13第13章 交变电流.doc

第十三章 交变电流第十三章 交变电流241考点55 交变电流的产生及变化规律 电感和电容考纲要求正弦交流电的产生、图象和三角函数表述，最大值与有效值，周期与频率属于类要求，电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗属于类要求.考点透视一、交变电流的产生1交变电流的定义：强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流2正弦交变电流：随时间按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流正弦交变电流的图象是正弦函数曲线3交变电流的产生图A-13-55-2(1)产生方法：将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴做匀速转动，线圈中就会产生出正(余)弦交变电流如图A-13-55-1所示。图A-13-55-1注意：只有线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时才能产生正(余)弦交变电流(2)中性面：与磁场方向垂直的平面叫中性面中性面的特点：线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零线圈转动一周，2次经过中性面线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次说明： 交流电的产生是交流电部分的基础，应准确理解，重点掌握中性面是交流电产生过程中的一个重要位置，应明确计时开始时线圆平面所在位置与中性面的关系交流电的瞬时值表达式、 、 ，均为t=0时，线圈在中性面的位置条件下的表达式其中，二、交变电流的变化规律1正弦交变电流的电动势、电压和电流随时间的变化规律 以上各式均为t=0时，线圈在中性面的位置其中，2正弦交变电流的图象(如图A-13-55-2所示)三、表征交变电流的物理量1.交变电流的值瞬时值：交变电流某一时刻的值，瞬时值是时间的函数，不同时刻，瞬时值不同最大值：当线圈平面与磁感线平行时，交变电流电动势最大，交变电流的最大值反映的是交变电流大小的变化范围瞬时值与最大值的关系是：有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫该交变电流的有效值用“E、I、U”表示在正(余)弦式交变电流中有效值与最大值之间的关系为：，我们通常说家庭电路的电压是220 v，是指其有效值各种使用交变电流的电器设备上所标的是额定电压和额定电流的有效值，一般交流电流表和交流电压表测量的数值也都是有效值以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指有效值平均值：交变电流的平均值是交变电流图象中波形与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值其数值可以用计算某段时间内的交变电流的平均值不等于这段时间始、终时刻瞬时值的算术平均值例在0内， 注：如何应用交变电流的四值？在研究电容器的耐压值时只能用峰值在研究交变电流做功、电功率及产生热量时，只能用有效值在研究交变电流通过导体截面电量时，只能用平均值在研究某一时刻线圈受到的电磁力矩时，只能用瞬时值另外，各种交流电表指示的电压、电流和交流电器上标注的额定电流、额定电压，指的都是有效值与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流等都必须用有效值要搞清正(余)弦交流电有效值与最大值的关系，另外对特殊交流电(如方波交流电)的有效值与最大值的关系能根据有效值的定义进行计算在交流电路中欧姆定律同样适用2交变电流的周期和频率周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数周期和频率的关系：或角速度：我国工农业生产和生活用的交变电流，周期是0.02 s，频率是50 Hz四、电感和电容对交变电流的作用1电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流有阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗表示 (L为线圈的自感系数)电感对交变电流有阻碍作用的原因是：当线圈中电流发生变化时，在线圈本身中产生自感电动势，自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化扼流圈有两种，一种叫高频扼流圈，线圈的自感系数 L很大，作用是“通直流，阻交流”；另一种叫低频扼流圈，线圈的自感系数L很小，作用是“通低频，阻高频”2电容对交变电流的作用(1)交变电流能够通过电容器电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质(2)电容器对交变电流的阻碍作用：电容器对交变电流有阻碍作用，电容对交变电流阻碍作用的大小，用容抗表示难点释疑交流电电流随时间变化的it 图线表示的斜率表示电流的变化率，由于电流越大，产生的磁场越强，故磁场变化率。据此可推知，越大，感应电动势越大。