专题十一 交变电流、传感器(试题部分)

专题十一交变电流、传感器
备考篇
【考情探究】
课标解读
考情分析备考指导考点内容
交变电流的产生及描述认识交变电流。

能用公式和图像描述正弦交变电
流。

由近几年的考题分析可知,本
专题主要考查交变电流的四
值、变压器和远距离输电的相
关问题。

一般每年一考,而且
多为选择题,难度中等。

主要
考查考生的科学推理素养。

复习中,对于交变电流的产生要从电磁感
应知识应用的角度透彻理解;交变电流的
四值、变压器和远距离输电的相关问题是
考试的热点,要熟练掌握;对于电感和电容
在交流电路中的作用、传感器的基础知识
和应用要有大概的了解,不可有知识漏洞。

变压器、远距离输电1.了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。

2.知道远距离输电时采用高压输电的原因。

3.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。

传感器
1.知道非电学量转换成电学量的技术意义。

2.了解常见传感器的工作原理。

会利用传感器制
作简单的自动控制装置。

【真题探秘】
基础篇【基础集训】
考点一交变电流的产生及描述
1.下列提到的交流电,不是指交流电的有效值的是()
A.电容器的击穿电压
B.保险丝的熔断电流
C.交流电压表的读数
D.电动机铭牌上的额定电压
1.答案A
2.一矩形线圈在匀强磁场中匀速旋转,所产生的交流电电动势瞬时值的表达式e=220sin10πt(V),则下列说法正确的是()
A.该交流电的频率是10πHz
B.该交流电动势的有效值是220V
C.当t=0.05s时,电动势最大
D.当t=0时,穿过线圈的磁通量为零
2.答案C
3.(2019江苏宿迁模拟,3)(多选)如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若线圈匝数n=100,外接电阻R=70Ω,线圈电阻r=10Ω,则下列说法中不正确的是()
A.通过线圈的最大电流为1.25A
B.线圈的角速度为50rad/s
C.电压表的示数为50√2V
D.穿过线圈的最大磁通量为2
Wb
π
3.答案BCD
考点二变压器、远距离输电
4.(2017江苏南通一模,6)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接在频率为50Hz 的正弦交变电源上,电流表A为理想电表,副线圈两端接入一只“220V40W”的灯泡,此时灯泡正常发光,则()
A.电流表的示数为0.18A
B.电源的输出功率为40W
C.电源的输出电压为1100V
D.副线圈中交变电流的频率为10Hz
4.答案BC
5.(2019江苏常州月考,7)(多选)如图所示的变压器为理想变压器,副线圈连接的三个电阻的阻值大小为
R1=R2=2r=2Ω,电流表为理想交流电表,原线圈输入正弦式交流电e=110√2sin100πt(V)。

开关S断开时,电阻r消耗的电功率为100W。

下列说法中正确的是()
A.流过电阻r的电流方向每秒钟变化50次
B.开关S闭合前、后,流过电阻R1的电流大小之比为2∶1
C.开关S闭合前、后,电流表的示数大小之比为2∶3
D.变压器原、副线圈的匝数之比为11∶3
5.答案CD
6.(2019江苏徐州月考,7)(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损耗的电功率为P',用户得到的电功率为P用,则下列关于P'、P用的关系式正确的是()
A.P'=P 2ρL
U2S B.P'=U
2S
ρL
C.P用=P(1-PρL
U2S ) D.P用=P-U
2S
ρL
答案AC
考点三传感器
7.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用了半导体的电学特性,制成了自动点亮和熄灭的装置,这是利用了半导体的()
A.压敏性
B.光敏性
C.热敏性
D.三性都用
7.答案B
8.(多选)下列说法正确的是()
A.金属热电阻的电阻率随温度升高而减小
B.干簧管是电控开关
C.电熨斗中的双金属片上层金属的膨胀系数比下层大
D.光敏电阻导电性能随光强增强而减小
8.答案CD
9.(多选)如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃两端电压的增加,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,下列说法正确的是()
A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势
B.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势
C.要使报警的临界温度升高,可以把R2的滑片P适当向下移
D.要使报警的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移
9.答案BD
【综合集训】
拓展一交变电流的规律与描述
1.(2020届江苏徐州六中月考,4)如图甲所示,将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电压表、电流表均为理想电表,下列说法正确的是()
A.电压表两端读数为2.5V
B.电阻R消耗的电功率为1.25W
C.若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,如图丙所示,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1A
D.图乙所示交变电流与图丁所示电流比较,接同一电阻时的发热功率之比为1∶2
1.答案D
2.(2019江苏新海高中月考,7)(多选)图甲是小型交流发电机的示意图,在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。

