北京市高三物理 新教材 新理念 新设计总复习检测第十一章 交流电 传感器

第十一章 交流电 传感器 第十一章 交流电 传感器 第一节 交流电 1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图11－1所示。由图可知( ) 图11－1 A．该交流电的电压瞬时值的达式为u＝100sin(25t)V B．该交流电的频率为25Hz C．该交流电的电压的有效值为 D．若将该交流电压加在阻值R＝100的电阻两端，则电阻消耗的功率时50W 2．如图11－2(甲)所示是某种型号电热毯的图，电热毯接在电路中，由于装置P的作用使加在a、b间的电压波形如图(乙)所示，图中曲线为正弦曲线的一部分，这时a、b间交变电压的有效值为( ) 图11－2 A．110V B．156V C．220V D．311V 3．电阻R1、R2和交流电源按照图11－3(甲)所示方式连接，R1＝10，R2＝20。闭合开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图11－3(乙)所示。则( ) 图11－3 A．通过R1的电流的有效值是1.2A B．R1两端的电压有效值是6V C．通过R2的电流的有效值是 D．R2两端的电压有效值是 4．匝数为n的矩形线圈，边长为ab＝l1，bc＝l2，如图11－4所示，线圈可绕垂直于磁感强度为B的匀强磁场的轴OO′以角速度匀速转动。从线圈平面通过图示位置开始计时，推导出线圈中感应电动势随时间变化的关系式。 图11－4 5．一个标有“6V8W”的白炽灯泡，给它通一频率为50Hz的正弦交流电流使它正常发光，则它两端的交流电压的表达式是u＝______，与它串联的交流电流表的示数为______A。 第二节 变压器和电能的输送 1．如图11－5所示，理想变压器原线圈通入交变电流i＝Imsint，副线圈接有一电流表且与负载电阻串联，电流表的读数为0.1A，在 时，原线圈中的电流瞬时值为0.03A，由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为( ) 图11－5 A．10∶3 B．3∶ C． ∶3 D．3∶10 2．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图11－6(甲)所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图11－6(乙)所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( ) 图11－6 A．0 B．0.5B C．B D．2B 3．如图11－7所示，理想自耦变压器接在电压为U的正弦交流电源上，当开关S接a时，交流电流表与交流电压表的示数分别是I1和U1，当开关S接b，交流电流表与交流电压表的示数分别是I2和U2。由此可知( ) 图11－7 A．U1＞U2，I1＞I2 B．U1＞U2，I1＜I2 C．U1＜U2，I1＞I2 D．U1＜U2，I1＜I2 4．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图11－8所示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) 图11－8 A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz 5．如图11－9为一理想变压器的电路图，若要使变压器的输入功率增大为原来的2倍，则在其他条件不变的情况下，可行的是( ) 图11－9 A．初级线圈的匝数n1增加为原来的2倍 B．次级线圈的匝数n2增加为原来的2倍 C．负载电阻的阻值R变为原来的2倍 D．n2和R都变为原来的2倍 6．在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头P1、P2，如图11－10所示。当变压器输入电压发生变化时，可上下调节P1、P2的位置，使输出电压稳定在220V上。现发现输出电压低于220V，为使输出电压稳定在220V上，下列措施正确的是( ) 图11－10 A．P1不动，将P2向上移 B．P2不动，将P1向上移 C．将P1向上移，同时P2向下移 D．将P1向下移，同时P2向上移 7．在照明电路中，为了安全，一般在电度表后面电路上安装一个漏电保护器，如图11－11所示，当漏电保护器的ef两端没有电压时，脱扣开关S能始终保持接通，当ef两端有电压时，脱扣开关立即断开，下列说法中正确的是( ) 图11－11 A．当用户的电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用 B．当火线和零线间的电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用 C．站在地面上的人触及b线时，脱扣开关会自动断开，起保护作用 D．当站在绝缘物上的人两手分别触到b线和d线，脱扣开关会自动断开，起保护作用 8．某农村水力发电站的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户。设变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加将导致( ) A．升压变压器初级线圈中的电流变小 B．升压变压器次级线圈两端的电压变小 C．高压输电线路的电压损失变大 D．降压变压器次级线圈两端的电压变大 9．一台发电机输出的电功率为100kW，输出电压为250V。若需要向远处输电，输电线的总电阻为8，要求输电线上损失的电功率不超过输送功率的5％，并向用户输送220V电压。求输电所需的升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比应分别为多少? 10．某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6。 (1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。 (2)若改用5000高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。 