第三章 传感器 综合检测试卷（B）含答案

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1、综合检测综合检测(B) (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.某实验小组用如图 1 所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿 过固定的线圈时，通过电流表的感应电流方向是( ) 图 1 A.aGb B.先 aGb，后 bGa C.bGa D.先 bGa，后 aGb 答案 D 解析 (1)条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下。 (2)穿过线圈向下的磁通量增加。 (3)由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上。 (4)应

2、用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针(俯视)，即由 bGa。同理 可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁 场方向向下，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即由 aGb。 2.图 2 为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为 n，面积为 S.若在 t1到 t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1 均匀增加到 B2，则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 ab( ) 图 2 A.恒为nS（B 2B1） t2t1 B.从 0 均匀变化到nS（B 2B1） t2t1 C.恒为nS（B 2B1） t2t1 D.从 0 均匀变化

3、到nS（B 2B1） t2t1 答案 C 解析 根据法拉第电磁感应定律，得感应电动势 En t n（B 2B1）S t2t1 ，由楞 次定律和右手螺旋定则可判断 b 点电势高于 a 点电势，因磁场均匀变化，所以感 应电动势恒定，因此 a、b 两点电势差恒为 abn（B 2B1）S t2t1 ，选项 C 正 确. 3.如图 3 所示， A、 B、 C 是 3 个完全相同的灯泡， L 是一个自感系数较大的线圈(直 流电阻可忽略不计).则( ) 图 3 A.S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭 B.S 闭合时，B 灯立即亮，然后逐渐熄灭 C.电路接通稳定后，3 个灯亮度相同 D.电路接通稳定后，S

4、 断开时，C 灯立即熄灭 答案 A 解析 因线圈 L 的自感系数较大且直流电阻可忽略不计， S 闭合时， A 灯立即亮， 然后逐渐熄灭，A 正确；S 闭合时，B 灯先不太亮，然后变亮，B 错误；电路接 通稳定后，B、C 灯亮度相同，A 灯不亮，C 错误；电路接通稳定后，S 断开时， C 灯逐渐熄灭，D 错误. 4.如图 4 所示的电路中，电源电压 u311sin (100t) V，A、B 间接有“220 V，440 W”的电暖宝、“220 V，220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝，下列说法 正确的是( ) 图 4 A.交流电压表的示数为 311 V B.电路要正常工作，保险丝的额定电流不

5、能小于 3 2 A C.电暖宝发热的功率是抽油烟机发热功率的 2 倍 D.抽油烟机 1 min 消耗的电能为 1.32104 J 答案 D 解析 由交变电压的表达式可知，交变电压的有效值 UUm 2220 V，所以交流 电压表的示数为有效值 220 V，A 错误；电路正常工作时，通过保险丝的电流为 IP1 U1 P2 U23 Aq2 C.I1I2 D.Q1Q2 答案 C 解析 绕 P1、P2轴转动时电流的方向相同，但电流的方向为 adcba，A 错误；电荷量 qN R ，与绕哪个轴转动没有关系，B 错误；线圈分别绕两轴转 动时产生的电动势相同，所以电流相同，产生的热量也相同，C 正确，D 错误

6、. 6.如图 6 所示， 理想变压器原、 副线圈的匝数比为 101， b 是原线圈的中心抽头， 电压表和电流表均为理想电表， 除滑动变阻器电阻R以外， 其余电阻均不计， 从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 u1 220 2sin (100t)V.下列说法中正确的是( ) 图 6 A.当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 22 V B.t 1 600 s 时，c、d 两点间的电压瞬时值为 110 V C.单刀双掷开关与 a 连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表 的示数均变小 D.当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，电压表和电流表的示数均变小

7、答案 A 解析 由U1 U2 n1 n2知 U2 n2 n1U1，当单刀双掷开关与 a 连接时，U1220 V，n1n2 101，解得 U222 V，选项 A 正确；由 u1220 2sin (100t)V 知，t 1 600 s 时，c、d 两点间的电压瞬时值为 u1220 2sin (100 1 600) V110 2 V，选项 B 错误；滑动变阻器触头向上移动时，其电阻 R 变大，由欧姆定律得 I2U2 R ，I2 变小，电流表的示数变小，而电压表的示数不变，因此 C 错误；当单刀双掷开关 由 a 扳向 b 时，匝数 n1变小，匝数 n2和输入电压 U1不变，由 U2n2 n1U1，得

8、U2 变大，I2变大，因此电压表和电流表的示数均变大，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.目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在地球南极附近 水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，设 驾驶员的左方电势为 U1，右方电势为 U2，则下列说法正确的是( ) A.向着南极点行进时，U1比 U2高 B.背着南极点行进时，U1比 U2低 C.在水平冰面上转圈时，U1比 U2高 D.无论怎样

