（江蘇專(zhuān)用）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第11單元 交變電流 傳感器學(xué)案

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1、 第11單元 交變電流 傳感器 高考熱點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 要求 2014年 2015年 2016年 2017年 高考基礎(chǔ)要求及冷點(diǎn)統(tǒng)計(jì) Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值 Ⅰ 21 16 16 19 交變電流、交變電流的圖像(Ⅰ) 遠(yuǎn)距離輸電(Ⅰ) 交變電流、交變電流的圖像屬于基本要求,遠(yuǎn)距離輸電是高考冷點(diǎn). 理想變壓器 Ⅱ 21 16 16 19 考情分析 1.交變電流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用,高考著重考查的知識(shí)點(diǎn)有:交變電流的產(chǎn)生、交變

2、電流的圖像及表述(峰值、有效值、瞬時(shí)值)、理想變壓器原理及遠(yuǎn)距離輸電,理想變壓器電路中原、副線圈各物理量之間的制約關(guān)系是復(fù)習(xí)重點(diǎn). 2.高考對(duì)本單元的考查一般以生產(chǎn)、生活實(shí)際及近代科技問(wèn)題為背景,考查理想變壓器的應(yīng)用、含變壓器電路動(dòng)態(tài)分析及遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題. 第28講　交變電流的產(chǎn)生及描述 一、交變電流 1.定義:　　　　隨時(shí)間做周期性變化的電流.? 2.圖像:如圖28-1(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流.其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流,如圖(a)所示. 圖28-1 二、描述交變電流的物理量 1.峰值:Em=　　　　(n:線圈的匝數(shù);S:

3、線圈處于磁場(chǎng)中的有效面積;ω:線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;B:磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度).? 2.瞬時(shí)值:反映某一時(shí)刻交變電流的　　　　和　　　　.? 3.有效值:跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值,即讓交流電和直流電通過(guò)相同阻值的電阻,如果在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的　　　　相等,則直流電的數(shù)值就是交流電的有效值.? 4.平均值:用法拉第電磁感應(yīng)定律E=　　　　求解.? 5.周期和頻率 (1)周期:完成一次周期性變化所需要的　　　　.? (2)頻率:每秒鐘完成周期性變化的　　　　.? (3)周期、角速度和頻率的關(guān)系:T=,ω==2πf. 【思維辨析】 (1)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),一定會(huì)產(chǎn)生正

4、弦式交變電流. (　　) (2)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中性面時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,電流方向發(fā)生改變.(　　) (3)交流電壓表和電流表測(cè)量的是交流電的峰值. (　　) (4)交變電流的峰值總是有效值的倍. (　　) (5)線圈經(jīng)過(guò)垂直于中性面的位置時(shí),磁通量為0,磁通量的變化率為0. (　　) (6)可以用平均值計(jì)算交變電流產(chǎn)生的熱量. (　　) 考點(diǎn)一　交變電流的產(chǎn)生及規(guī)律 正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)) 　　　規(guī)律 物理量　　 函數(shù)表達(dá)式 圖像 磁通量 Φ=Φmcos ωt=BScos ωt

5、 電動(dòng)勢(shì) e=Emsin ωt=nBSωsin ωt 電壓 u=Umsin ωt=sin ωt 電流 i=Imsin ωt=sin ωt 1 (多選)[2017·長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)月考] 如圖28-2甲所示,一個(gè)矩形導(dǎo)線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).線圈內(nèi)磁通量隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,則下列說(shuō)法中正確的是 (　　) 圖28-2 A.t1時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.t2時(shí)刻ab的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直 C.t3時(shí)刻線圈平面與中性面重合 D.t4、t5時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同 式題 一矩形導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且

6、位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖28-3所示.下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖28-3 A.t1時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量最大 C.t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大 D.每當(dāng)e變換方向時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量都最大 ■ 要點(diǎn)總結(jié) (1)電流方向的改變:線圈通過(guò)中性面時(shí),電流方向發(fā)生改變,一個(gè)周期內(nèi)線圈兩次通過(guò)中性面,因此電流的方向改變兩次. (2)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBSω,與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān),與線圈形狀無(wú)關(guān). 考點(diǎn)二　交變電流“四值”的理解和應(yīng)用 物理量 物理含義 重要關(guān)系 適用情況及說(shuō)明

7、 瞬時(shí)值 　交變電流某一時(shí)刻的值 　e=Emsin ωt 　i=Imsin ωt 　計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況 峰值 　最大的瞬時(shí)值 　Em=nBSω 　Im= 　討論電容器的擊穿電壓 有效值 　跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值 　用于正(余)弦式電流: 　E= 　U= 　I= 　(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等) 　(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值 　(3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值 平均值 　交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所夾的面積與時(shí)間的比值 　E=n 　I= 　計(jì)算通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量 考向一　交變電

8、流瞬時(shí)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě) 2 圖28-4甲是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng),由線圈引出的導(dǎo)線ae和df分別與兩個(gè)跟線圈一起繞OO'轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接,金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸,這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路.圖乙是線圈的主視圖,導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來(lái)表示.已知ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,線圈以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).(只考慮單匝線圈) (1)從線圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),試推導(dǎo)t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1的表達(dá)式; (2)從線圈平面處于與中性

9、面成φ0角位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),如圖丙所示,試寫(xiě)出t時(shí)刻整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的表達(dá)式. 圖28-4 ■ 方法技巧 書(shū)寫(xiě)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路 (1)確定正弦式交變電流的峰值,根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em=nBSω求出相應(yīng)峰值. (2)明確線圈的初始位置,找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式. ①若線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),則i-t圖像為正弦函數(shù)圖像,函數(shù)式為i=Imsin ωt. ②若線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),則i-t圖像為余弦函數(shù)圖像,函數(shù)式為i=Imcos ωt. 考向二　正弦交變電流有效值的計(jì)算和應(yīng)用