第三节 电磁振荡和电磁波 1．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( ) A．电磁波是横波 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波能产生于涉和衍射现象 D．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直 2．在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍?( ) A．自感L和电容C都增大一倍 B．自感L增大一倍，电容C减小一半 C．自感L减小一半，电容C增大一倍 D．自感L和电容C都减小一半 3．为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是( ) A．增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B．减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C．减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D．减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 4．图11－12为L－C振荡电路中电容器极板上的电量q随时间t变化的图线，由图可知( ) 图11－12 A．在t1时刻，电路中的磁场能最小 B．从t1到t2，电路中的电流值不断变小 C．从t2到t3，电容器不断充电 D．在t4时刻，电容器的电场能最小 5．目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波说法正确的是( ) A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间 B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D．波长越短的电磁波，反射性能越强 第四节 传感器 1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图11－13(甲)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(乙)所示，下列判断正确的是( ) 图11－13 A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动 2．某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码。弹簧秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图11－14所示。则下列分析正确的是( ) 图11－14 A．从时刻t1到t2，钩码处于超重状态 B．从时刻t3到t4，钩码处于失重状态 C．电梯可能开始在15楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼 D．电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼 3．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图11－15所示，下列判断中正确的是( ) 图11－15 A．(甲)图表示电梯可能做匀速直线运动 B．(乙)图表示电梯可能做匀加速上升运动 C．(丙)图表示电梯可能做匀加速上升运动 D．(丁)图表示电梯可能做变减速下降运动 4．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传递带上工件的输送情况。如图11－16(甲)所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光。每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图11－16(乙)所示。若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.1m，则下述说法正确的是( ) 图11－16 A．传送带运动的速度是0.1m/s B．传送带运动的速度是0.2m/s C．该传送带每小时输送3600个工件 D．该传送带每小时输送7200个工件 5．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(即单位时间内通过管内横截面积的流体的体积)。为了简化，假设流量计是如图11－17所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连(图中的虚线)。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为( ) 图11－17 A． B． C． D． 6．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的随温度变化而变化的特性工作的。在图11－18(甲)中，电源的电动势E＝9.0V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R－t图线所示。闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA，则当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度? 图11－18 交流电 传感器 单元练习 一、选择题 1．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( ) A．电磁波是横波 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波能产生干涉和衍射现象 D．