(jì),則當(dāng)電鍵 S閉合時(shí) . ( )
圖8
A .交流電壓表 Vi和V2的示數(shù)一定都變小
B.交流電壓表只有 V2的示數(shù)變小
C.交流電流表 Ai、A2和A3的示數(shù)一定都變大
D.電流表 Ai、A2的示數(shù)變大
解析:閉合S時(shí),輸出電路電阻減小,副線(xiàn)圈中電流增大, Vi示數(shù)不變,V2示數(shù)變
小,A2示數(shù)變大,則 Ai示數(shù)也變大,由于 Vi示數(shù)不變,A2示數(shù)變大,V2示數(shù)變小,
則A3示數(shù)變小.B、D項(xiàng)正確.
答案:BD
三、非選擇題(本題包括3小題,共54分.按題目要求作答,解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、
方程式和重要演算步 驟.
12、只寫(xiě)出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確
寫(xiě)出數(shù)值和單位)[
10. (i0分)如圖9所示,圖甲為熱敏電阻的 R- t圖象,圖乙為?用此熱敏電阻 R和繼電器組
成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路,繼電器的電阻為 i00 ◎.當(dāng)線(xiàn)圈的電流大于或等于 20
mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合.為繼電器線(xiàn)圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì) E = 9.0 V,內(nèi)阻可
以不計(jì).圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源.則
白 501QQ150 g 甲
電源
圖9
(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)白^加熱器接在 (填“A、B端”或“ C、D端”).[來(lái)
(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持 50C,可變電阻 R
13、的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為 Q.
解析:(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在 A、B端.當(dāng)線(xiàn)圈中的電流 較小時(shí),繼電器的銜鐵
在上方,恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài),恒溫箱內(nèi)溫度升高.
(2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高,熱敏電阻 R的阻值變小,則線(xiàn)圈中的電流變大,當(dāng)線(xiàn)圈中
的電流大于或等于 20 mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸到下方來(lái),則恒溫箱加熱器與電源斷
開(kāi),加熱器停止工作,恒溫箱內(nèi)溫度降低.
隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低,熱敏電阻 R的阻值變大,則線(xiàn)圈中的電流變小,當(dāng)線(xiàn)圈的電
流小于20 mA時(shí),繼電器的銜鐵又被釋放到上方,則恒溫箱加熱器又開(kāi)始工作,這樣
就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度.
要使恒溫箱內(nèi)白^溫度保持
14、 50C,即50c時(shí)線(xiàn)圈內(nèi)的電流為 20mA.由閉合電路歐姆定
律1 = ——E——,r為繼電器的電阻.由圖甲可知, 50c時(shí)熱敏電阻的阻值為 90 Q,
r+R+R
所以 R =^-R-r=260 Q.
答案:(1)A、B 端 (2)260[
11. (22分)如圖10所示的電路中,理想變壓器初級(jí)線(xiàn)圈匝數(shù) ni=1000匝,次級(jí)?有兩個(gè)線(xiàn)
圈,匝數(shù)分別為 何=500匝,圖=200匝,分別接一個(gè) R= 55 ◎的電阻,在初級(jí)線(xiàn)圈上
接入U(xiǎn)i=220 V的交變電流.求:
圖10
(1)兩次級(jí)線(xiàn)圈輸出電功率之比; (2)初級(jí)線(xiàn)圈中的電流.
解析:(1)對(duì)兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈有U1=n
15、1, U1=-
U2 n2 U3 n3
n2U1 U1 ,, n3U1 U1r
所以 6 =不丁=萬(wàn),U3=^T=T[
P2 U22 25
P3—U7= 4.
(2)由歐姆定律得
U2 U3
l2=-R-= 2 A, I3=U3=0.8 A.
對(duì)有兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈的變壓器有
ml 1= n2l 2+ n3l 3
所以 I1=n;l2 + n;l3=1.16 A.
答案:,(1)25 : 4 (2)1.16 A[
12.
(22分)如圖11甲所示,在兩根水平放置的平行金屬導(dǎo)軌兩端各接一只 R=1 ◎的電阻,
導(dǎo)軌間距L = 0.2 m,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),整個(gè)裝置處于豎
16、直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁
感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T. 一根電阻r=0.3 ◎的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌良好接
觸,若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌的方向在
PQ和MN之間運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖乙所示 (正
弦曲線(xiàn)).求:
圖11
(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.
⑵整個(gè)電路 在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量.
解析:(1)由速度圖象得,某時(shí)刻導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度表達(dá)式
v= 10sin10 戒 m/s
導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為
e= BLv= 10BLsin10 戒=1.6sin10 疝 V
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為
Em=10BL= 1.6 V
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為 E = Em=4/2 V
回路中的總電阻為 R =r+2=0.8 Q[
電流1 =吳=亞A R
整個(gè)電路在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 Q=I2R t=96 J.
答案:(1)e= 1.6sin10 t V (2)96 J