10、3 如圖28-5所示,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r=1 Ω,外接R=9 Ω的電阻.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=10sin 10πt(V),則 (　　) 圖28-5 A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W D.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1 A 考向三　平均值和有效值的比較 4 (多選)如圖28-6所示,一矩形線圈面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻為r,繞其垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO'以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是 (　　)

11、 圖28-6 A.通過(guò)電阻R的電荷量q= B.通過(guò)電阻R的電荷量q= C.外力做功平均功率P= D.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e=NBSωsin ωt ■ 注意事項(xiàng) (1)明確交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值的意義,有效值是與交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值,一般情況下交流電的電壓、電流指的是有效值,電容器的擊穿電壓應(yīng)大于交流電的峰值; (2)計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況時(shí)應(yīng)使用電流的瞬時(shí)值;計(jì)算電功、電功率、電熱等與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量時(shí)應(yīng)使用有效值,保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值;計(jì)算通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量時(shí)應(yīng)使用電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值. 考點(diǎn)三　特

12、殊交變電流的有效值計(jì)算 5 圖28-7為交變電流隨時(shí)間變化的圖像,則交變電流有效值為 (　　) 圖28-7 A.5 A B.5 A C. A D.3.5 A ■ 題根分析 　　本題通過(guò)矩形波交流電有效值的計(jì)算,考查了對(duì)有效值定義的理解和計(jì)算方法,交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻生熱)進(jìn)行定義的,所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí),要緊扣電流通過(guò)電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算.注意“三同”:即“相同電阻”,“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”.計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍,一般取一個(gè)周期. ■ 變式網(wǎng)絡(luò)

13、式題1 正弦式交流電是由閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖28-8所示,則此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為　　　　V.? 圖28-8 式題2 電壓u隨時(shí)間t的變化情況如圖28-9所示,求電壓的有效值. 圖28-9 式題3 家用電子調(diào)光燈的調(diào)光功能是用電子線路將輸入的正弦式交流電壓的波形截去一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由截去部分的多少來(lái)調(diào)節(jié)電壓,從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào),比過(guò)去用變壓器調(diào)壓方便且體積小.某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后電壓波形如圖28-10所示,求燈泡兩端的電壓的有效值. 圖28-10

14、 第29講　變壓器　遠(yuǎn)距離輸電 一、變壓器 1.變壓器的構(gòu)造:變壓器由原線圈、副線圈和閉合　　　　組成.? 2.理想變壓器:不考慮銅損(線圈電阻產(chǎn)生的熱量)、鐵損(渦流產(chǎn)生的熱量)和漏磁的變壓器,即理想變壓器原、副線圈的電阻均為　　　　,變壓器的輸入功率和　　　　相等.? 3.基本關(guān)系 (1)功率關(guān)系:　　　　;(2)電壓關(guān)系:　　　　;(3)電流關(guān)系:　　　　.? 二、遠(yuǎn)距離輸電 1.輸電導(dǎo)線上的能量損失:輸電線的電阻R發(fā)熱產(chǎn)生熱量,表達(dá)式為　　　　.? 2.減小輸電線電能損失的主要途徑:(1)減小輸電線的　　　　;(2)采用

15、　　　　輸電.? 3.高壓輸電過(guò)程:如圖29-1所示. 圖29-1 (1)輸電線電壓損失:ΔU=　　　　=　　　　;? (2)輸電線功率損失:ΔP=　　　　=　　　　.? 【思維辨析】 (1)變壓器只對(duì)變化的電流起作用,對(duì)恒定電流不起作用. (　　) (2)變壓器不但能改變交變電流的電壓,還能改變交變電流的頻率. (　　) (3)正常工作的變壓器,當(dāng)副線圈與用電器斷開(kāi)時(shí),副線圈兩端無(wú)電壓. (　　) (4)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí),原線圈輸入的電流隨之減小. (　　) (5)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失. (　　) (6)高壓輸電是通過(guò)

16、減小輸電電流來(lái)減少電路的熱損耗. (　　) 考點(diǎn)一　理想變壓器 基本關(guān)系 功率關(guān)系 　P入=P出 電壓關(guān)系 　原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比: 電流關(guān)系 　只有一個(gè)副線圈時(shí),電流和匝數(shù)成反比: 頻率關(guān)系 　原、副線圈中電流的頻率相等 制約關(guān)系 電壓 　原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2 功率 　副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入 電流 　副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1 1 [2017·北京卷] 如圖29-2所示,理想變壓器的原線圈接在u=220sin 100πt(V)的交流電源上,副線圈接有R=55 Ω的負(fù)載電阻,原、副線

17、圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表.下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖29-2 A.原線圈的輸入功率為220 W B.電流表的讀數(shù)為1 A C.電壓表的讀數(shù)為110 V D.副線圈輸出交流電的周期為50 s 式題 [2016·全國(guó)卷Ⅰ] 一含有理想變壓器的電路如圖29-3所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω 和4 Ω,A為理想交流電流表,U為正弦交流電壓源,輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電流表的示數(shù)為I;當(dāng)S閉合時(shí),電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為 (　　) 圖29-3 A.2 B.3 C.4 D.5 考點(diǎn)二　變壓器

18、電路的動(dòng)態(tài)分析 考向一　匝數(shù)比不變,負(fù)載變化的情況 2 [2016·天津卷] 如圖29-4所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表.下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖29-4 A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),R1消耗的功率變大 B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),電壓表V示數(shù)變大 C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),電流表A1示數(shù)變大 D.若閉合開(kāi)關(guān)S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大 ■ 規(guī)律總結(jié) 如圖29-5所示. 圖29-5 (1)U1不變,根據(jù),輸入電壓U1決定輸出電壓U2,可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化,U2不變. (

