階段綜合評估（十二）交變電流傳感器一、單項(xiàng)選擇題1．某交流電源電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝6eq\r(2)sin100πtV，則下列說法中正確的是()A．用交流電壓表測該電源電壓時，示數(shù)是6VB．用交流電壓表測該電源電壓時，示數(shù)是6eq\r(2)VC．用此電源給電磁打點(diǎn)計(jì)時器供電時，打點(diǎn)的時間間隔為0.01sD．把標(biāo)有“6V3W”的小燈泡接在該電源上時，小燈泡將被燒毀解析：選A此交流電壓的有效值為6V，故用交流電壓表測該電源電壓時，示數(shù)是6V，選項(xiàng)A正確，B錯誤；因?yàn)門＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，故用此電源給電磁打點(diǎn)計(jì)時器供電時，打點(diǎn)的時間間隔為0.02s，選項(xiàng)C錯誤；因?yàn)榇私涣麟妷旱挠行е禐?V，故把標(biāo)有“6V3W”的小燈泡接在該電源上時，小燈泡能正常發(fā)光，選項(xiàng)D錯誤。2．阻值不計(jì)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈兩端的電壓隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則下列說法中正確的是()A．線圈兩端電壓的平均值為10VB．電壓表連接在線圈兩端時，其示數(shù)為20VC．在0.01s時，線圈平面與磁場垂直D．當(dāng)接外電路時，線圈內(nèi)的電流方向1s內(nèi)改變50次解析：選C因?yàn)殡妷弘S時間的變化不是線性關(guān)系，故線圈兩端電壓的平均值不等于10V，選項(xiàng)A錯誤；電壓表連接在線圈兩端時，其示數(shù)為電壓的有效值eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯誤；在0.01s時，電壓為零，故線圈平面與磁場垂直，選項(xiàng)C正確；線圈內(nèi)的電流方向每周期變化2次，故當(dāng)接外電路時，線圈內(nèi)的電流方向1s內(nèi)改變100次，選項(xiàng)D錯誤。3．(2015·江蘇高考)一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220V交變電流改變?yōu)?10V。已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為()A．200 B．400C．1600 D．3200解析：選B根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得n2＝eq\f(n1U2,U1)＝eq\f(800×110,220)＝400，選項(xiàng)B正確。4．(2018·廈門檢測)如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計(jì)，繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計(jì)時。矩形線圈通過銅滑環(huán)接理想變壓器原線圈，副線圈接有固定電阻R0和滑動變阻器R，下列判斷正確的是()A．矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝NBSωsinωtB.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過eq\f(π,2ω)時間內(nèi)，通過電流表A1的電荷量為零C．滑動變阻器的滑片向上滑動過程中，電流表A1和A2示數(shù)都變小D．滑動變阻器的滑片向上滑動過程中，電壓表V1示數(shù)不變，V2和V3的示數(shù)都變小解析：選C從矩形線圈與中性面垂直的位置開始計(jì)時，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝NBSωcosωt，選項(xiàng)A錯誤；矩形線圈從題圖所示位置經(jīng)過eq\f(π,2ω)＝eq\f(1,4)T時間內(nèi)，線圈中有電流產(chǎn)生，故通過電流表A1的電荷量不為零，選項(xiàng)B錯誤；變壓器初級電壓一定，則次級電壓一定，故電壓表V1、V2示數(shù)不變；滑動變阻器的滑片向上滑動過程中，R變大，次級電流減小，故電流表A2示數(shù)變小，則電流表A1示數(shù)也變小，R0兩端的電壓減小，故V3示數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，D錯誤。5．通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗電功率為P2，則P1和eq\f(P2,P1)分別為()A.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n) B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n)C.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) D.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n2)解析：選D根據(jù)變壓器的變壓比，當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，有k＝eq\f(U1,U)，副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk時，有nk＝eq\f(U2,U)，由于線路的輸送功率不變，則有P＝U1I1＝U2I2。根據(jù)焦耳定律，線路損耗功率：P1＝I12R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U1)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，P2＝I22R，eq\f(P2,P1)＝eq\f(I22,I12)＝eq\f(U12,U22)＝eq\f(1,n2)。二、多項(xiàng)選擇題6．