9、在水平冰面上行进，U1总是低于 U2 答案 BD 解析 在南极附近，地磁场磁感线的方向都是向上的，向着南极点行进或者背着 南极点行进时，冰车切割磁感线，由右手定则可知，驾驶员右方电势高于左方电 势；不管冰车怎样在水平冰面上行进，依据右手定则可判定，驾驶员右方电势总 是高于左方电势.故 B、D 正确. 8.在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图 7 甲所 示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( ) 图 7 A.t0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行 B.t0.010 s 时线圈的磁通量变化率最大 C.线圈产生的交变电动势频率为 100 Hz D.线圈产生的交变电动

10、势最大值为 311 V 答案 AD 解析 t0.005 s 时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项 A 正确； t0.010 s 时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项 B 错误；线圈产生的交变电 动势周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，选项 C 错误；线圈产生的交变电动势最大值为 311 V，选项 D 正确. 9.某发电站用 11 kV 的交变电压输电，输送功率一定，输电线的总电阻为 R，现 若用变压器将电压升高到 330 kV 送电，下面选项正确的是( ) A.因 IU R所以输电线上的电流增为原来的 30 倍 B.因 IP U所以输电线上的电流减为原来的 1 30 C.因 P

11、U 2 R ，所以输电线上损失的功率为原来的 900 倍 D.若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的半径减为原来的 1 30 答案 BD 解析 输送功率 PUI 一定， 电压升高后， 电流变为原来的 1 30， A 错误， B 正确； P损I2R，损失的功率变为原来的( 1 30) 2 1 900，C 错误；输电线的半径变为原来的 1 30，根据公式 R l S，电阻变为原来的 900 倍，P 损I2R，输电线上损失的功率保 持不变，D 正确. 10.如图 8 所示，平行金属导轨与水平面间夹角为 ，导轨电阻不计，与阻值为 R 的定值电阻相连，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直穿过导轨平面.有

12、一质量为 m、 长为 l 的导体棒从 ab 位置(ab 与导轨垂直)获得平行斜面的大小为 v 的初速度向上 运动，最远到达 ab的位置，滑行的距离为 s，导体棒的电阻也为 R，与导轨之间 的动摩擦因数为 ，则( ) 图 8 A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B 2l2v R B.上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为mv 2 2 C.上滑过程中电流做功产生的热量为mv 2 2 mgs(sin cos ) D.上滑过程中导体棒损失的机械能为mv 2 2 mgssin 答案 CD 解析 上滑过程中导体棒在初始位置所受的安培力最大， 即 FBIlBBlv 2Rl B2l2v 2R

13、， 所以选项 A 错误；上滑过程中由动能定理可得安培力、滑动摩擦力和重力对导体 棒做的总功为 W安培力W摩擦力WGEk1 2mv 2，选项 B 错误；上滑过程中电 流做功产生的热量等于克服安培力所做的功，选项 C 正确；由能量守恒定律可判 断 D 正确. 三、填空题(本题共 2 小题，共 10 分) 11.(5 分)如图 9 所示，图甲为热敏电阻的 Rt 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继 电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为 100 .当线圈的电流 大于或等于 20 mA 时， 继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势 E 9.0 V，内阻可以不计.图中的“电源”是

14、恒温箱加热器的电源.则： 图 9 (1)应该把恒温箱内的加热器接在_(填“A、B 端”或“C、D 端”). (2)如果要使恒温箱内的温度保持 50 ，可变电阻 R的阻值应调节为_ . 答案 (1)A、B 端 (2)260 解析 (1)恒温箱内的加热器应接在 A、B 端.当线圈中的电流较小时，继电器的衔 铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高. (2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻 R 的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线 圈中的电流大于或等于 20 mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器 与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低.随着恒温箱内温度降低，热敏 电阻

15、 R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈中的电流小于 20 mA 时，继电 器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内 保持在某一温度.要使恒温箱内的温度保持 50 ，即 50 时线圈内的电流 20 mA.由闭合电路的欧姆定律得 I E rRR，r 为继电器的电阻.由题图甲可知， 50 时热敏电阻 R 的阻值为 90 ，所以 RE IRr260 . 12.(5 分)如图 10 甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中 R55 ， 、分别为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电 压，电压表的示数为 110 V，则电流表的示数为_A，的示数

16、为 _A，原线圈中电流的瞬时值表达式为_. 图 10 答案 2 1 i 2sin (100t) A 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)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于匀强磁场中的 线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场.操作时通过手摇轮轴 A 和定滑轮 O 来提 升线圈.假设该线圈可简化为水平长为 L、 上下宽度为 d 的矩形线圈， 其匝数为 n， 总质量为 M，总电阻为 R，如图 11 所示.开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边 缘平齐.转动手摇轮轴

