（江蘇專用）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)全冊(cè)學(xué)案（打包15套）.zip

（江蘇專用）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)全冊(cè)學(xué)案（打包15套）.zip,江蘇,專用,2019,高考,物理,一輪,復(fù)習(xí),全冊(cè)學(xué)案,打包,15 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: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 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.下列說法正確的是 (　　) 圖28-3 A.t1時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻穿過線圈的磁通量最大 C.t3時(shí)刻穿過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)軸位置無關(guān),與線圈形狀無關(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 適用情況及說明 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)算通過導(dǎo)線截面的電荷量 考向一　交變電流瞬時(shí)表達(dá)式的書寫 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面成φ0角位置時(shí)開始計(jì)時(shí),如圖丙所示,試寫出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 書寫交變電流瞬時(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 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,從圖示位置開始轉(zhuǎn)90°的過程中,下列說法正確的是 (　　) 圖28-6 A.通過電阻R的電荷量q= B.通過電阻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) 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實(shí)現(xiàn)的,由截去部分的多少來調(diào)節(jié)電壓,從而實(shí)現(xiàn)燈光的可調(diào),比過去用變壓器調(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 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　　　　輸電.? 3.高壓輸電過程: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時(shí),副線圈兩端無電壓. (　　) (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程中的電能損失. (　　) (6)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的熱損耗. (　　) 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、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表.下列說法正確的是 (　　) 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)開關(guān)S斷開時(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. (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,則下列說法正確的是 (　　) 圖29-6 A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí),電壓表的示數(shù)為55 V B.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接且t=0.01 s時(shí),電流表示數(shù)為零 C.當(dāng)單刀雙擲開關(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)距離輸電問題 　遠(yuǎn)距離輸電問題的“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,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表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S12-3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(0~999.9 Ω)、開關(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所示的選擇開關(guān)旋至　　　　(選填“A”“B”“C”或“D”).? 圖S12-4 (3)合上開關(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斷開開關(guān),將電阻箱從電路中移除 ④合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 ⑤斷開開關(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)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制,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(限選其中之一并在圖中標(biāo)出);開關(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,通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過輸出部分輸出,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;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,在虛線框中畫出完整的測(cè)量電路圖. (2)簡(jiǎn)要說明測(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,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)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響,開關(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.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中無電流通過 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.則下列說法正確的是 (　　) 圖S12-15 A.充電電流由a極板穿過電容器內(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程中流過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間的光傳感器工作的示意圖,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,沒裝料時(shí)Uba=0,g取10 m/s2.下列說法中正確的是 (　　) 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,可以用來測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化,反應(yīng)快且精確度高. 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(聽課手冊(cè)) 第十一單元　交變電流　傳感器 第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)刻穿過線圈的磁通量最大,此時(shí)磁通量的變化率等于零,故沒有感應(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°的過程中,磁通量變化量ΔΦ=BS,通過電阻R的電荷量q=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;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　 [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),線圈在繞過鐵芯M中心的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,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)過程中穿過線圈的磁通量均為零且保持不變,不能產(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.(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30°時(shí),線圈中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 C.轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過線圈導(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30°時(shí),線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,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)(√) 【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] 開關(guān)斷開時(shí),原、副線圈的電流比,通過R2的電流I2=,副線圈的輸出電壓U2=I2(R2+R3)=,由,則U=U1+IR1=5I+3I;開關(guān)閉合時(shí),原、副線圈的電流比,通過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)電路的電壓變小,通過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] 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 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,閉合開關(guān)S,下列說法正確的是 (　　) A.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,副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(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.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 V D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為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,通過一理想變壓器接在正弦式交變電源上.閉合開關(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.通過原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(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∶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)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.閉合開關(guān)S,小燈泡恰好正常發(fā)光.則下列說法中錯(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,則下列說法正確的是 (　　) A.電流表的讀數(shù)為0.5 A B.流過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.閉合開關(guān)后,則 (　　) A.電壓表示數(shù)增大 B.電流表示數(shù)增大 C.變壓器的輸入功率增大 D.經(jīng)過燈泡的電流頻率為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