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1、第五-六章 交變電流　傳感器 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，試卷滿分為100分．考試時(shí)間為90分鐘． 第Ⅰ卷(選擇題，共40分) 一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)) 1．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦式電流i＝Imsinωt，若保持其他條件不變，使發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)及轉(zhuǎn)速各增加一倍，則電流的變化規(guī)律為(　　) A．i＝2Imsin2ωt　　　　　　 B．i＝4Imsin2ωt C．i＝2Imsinωt D．i＝4Imsinωt 解析：轉(zhuǎn)速加倍則ω＝2

2、πn也加倍，電流的最大值Im也加倍故i＝2Imsin2ωt選項(xiàng)A正確． 答案：A 2．在圖1所示兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220 V的交流電壓時(shí)，測得c、d間與g、h間的電壓均為110 V；若分別在c、d與g、h的兩端加上110 V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為(　　) 圖1 A．220 V,220 V B．220 V,110 V C．110 V,110 V D．220 V,0 解析：對變壓器，由＝可得Uab＝220 V；對滑動變阻器來說，當(dāng)gh間接上電壓時(shí)，ef間電壓Uef＝110 V，故B選項(xiàng)正確． 答案：B 3．利用超導(dǎo)材料零

3、電阻的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)無損耗輸電．現(xiàn)有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4 Ω，它提供給用電器的電功率為40 kW，電壓為800 V．如果用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為(　　) A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW 解析：用電器的額定電流為：I＝＝A＝50 A，輸電線上消耗功率P線＝I2R＝502×0.4 W＝1000 W＝1 kW.所以若采用超導(dǎo)材料則線路上的損耗將被節(jié)約． 答案：A 圖2 4．一理想變壓器給負(fù)載供電，變壓器輸入電壓不變，如圖2所示．如果負(fù)載電阻的滑動片向上移動

4、．則圖中所有交流電表的讀數(shù)及輸入功率變化情況正確的是(均為理想電表)(　　) A．V1、V2不變，A1增大，A2減小，P增大 B．V1、V2不變，A1、A2增大，P增大 C．V1、V2不變，A1、A2減小，P減小 D．V1不變，V2增大，A1減小，A2減小，P減小 解析：理想變壓器輸入電壓不變，則輸出電壓不變，故表V1，V2示數(shù)不變；滑片P向上移，使負(fù)載電阻增大，因而，副線圈中的電流I2減小，由于電壓比不變，故原線圈中的電流也將減??；輸出功率P出＝U2I2減小，P入＝P出，因而輸入功率也將減小． 答案：C 圖3 5．汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油．柴油機(jī)是靠壓縮汽缸內(nèi)的空氣

5、點(diǎn)火的；而汽油機(jī)做功沖程開始時(shí)，汽缸中汽油和空氣的混合氣是靠火花塞點(diǎn)燃的．但是汽車蓄電池的電壓只有12 V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，因此，要使用如圖3所示的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個(gè)變壓器，該變壓器的原線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，副線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，做功沖程開始時(shí)，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，從而在副線圈中產(chǎn)生10000 V以上的電壓，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了．下列說法中正確的是(　　) A．柴油機(jī)的壓縮點(diǎn)火過程是通過做功使空氣的內(nèi)能增加的 B．汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的開關(guān)始終閉合，副線圈的兩端也會有高壓 C．接該變壓器的原線圈的電源必須是交流電源，否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓

6、 D．汽油機(jī)的點(diǎn)火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)大于原線圈的匝數(shù) 解析：汽車柴油機(jī)壓縮汽缸內(nèi)空氣，實(shí)際上是活塞對氣體做功使其內(nèi)能增加，當(dāng)溫度升高到一定溫度時(shí)，柴油著火燃燒．汽油機(jī)是借助于變壓器在通入原線圈中電壓(12 V)斷電時(shí)產(chǎn)生變化的磁通量從而在副線圈中產(chǎn)生瞬時(shí)高壓(10000 V)，而達(dá)到產(chǎn)生火花的目的，所以電源可以是直流，且副線圈匝數(shù)要遠(yuǎn)大于原線圈匝數(shù)，故A、D正確． 答案：AD 圖4 6．如圖4是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法正確的是(　　) A．常溫時(shí)上下觸點(diǎn)是接觸的 B．雙金屬片溫度升高時(shí)，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲 C．原來溫度控制在80℃斷開電源，現(xiàn)要