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直 2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图11－18所示，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是图11－19中的( ) 图11－18 图11－19 3．正弦交流电源与电阻R，交流电压表按图10－20(甲)所示的方式连接，R＝100，交流电压表的示数是10V。图10－20(乙)是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则( ) 图11－20 A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是 B．通过R的电流iR随时间t变化的规律是 C．R两端的电压uR随时间t变化的规律是 D．R两端的电压uR随时间t变化的规律是 4．如图11－21所示，一理想变压器的初级线圈匝数为n1，次级线圈匝数为n2，将变压器的初级接在交流电源上，交流电源的电动势为e＝Emsin100t，电源的内阻不计。变压器次级连接着的负载电阻阻值为R。以下说法正确的是( ) 图11－21 A．负载电两端的电压有效值为 B．负载电阻两端的电压有效值为 C．通过初级线圈的电流有效值为 D．通过初级线圈的电流有效值为 5．如图10－22(甲)所示，一个理想变压器有原线圈ab及副线圈cd。原线圈中通有如图10－22(乙)所示的正弦交流电流，规定原线圈中由a至b为电流的正方向，那么在t＝T/2时刻( ) 图11－22 A．铁心中的磁通量为零 B．铁心中磁通量的变化率为零 C．副线圈两端cd间电压最高 D．副线圈两端d端电势高于c端 6．钳形电流表的外形和结构如图10－23(甲)所示。图10－23(甲)中电流表的读数为1.2A。图(乙)中用同一电缆线绕了3匝，则( ) 图11－23 A．这种电流表能测直流电流，图(乙)的读数为2.4A B．这种电流表能测交流电流，图(乙)的读数为0.4A C．这种电流表能测交流电流，图(乙)的读数为3.6A D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(乙)的读数为3.6A 7．将一个力电传感器接到计算上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力F的大小随时间t变化的曲线如图11－24所示，某同学根据此图提供的信息做出了以下判断，其中正确的是( ) 图11－24 A．摆球摆动的周期T＝1.4s B．t＝0.2s时，摆球正经过最低点 C．t＝1.1s时，摆球正经过最低点 D．摆球在摆动过程中机械能减小 8．一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36。磁感应强度B随时间t的变化关系如图11－25所示，则线框中感应电流的有效值( ) 图11－25 A． B． C． D． 二、填空题 9．一台理想变压器，初、次级匝数比为110∶3．初级接220V交流电源，次级接有10的负载电阻，则次级线圈内流过的电流是______A，初级输入的功率是______W。 10．一台理想降压变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流。已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流是______A，输出电压是______V，输出功率是______W。 11．如图10－26所示的理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上，副线圈有两个，副线圈Ⅱ的匝数n2＝30匝，与一个标有“12V 12W”的灯泡L组成闭合回路，且灯L正常发光，副线圈Ⅲ的输出电压U3＝110V，与电阻R组成闭合回路，通过电阻R的电流强度为0.4A，副线圈Ⅲ的匝数n3＝______匝；原线圈Ⅰ中的电流强度I1＝______A。 图11－26 三、论述与解答题 12．如图10－27所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断。 图11－27 (1)熔丝的熔断电流是多大? (2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大? 13．将一个动力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力，某一小球用一条不可伸长的轻绳连接，绳的另端固定在悬点上，当小球在坚直面内来回摆动时，用动力传感器测得绳子对悬点的拉力随时间变化的曲线如图11－28所示，取重力加速度g＝10m/s2，求绳子的最大偏角。 图11－28 14．如图11－29所示，矩形线圈的在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，线圈总电阻r＝2，转动周期为0.02s，产生的感应电动势的最大值为Em＝20V。线圈通过电刷与一个阻值为R＝8的电阻相连。(1)若以线圈平面垂直磁场方向时为零时刻，写出该交流电的瞬时电动势的表达式。(2)电阻R两端电压的最大值为多少?(3)电阻R上消耗的电功率为多大? 图11－29 参考 第十一章 交流 电传感器 第一节 交流电 1．BD 2．B 3．B 4．(略) 5． ，1.3 第二节 变压器和电能的输送 1．A 2．A 3．D 4．D 5．D 6．AD 7．C 8．C 9．升压变压器匝数比：n1∶n2＝1∶16，降压变压器匝数比：n1∶n2＝17.3∶1 10．(1)16.62kW；(2)226.18V 第三节 电磁振荡和电磁波 1．ACD 2．D 3．D 4．ACD 5．ACD 第四节 传感器 1．D 2．C 3．ACD 4．BD 5．A 6．120℃ 交流电 传感器 单元练习 1．ACD 2．C 3．AC 4．BC 5．ACD 6．C 7．BD 8．B 9．0.6，3.6 10．5，250，5×104 11．275，0.26 12．(1)0.98A；(2)180W。 13．＝60° 14．(1)e＝20sin100t(V)，(2)Um＝ImR＝16V，(3)16W。