命题趋势图A-13-55-3高考既有对本单元知识的单独考查，也有把本章知识和力学等内容相联系的考查，作为电磁感应知识的延续，也有楞次定律、电磁感应定律的应用命题频率较高的是交流电的变化规律、有效值，以及带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动题型多以选择、填空形式出现，应注意与实际相联系的有关问题典型例析【例1】 如图A-13-55-3所示，线圈 abcd的面积是005 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻R=9，匀强磁场的磁感应强度B=T，当线圈以 300 r/min的转速匀速旋转时，求：若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；线圈转过1/30s时电动势的瞬时值多大?电路中电压表和电流表的示数各是多少?【解析】当时， (V)电动势的有效值为 电流表示数， 电压表示数【例2】 如图A-13-55-4表示一交变电流的电流随时间变化的图象此交变电流的有效值是( )A5A B5 AC3.5A D3.5 A图A-13-55-4【解析】设有效值为I，则在一个周期T内释放的焦耳热与方波交变电流在相同时间内释放的焦耳热相等 解得图A-13-55-5【例3】 在图A-13-55-5所示电路中，L为电感线圈， R为灯炮，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交变电流源的电压u=220sinl00t(V)若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，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【解析】 由u=220sinl00t(v)可得电源原来的频率为当电源由原来的50Hz增为100Hz时，线圈的感抗增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减少，选项A错误，灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P=I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压 ，设灯泡两端电压为，则电源电压的有效值为因，故电流减小时，减小因电源电压有效值保持不变，故增大，选项B正确【例4】 边长为a的N匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈的电阻为R求线圈从中性面开始转过900角的过程中产生的热量求线圈从中性面开始转过900角的过程中，通过导线截面的电量【解析】线圈中产生的热量需从转动过程中交流电的有效值考虑，因线圈中感应电动势的峰值为，故线圈中电流的有效值为，线圈转过900角的时间为t=T4=/(2) 所以在转动过程中产生的热量 J 线圈转过900角的过程中，感应电动势和感应电流的平均值分别为 所以流过导体截面的电量为过关检测1一正弦交变电流的有效值为10 A，频率为50 Hz，此交变电流的瞬时值表达式可能为 ( ) Ai=10sin314t ABi=10sin314t ACi=10sin50t ADi=10sin50t A2当交变电流发电机的线圈平面与磁感线成600角时，电流瞬时值为0.5 A，则该电流的有效值是 ( ) A1 A BA C A D A3.某交流电压为u=6sin314t(v)，则用此交流电作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s把额定电压为6V的小灯泡接到此电源上，小灯泡正常发光把额定电压为6 V的小灯泡接到此电源上，小灯泡将被烧毁耐压6 V的电容器不能直接用在此电源上 以上叙述正确的是 ( ) A只有 B只有 C只有 D只有图A-13-55-64一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图A-13-55-6(甲)所示则下列说法正确的是 ( ) At=0时刻，线圈平面与中性面垂直 Bt=0 .01 s时刻，的变化率最大Ct=0.02 s时，交流电动势达到最大 D该线圈相应产生的交流电动势的图象如图(乙)所示图A-13-55-75如图A-13-55-7所示，把电阻、电感线圈、电容器并联接到某一交流电源上，三个电流表的示数相同若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数、 、的大小关系是 ( )A=BCD图A-13-55-116一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动在转动过程中，线框中最大磁通量为 ，最大感应电动势为，下列说法中正确的是 ( )A当磁通量为零时，感应电动势也为零B当磁通量减小时，感应电动势在增大C当磁通量等于0.5时，感应电动势等于0.5D角速度等于图A-13-55-87一交流电压随时间变化的图象如图A-13-55-8所示则此交流电的频率是 Hz，若将该电压加在一电容为10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于 v；若将该电压加在一阻值为l k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于 A图A-13-55-98一个面积为s的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为轴做匀速转动，线圈中感应电动势与时间t的关系如图A-13-55-9所示，感应电动势最大值和周期可以由图中直接读出，则磁感应强度B= ，在t=T/12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于 。