19、2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí),副線圈的電流I2變化,根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1,可以判斷I1的變化. (3)I2變化引起輸出功率P2變化,輸出功率決定輸入功率,可以判斷輸入功率P1的變化. 考向二　匝數(shù)比變化,負(fù)載電阻不變的情況 3 (多選)如圖29-6甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,b是原線圈的中心抽頭,圖中電表均為理想的交流電表,定值電阻R=10 Ω,其余電阻均不計(jì),從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓,則下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖29-6 A.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí),電壓表的示數(shù)為55 V B.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接且t=0.01

20、s時(shí),電流表示數(shù)為零 C.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí),原線圈的輸入功率增大 D.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí),副線圈輸出電壓的頻率為25 Hz ■ 規(guī)律總結(jié) 如圖29-7所示. 圖29-7 (1)U1不變,發(fā)生變化,U2變化. (2)R不變,U2變化,I2發(fā)生變化. (3)根據(jù)P2=和P1=P2,可以判斷P2變化時(shí),P1發(fā)生變化,U1不變時(shí),I1發(fā)生變化. 考點(diǎn)三　遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 　遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三、二、一” (1)理清三個(gè)回路 圖29-8 在回路2中,U2=ΔU+U3,I2=I線=I3. (2)抓住兩個(gè)聯(lián)系 ①理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2,由

21、變壓器原理可得,線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是,,P1=P2. ②理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3,由變壓器原理可得,線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是,,P3=P4. (3)掌握一個(gè)守恒 能量守恒關(guān)系式P1=P損+P4. 4 圖29-9為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Umsin ωt的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為 (　　) 圖29-9 A. C.4r ■ 方法

22、技巧 輸電線路功率損失的計(jì)算方法 (1)P損=P-P',P為輸送的功率,P'為用戶得到的功率. (2)P損=R線,I線為輸電線路上的電流,R線為線路電阻. (3)P損=,ΔU為輸電線路上損失的電壓,不要與U2、U3相混. (4)P損=ΔU·I線. 考點(diǎn)四　特殊變壓器的問(wèn)題 考向一　自耦變壓器 5 自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分.一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖29-10所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào).已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝,原線圈為1100匝,接在有效值為220 V的交流電源上.當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí),負(fù)載R上的功率為2 kW.設(shè)此時(shí)原線圈

23、中電流有效值為I1,負(fù)載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想變壓器,則U2和I1分別約為 (　　) 圖29-10 A.380 V和5.3 A B.380 V和9.1 A C.240 V和5.3 A D.240 V和9.1 A 考向二　互感器 6 [2016·福建龍巖質(zhì)檢] L1和L2是高壓輸電的兩條輸電線,現(xiàn)要通過(guò)變壓器測(cè)量L1和L2之間的電壓,圖29-11的四種電路連接正確的是 (　　) 圖29-11 考向三　副線圈含二極管的變壓器 7 (多選)[2014·全國(guó)卷Ⅱ] 如圖29-12所示,一理想變壓

24、器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過(guò)一理想電流表A接正弦交流電源,一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大.用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd,則 (　　) 圖29-12 A.Uab∶Ucd=n1∶n2 B.增大負(fù)載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小 C.負(fù)載電阻的阻值越小,c、d間的電壓Ucd越大 D.將二極管短路,電流表的讀數(shù)加倍 　傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻的特性. 2.了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用. 二、實(shí)驗(yàn)器材 熱敏電阻、光敏電阻、燒

25、杯、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、冷水、熱水、多用電表、小燈泡、學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等. 考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 1.研究熱敏電阻的特性 (1)如圖S12-1所示連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理. 圖S12-1 (2)把多用電表置于“歐姆”擋,并選擇適當(dāng)?shù)谋堵蕼y(cè)出燒杯中沒(méi)有熱水時(shí)熱敏電阻的阻值,并記下溫度計(jì)的示數(shù). (3)向燒杯中注入少量的冷水,使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中,記下溫度計(jì)的示數(shù)和熱敏電阻的阻值. (4)將熱水分幾次注入燒杯中,測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值,并記錄、填表. (5)畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線. (6)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和R-t圖線,分析

26、得到熱敏電阻的特性. 2.研究光敏電阻的特性 (1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按圖S12-2所示電路連接,其中多用電表置于“歐姆”擋. 圖S12-2 (2)測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù). (3)接通電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡的亮度逐漸增強(qiáng),觀察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的情況,并記錄. (4)用黑紙遮住光,觀察并記錄光敏電阻的阻值. (5)分析記錄結(jié)果,得到光敏電阻的特性:光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化,光照增強(qiáng)時(shí)電阻減小,光照減弱時(shí)電阻增大. 1 [2017·江蘇卷] 某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置,實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖S

27、12-3所示,繼電器與熱敏電阻Rt、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當(dāng)繼電器的電流超過(guò)15 mA 時(shí),銜鐵被吸合,加熱器停止加熱,實(shí)現(xiàn)溫控.繼電器的電阻約20 Ω,熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示. 圖S12-3 t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 (1)提供的實(shí)驗(yàn)器材有:電源E1(3 V,內(nèi)阻不計(jì))、電源E2 (6 V,內(nèi)阻不計(jì))、滑動(dòng)變阻器R1(0~200 Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(0~500 Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0~999.