7、求60℃斷開電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下調(diào)一些 D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 解析：雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，常溫下，彈性銅片和雙金屬片觸點(diǎn)是接觸的，通電后，電熱絲發(fā)熱(題圖螺旋狀部分)，當(dāng)溫度升高到某一值時(shí)，雙金屬片上層的金屬受熱膨脹，形變量大于下層金屬，雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，切斷電路；隨著溫度的降低，當(dāng)降到某一溫度時(shí)，雙金屬片收縮恢復(fù)原狀，兩觸點(diǎn)又接觸接通電路． 調(diào)溫旋鈕下壓彈性銅片，可使觸點(diǎn)分離的溫度升高，上提彈性銅片，可降低觸點(diǎn)的分離溫度，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)溫控制． 答案：ABD 圖5 7．電容式話筒的保真度比動圈式話筒好，

8、其工作原理如圖5所示．Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片振動時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流．當(dāng)膜片向右運(yùn)動的過程中有(　　) A．電容變大　　　　　　　 B．電容變小 C．導(dǎo)線AB中有向左的電流 D．導(dǎo)線AB中有向右的電流 解析：膜片右移時(shí)，由于板間距離d變小，由C＝知，A對；由Q＝CU知，C對，D錯(cuò)． 答案：AC 圖6 8．如圖6所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況，以下說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．將永磁體

9、的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時(shí)，UH將變大 B．在測定地球兩極的磁場強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 C．在測定地球赤道上磁場強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 D．改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化 答案：C 圖7 9．全自動洗衣機(jī)中，排水閥是由程序控制器控制其動作的，當(dāng)洗衣機(jī)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí)電磁鐵的線圈通電，使電磁鐵的鐵芯2運(yùn)動，牽引排水閥的活塞，排出污水，牽引電磁鐵的結(jié)構(gòu)如圖7所示，以下說法正確的是(　　) A．若某時(shí)刻輸入控制電流時(shí)，a為正，b為負(fù)，則鐵芯2中A端為N極，B端為S極 B．若某時(shí)刻輸入控制電流時(shí)，a為正，b為負(fù)，則鐵芯2中A端

10、為S極，B端為N極 C．若a、b處輸入交變電流，鐵芯2不能吸入線圈中 D．若a、b處輸入交變電流，鐵芯2能吸入線圈中 解析：根據(jù)磁化現(xiàn)象和磁極間同名磁極相斥，異名磁極相吸原理易判斷B、D正確． 答案：BD 10．某中學(xué)的學(xué)生食堂新安裝了磁卡就餐系統(tǒng)，使用不到一周，便出現(xiàn)了電源總開關(guān)總是無法接通的問題．經(jīng)檢查，電源總開關(guān)中漏電保護(hù)器動作切斷了電源．漏電保護(hù)器電路如圖8所示，變壓器A處用火線與零線雙股平行繞制成線圈，然后接到磁卡機(jī)上，B處有一個(gè)輸出線圈，一旦線圈B中的電流經(jīng)放大器放大后便推動斷電器切斷電源．造成漏電保護(hù)器動作切斷電源的原因判斷為磁卡機(jī)用電端(　　) 圖8 A．零線

11、與火線之間漏電 B．火線與地之間漏電或零線直接接地 C．只有火線與地之間漏電才會產(chǎn)生 D．刷卡機(jī)裝得過多，造成電流太大 解析：由題意知，火線和零線均繞在鐵芯上，故只有火線與零線中電流大小不等時(shí)，才會引起漏電保護(hù)器切斷電源，故可能是火線與地之間漏電，也可能是零線與地之間漏電． 答案：B 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分) 圖9 11．(2020·全國卷Ⅱ)如圖9，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)；?為毫安表，量程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??；R為電阻箱，最大阻值為999.9Ω；S為開關(guān)．已知RT在95

12、℃時(shí)的阻值為150Ω，在20℃時(shí)的阻值約為550Ω.現(xiàn)要求在降溫過程中測量在95℃～20℃之間的多個(gè)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)某踔担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℃

13、g．逐步降低T1的數(shù)值，直至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)為與熱敏電阻串聯(lián)．(2)本實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)電路的兩種狀態(tài)的電流相等時(shí)，外電路的總電阻相等.95℃和RT時(shí)對應(yīng)的電路的電阻相等，有150＋R0＝RT＋R，即RT1＝R0－R1＋150 Ω. 圖10 答案：(1)實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖10所示． (2)d.電阻箱的讀數(shù)R0 e．仍為I0　電阻箱的讀數(shù)R1 f．R0－R1＋150 Ω 12．某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電

14、阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等． (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖11(1)的實(shí)物圖上連線． 圖11 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，__________，__________，斷開開關(guān)； ③重復(fù)第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． (3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖11(2)的R－t關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效數(shù)字