发电机线圈内阻为10Ω,外接一只电阻为90Ω的灯泡,不计电路其他部分的电阻,则下列说法正确的是()
A.t=0时刻线圈平面与中性面重合
B.每秒钟电流方向改变100次
C.灯泡两端的电压为20V
D.0~0.01s时间内通过灯泡的电荷量为9.0×10-3C
2.答案AB
拓展二变压器
3.(2020届江苏苏州月考,6)(多选)在如图所示交流电路中,理想变压器原线圈接有交变电压u=10sin100πt(V),下列说法正确的是()
A.当副线圈上滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光,向下滑动P可使灯泡变暗
B.当副线圈上滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光,减小交流电源的频率可使灯泡变亮
C.若将交变电压u=10sin100πt(V)加在10Ω的电阻两端,则该电阻消耗的电功率为5W
D.若在原线圈两端接一理想交流电压表,在t=0.005s时,交流电压表的示数为5V
3.答案AC
4.(2020届江苏盐城高三月考,8)(多选)如图所示为变压器工作电路示意图,其中T为理想变压器,输电线电阻可等效为电阻r,灯L1、L2相同且阻值不变。

现保持变压器T的输入电压不变,滑片P处于图中位置,开关S 断开,该状态下灯L1正常发光,则下列说法正确的是()
A.仅闭合开关S,灯L1会变亮
B.仅闭合开关S,r消耗的功率会变大
C.仅将滑片P下移,r消耗的功率会变小
D.仅将滑片P上移,电流表示数会变小
4.答案BC
5.(2018江苏南通一模,6)(多选)如图所示,理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电,开关S接1时,原、副线圈的匝数比为11∶1,滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω,电压表和电流表均为理想电表,下列说法正确的有()
A.变压器输入功率与输出功率之比为1∶1
B.1min内滑动变阻器产生的热量为40J
C.仅将S从1拨到2,电流表示数减小
D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动,两电表示数均减小
5.答案AC
拓展三常见的传感器
6.(2019江苏南京期末,4)随着科学的发展与生活水平的提高,传感器已经进入日常生活。

如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻(随光照强度的增强,阻值减小),R2为定值电阻,A、B接监控装置。

则下列说法正确的是()
①当有人通过,遮蔽光线时,A、B之间的电压升高
②当有人通过,遮蔽光线时,A、B之间的电压降低
③当仅增大R2的阻值时,A、B之间的电压升高
④当仅减小R2的阻值时,A、B之间的电压升高
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
6.答案C
7.(2018江苏百校联考,8)(多选)图示为一水箱水量检测工作原理图。

水箱内液面升、降情况可通过浮球的运动转换为改变电路中接入电阻的大小,最终由水量表来显示水箱中的储水量,控制电路中有一磁敏传感器A,当通过磁敏传感器A的磁通量高于设定的上限时触发电磁铁接通,电动机工作,对水箱进行补水(水路部分未画出);当通过磁敏传感器A的磁通量低于设定的下限时电磁铁断开,电动机停止工作。

下列对该原理图分析正确的有()
A.液面下降时,变阻器R接入电路的电阻变大
B.液面下降到一定高度时,通过磁敏传感器A的磁通量会增加至设定上限,触发电磁铁接通,电动机工作
C.水箱中存储的水越多,通过水量表的电流越大
D.水箱中存储的水越多,电池E的效率越高
7.答案BD
应用篇
应用一交变电流有效值的应用
【应用集训】
1.如图所示,表示一交流电的电流随时间变化的图像,此交流电的有效值是()
A.5√2A
B.3.5√2A
C.3.5A
D.5A
答案D
2.(2020届江苏南京开学考,6)如图所示,N匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管,二极管具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大,下列说法正确的是()
NBS
A.交流电流表的示数I=ω
2R
B.一个周期内通过R的电荷量为0
NBS
C.R两端电压的有效值U=
√2
D.图示位置电流表的示数为0
答案A
应用二远距离输电
【应用集训】
1.(2020届江苏泰州月考,7)(多选)高压输电是减小输电电能损耗和电压损失的有效途径,中国已投产运行的1 000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。

