第三章 传感器 综合检测试卷（A）含答案

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1、综合检测综合检测(A) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分，在每小题给出的四个选 项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得 4 分，选错或不答的得 0 分) 1.关于传感器，下列说法正确的是( ) A.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量 B.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器 C.干簧管是能够感知电场的传感器 D.半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大 答案 A 解析 A 项叙述符合传感器的定义，A 正确；金属热电阻是将热学量转换为电学 量的一种传感器，B 错误；干簧管是把磁场的强弱转化为电路的通断的传感器

2、， C 错误；半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，D 错误. 2.如图 1 甲所示，圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第 1 秒内磁场方向指向纸里.若 磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙，那么，下面关于线圈中感应电流的说 法正确的是( ) 图 1 A.在第 1 秒内感应电流增大，电流方向为逆时针 B.在第 2 秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针 C.在第 3 秒内感应电流减小，电流方向为顺时针 D.在第 4 秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针 答案 B 3.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机 保持相对静止， 两者用导电缆绳相连， 这种卫星称为“绳系卫星

3、”.现有一颗卫星 在地球赤道上空运行，卫星位于航天飞机正上方，卫星所在位置地磁场方向由南 向北.下列说法正确的是( ) 图 2 A.航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中 B 端电势高 B.航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中 A 端电势高 C.航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中 B 端电势高 D.航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中 A 端电势高 答案 B 解析 向东方向运动时，由右手定则知电流流向 A 点，即 A 为电源正极，因此电 势高，选项 B 正确；若向北运动，电缆没有切割磁感线，不会产生感应电动势， 故选项 C、D 错误. 4.如图 3 所示，A、B 是两个完全相同的灯泡，B 灯与电阻 R

4、 串联，A 灯与自感系 数较大的线圈 L 串联， 其直流电阻等于电阻 R 的阻值.电源电压恒定不变， 当开关 K 闭合时，下列说法正确的是( ) 图 3 A.A 比 B 先亮，然后 A 熄灭 B.B 比 A 先亮，最后 A、B 同样亮 C.A、B 同时亮，然后 A 熄灭 D.A、B 同时亮，然后 A 逐渐变亮，B 的亮度不变 答案 B 5.如图 4 甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周 期为 T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过 R0的电流 i 始终向左，其大小 按图乙所示规律变化.规定内圆环 a 端电势高于 b 端时，a、b 间的电压 uab为正， 下列

5、uabt 图象可能正确的是( ) 图 4 答案 C 解析 由题图乙知，00.25T0，外圆环电流逐渐增大且i t逐渐减小，根据安培定 则，外圆环内部磁场方向垂直纸面向里，磁场逐渐增强且B t 逐渐减小，根据楞次 定律知内圆环 a 端电势高，所以 uab0，根据法拉第电磁感应定律 uab t BS t 知， uab逐渐减小； t0.25T0时， i t0， 所以 B t 0， uab0； 同理可知 0.25T0t0.5T0 时， uab0， 且|uab|逐渐增大； 0.5T0T0内重复 00.5T0的变化规律.故选项 C 正确. 6.如图 5 所示， 10 匝矩形线框在磁感应强度 B 2 10

6、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 S0.3 m2，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 L1(规格为 “0.3 W，30 ”)和 L2，开关闭合时两灯泡正常发光，且原线圈中电流表示数为 0.04 A，则下列判断不正确的是( ) 图 5 A.若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为 30 2cos (100t) V B.理想变压器原、副线圈匝数比为 101 C.灯泡 L2的额定功率为 0.9 W D.若开关 S 断开，电流表的示数将增大 答案 D 解析 变压器的输入电压的最大值为 UmnBS

7、10 2 100.3100 V 30 2 V；从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为 u Umcos t30 2cos (100t) V，故 A 正确；变压器输入电压的有效值为 U1Um 2 30 V.开关闭合时两灯泡均正常发光， 所以 U2 PR 0.330 V3 V， 所以n1 n2 U1 U2 30 V 3 V 10 1 ，故 B 正确；原线圈的输入功率为 P1U1I1300.04 W1.2 W. 由于原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以 PL2P1PL11.2 W0.3 W0.9 W，故 C 正确；若开关 S 断开，输出电压不变，输出端电阻增大，输出 电流减小，故

8、输入电流也减小，电流表的示数减小，D 错误. 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分.在每小题给出的四个选项 中，有多个选项符合题目要求，全部选对得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错 或不答的得 0 分) 7.如图 6 所示，在匀强磁场中匀速转动的圆形线圈周期为 T，匝数为 10 匝，转轴 O1O2垂直于磁场方向， 线圈电阻为 2 ， 从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时， 线圈转过 30 时的电流为 1 A，下列说法中正确的是( ) 图 6 A.线圈中电流的最大值为 2 A B.线圈消耗的电功率为 4 W C.任意时刻线圈中的感应电流为 i2sin(2 T t)A