28、9 Ω)、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干. 為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)30~80 ℃之間任一溫度的控制,電源E應(yīng)選用　　　　(選填“E1”或“E2”),滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用　　　　(選填“R1”或“R2”).? (2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作.某同學(xué)為排查電路故障,用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)間的電壓,則應(yīng)將如圖S12-4所示的選擇開(kāi)關(guān)旋至　　　　(選填“A”“B”“C”或“D”).? 圖S12-4 (3)合上開(kāi)關(guān)S,用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查.在圖中,若只有b、c間斷路,則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b 時(shí)指針　　　　(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”),接入a、c 時(shí)指針　　　　(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”).? (4)排除故障后,欲

29、使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時(shí)被吸合,下列操作步驟的正確順序是　　　　(填寫(xiě)各步驟前的序號(hào)).? ①將熱敏電阻接入電路 ②觀察到繼電器的銜鐵被吸合 ③斷開(kāi)開(kāi)關(guān),將電阻箱從電路中移除 ④合上開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 ⑤斷開(kāi)開(kāi)關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至108.1 Ω 式題 為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制,光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱,光越強(qiáng)照度越大,照度單位為lx).某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表: 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電

30、阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)趫DS12-5的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線,并說(shuō)明阻值隨照度變化的特點(diǎn). 圖S12-5 (2)如圖S12-6所示,當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí),控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng).請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路,給1、2兩端提供電壓,要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖.(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響) 提供的器材如下:光敏電阻R(符號(hào));直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻不計(jì));定值電阻:R1=10 kΩ,R2=20 kΩ,R3=40 kΩ(限選其中之

31、一并在圖中標(biāo)出);開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干. 圖S12-6 考點(diǎn)二　力電傳感器的實(shí)際應(yīng)用 　　傳感器的一般應(yīng)用模式:由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件和轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成,通過(guò)敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過(guò)輸出部分輸出,然后經(jīng)控制器分析處理.(如圖S12-7所示) 圖S12-7 　　工作過(guò)程:敏感元件將感受到的物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量,如下. 非電學(xué)物理量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量輸出 2 某學(xué)生為了測(cè)量一個(gè)物體的質(zhì)量,找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如圖S12-8所示.測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓,使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0;

32、而后在其受壓面上放一物體,即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U. 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量: (1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并且使調(diào)節(jié)范圍盡可能大,在虛線框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖. (2)簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟,求出比例系數(shù)k,并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m. 圖S12-8 式題 傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù),在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量),例如熱傳感器,主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖S12-9甲所示,

33、圖乙是用熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器原理圖. 圖S12-9 (1)為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響,開(kāi)關(guān)S應(yīng)接在　　　　(選填“a”或“b”)處.? (2)若使啟動(dòng)報(bào)警器的溫度提高些,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向　　　　(選填“左”或“右”)移動(dòng).? 1.(多選)下列器件可作為傳感器的有 (　　) A.定值電阻 B.熱敏電阻 C.霍爾元件 D.干電池 2.(多選)如圖S12-10所示的電路中,當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí),電流表示數(shù)增大,則說(shuō)明 (　　) 圖S12-10 A.熱敏電阻在溫度越高時(shí),電阻越大 B.熱敏電阻在溫度越高時(shí),電阻越小 C

34、.半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí),導(dǎo)電性能變差 D.半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí),導(dǎo)電性能變好 3.金屬鉑的電阻值隨溫度的變化而變化,圖S12-11中可能表示金屬鉑電阻的U-I圖線的是 (　　) 圖S12-11 4.如圖S12-12所示為某電容傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖,膜片和極板組成一個(gè)電容器,當(dāng)人對(duì)著傳聲器講話時(shí),膜片會(huì)振動(dòng).若某次膜片振動(dòng)時(shí),膜片與極板距離減小,則在此過(guò)程中 (　　) 圖S12-12 A.膜片與極板所組成的電容器的電容變小 B.極板的帶電荷量增大 C.膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變小 D.電阻R中無(wú)電流通過(guò) 5.[2016·北京東城區(qū)模擬] 利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化

35、而變化的特點(diǎn)可以制成電阻溫度計(jì).如圖S12-13甲所示為某種金屬導(dǎo)體的電阻R隨溫度t變化的圖線(直線).如果用這種金屬導(dǎo)體做成測(cè)溫探頭,再將它連入如圖乙所示的電路中,隨著測(cè)溫探頭處待測(cè)溫度的變化,電流表示數(shù)也會(huì)發(fā)生變化.則在t1~t2溫度范圍內(nèi) (　　) 圖S12-13 A.待測(cè)溫度越高,電流表的示數(shù)越大 B.待測(cè)溫度越高,電流表的示數(shù)越小 C.待測(cè)溫度升高,電流表的示數(shù)均勻增大 D.待測(cè)溫度升高,電流表的示數(shù)均勻減小 6.(多選)傳感器是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件.如圖S12-14所示,圖乙、圖丙中是兩種常見(jiàn)的電容式傳感器的示意圖,現(xiàn)將圖乙、圖丙兩種傳感器分別接到圖甲的

36、電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏),下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是 (　　) 圖S12-14 A.當(dāng)乙傳感器接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),若F變小,則電流表指針向右偏轉(zhuǎn) B.當(dāng)乙傳感器接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),若F變大,則電流表指針向右偏轉(zhuǎn) C.當(dāng)丙傳感器接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),若導(dǎo)電溶液深度h變大,則電流表指針向左偏轉(zhuǎn) D.當(dāng)丙傳感器接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),若導(dǎo)電溶液深度h變小,則電流表指針向左偏轉(zhuǎn) 7.(多選)如圖S12-15甲所示的電路中電源電動(dòng)勢(shì)E=8 V,電阻R與一個(gè)電流傳感器相連,傳感器可以將電路中的電流隨時(shí)間變化的曲線顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,先將S接2給電容器C充電,再將S接