假设甲、乙两地原先采用500kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为ΔP=100kW,损失的电压为ΔU=40V。

在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1000kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,输电线上损耗的电功率变为ΔP',损失的电压变为ΔU',则()
A.ΔP'=25kW
B.ΔP'=50kW
C.ΔU'=10V
D.ΔU'=20V
答案AD
2.(2020届江苏常州调研,8)(多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率恒定为48kW,在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为1∶20,电流表的示数为1A,输电线的总电阻为10Ω,下列说法正确的是()
A.用户端的功率为44kW
B.升压变压器的输出电压U2=2400V
C.降压变压器的输入电压U3=2000V
D.如果用户电压为220V,则降压变压器的原、副线圈匝数比为10∶1
答案ABD
【五年高考】
A组基础题组
1.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10,当输入电压增加20V时,输出电压()
A.降低2V
B.增加2V
C.降低200V
D.增加200V
1.答案D
2.(2018江苏单科,2,3分)采用220kV高压向远方的城市输电。

当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的1
,输电电压应变为()
4
A.55kV
B.110kV
C.440kV
D.880kV
2.答案C
3.(2017江苏单科,7,4分)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则()
A.电感L1的作用是通高频
B.电容C2的作用是通高频
C.扬声器甲用于输出高频成分
D.扬声器乙用于输出高频成分
3.答案BD
4.(2015江苏单科,1,3分)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220V交变电流改变为110V。

已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为()
A.200
B.400
C.1600
D.3200
4.答案B
5.(2016江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。

通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。

在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。

在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()
A.U2>U1,U2降低
B.U2>U1,U2升高
C.U2<U1,U2降低
D.U2<U1,U2升高
5.答案C
6.(2018课标Ⅲ,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。

该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。

则Q方∶Q正等于()
A.1∶√2
B.√2∶1
C.1∶2
D.2∶1
6.答案D
7.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。

设线圈总电阻为2Ω,则()
A.t=0时,线圈平面平行于磁感线
B.t=1s时,线圈中的电流改变方向
C.t=1.5s时,线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2J
8.答案AD
B组综合题组
1.(2018天津理综,4,6分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。

若发电机线圈的转速变为原来的1
,则()
2
A.R消耗的功率变为1
2
P
B.电压表V的读数变为1
2
U
C.电流表A的读数变为2I
D.通过R的交变电流频率不变
1.答案B
2.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220√2sin100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是()
A.原线圈的输入功率为220√2W
B.电流表的读数为1A
C.电压表的读数为110√2V
D.副线圈输出交流电的周期为50s
2.答案B
3.(2015福建理综,15,6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U m sinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()
A.(n1
n2)U m
2
4r
B.(n2
n1
)U m
2
4r
C.4(n1
n2)2(P
U m
)2r D.4(n2
n1
)2(P
U m
)2r
3.答案C
4.(2019天津理综,8,6分)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。

下列说法正确的是()
A.T
2
时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为√2πΦm
T
C.线框转一周外力所做的功为2π2Φm2
RT
D.从t=0到t=T
4过程中线框的平均感应电动势为πΦm
T
4.答案BC
C组教师专用题组
1.(2013江苏单科,8,4分)(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。

要使灯泡变亮,可以采取的方法有()
A.向下滑动P
B.增大交流电源的电压
C.增大交流电源的频率
D.减小电容器C的电容
答案BC
2.(2016天津理综,5,6分)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。

下列说法正确的是()
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大
D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大、A2示数变大
答案B
3.(2016课标Ⅲ,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为O M;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线O M O N的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。