9将交流电压u=Umsint(V)加在相距较远的两块平行金属板间，t=0时在两板间无初速度释放带电粒子，忽略重力影响，则该粒子的运动情况是 ( )A做方向不变的直线运动B以原来位置为平衡位置做简谐运动C粒子的加速度按正弦规律变化D粒子动能始终增加图A-13-55-1010如图A-13-55-10所示，匀强磁场的磁感应强度B=05 T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴00/匀速转动，角速度=2rads，外电路电阻R=4 求：转动过程中感应电动势的最大值；由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过600角时的瞬时感应电动势；由图示位置转过600角的过程中产生的平均感应电动势；交流电压表的示数；转动一周外力做的功.11矩形线圈abcd的边长ab=20 cm， bc=10 cm，匝数n=200，线圈总电阻R=5 ，整个线圈位于垂直于线圈平面的匀强磁场内，并保持静止若匀强磁场的磁感强度B随时间的变化如图A-13-55-11甲所示，求线圈的感应电动势E及t=0.30s时线圈的ab边所受的安培力多大若匀强磁场的磁感强度B随时间作正弦变化的规律如乙图所示，线圈l min产生多少热量?12 如图A-13-55-12甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的一半径为r=1 m、电阻为R=314 的金属圆形线框，当磁场按图A-13-55-12乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生在图13-55-12丙图中画出感应电流随时间变化的it图象(以逆时针方向为正)求出线框中感应电流的有效值图A-13-55-12 图A-13-55-1313如图A-13-55-13所示，边长为L的正方形线框abcd的匝数为n，ad的中点和bc边的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，线圈与外电阻R构成闭合电路，整个线圈的电阻为r，现在让线圈以OO连线为轴，以角速度匀速转动，求：闭合电路中电流瞬时值表达式。线框从图示位置时转动过90的过程中电阻R上产生的热量，通过R的电荷量和电阻R上的最大电压分别为多少？考点56 变压器 电能的输送考纲要求变压器、电能的输送、电磁场与电磁波在考试说明中都属第类要求 考点透视一、变压器 1主要构造：在同一个闭合铁芯上绕两个线圈，接电源的线圈叫原线圈，接负载的线圈叫副线圈2工作原理：电磁感应(互感现象)3理想变压器的基本关系式(1)理想变压器：磁通量全部集中在铁芯中(即无漏磁)，变压器本身不消耗能量(2)基本关系式功率关系： P入P出电压关系： 电流关系： 若干副线圈时： , 或(一定抓住这个关键关系) (3)据知：在匝数比一定时由决定 据知：输入电流由输出电流决定 据知：输入功率由输出功率决定二、远距离输电1输电导线功率损失分析(1)减小导线的电阻可减小损失功率。(2)减小输送电流可大大减小损失功率，在线路和输送功率不变时，可提高输送电压以减小输送电流(3)在输送功率和线路一定时，线路损失功率与输送电压的二次方成反比 即 注：为什么要采用高压输电 由知，要减小电能在输电线上的损耗，可以有两种方法(1)减小输电导线的电阻，如采用电阻率低的材料，加大导(2)提高输电电压，减小输电电流前一方法的作用十分有限，一般采用后一方法2远距离高压输电的电路模式如图A-13-56-1所示图A-13-56-13远距离高压输电的基本关系功率关系： 电流、电压关系： ，输电电流：输电导线上损耗的电功率： 由上式可以看出，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损失的功率就减少到原来的ln2难点释疑1变压器的工作原理是互感现象，故对直流不起变压作用。2对含有变压器的电路问题，既要根据串并联电路的性质、特点处理好基本电路问题，又要根据变压器的特点，弄清各输入、输出物理量的关系，尤其注意电路中某个量变化时，常会引起电路中其他量的变化，分析时一定要注意理顺各量之间的关系。命题趋势变压器、电能的输送近几年没有考查，但这些内容与生活、生产密切相连不能忽视应提高研究有关变压器的实际问题的能力，以及用相关概念、规律、理想模型的方法和能量的观点解释、解决实际问题今后试题可能要向这两个方向发展典型例析【例1】如图A-13-56-2所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，为I1原线圈中的电流，则 ( ) 图A-13-56-2A保持U1及的位置不变，K由a合到b时，I1增大B保持的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小C保持U1不变，K合在a处，使上滑，I1将增大D保持的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大【解析】K由a合到b时，nl减少，由可知U2增大，随之增大，而，又从而增大，A正确.K由b合到a时，情况与A正好相反，将减小，B正确.