(2018·南京、鹽城、連云港高三模擬)關(guān)于下列器材的原理和用途，說法正確的是()A．變壓器可以改變交流電的電壓但不能改變頻率B．扼流圈對交流的阻礙作用是因?yàn)榫€圈存在電阻C．真空冶煉爐的工作原理是爐體產(chǎn)生渦流使?fàn)t內(nèi)金屬熔化D．磁電式儀表中用來做線圈骨架的鋁框能起電磁阻尼的作用解析：選AD變壓器可以改變交流電的電壓但不能改變頻率，故A正確；扼流圈對交流的阻礙作用是因?yàn)榫€圈產(chǎn)生了自感現(xiàn)象，故B錯誤；真空冶煉爐的工作原理是爐內(nèi)金屬產(chǎn)生渦流使?fàn)t內(nèi)金屬熔化，不是爐體產(chǎn)生渦流，故C錯誤；磁電式儀表中用來做線圈骨架的鋁框中可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，能起電磁阻尼的作用，故D正確。7．(2018·南通高三模擬)如圖所示，兩個標(biāo)有“20V10W”字樣的燈泡A、B和線圈L接在變壓器的副線圈上，當(dāng)變壓器原線圈接上電壓u＝220sin100πtV的正弦交變電流時，燈泡A正常發(fā)光。則下列說法中正確的是()A．燈泡A上電流的變化周期為0.02sB．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶2C．若將軟鐵棒插入線圈，燈泡B變亮，燈泡A變暗D．若將軟鐵棒插入線圈，變壓器的輸入功率變小解析：選AD由T＝eq\f(2π,ω)得出T＝0.02s，A項(xiàng)正確；由變壓器電壓與匝數(shù)成正比得出eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,20\r(2))＝eq\f(11,\r(2))，B項(xiàng)錯誤；將鐵棒插入線圈后，線圈感抗變大，A亮度不變，B變暗，副線圈中電流變小，變壓器輸出功率變小，輸入功率也變小，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。8．如圖所示的電路中，當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時，電流表示數(shù)增大，則說明()A．熱敏電阻在溫度越高時，電阻越大B．熱敏電阻在溫度越高時，電阻越小C．半導(dǎo)體材料溫度升高時，導(dǎo)電性能變差D．半導(dǎo)體材料溫度升高時，導(dǎo)電性能變好解析：選BD熱敏電阻浸泡在熱水中，電流表示數(shù)變大，說明溫度越高，熱敏電阻阻值越小，半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能變好，故B、D正確。9．如圖所示，理想變壓器的原線圈接有頻率為f、電壓為U的交流電，副線圈接有光敏電阻R、交流電表。下列說法正確的是()A．當(dāng)U增大時，變壓器的輸入功率增大B．當(dāng)f減小時，變壓器的輸入功率減小C．當(dāng)光照增強(qiáng)時，交流電表的示數(shù)減小D．當(dāng)滑動觸頭P向下滑動時，交流電表的示數(shù)增大解析：選AD當(dāng)U增大時，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，變壓器副線圈電壓增大，輸出功率變大，則變壓器的輸入功率增大，選項(xiàng)A正確；當(dāng)f減小時，輸入電壓和輸出電壓不變，輸出功率不變，故變壓器的輸入功率不變，選項(xiàng)B錯誤；當(dāng)光照增強(qiáng)時，光敏電阻R的阻值減小，交流電表的示數(shù)增大，選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)滑動觸頭P向下滑動時，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，變壓器副線圈電壓變大，則交流電表的示數(shù)增大，選項(xiàng)D正確。三、非選擇題10．如圖所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)；為毫安表，量程為6mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動勢約為3V，內(nèi)阻很小；R為電阻箱，最大阻值為999.9Ω，S為開關(guān)。已知RT在95℃時的阻值為150Ω，在20℃時的阻值約為550Ω。現(xiàn)要求在降溫過程中測量在20～95℃之間的多個溫度下RT的阻值。(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖。(2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：a．依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線。b．調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95℃。c．將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)淖柚担员ＷC儀器安全。d．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄____________________。e．將RT的溫度降為T1(20℃<T1<95℃)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)________，記錄_________________。f．溫度為T1時熱敏電阻的電阻值RT1＝______________。g．逐步降低T1的數(shù)值，直到20℃為止；在每一溫度下重復(fù)步驟e、f。解析：(1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應(yīng)與熱敏電阻串聯(lián)，電路圖如圖所示。(2)本實(shí)驗(yàn)原理是電路對應(yīng)不同狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)電阻箱，使電路中的電流相等，外電路的總電阻相等。RT的溫度為95℃和降為T1時對應(yīng)的電路的電阻相等，有150＋R0＝RT＋R1，即RT＝(R0－R1＋150)Ω。答案：(1)見解析圖(2)d.