37、1,結(jié)果在計(jì)算機(jī)屏幕上得到如圖乙所示的曲線,C為圖像上的一點(diǎn),將該曲線描繪在坐標(biāo)紙上(坐標(biāo)紙上的小方格圖中未畫(huà)出),電流坐標(biāo)軸每小格表示0.1 mA,時(shí)間坐標(biāo)軸每小格表示0.1 s,曲線與AOB所圍成的面積約為80個(gè)小方格.則下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖S12-15 A.充電電流由a極板穿過(guò)電容器內(nèi)部流向b極板 B.C點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)乘積表示電容器放電過(guò)程中流過(guò)電流傳感器的電荷量 C.電容器充電完畢時(shí),所帶電荷量約為8×10-4 C D.電容器的電容約為10-4 F 8.(多選)利用光敏電阻制作的光傳感器,記錄了傳送帶上工件的輸送情況,圖S12-16甲為某工廠成品包裝車(chē)間的光傳

38、感器工作的示意圖,光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光,每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí),光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào),并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系,如圖乙所示.若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng),每?jī)蓚€(gè)工件間的距離均為0.2 m,則下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖S12-16 A.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1 m/s B.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/s C.該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件 D.該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件 9.(多選)工業(yè)生產(chǎn)中需要物料配比的地方常用“吊斗式”電子秤,圖S12-17甲所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖,其中實(shí)現(xiàn)稱質(zhì)量的關(guān)鍵性元件是拉力傳感器.拉力傳感器的內(nèi)部電路如

39、圖丙所示,R1、R2、R3是定值電阻,R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R0是對(duì)拉力敏感的應(yīng)變片電阻,其電阻值隨拉力變化的圖像如圖乙所示,已知料斗重1×103 N,沒(méi)裝料時(shí)Uba=0,g取10 m/s2.下列說(shuō)法中正確的是 (　　) 圖S12-17 A.R3阻值為40 kΩ B.裝料時(shí),R0的阻值逐漸變大,Uba的值逐漸變小 C.拉力越大應(yīng)變片電阻阻值也越大,Uba的值也越大 D.應(yīng)變片作用是把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 10.利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(隨著溫度的升高,電阻值降低)制作的熱傳感器,一般體積很小,可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化,反應(yīng)快且精確度高.

40、 圖S12-18 (1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路,其他因素不變,只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低,電路中電流將變　　　　(選填“大”或“小”).? (2)上述電路中,我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度,就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度.如果刻度盤(pán)正中的溫度為20 ℃(如圖S12-18甲所示),則25 ℃的刻度應(yīng)在20 ℃的刻度的　　　　(選填“左”或“右”)側(cè).? (3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)的溫度變化,請(qǐng)用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路. 教師詳解(聽(tīng)課手冊(cè)) 第十一單元　交變電流　傳感器 第

41、28講　交變電流的產(chǎn)生及描述 【教材知識(shí)梳理】 核心填空 一、1.方向 二、1.nBSω　2.大小　方向　3.熱量　4.n 5.(1)時(shí)間　(2)次數(shù) 思維辨析 (1)(×)　(2)(√)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(×)　(6)(×) 【考點(diǎn)互動(dòng)探究】 考點(diǎn)一 例1　BC　[解析] t1時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量最大,此時(shí)磁通量的變化率等于零,故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零,故線圈與磁場(chǎng)平行,ab的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,B正確;t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量最大,故此時(shí)線圈與中性面重合,C正確;t5時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量最大,此時(shí)磁通量的變化率等于零,

42、故沒(méi)有感應(yīng)電流,D錯(cuò)誤. 變式題　D　[解析] t1、t3時(shí)刻線圈與中性面重合,穿過(guò)線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為零,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,感應(yīng)電流也為零,恰是電流改變方向的時(shí)刻,故A、C錯(cuò)誤,D正確;t2、t4時(shí)刻線圈與中性面垂直,線圈平面與磁感線平行,穿過(guò)線圈的磁通量為零,但磁通量的變化率最大,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,故B錯(cuò)誤. 考點(diǎn)二 例2　(1)e1=BL1L2ωsin ωt　(2)e2=BL1L2ωsin (ωt+φ0) [解析] (1)矩形線圈abcd在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),只有ab和cd切割磁感線,且轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r=,設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v,則 v=ω· 在

43、t時(shí)刻,導(dǎo)線ab、cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為E1=BL1v⊥ 由圖可知v⊥=vsin ωt 則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e1=2E1=BL1L2ωsin ωt (2)當(dāng)線圈由圖丙位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),在t時(shí)刻整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2=BL1L2ωsin (ωt+φ0) 例3　D　[解析] 由交流電的表達(dá)式可知ω=10π rad/s,Em=10 V,得f==5 Hz,E=10 V,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.I==1 A,選項(xiàng)D正確.PR=I2R=9 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 例4　BC　[解析] 從圖示位置轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中,磁通量變化量ΔΦ=BS,通過(guò)電阻R的電荷量q=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;

44、矩形線圈繞其垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO'以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=NBSω,感應(yīng)電流有效值為I=,外力做功平均功率P=EmI=I2(R+r)=,選項(xiàng)C正確;從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e=NBSωsin=NBSωcos ωt,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)三 例5　B　[解析] 設(shè)交變電流的有效值為I,根據(jù)有效值的定義,有I2RT=(4 A)2R×+(3 A)2R×,解得I=5 A,選項(xiàng)B正確. 變式題1　220　[解析] 由有效值的定義式得T,解得U=220 V. 變式題2　55 V [解析] 由有效值的定義式得 T 解得U=55 V. 變式題3　