9、 D.任意时刻线圈中的感应电流为 i2cos(2 T t)A 答案 BC 解析 从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，iImsim t，由题给条件 1 A Im sin 30 ，则 Im2 A，I有效 2 A，线圈消耗的电功率 PI2有效R4 W，选项 A 错误，选项 B 正确；iImsin t2sin (2 T t)A，故选项 C 正确，D 错误. 8.在如图 7a 所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时 间变化规律如图 b 所示.边长为 l， 电阻为 R 的正方形均匀线框 abcd 有一半处在磁 场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框 ab 边的发热功率为 P，则下列说

10、法正 确的是( ) 图 7 A.磁感应强度 B0 T 2l2 PR B.线框中感应电流为 I2 P R C.线框 cd 边的发热功率为 P D.a 端电势高于 b 端电势 答案 BC 解析 由题图 b 可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框 ab 边的发热功率为 P E 2 4R，感应电动势 E B t S2B0 T l2 2 B0l2 T ，所以 B02T l2 PR，A 错误；由 P1 4I 2R 可得线框中的感应电流 I2 P R，B 正确；cd 边电阻等于 ab 边电阻，而两边流 过的电流相等，因此发热功率相等，C 正确；由楞次定律可判断，线框中感应电 流方向为 adcba，因此 a

11、端电势比 b 端低，D 错误. 9.如图 8 甲所示是某燃气炉点火装置的原理图，转换器将直流电压转换为如图乙 所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝 数分别为 n1、 n2、 为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时， 就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，以下判断正确的是( ) 图 8 A.电压表的示数等于 5 V B.电压表的示数等于 5 2 V C.实现点火的条件是n2 n11 000 D.实现点火的条件是n2 n11 000 答案 BC 解析 由图乙知， 交流电压的最大值 Um5 V， 所以电压表的示数UUm 2 5 2 V

12、， 故选项 A 错误，B 正确；根据U1 U2 n1 n2，得 n2 n1 U2 U1，变压器副线圈电压的最大值 U2m 5 000 V 时，有效值 U2U2m 2 5 000 2 V，所以点火的条件n2 n1 5 000 2 V 5 2 V 1 000， 故选项 C 正确，D 错误. 10.如图 9 甲所示，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象如图乙中曲线 a、b 所示，则 ( ) 图 9 A.两次 t0 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 23 C.曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz

13、D.曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 答案 AC 解析 从题图乙可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故 A 正确；从题图乙 可知，曲线 a、b 对应的线圈转动的周期之比为 23，则转速之比为 32，故 B 错误；由题图乙可知曲线 a 的周期 Ta410 2 s，则曲线 a 表示的交变电动势频 率 fa 1 Ta25 Hz，故 C 正确；交变电动势的最大值 EmnBS，则曲线 a、b 表 示的交变电动势的峰值之比为 EmaEmbab32，即 Emb2 3Ema10 V， 故曲线 b 表示的交变电动势的有效值为 E有 10 2 V5 2 V，D 错误. 三、填空题(本题共 2 小题，

14、共 10 分) 11.(4 分)如图 10 是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时， 红 外光敏电阻 R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源 没有画出).经实际实验，灯的亮、灭能反映门的开、关状态. 图 10 (1)门打开时R2两端的电压U2与门关闭时相比_(选填“增大”或“减小”)； (2)门打开时_(选填“红”或“绿”)灯亮. 答案 (1)减小 (2)红 解析 当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路总电阻减小， 总电流增大，R2两端的电压减小，通过 R2的电流减小，故通过 R3的电流增大， 线圈产生的磁场增强，吸引衔铁，红灯亮. 12

15、.(6 分)如图 11 所示，先后以速度 v1和 v2(v12v2)，匀速地把同一线圈从同一位 置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下： 图 11 (1)线圈中的感应电流之比 I1I2_. (2)线圈中产生的热量之比 Q1Q2_. (3)拉力做功的功率之比 P1P2_. 答案 (1)21 (2)21 (3)41 四、解答题(本题共 4 小题，共 46 分.解答应写出必要的文字说明、只写出最后答 案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13.(10 分)发电机转子是边长为 0.2 m 的正方形， 线圈匝数为 100 匝， 内阻为 8 ， 初始位置如图 12 所示，以