17、A，在时间 t 内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场.此过程 中，通过线圈中每匝导线横截面的电荷量为 q，求： 图 11 (1)磁场的磁感应强度； (2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响) 答案 (1) qR nLd (2)Mgd q2R t 解析 (1)设磁场的磁感应强度为 B，在匀速提升过程中线圈运动速度 vd t 线圈中感应电动势 EnBLv 产生的感应电流 IE R 通过导线横截面的电荷量 qIt 联立得 B qR nLd (2)匀速提升过程中，人要克服重力和安培力做功 即 WWGW安 又 WGMgd W安nBILdn qR nLd q t Ld q2R t 联立可得 W

18、Mgdq 2R t 14.(12 分)如图 12 所示为交流发电机示意图，匝数为 n100 匝的矩形线圈，边长 分别为 10 cm 和 20 cm， 内阻为 5 ， 在磁感应强度 B0.5 T 的匀强磁场中绕 OO 轴以 50 2 rad/s 的角速度匀速转动，线圈外部和 20 的电阻 R 相连接.求： 图 12 (1)S 断开时，电压表的示数； (2)开关 S 合上时，电压表和电流表的示数； (3)通过电阻 R 的电流最大值是多少？电阻 R 上所消耗的电功率是多少？ 答案 (1)50 V (2)40 V 2 A (3)2 2 A 80 W 解析 (1)感应电动势的最大值 EmnBS1000.

19、50.10.250 2 V50 2 V S 断开时，电压表示数为电源电动势的有效值 EEm 250 V. (2)当开关 S 合上时，由闭合电路欧姆定律得 I E Rr 50 205 A2 A UIR220 V40 V 故电压表的示数为 40 V，电流表的示数为 2 A. (3)通过 R 的电流最大值 Im 2I2 2 A. 电阻 R 上所消耗的电功率 PUI402 W80 W. 15.(12 分)图 13 甲为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出 的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的 ut 图象如图乙所示.若只在 c、e 间 接一只 Rce400 的电阻，或只在 d

20、、e 间接一只 Rde225 的电阻，两种情况 下电阻消耗的功率均为 80 W. 图 13 (1)请写出原线圈输入电压 uab的瞬时值表达式. (2)求只在 c、e 间接 400 的电阻时，原线圈中的电流 I1. (3)求 c、e 和 d、e 间线圈的匝数比nce nde. 答案 (1)uab400sin (200t) V (2)0.28 A(或 2 5 A) (3)4 3 解析 (1)由题图乙知 2 T 200 rad/s， 电压瞬时值 uab400sin (200t) V. (2)电压的有效值 U1200 2 V，理想变压器 P1P2，原线圈中的电流 I1P1 U1 解得 I10.28 A

21、(或 2 5 A). (3)设原线圈的匝数为 n1，U1 n1 Uce nce，同理， U1 n1 Ude nde， 由题意知U 2 ce Rce U2de Rde， 联立解得nce nde Rce Rde 4 3. 16.(12 分)光滑的平行金属导轨长为 L2 m，两导轨间距 d0.5 m，轨道平面与 水平面的夹角为 30 ， 导轨上端接一个阻值为 R0.6 的电阻， 导轨所在空间 有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度 B1 T，如图 14 所示， 一根质量 m0.5 kg、电阻 r0.4 的金属棒 ab 垂直于导轨放在导轨最上端，且 与导轨接触良好，其余部分电阻不计.已知棒

22、ab 从导轨最上端由静止开始下滑到 最底端脱离导轨的过程中，电阻 R 上产生的热量 Q10.6 J，棒与导轨始终垂直， g 取 10 m/s2，试求： 图 14 (1)当棒的速度 v2 m/s 时，电阻 R 两端的电压； (2)棒下滑到导轨最底端时速度的大小； (3)棒下滑到导轨最底端时加速度 a 的大小. 答案 (1)0.6 V (2)4 m/s (3)3 m/s2 解析 (1)当棒的速度 v2 m/s 时，棒中产生的感应电动势 EBdv1 V， 此时电路中的电流 I E Rr1 A， 所以电阻 R 两端的电压 UIR0.6 V. (2)根据 QI2RtR 可知，在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量 Q2 r RQ10.4 J， 设棒到达导轨最底端时的速度为 v2，根据能量守恒定律，有 mgLsin 1 2mv 2 2Q1Q2， 解得 v24 m/s. (3)棒到达导轨最底端时回路中产生的感应电流 I2Bdv2 Rr2 A， 根据牛顿第二定律有 mgsin BI2dma， 联立解得 a3 m/s2.