45、 [解析] 從u-t圖像可看出,每個(gè)周期的前半周期是正弦圖形,其有效值為U1=;后半周期電壓為零. 根據(jù)有效值的定義,有+0 解得U=. 1.一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,M是圓柱形鐵芯,鐵芯外套有一矩形導(dǎo)線圈,線圈在繞過(guò)鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等.若從線圈處于圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),設(shè)此時(shí)電動(dòng)勢(shì)為正值,圖中能正確反映線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是 (　　) [解析] D　由于磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑的輻向磁場(chǎng),線圈在繞過(guò)鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)

46、程中,垂直切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小不變,經(jīng)過(guò)豎直面時(shí),方向改變,所以選項(xiàng)D正確. 2.如圖所示,面積均為S的單匝線圈繞其對(duì)稱軸或中心軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),能產(chǎn)生正弦式交變電動(dòng)勢(shì)e=BSωsin ωt的是 (　　) [解析] A　線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))從中性面開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的正弦式交變電動(dòng)勢(shì)為e=BSωsin ωt,由這一原理可判斷,A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=BSωsin ωt,選項(xiàng)A正確;B圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi),C、D圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向平行,而不是垂直,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量均為零且保持不變,不

47、能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 3.如圖所示電路,電阻R1與電阻R2阻值相同,都為R,和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零,反向電阻可看作無(wú)窮大),在A、B間加一正弦式交流電u=20sin 100πt(V),則加在R2上的電壓有效值為 (　　) A.10 V B.20 V C.15 V D.5 V [解析] D　電壓值取正值時(shí),即在前半個(gè)周期內(nèi),二極管電阻為零,R2上的電壓等于輸入電壓值,電壓值取負(fù)值時(shí),即在后半周期內(nèi),二極管電阻無(wú)窮大,可看作斷路,R2上的電壓等于輸入電壓值的一半,因此可設(shè)加在R2上的電壓有效值為U,根據(jù)電流的熱效應(yīng),在一個(gè)周期內(nèi)滿足,解得U=5 V,選項(xiàng)D正確. 4

48、.(多選)如圖所示,某玩具電磁驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一匝閉合金屬線圈,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線圈面積為S,電阻為R.當(dāng)線圈以右邊為軸,由圖示位置開(kāi)始以恒定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列敘述中正確的是 (　　) A.產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為ω B.轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí),線圈中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 C.轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,通過(guò)線圈導(dǎo)線某一橫截面的電荷量為 D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的熱量為 [解析] AC　線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=BSω,電動(dòng)勢(shì)有效值為E=BSω,則電流的有效值為I=,選項(xiàng)A正確;根據(jù)楞次定律可知,轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí),線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針

49、,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由,,q=Δt,解得電荷量q=,故選項(xiàng)C正確;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 5.電壓u隨時(shí)間t的變化情況如圖所示,求電壓的有效值. [答案] 55 V [解析] 由有效值的定義,有 T 解得U=55 V. 第29講　變壓器　遠(yuǎn)距離輸電 【教材知識(shí)梳理】 核心填空 一、1.鐵芯　2.零　輸出功率 3.(1)P1=P2　(2)　(3) 二、1.Q=I2Rt　2.(1)電阻　(2)高壓 3.(1)U2-U3　I2R　(2)P2-P3　R 思維辨析 (1)(√)　(2)(×)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(√)　(6

50、)(√) 【考點(diǎn)互動(dòng)探究】 考點(diǎn)一 例1　B　[解析] 原線圈輸入電壓的有效值是220 V,由,可得U2=110 V,則電壓表讀數(shù)應(yīng)為110 V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.由歐姆定律可得I2==2 A,由,可得I1=1 A,選項(xiàng)B正確.由功率P1=U1I1可知,P1=220 W,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由電源電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u=220sin 100πt (V),可知ω=100π rad/s,由T=可知,T=0.02 s,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 變式題　B　[解析] 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),原、副線圈的電流比,通過(guò)R2的電流I2=,副線圈的輸出電壓U2=I2(R2+R3)=,由,則U=U1+IR1=5I+3I;開(kāi)關(guān)閉合時(shí),原、副線圈的

51、電流比,通過(guò)R2的電流I'2=,副線圈的輸出電壓U'2=I'2R2=,由,則U=U'1+4IR1=4I+12I,解得=3,選項(xiàng)B正確. 考點(diǎn)二 例2　B　[解析] 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大,總電阻也變大,而副線圈兩端的電壓沒(méi)有變化,所以干路中的電流減小,R1消耗的功率變小,A錯(cuò)誤;干路中的電流變小,R1兩端的電壓變小,并聯(lián)電路的電壓變大,即電壓表V示數(shù)變大,B正確;由于變壓器副線圈干路中的電流變小,所以原線圈中的電流變小,即電流表A1的示數(shù)變小,C錯(cuò)誤;閉合開(kāi)關(guān)S后,并聯(lián)電路的阻值變小,總電阻也變小,干路中的電流變大,R1兩端的電壓變大,并聯(lián)電路的電壓

52、變小,通過(guò)R2的電流變小,即電流表A2示數(shù)變小,因變壓器的功率變大,故電流表A1示數(shù)變大,D錯(cuò)誤. 例3　AC　[解析] 由圖乙可知,交變電壓的最大值為311 V,交流電的周期為2×10-2 s,所以交流電的頻率為50 Hz,交變電壓的有效值為220 V,根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比可知,當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí),副線圈電壓為55 V,所以副線圈電流為5.5 A,電流表示數(shù)為電流的有效值,不隨時(shí)間變化,所以電流表的示數(shù)為5.5 A,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí),原線圈的匝數(shù)變小,所以副線圈的電壓變大,電阻R上消耗的功率變大,原線圈的輸入功率也要變大,選項(xiàng)C正確;變壓器