電阻箱的讀數(shù)R0e．仍為I0電阻箱的讀數(shù)R1f．(R0－R1＋150)Ω11．(2017·江蘇高考)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個簡易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖1所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約20Ω，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(1)提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E1(3V，內(nèi)阻不計(jì))、電源E2(6V，內(nèi)阻不計(jì))、滑動變阻器R1(0～200Ω)、滑動變阻器R2(0～500Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0～999.9Ω)、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。為使該裝置實(shí)現(xiàn)對30～80℃之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用________(選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應(yīng)選用________(選填“R1”或“R2”)。(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將如圖2所示的選擇開關(guān)旋至________(選填“A”“B”“C”或“D”)。(3)合上開關(guān)S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖1中，若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)，接入a、c時指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，下列操作步驟的正確順序是________。(填寫各步驟前的序號)①將熱敏電阻接入電路②觀察到繼電器的銜鐵被吸合③斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除④合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值⑤斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1Ω解析：(1)如果電源用E1，則在t＝30℃時電路中的最大電流Im＝eq\f(3,199.5＋20)A≈13.67mA<15mA，故不能實(shí)現(xiàn)對此溫度的控制，因此電源應(yīng)選用E2；為了在t＝80℃時實(shí)現(xiàn)對溫度的控制，設(shè)滑動變阻器阻值的最大值至少為R′，則eq\f(6V,R′＋20Ω＋49.1Ω)＝0.015A，解得R＝330.9Ω，因此滑動變阻器應(yīng)選用R2。(2)要用多用電表的直流電壓擋檢測故障，應(yīng)將選擇開關(guān)旋至C。(3)如果只有b、c間斷路，說明b點(diǎn)與電源的負(fù)極間沒有形成通路，a、b間的電壓為零，表筆接在a、b間時，指針不偏轉(zhuǎn)；c點(diǎn)與電源的負(fù)極間形成通路，a與電源的正極相通，a、c間有電壓，因此兩表筆接入a、c間時指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，應(yīng)先斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，并將阻值調(diào)至108.1Ω，合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，直至觀察到繼電器的銜鐵被吸合，這時斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除，將熱敏電阻接入電路。因此操作步驟的正確順序是⑤④②③①。答案：(1)E2R2(2)C(3)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(4)⑤④②③①12．(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市高三檢測)在我國南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理如圖甲所示。浮桶內(nèi)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置圓形線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向運(yùn)動，上下運(yùn)動的速度v＝0.4πsinπtm/s，且始終處于輻射磁場中，該線圈與阻值R＝15Ω的燈泡相連；浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成(圖乙中陰影部分)，其內(nèi)部為產(chǎn)生磁場的磁體；線圈匝數(shù)N＝200，線圈所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.2T，線圈直徑D＝0.4m，電阻r＝1Ω，計(jì)算時取π2的值為10。(1)求線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em；(2)求燈泡工作時消耗的電功率P；(3)若此燈塔的發(fā)電效率為90%，求3min內(nèi)海浪提供給發(fā)電燈塔的能量。解析：(1)線圈在磁場中切割磁感線，產(chǎn)生電動勢最大值為：Em＝NBlvmax，其中：l＝πD，聯(lián)立得：Em＝πNBDvmax＝π×200×0.2×0.4×0.4πV＝64V。(2)電動勢的有效值為：E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(64,\r(2))V＝32eq\r(2)V，根據(jù)閉合電路歐姆定律有