15、)． 解析：改變溫度后，熱敏電阻阻值改變，電壓表示數(shù)改變，從圖線知R與t成線性關(guān)系，且縱軸上截距(當(dāng)t＝0℃時(shí))R＝100 Ω，斜率為ΔR/Δt＝0.395，所以R＝100＋0.395t(Ω)． 答案：(1)實(shí)物連線圖如圖12　(2)記錄溫度計(jì)數(shù)值　記錄電壓表數(shù)值　(3)100　0.395 圖12 三、計(jì)算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 圖13 13．如圖13所示，一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直．線圈匝數(shù)n＝40，電阻r＝0.1 Ω，長l1＝

16、0．05 m，寬l2＝0.04 m，角速度ω＝100 rad/s，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T．線圈兩端外接電阻R＝9.9 Ω的用電器和一個(gè)交流電流表．求： (1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢； (2)電流表的讀數(shù)； (3)用電器上消耗的電功率． 解析：(1)Em＝nBωS＝nBωl1l2＝1.6 V. (2)Im＝＝0.16 A，電流表讀數(shù)為有效值 I＝＝0.11 A. (3)P＝I2R＝0.12 W. 答案：(1)1.6 V　(2)0.11 A　(3)0.12 W 14．有條河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機(jī)總效率為50%，輸出電壓為240

17、 V，輸電線總電阻R＝30 Ω，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電的需求，則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220 V,100 W”的電燈正常發(fā)光？(g取10 N/kg) 解析：設(shè)水的密度為ρ 電源端：P輸出＝mgh/t×50%＝Qρgh×0.5 ＝2×1×103×10×5×0.5 W＝5×104 W 輸出電壓U0＝240 V；輸送電路如圖14所示． 圖14 為滿足輸電要求，據(jù)ΔP損＝I送2R 有I送＝＝＝A ＝10A，則送電電壓為U送＝＝V ＝5×103 V 所以升壓變壓器的變壓比為 n1∶n2＝U0∶U送＝240/(5×

18、103)＝6∶125 輸電線電壓損失ΔU損＝I送R＝10×30 V＝300 V， 用戶端：U1＝U送－ΔU損＝5×103V－300V＝4700V，據(jù)題意可知U2＝220 V，所以降壓變壓器的匝數(shù)比為n1′∶n2′＝U1∶U2＝4700/220＝235∶11.因?yàn)槔硐胱儔浩鳑]有能量損失，所以可正常發(fā)光的電燈盞數(shù)為 N＝＝(盞) ＝470(盞)． 15．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的特性工作的．在圖15甲中，電源的電動勢E＝9.0 V，電源內(nèi)電阻可忽略不計(jì)；G為小量程的電流表，電流表內(nèi)阻RG保持不變；R為熱敏電阻，其電阻

19、值與溫度的變化關(guān)系如圖15乙的R—t圖線所示．閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2 mA，則當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時(shí)，熱敏電阻R的溫度是多少攝氏度？ 圖15 答案：由I1＝，得RG＝500 Ω　I2＝，代入數(shù)據(jù)得：R′＝2000 Ω從R—t圖象可知，此時(shí)的溫度是120℃ 圖16 16．如圖16所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運(yùn)動的列車的加速度，金屬球的質(zhì)量為m，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長為L的均勻電阻絲，其阻值為R，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)，電阻絲的中心C焊接一根導(dǎo)線，從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線

20、之間接入一個(gè)電壓表V，(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì))．圖中虛線OC與AB垂直，且OC＝h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車中使AB沿前進(jìn)的方向．列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表V的讀數(shù)變化可以測出加速度的大?。? (1)當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)為U′的關(guān)系式(用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)． (2)用導(dǎo)出的a與U′的關(guān)系式說明表盤上a的刻度是否均勻？ 圖17 解析：(1)設(shè)列車加速度為a時(shí)，小球偏離豎直方向θ角，此時(shí)小球受力情況如圖17所示，根據(jù)牛頓第二定律得 mgtanθ＝ma① 因?yàn)閠anθ＝② 由①②兩式得a＝g·③ 又設(shè)列車加速度為a時(shí)，電壓表讀數(shù)為U′， 　?。剑舰? 由④得DC＝U′L/U⑤ 將⑤代入③得a＝g·⑥ (2)由⑥式可知，g、L、U、h均為常數(shù)，則列車加速度a與電壓表讀數(shù)U′成正比，可將電壓表上刻度一一對應(yīng)地改成加速度a的數(shù)值，因而可知表盤上加速度a的刻度與電壓刻度一樣是均勻的． 答案：(1)a＝g·　(2)均勻