素养培优专练(九)
(一)交变电流、传感器在生产、生活中的应用
1．(2021·广东省高三一模)(多选)图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0.6 A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤( ) A．最大称量值为1500 N
B．压力传感器的电阻最小为0
C．空载时，电流表的读数为20 mA
D．称重为900 N时，电阻R为120 Ω
答案 CD
解析 由电流表量程为0.6 A知，压力传感器的电阻最小为Rmin＝＝10 Ω，由图乙得到R＝(300－0.2F) Ω，知当电阻Rmin＝10 Ω时，压力Fmax＝1450 N，故A、B错误；空载时F＝0，根据图乙知此时R＝300 Ω，可得电流表读数I＝＝＝20 mA，故C正确；当F＝900 N时，由R＝(300－0.2F) Ω，可得R＝120 Ω，故D正确。
2．(2021·湖北省高三下二模)如图甲所示为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当两点火针间电压大于5000 V就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数为50 V
B．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于5000 V
C．当>100时，才能点燃燃气
D．当＝200时，点火针每个周期的放电时间为×10－2 s
答案 C
解析 根据图乙得到原线圈电压的最大值为50 V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为U＝＝25 V，故电压表的示数为U＝25 V，A错误；两点火针间的瞬时电压大于5000 V即可产生电火花，所以两点火针间电压的有效值一定大于 V＝2500 V，不一定大于5000 V，B错误；原、副线圈的电压关系为＝，由于原线圈最大电压为50 V，副线圈最大电压要大于5000 V，所以＝>100，C正确；当＝200时，副线圈输出电压最大值U副′＝10000 V，则点火针一个周期内放电时间为t＝×2×10－2 s＝×10－2 s，D错误。
3．(2021·辽宁高三一模)如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是定值保护电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是( ) A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
答案 C
解析 根据题意，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，根据闭合电路欧姆定律知，控制电路中电流变大，总电阻变小，则当光照强度增大时光敏电阻R减小，故A错误；若增加电源电动势，衔铁被弹簧拉起所对应的光照强度变小，故减少了路灯照明时间，
故B错误；增大保护电阻R0的阻值，衔铁被弹簧拉起所对应的光照强度变大，延长了每天路灯照明时间，故C正确；LED路灯的盏数多少不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，并联更多的LED路灯可能减少每天路灯照明时间，故D错误。
4．(2022·河北省高三上第一次省级联测)(多选)如图所示，高铁的供电流程是将高压220 kV或110 kV经过牵引变电所进行变压，降至27.5 kV，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得25 kV的电力使高铁机车运行。以下说法正确的是( ) A．若电网的电压为220 kV，则变电所的变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝8∶1
B．若电网的电压为110 kV，则变电所的变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶4
C．如果高铁机车功率为9000 kW，则自牵引变电所至机车间的等效电阻约为6.9 Ω
D．如果高铁机车功率为9000 kW，则自牵引变电所至机车间的等效电阻约为7.6 Ω
答案 AC
解析 若电网的电压为220 kV，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为＝＝＝，若电网的电压为110 kV，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1，A正确，B错误；若高铁机车功率为9000 kW，根据P＝IU，U＝25 kV，则电流I＝360 A，牵引变电所至机车间的等效电阻R＝≈6.9 Ω，C正确，D错误。
(二)交变电流、传感器在体育运动、活动中的应用
5．(多选)运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是( )
A．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电
B．N极板由静止突然向“后”运动时，电容器的电容减小
C．N极板由静止突然向“后”运动时，电流由b向a流过电流表
D．N极板由静止突然向“后”运动时，电容器间的电场强度减小
答案 BCD
解析 静止时，电容器与电源保持连接，两极板间有电压，所以电容器两极板带电，故A错误；N极板由静止突然向“后”运动时，极板间距增大，根据C＝可知，电容器的电容减小，根据C＝，因U不变，则Q减小，所以电容器放电，负电荷由a向b运动，所以电流由b向a流过电流表，故B、C正确；N极板由静止突然向“后”运动时，极板间距增大，根据E＝，两极板间电压不变，可知电场强度E减小，故D正确。
6．(2021·浙江省绍兴市高三三模)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。自行车速度计就是利用霍尔元件工作的，在自行车的前轮上安装一块磁体，轮子每转一周，磁体就靠近霍尔传感器一次产生一个脉冲电压，测出某段时间内脉冲数，就可以得出自行车的速度。若自行车前轮的半径为R，磁体到轴的距离为r，下列说法正确的是( )
A．若霍尔元件材料使用的是锌(载流子带正电)，通入如图甲所示的虚线方向电流后，C端电势高于D端电势
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