湖南省江华一中高三物理一轮复习 交变电流、传感器课件.pptVIP

一 复习内容及课时安排 一 交变电流 二 变压器 电能的输送 三 传感器的原理及应用 四 单元测试及试卷讲评 第十章交变电流 传感器 二 考纲要求 三 考纲解读 近几年高考对本章的考查命题频率较大的知识点有交变电流的变化规律 包括图象 有效值的定义和应用及变压器的电压比 电流比的计算 其中不少题目和图象有关 所以在本章的复习中要注意理解图象的意义 善于运用图象分析解决有关的问题 高考也有把本章知识与其他章的知识相联系的综合考查 如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动问题就是高考的一个热点 四 高考命题趋向 1 交变电流的知识在高考题中常以选择题的形式出现 2 命题可能性较大的知识点有交变电流的规律 有效值的定义和应用 变压器的电压比和电流比及输入功率和输出功率的求解 和与交变电流的图象有关的题目 3 交变电流与电学其他知识 力学知识相联系的考查 特别应注意带电粒子在交变电场中的运动问题 第一节交变电流 一 知识要点 1 交变电流的产生 1 交变电流 大小和方向均随时间作周期性变化的电流 其中 方向随时间变化是交变电流的最主要特征 2 交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时 线圈中就会产生按正弦规律变化的交变电流 这种交变电流叫正弦式交变电流 中性面 垂直于磁场的平面叫中性面 线圈位于中性面位置时 穿过线圈平面的磁通量最大 但磁通量的变化率为零 此位置线圈中的感应电动势为零 且线圈每经过中性面位置一次 感应电流的方向就改变一次 线圈每转一周 两次经过中性面位置 感应电流的方向改变两次 3 正弦式交变电流的变化规律 若从中性面位置开始计时 那么线圈中的感应电动势 回路中的电流 加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化 函数式 e emsin t em nbs i imsin tu umsin t 2 描述交变电流的物理量 1 描述交变电流变化快慢的物理量 周期t 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 单位 s 频率f 交变电流在一秒内完成周期性变化的次数 单位 z 角速度 线圈在匀强磁场中转动的角度和所用时间的比值 单位 rad s 角速度 频率 周期三者的关系 2 f 2 描述交变电流大小的物理量 瞬时值 交流电的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向 峰值 交变电流在变化过程中所能达到的最大值 是描述交变电流强弱的物理量 注意 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时 所产生感应电动势的峰值为e nbs 即仅由匝数n 线圈面积s 磁感应强度b和角速度 四个量决定 与轴的具体位置 线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的 有效值 是根据交变电流的热效应规定的 反映的是交变电流在产生热效应的平均效果 让交变电流与恒定电流通过阻值相同的电阻 若在相等时间内产生的热量相等 这一恒定电流值就是交变电流的有效值 正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是 e em i im u um 平均值 交变电流的平均值是交变电流图像的波形与横轴 t轴 所围面积跟时间的比值 其数值可用e n t计算 3 电感和电容对交变电流的影响 感抗 含义 表示电感线圈对交变电流阻碍作用的大小 成因 线圈中自感电动势对原电流的 大小 了解 不要求记忆 作用 通直流 阻交流 低频扼流圈 高频扼流圈 容抗 含义 表示电容器对交变电流阻碍作用的大小 成因 电容器在交变电流变化过程中 两极板上形成了与电源极性 的电压 导致对交变电源所产生电流的 大小 了解 不要求记忆 作用 通交流 隔直流 阻碍作用 通低频 阻高频 相反 阻碍作用 通高频 阻低频 二 巩固训练 题型一 交变电流的变化规律及图像 矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动 线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示 则下列说法正确的是 a t1时刻通过线圈的磁通量为零b t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大c t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d 每当e的方向变化时 通过线圈的磁通量绝对值都为最大 d 练习1 资料第169页练习1 d 练习2 教学案第304页练习2 有一个小型发电机 机内的线圈匝数为100匝 面积为1m2的矩形线圈在匀强磁场中 以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动 穿过每匝线圈的磁通量 随时间的变化规律如下图所示 