53、不會(huì)改變交流電的頻率,所以副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)三 例4　C　[解析] 設(shè)升壓變壓器副線圈的電壓為U,對(duì)升壓變壓器,有,解得U=,則輸電線上損失的電功率為P損=·(2r)=4r. 考點(diǎn)四 例5　B　[解析] 對(duì)理想變壓器,原、副線圈功率相同,故通過(guò)原線圈的電流I1= A≈9.1 A,負(fù)載兩端電壓即為副線圈電壓,由,即,可得U2=380 V,故選項(xiàng)B正確. 例6　A　[解析] 通過(guò)變壓器測(cè)量L1和L2之間的電壓,變壓器原線圈應(yīng)并聯(lián)在L1和L2之間,由于電壓表量程較小,變壓器應(yīng)為降壓變壓器,原線圈匝數(shù)應(yīng)大于副線圈匝數(shù),所以選項(xiàng)A正確. 例7　BD　[解析]

54、 經(jīng)交流電壓表、交流電流表測(cè)得的值分別為交變電壓和交變電流的有效值,根據(jù)變壓器公式得到輸出電壓,而輸出電壓U2不等于c、d端電壓,因二極管具有單向?qū)щ娦?輸入電壓通過(guò)變壓器變壓后經(jīng)二極管整流后有效值發(fā)生變化, Ucd=,則Uab∶Ucd=n1∶n2,故A錯(cuò)誤.增大負(fù)載電阻的阻值R, Uab不變,Ucd也不變,根據(jù)P出=可知輸出功率減小,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率可知,輸入功率必減小,故電流表讀數(shù)變小,B正確,C錯(cuò)誤.二極管短路時(shí),U'cd=U2,輸出功率P'出==2P出,故輸入功率P1也加倍,而輸入電壓U1不變,根據(jù)P1=U1I1得電流表讀數(shù)加倍,D正確. 1.[2015·江蘇

55、卷] 一電器中的變壓器可視為理想變壓器,它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V.已知變壓器原線圈匝數(shù)為800,則副線圈匝數(shù)為 (　　) A.200 B.400 C.1600 D.3200 [解析] B　 根據(jù)可知,副線圈匝數(shù)為400匝,選項(xiàng)B正確. 2.[2015·安徽卷] 如圖所示電路中,變壓器為理想變壓器,a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器.現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置,觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A,電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A,則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電壓表V1示數(shù)增大 B.電壓表V2、V3示數(shù)均增大

56、C.該變壓器起升壓作用 D.變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng) [解析] D　由圖可知,電壓表V1與V2分別測(cè)量原、副線圈電壓,由理想變壓器工作原理可知,原線圈電壓由電源決定,副線圈電壓與負(fù)載工作狀態(tài)無(wú)關(guān),故電壓表V1與V2示數(shù)均不變,A、B錯(cuò)誤;由能量守恒定律知,負(fù)載變化時(shí),原、副線圈功率增量應(yīng)相同,即ΔI1U1=ΔI2U2,又ΔI1<ΔI2 ,故U1>U2 ,即該變壓器起降壓作用,C錯(cuò)誤;由電流增大知,負(fù)載R的阻值應(yīng)減小,D正確. 3.(多選)[2014·廣東卷] 如圖所示的電路中,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開(kāi)關(guān)S,下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.

57、P向下滑動(dòng)時(shí),燈L變亮 B.P向下滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出電壓不變 C.P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電流變小 D.P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出功率變大 [解析] BD　由于理想變壓器輸入電壓不變,則副線圈電壓U2不變,滑片P滑動(dòng)時(shí),對(duì)燈泡兩端的電壓沒(méi)有影響,故燈泡亮度不變,則選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑片P下滑,電阻變大,但副線圈電壓由原線圈電壓決定,則副線圈電壓不變,故選項(xiàng)B正確;滑片P上滑,電阻減小,副線圈輸出電流I2增大,則原線圈輸入電流I1也增大,此時(shí)變壓器輸出功率P2=U2I2將變大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確. 4.(多選)[2015·天津卷] 如圖所示,理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表

58、,副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié),在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭.在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電,則 (　　) A.保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大 B.保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小 C.保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大 D.保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小 [解析] BC　保持Q的位置不動(dòng),將P上滑時(shí),副線圈電路中電阻變大,所以副線圈的電流變小,原線圈中電流也變小,A錯(cuò)誤,B正確;保持P的位置不動(dòng),將Q上滑時(shí),副線圈兩端的電壓變大,所以副線圈電路中電流變大,原線圈

59、中電流也變大,C正確,D錯(cuò)誤. 5.(多選)[2015·海南卷] 如圖所示,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1,原線圈與一可變電阻串聯(lián)后,接入一正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0,負(fù)載電阻的阻值R=11R0,V是理想電壓表,現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R=5R0,保持變壓器輸入電流不變,此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5.0 V,則 (　　) A.此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34 V B.此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24 V C.原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為68 V D.原線圈兩端原來(lái)的電壓有效值約為48 V [解析] AD　負(fù)載電阻減小為5R0時(shí),有,可得U2=6 V,由

60、可得U1=24 V,原線圈兩端電壓的最大值為 V≈34 V,選項(xiàng)A正確;保持變壓器輸入電流不變即I1不變,由知,負(fù)載電阻變化前后副線圈電流I2不變,則,可得U'2=12 V,根據(jù)可得原線圈兩端電壓U'1=48 V,選項(xiàng)D正確. 6.(多選)如圖所示,將額定電壓為60 V的用電器,通過(guò)一理想變壓器接在正弦式交變電源上.閉合開(kāi)關(guān)S后,用電器正常工作,交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A.以下判斷正確的是 (　　) A.變壓器輸入功率為484 W B.通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈

61、匝數(shù)比n1∶n2=11∶3 [解析] BD　將額定電壓為60 V的用電器接在理想變壓器的輸出端,在閉合開(kāi)關(guān)后,用電器正常工作,已知交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)讀數(shù)分別為220 V和2.2 A,用電器消耗的功率等于輸入功率,為132 W,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器變壓公式和變流公式,可求得通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A,選項(xiàng)B正確;由于電流表顯示的是有效值,因此通過(guò)副線圈電流的最大值不是2.2 A,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器的變壓公式可知,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=11∶3,選項(xiàng)D正確. 7.[2016·蘇北三市聯(lián)考] 如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=1

62、∶2,副線圈與阻值R=10 Ω的電阻相連,原線圈兩端所加的電壓u=10sin 100πt(V),下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.交流電壓表的示數(shù)為14.1 V B.原線圈中的電流為4 A C.電阻R消耗的電功率為400 W D.副線圈中交流電的頻率為100 Hz [解析] B　由交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式可得電壓的最大值為10 V,所以電壓的有效值為10 V,交流電壓表的示數(shù)為電壓的有效值,所以電壓表的示數(shù)為10 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得,副線圈的電壓為20 V,所以電阻R上消耗的電功率為P= W=40 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.副線圈的電流為I2= A=2 A,根據(jù)電流與匝數(shù)

63、成反比可得,原線圈中的電流為4 A,選項(xiàng)B正確.變壓器不會(huì)改變交流電的頻率,所以副線圈輸出交流電的頻率為f= Hz=50 Hz,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 8.[2016·北京西城區(qū)期末] 如圖所示,用理想變壓器為一個(gè)“6 V　12 W”的小燈泡供電,變壓器原線圈中的輸入電壓的有效值為220 V.閉合開(kāi)關(guān)S,小燈泡恰好正常發(fā)光.則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 (　　) A.變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為110∶3 B.變壓器原線圈中的輸入電流為2 A C.變壓器原線圈中的輸入功率為12 W D.變壓器副線圈中的輸出功率為12 W [解析] B　因?yàn)樵€圈的電壓為220 V,副線圈的電壓為6 V,故原、副

64、線圈的匝數(shù)比為=110∶3,選項(xiàng)A正確;變壓器原線圈中的輸入電流為I=≠2 A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;變壓器原線圈中的輸入功率為12 W,選項(xiàng)C正確;變壓器副線圈中的輸出功率為12 W,選項(xiàng)D正確. 9.[2016·蘇州期末調(diào)研] 如圖所示為一個(gè)原、副線圈分別是200匝和100匝的理想變壓器.副線圈的兩端串聯(lián)兩個(gè)阻值均為20 Ω的電阻,原線圈接頻率為50 Hz的正弦式交流電源,電壓表的示數(shù)為5 V.電流表、電壓表均為理想交流電表,則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.電流表的讀數(shù)為0.5 A B.流過(guò)電阻的交流電頻率為100 Hz C.交流電源的輸出電壓的最大值為20 V D.交流電源的輸出功

65、率為5 W [解析] C　副線圈的電流為I2= A=0.25 A,設(shè)原線圈的電流為I1,由I2=0.125 A,故A錯(cuò)誤;流過(guò)電阻的交流電的頻率為50 Hz,故B錯(cuò)誤;副線圈的電壓為U2=2×5 V=10 V,由得,U1=U2=20 V,則其最大值為20 V,故C正確;P入=P出=U2I2=10×0.25 W=2.5 W,故D錯(cuò)誤. 10.[2016·安徽師大附中模擬] 如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1,與副線圈相連的兩個(gè)燈泡完全相同,電表都為理想電表.原線圈接上如圖乙所示的正弦式交流電,電路正常工作.閉合開(kāi)關(guān)后,則 (　　) A.電壓表示數(shù)增大 B.電流表示數(shù)

66、增大 C.變壓器的輸入功率增大 D.經(jīng)過(guò)燈泡的電流頻率為25 Hz [解析] C　原線圈輸入電壓不變,原、副線圈匝數(shù)不變,則副線圈電壓不變,即電壓表示數(shù)不變,燈泡電阻不變,則電流表示數(shù)不變,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)S閉合后,兩燈泡并聯(lián),增加一個(gè)負(fù)載,則副線圈輸出功率增大,所以變壓器的輸入功率增大,故C正確;根據(jù)乙圖可知,周期T=0.02 s,則頻率f=50 Hz,故D錯(cuò)誤. 實(shí)驗(yàn)十二　傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 【考點(diǎn)互動(dòng)探究】 考點(diǎn)一 例1　(1)E2　R2　(2)C (3)不偏轉(zhuǎn)　偏轉(zhuǎn) (4)⑤④②③① [解析] (1)由表格數(shù)據(jù)知,當(dāng)溫度為30 ℃時(shí),熱敏電阻阻值為199.5 Ω,繼電器的阻值R0=20 Ω,當(dāng)電流為15 mA時(shí),E=I(Rt+R0)=3.3 V,所以電源選E2,80 ℃時(shí),熱敏電阻阻值Rt=49.1 Ω,則E2=I(Rt+R0+R),此時(shí)變阻器阻值R=330.9 Ω,所以變阻器選擇R2;(2)多用電表做電壓表測(cè)量電壓,旋鈕旋至直流電壓擋C處;(3)若只有b、c間斷路,表筆接入a、b時(shí),整個(gè)回路斷路,電表指針不偏轉(zhuǎn),接入a、c時(shí)電流流經(jīng)電表,故指針偏轉(zhuǎn);(4)5