交变电流传感器(附答案).doc

第十单元 交变电流 传感器章末达标测试(时间：60分钟　满分：110分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，每小题只有一个选项符合题意) 1．如图1所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不正确的是(　　)图 1A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶12.如图2所示，三个灯泡是相同的，额定功率足够大，直流电源E1内阻可以忽略，交流电源E2电动势的有效值与E1相等，自感线圈电阻不计当开关S接到接点A时，三灯亮度相同，当开关S接到接点B时(　　)A．甲、乙、丙三灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮 图 2C．甲灯和乙灯等亮，丙灯不亮D．乙灯最亮，丙灯不亮3.如图3所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是(　　)A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小 图 3C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变4．全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图4所示)。

以下说法中正确的是(　　)图 4①若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极②若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极③若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中④若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中A.①③ B.②④C.①④ D.②③5．利用如图5所示的电流互感器可以测量被测电路中的电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50 mA，则(　　)A．被测电路的电流有效值为0.5 AB．被测电路的电流平均值为0.5 AC．被测电路的电流最大值为5 A 图 5D．原、副线圈中的电流同时达到最大值6．(2012·江苏苏北四市调研)如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，电容器电容C＝100 μF已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示，则(　　)图 6A．原线圈输入电压的最大值为400 VB．交流电的频率为100 HzC．电容器所带电荷量恒为2×10－3 CD．电阻R1消耗的电功率为10 W7．如图7所示，R1是定值电阻，R2是正温度系数热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时以下判断错误的是(　　)A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大 图7C．小灯泡的亮度变小D．小灯泡的亮度变大8.如图8所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO′与磁感线垂直。

已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为A．e＝12πsin120t(V)B．e＝24πsin120πt(V) C．e＝0.04πsin0.4πt(V) D．e＝0.4πcos2πt(V) 图89．(2012·绥化模拟)图9甲是一教学演示用发电机构造示意图，线圈转动产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙发电机线圈电阻为0.5 Ω，外接电阻为2.5 Ω，则下列判断错误的是(　　)图9A．线圈转速为50 r/sB．电压表的示数为2.5 VC．电路中电流的最大值为 AD．若线圈转速变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率也变为原来的2倍二、计算题(本题共3小题，共56分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10．(20分)如图9所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n，ad边的中点和bc边的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r。

现在让线圈以OO′连线为轴，以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，求：(1)闭合电路中电流瞬时值i的表达式； 图9(2)当t＝时，电阻R两端的电压值11．(15分)如图11甲所示是一种振动发电装置，它的结构由一个半径为r＝0.1 m的50匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成，假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙)线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为 T，方向不变，线圈的总电阻为2 Ω，它的引出线接有8 Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，使线圈做往复运动，便有电流通过电珠，当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)图11(1)画出线圈中感应电流随时间变化的图像(取电流从a→L→b为正方向)；(2)在0.1 ～0.15 s内推动线圈运动过程中的作用力；(3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计)12．(20分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，输电导线中的电功率损失为输入功率的4%。

1)画出上述输电全过程的线路图2)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流3)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压4)计算降压变压器的输出功率 1.解析：由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A错误而D正确；由I1∶I2＝n2∶n1得，I1∶I2＝1∶2，选项B正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C正确，本题选择不正确的选项，故应选A答案：A2. 解析：当开关S接到A点时，三个相同的灯泡亮度相同，说明通过三个灯泡的电流大小相等，三个支路对所加频率的交流电的阻碍作用相同当开关S接B点时，由于所加的是直流电，含电阻支路的阻碍作用不变，含电感线圈支路的阻碍作用减小(线圈有“阻交流，通直流”的作用)，含电容支路的阻碍作用变为无穷大(电容有“通交流，隔直流”的作用)所以甲灯亮度不变，乙灯变亮，丙灯不亮答案：D3. 解析：滑动变阻器触头P向左移动时，电阻减小，通过D的电流变大，发光二极管发出的光增强，光照射光敏电阻，R的阻值减小，通过L的电流变大，L消耗的功率变大；反之，P向右移动时，L的功率变小答案：A4. 解析：控制电流由a→b，由安培定则，电磁铁左端为N极，右端为S极，铁芯2被磁化，A端为N极，B端为S极，而被吸入线圈中。