由此可知发电机电动势瞬时值表达式是 a e 220sin100 t v b e 220cos100 t v c e 314sin100 t v d e 314cos100 t v 练习3 如图a所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴oo 以角速度逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角为450时 如图b 为计时起点 并规定当电流自a流向b时电流方向为正 则下列四幅图中正确的是 d 题型二 交变电流的产生及描述 练习4 一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动 产生的交变电动势的瞬时表达式为e 10sin4 tv 则 a 该交变电动势的频率为2hzb 零时刻线圈平面与磁场垂直c t 0 25s时 e达到最大值d 在1s时间内 线圈中电流方向改变100次 ab 练习5 资料第169页例题2 d 练习6 资料第175页练习1 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知发电机线圈内阻为5 0 则外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则 a 电压表v的示数为220vb 电路中的电流方向每秒钟改变50次c 灯泡实际消耗的功率为484wd 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24 2j 练习6 模拟题第38页练习9 练习6 模拟题第38页练习9 1 3 14v 2 1 78v 3 0 0866c 题型四 电感和电容对交变电流的阻碍作用 练习7 如图所示 平行板电容器与灯泡串联后接在交变电源上 灯泡正常发光 则 a 将介质板插入电容器中 灯泡将变暗b 增大交变电流的频率 灯泡将变暗c 把电容器极板间距拉开一些 灯泡将变暗d 把电容器两极板错开一些 灯泡将变暗 练习8 如图所示电路中 l为电感线圈 r为灯泡 电流表内阻为零 电压表内阻无限大 交流电源的电压u 220sin100t v 若保持电压的有效值不变 只将电源频率改为100hz 下列说法正确的有 a 电流表示数增大b 电压表示数增大c 灯泡变暗d 灯泡变亮 cd bc 练习9 如图所示电路中 如果交流电的频率增大 三盏电灯的亮度将如何改变 为什么 当交变电流的频率增大时 线圈对交变电流的阻碍作用增大 通过灯泡的电流将因此而减小 所以灯泡l1的亮度将变暗 而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小 即流过灯泡的电流增大 所以灯泡l2的亮度将变亮 由于电阻的大小与交变电流的频率无关 流过灯泡的电流不变 因此灯泡l3亮度不变 第二节变压器 电能的输送 一 知识要点 1 变压器 作用 改变交变电压的设备 主要构件 闭合铁芯 绕在铁芯上的原 副线圈 工作原理 利用互感原理 电磁感应原理 所以变压器不能改变 电流的电压 理想变压器特点 功率关系 电压关系 电流关系 一原一副 一原多副 恒定 p出 p入 2 远距离送电 1 关键 减少输电线上的电能的 2 方法 减少输电导线的 如采用电阻率小的材料 加大导线的横截面积 提高输电电压 减少输电 3 远距离高压输电示意图如图所示 理想变压器 损耗 电阻 电流 二 巩固训练 题型一 理想变压器中各物理量之间的关系 2011湖南长沙 理想变压器原副线圈匝数之比为4 1 原线圈接入一电压为u u0sin t的交流电源 副线圈接一个r 27 5 的负载电阻 若u0 220v 100 hz 则下述结论正确的是 a 副线圈中电压表的读数为55vb 副线圈中输出交流电的周期为c 原线圈中电流表的读数为0 5ad 原线圈中的输入功率为 ac 练习1 模拟题第38页练习4 练习2 教学案第310页练习1 如右图所示 原 副线圈匝数比为2 1的理想变压器正常工作时 以下论点不正确的是 a 原 副线圈磁通量之比为2 1b 原 副线圈电流之比为1 2c 输入功率和输出功率之比为1 1d 原 副线圈磁通量变化率之比为1 1 a 练习3 模拟题第39页练习6 练习3 模拟题第39页练习6 bc 练习4 教学案第310页练习2 如右图所示理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 4 1 原线圈两端连接光滑导轨 副线圈与电阻r相连组成闭合回路 当直导线ab在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时 电流表a1的读数是12ma 那么电流表a2的读数为 a 0b 3mac 48mad 与r值大小有关 练习4 教学案第310页练习2 如右图所示理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 4 1 原线圈两端连接光滑导轨 副线圈与电阻r相连组成闭合回路 当直导线ab在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时 电流表a1的读数是12ma 