16、ad、bc 中点连线为轴以 600 r/min 的转速在磁感应强度 为1 T 的匀强磁场中转动，灯泡电阻为 24 ，则： 图 12 (1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值表达式； (2)灯泡实际消耗的功率为多大？ 答案 (1)e80sin (20t) V (2)75 W 解析 (1)线圈转动的角速度 20 rad/s，感应电动势的最大值为 EmnBS80 V 瞬时值表达式 e80sin (20t) V (2)感应电动势的有效值 E 80 2 V40 2 V，电流为 I E Rr 40 2 32 A5 4 2 A 灯泡实际消耗的功率 PI2R75 W 14.(10 分)如图 13 所示

17、，某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为 9.8104 W，电厂输出电压仅 350 V，为了减少输送功率损失，先用一升压变压器 将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为 4 ，允许损失的功率为 输送功率的 5%，求用户所需电压为 220 V 时，升压、降压变压器的原、副线圈 的匝数比各是多少？ 图 13 答案 18 13311 解析 损失的电功率 P9.81040.05 W4 900 W 输电线上的电流 I P R 35 A 输电线上的电压降 UIR140 V 升压变压器的输出电压 U2P I2 800 V 降压变压器的输入电压 U3U2U2 660 V 升压变压器：n1 n2

18、 U1 U2 350 V 2 800 V 1 8 降压变压器：n3 n4 U3 U4 2 660 V 220 V 133 11 15.(12 分)如图 14 所示，两根足够长平行金属导轨 MN、PQ 固定在倾角 37 的 绝缘斜面上，顶部接有一阻值 R3 的定值电阻，下端开口，轨道间距 L1 m. 整个装置处于磁感应强度 B2 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上.质量 m 1 kg 的金属棒 ab 置于导轨上，ab 在导轨之间的电阻 r1 ，电路中其余电阻 不计.金属棒 ab 由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好. 不计空气阻力影响.已知金属棒 ab 与导轨间动摩擦因数

19、 0.5，sin 37 0.6，cos 37 0.8，取 g10 m/s2. 图 14 (1)求金属棒 ab 沿导轨向下运动的最大速度 vm； (2)求金属棒 ab 沿导轨向下运动过程中，电阻 R 上的最大电功率 PR； (3)若从金属棒 ab 开始运动至达到最大速度过程中，电阻 R 上产生的焦耳热总共 为 1.5 J，求流过电阻 R 的总电荷量 q. 答案 (1)2.0 m/s (2)3 W (3)1.0 C 解析 (1)金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速 度为零时有最大速度 vm 由牛顿第二定律有 mgsin mgcos F安0 F安BIL I E Rr EBL

20、vm 由以上各式代入数据解得 vm2.0 m/s (2)金属棒以最大速度 vm匀速运动时，电阻 R 上的电功率最大，此时 PRI2R， 解得 PR3 W (3)设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为 s 由能量守恒定律： mgssin mgscos QRQr1 2mv 2 m 根据焦耳定律QR Qr R r，解得 s2.0 m 根据 qI t，I E Rr，E t BLs，解得 q BLs Rr1.0 C. 16.(14分)如图15甲所示， 两根光滑固定导轨相距0.4 m竖直放置， 导轨电阻不计， 在导轨末端P、 Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01

21、 kg， 长为 0.2 m，处于磁感应强度为 B00.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平 面向里.相距 0.2 m 的水平虚线 MN 和 JK 之间的区域内存在着垂直于导轨平面向 里的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示.在 t0 时刻，质 量为 0.02 kg、阻值为 0.3 的金属棒 ab 从虚线 MN 上方 0.2 m 高度处，由静止开 放释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒 ab 在 t1时刻从上边 界 MN 进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在 t2时刻从下边界 JK 离开磁场，g 取 10 m/s2.求： 图 15 (1)在 0t1时间内，电路

22、中感应电动势的大小； (2)在 t1t2时间内，棒 cd 受到细导线的总拉力为多大； (3)棒 cd 在 0t2时间内产生的焦耳热. 答案 (1)0.2 V (2)0.2 N (3)0.015 J 解析 (1)对棒 ab 自由下落过程，有 t1 2h g 0.2 s 磁感应强度的变化率为B t 0.5 0.2 T/s2.5 T/s 由法拉第电磁感应定律得，0t1时间内感应电动势 E1 t B t Labh 联立以上各式并代入数据可得 E10.2 V (2)由棒 ab 匀速进入磁场区域可知 BI2Labmabg 代入数据，可解得 I21 A 在 t1t2时间内，对棒 cd 受力分析，可得 FTmcdgB0I2Lcd， 代入数据，可解得 FT0.2 N (3)棒 ab 刚进入磁场时的速度为 vgt12 m/s 棒 ab 刚进入磁场时的感应电动势为 E2B0Labv0.4 V 则 RcdE2 I2Rab0.1 在 0t1时间内，感应电流为 I1 E1 RabRcd0.5 A 棒 cd 在 0t2时间内产生的焦耳热 QcdQ1Q2I21Rcdt1I22Rcdh v0.015 J.