现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面且过O M和O N的轴,以相同的周期T 逆时针匀速转动,则()
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
时,两导线框中产生的感应电动势相等
C.在t=T
8
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
答案BC
4.(2015四川理综,4,6分)小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO',线圈绕OO'匀速转动,如图所示。

矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压()
A.峰值是e0
B.峰值是2e0
C.有效值是√2
Ne0 D.有效值是√2Ne0
2
答案D
5.(2014天津理综,7,6分)(多选)如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示,则()
A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V
答案AC
【三年模拟】
时间:20分钟分值40分
一、单项选择题(每小题3分,共9分)
1.(2020届江苏常州月考,7)如图所示,通过较长的输电线给电动机输电,已知输电功率和电压分别为P0、U0,输电线总电阻为r,电动机正常工作。

据此可求出()
A.电动机的发热功率
B.电动机的线圈电阻
C.电动机消耗的电功率
D.电动机对外做功的功率
1.答案C
2.(2020届江苏连云港高级中学月考,4)如图所示,某电子电路的输入端输入电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分。

若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中正确的有()
A.L在此的功能为通直流、阻交流,叫高频扼流圈
B.C1在此的功能为通交流、隔直流,叫隔直电容
C.C2在此的功能为通低频、阻高频,叫高频旁路电容
D.上述说法都不对
2.答案B
3.(2020届江苏无锡开学考,5)如图所示,一个电阻不计、匝数为N=200的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器给阻值R=10Ω的电阻供电,已知电压表的示数为20V,从图示位置开始计时,则下列说法正确的是()
A.t=0时刻流过线圈的电流最大
B.原线圈中电流的有效值为20A
C.理想变压器的输入功率为10W
D.穿过线圈平面的最大磁通量为√2
100π
Wb
3.答案D
二、多项选择题(每小题4分,共16分)
4.(2019江苏淮安调研,7)远距离输电的简化电路如图所示,发电厂的输出电压是U,两条输电线输电的等效总电阻为r,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1,在输电线与用户间连有一理想降压变压器,其原、副线圈匝数比为n1∶n2,流入用户端的电流是I2,下列关系式正确的是()
A.I1
I2=n1 n2
B.U=I1r+U1
C.输电线路上损失的电功率为U 12r
D.理想变压器的输入功率为UI 1-I 12
r
4.答案 BD
5.(2020届江苏泰州中学期中,8)如图甲所示是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生的交变电压图像。

将该电压加在图乙中理想变压器的M 、N 两端。

变压器原、副线圈匝数比为5∶1,电阻R 的阻值为2 Ω,电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是( )
甲
乙
A.0.01 s 时穿过线圈的磁通量最大
B.线圈转动的角速度为50π rad/s
C.流过灯泡的电流方向每秒钟改变50次
D.电流表的示数为2 A 5.答案 BCD
6.(2019江苏南京外国语学校月考,7)如图所示,10匝矩形线框在磁感应强度为0.4 T 的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴OO'以角速度100 rad/s 匀速转动,线框电阻不计,面积为0.5 m 2,线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连,副线圈接有两只灯泡L 1和L 2。

已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,开关S 断开时L 1正常发光,且电流表示数为0.01 A,则( )
A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为200 sin 100 t (V)
B.若开关S 闭合,电流表示数将增大
C.若开关S 闭合,灯泡L 1亮度将不变
D.灯泡L 1的额定功率为2 W 6.答案 BC
7.(2019江苏南京月考,6)下列关于传感器的说法中正确的是( ) A.热敏电阻是由金属制成的,对温度感知灵敏
B.电子秤所使用的测力装置是力传感器,它是把力信号转化为电压信号
C.电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片,这种双金属片的作用是控制电路的通断
D.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
7.答案BCD
三、非选择题(共15分)
8.(15分)(2019江苏东海第一高级中学月考,14)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abcd,匝数N=50,线圈电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动,角速度ω=4πrad/s,外电路电阻R=1Ω。

求:(计算结果保留三位有效数字)
(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值;
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势;
(3)由图示位置转过30°角的过程中产生的平均感应电动势;
(4)交流电压表的示数。

8.答案(1)3.14V(2)1.57V(3)3.00V(4)1.11V。