那么电流表a2的读数为 a 0b 3mac 48mad 与r值大小有关 练习4 教学案第310页练习2 如右图所示理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 4 1 原线圈两端连接光滑导轨 副线圈与电阻r相连组成闭合回路 当直导线ab在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时 电流表a1的读数是12ma 那么电流表a2的读数为 a 0b 3mac 48mad 与r值大小有关 a 练习4 如图所示 变压器的原 副线圈的匝数比一定 原线圈的电压为u1时 副线圈的输出电压为u2 l1 l2 l3为三只完全相同的电灯 开始时 电键k开启 然后当电键k闭合时 a 电压u1不变 u2变大b 电灯l1变亮 l2变暗c 电灯l1变暗 l2变亮d 原线圈中的电流变大 bd bc 练习5 模拟题第38页练习2 练习5 模拟题第38页练习2 2011长沙长君中学 如图 一理想变压器原线圈接入一交流电源 副线圈电路中r1 r2 r3和r4均为固定电阻 开关s是闭合的 和为理想电压表 读数分别为u1和u2 和为理想电流表 读数分别为i1 i2和i3 现断开s u1数值不变 下列推断中正确的是 a u2变小 i3变小b u2不变 i3变大c i1变小 i2变小d i1变大 i2变大 练习5 模拟题第38页练习2 a1 a2 v1 v2 a3 题型二 输电线路的分析和计算 2 6kw 1 2500v 3 10 1 练习6 模拟题第39页练习9 练习7 发电机输出功率为100kw 输出电压是250v 用户需要的电压是220v 输电线电阻为10 若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4 试求 1 画出此输电线路的示意图 2 在输电线路中设置的升 降压变压器原副线圈的匝数比 3 用户得到的电功率是多少 p 96kw 题型三 多输出端变压器问题 练习8 收音机的变压器的初级线圈有1210匝 接在u1 220v的交流电源上 变压器有两个次级线圈 次级线圈 的匝数为35匝 次级线圈 的匝数是1925匝 如果不计变压器自身的能量损耗 当变压器工作时 线圈 的电流是0 3a时 初级线圈的电流i1 0 114a 求线圈 中电流和输出电压 电流的计算结果保留3位有效数字 i3 0 0662a u3 350v 练习9 如图所示 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1 1760匝 n2 288匝 n3 8000匝 电源电压为u1 220v n2上连接的灯泡的实际功率为36w 测得初级线圈的电流为i1 0 3a 求通过n3的负载r的电流i3 i3 0 03a 第三节传感器的原理和应用 一 知识要点 1 传感器及其工作原理 传感器的定义 有一些元件它能够感受诸如力 温度 光 声 化学成分等非电学量 并能把它们按照一定的规律转换为电压 电流等电学量 或转换为电路的通断 制作传感器需要的元件 光敏电阻 光照增强时 电阻阻值 光照减弱时 电阻阻值 能够把这个光学量转换成这个电学量 热敏电阻与金属热电阻 能够把这个热学量转换为这个电学量 热敏电阻的阻值随温度的升高而 金属热电阻的阻值随温度的升高而 霍尔元件 它能够把这个磁学量转换为这个电学量 减小 光照强弱 增大 电阻 温度 电阻 减小 增大 磁感应强度 电压 2 传感器的应用及实例 力传感器的应用 电子秤 它是由金属梁和应变片组成的 应变片是一种敏感元件 多用半导体材料制成 声传感器的应用 话筒 它是一种常用的声传感器 其作用是将声信号转换为电信号 动圈式话筒 温度传感器的应用 电熨斗 它装有双金属片温度传感器 其作用是控制电路的通断 电饭锅 它的主要元件是感温铁氧体 二 巩固练习 题型一 制作传感器的元件特点 练习1 如图所示 r1为定值电阻 r2为负温度系数的热敏电阻 负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻 l为小灯泡 当温度降低时 a r1两端的电压增大b 电流表的示数增大c 小灯泡的亮度变强d 小灯泡的亮度变弱 c 练习2 如图所示 r1 r2为定值电阻 l为小灯泡 r3为光敏电阻 当照射光强度增大时 a 电压表的示数增大b r2中电流减小c 小灯泡的功率增大d 电路的路端电压增大 abc 练习3 传感器是一种采集信息的重要器件 如图所示是一种测定压力的电容式传感器 当待测压力f作用于可动膜片电极时 可使膜片产生形变 引起电容的变化 将电容器 灵敏电流计和电源串联成闭合电路 那么 a 当f向上压膜片电极时 电容将减小b 当f向上压膜片电极时 电容将增大c 若电流计有示数 则压力f发生变化d 若电流计有示数 则压力f不发生变化 bc 题型二 传感器的应用 a 练习4 教学案第317页练习6 某兴趣小组对一火灾报警装置的部分电路进行探究 其电路图如图甲所示 其中r2是半导体热敏电阻 它的电阻随温度变化关系如图乙所示 当r2所在处出现火情时 通过电流表的电流i和a b间端电压u与出现火情前相比 a i变大 u变小b i变小 u变小c i变小 u变大d i变大 u变大