若a、b处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈答案：AD5. 解析：交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I2＝50 mA＝0.05 A，根据＝得，I1＝5 A，A、B均错误；原线圈(被测电路)中电流的最大值Im＝I1＝5 A，C正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时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，副线圈中电流最大所以原、副线圈电流有相位差，故不能同时达到最大值，D项错误答案：C6. 解析：由题图乙可知变压器输出的电压最大值为20 V，变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，所以原线圈输入电压的最大值为400 V，A选项正确；副线圈交流电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，原、副线圈交流电的频率一致，B选项不正确；电容器所带最大电荷量为Q＝CU＝1.414×10－3 C，C选项不正确；R1消耗的电功率P＝＝20 W，D选项错误答案：A7. 解析：正温度系数热敏电阻，随温度的降低而减小，当温度降低时，外电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，而R1上的电压会增大，使得并联的部分电压减小，因此通过小灯泡的电流减小，亮度变小，选项A、B、C正确，D错误。

答案：D8. 解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值为Em＝BSω＝BS·2πn＝1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V)角速度：ω＝2πn＝2π× rad/s＝0.4 π rad/s初相：Φ0＝0则感应电动势瞬时值表达式为e＝Emsin(ωt＋Φ0)＝0.04πsin0.4πt(V)由此可知选项C是正确的答案：C9. 解析：由题图乙可知，交流电的周期为T＝0.02 s，由T＝可得，转速n＝50 r/s，选项A正确；交流电的有效值为E＝＝3 V，电压表的示数U＝R＝2.5 V，选项B正确；电路中电流的最大值为Im＝＝ A，选项C正确；外电阻消耗的功率为PR＝()2R，若转速变为原来的2倍，由Em＝nBSω，E＝得，电动势变为原来的2倍，外接电阻消耗的功率变为原来的4倍，选项D错误答案：D10. 解析：(1)沿O′O方向看去，磁场分布的侧视图如图所示由图可知，线圈转动时只有一条边切割磁感线，产生感应电动势，在t时刻线圈的电动势为e＝nBlv1＝nBlv·sinωt其中v＝ω·解得e＝nBl2ωsinωt据闭合电路欧姆定律可知，闭合电路中的电流为i＝＝sinωt2)由电流瞬时值表达式知，t＝时，流过电阻R的电流为i＝sin(ω×)＝由部分电路欧姆定律知，t＝时，电阻R两端电压为U＝iR＝。

答案：(1)i＝sinωt　(2) 11. 解析：(1)在0 s～0.1 s内感应电动势E1＝nBLv1v1＝ m/s＝1 m/sL＝2πr，I1＝＝0.2 A在0.1 ～0.15 s内：v2＝2 m/s，E2＝nBLv2，I2＝＝0.4 A2)因为外力匀速推动线圈，所以有：F＝F安＝nBI2L＝nBI2·2πr＝50××0.4×2π×0.1 N＝0.8 N3)电流的有效值为I，则有：I2R×0.15＝0.22R×0.1＋0.42R×0.05I2＝所以P出＝I2R＝×8 W＝ W＝0.64 W答案：(1)见解析　(2)0.8 N　(3)0.64 W12. 解析：(1)输电过程线路图如图所示2)对升压变压器，据公式＝，有U2＝U1＝×250 V＝6 250 VI2＝＝＝ A＝16 A3)因为P耗＝I22R线，P耗＝0.04P1所以R线＝＝ Ω＝15.6 Ω因为ΔU＝U2－U3＝I2R线，U3＝U2－I2R线＝(6 250－16×15.6)V＝6 000 V4)P4＝P1－P耗＝0.96P1＝0.96×100 000 W＝96 000 W＝96 kW答案：(1)见解析　(2)6 250 V　16 A(3)15.6 Ω　6 000 V　(4)96 kW。