上滑R增大，减小，又从而I1减小，C错误.增大，由可知U2增大，随之增大；由可知也增大，D正确.图A-13-56-3【例2】某小水电站发电机输出的电功率为100kW，输出电压250 V，现准备向远处输电所用输电线的总电阻为8 ，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的 5用户获得220 v电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器?【解析】依题意作出如图A-13-56-3输电示意图，升压变压器原线圈的电流为当输电线上损失的电功率为输送电功率的5时，输电线中的电流为，则所以 升压变压器的匝数比为： 降压变压器副线圈中电流，即为提供给所有用户的总电流，用户获得的总功率为： 又 所以 其原线圈中电流 降压变压器的匝数比为：图A-13-56-4【例3】 在绕制变压器时，某人将2个线圈误绕在如图A-13-56-4所示的变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2：1，在不接负载的情况下( )A当线圈1输入电压为200 V时，线圈2输出电压为110 VB当线圈l输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 VC当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 VD当线圈2输入电压为110 V时，线圈l输出电压为110 V【解析】当线圈1接220V的交流电压时，设穿过线圈1的磁通量为，依题意则穿过线圈2的磁通量为，若线圈1的匝数为n，则线圈2的匝数为，根据法拉第电磁感应定律得 ；整理得 当线圈2接在110 v的交流电压时，设穿过线圈2的磁通量为，则穿过线圈1的磁通量为/2，由法拉第电磁感应定律得： ， 整理得 图A-13-56-5【例4】 如图A-13-56-5所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等，a、b端加一定交流电压后，两电阻消耗的电功率之比= ，两电阻两端电压之比= .【解析】理想变压器的副线圈只有一个时，原、副线圈上的电流比为： 电阻A、B阻值相等，则消耗功率之比为 又 得图A-13-56-6【例5】 一理想变压器初、次线圈匝数比为3：1，次级接三个相同的灯泡，均能正常发光，在初级线圈接一个相同的灯泡L，如图A-13-56-6所示，则 ( )A灯L也能正常发光B灯L比另三灯都暗C灯L将会烧坏D灯L时亮时暗【解析】分析此题应从变压器的电流关系来考虑，原、副线圈中的电流比I1：I2=1：3，副线圈中的电流与灯泡额定电流关系为：，故，所以灯L也正常发光过关检测图A-13-56-71如图A-13-56-7所示，理想变压器原、副线圈匝数比，当导体棒向右匀速切割磁感线时，电流表的读数是12mA ，副线圈中电流表的读数应该为 （ ） A3mA B48mAC0 D与R阻值有关2理想变压器在正常工作时，原、副线圈中相同的物理量是 ( )A每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率C原线圈的输入功率，副线圈的输出功率D原、副线圈中的感应电动势3有两个输出电压相同的交流电源，第一个电源外接一个电阻R1，第二个电源外接一个变压器，变压器的初级线圈匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，变压器的负载为一个电阻R2，今测得两个电源的输出功率相等，则此两电阻大小之比R1：R2为 ( )An1：n2 Bn12：n22Cn2：n1 Dn22：n12 4在电能输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，则在输电线上损耗的电功率 ( )A和输送电线上电压降的平方成反比B和输送电压的平方成反比C和输电线上的电压降的平方成正比D和输送电压的平方成反比图A-13-56-85如图A-13-56-8 (甲)所示是理想变压器的示意图，在变压器的线圈1中通入逐渐增大的电流，变压器的铁芯中磁通量随时间的变化如图A-13568 (乙)所示，线圈l是550匝，线圈2是1100匝，线圈2两端的电压是 . 6图A-13-56-9是四种亮度可调的台灯电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 v 40 w”当灯泡所消耗的功率都调至20 w时，哪种台灯消耗的功率最小 ( )图A-13-56-9图A-13-56-107如图A-13-56-10是变压器电路，变压器损失不计，加在原线圈上的电压Ul=3300V，输出电压U2=220 V，绕过铁芯的导线所接电压表示数为2 V，则：(1)原、副线圈匝数分别为n1= ，n2= (2)当S断开时，电流表A2的示数I2=5 A，则电流表A1的示数I1= (3)当S闭合时，电流表A1示数变化是 .8用理想变压器给负载R供电，在下列哪种情况下，变压器输入功率将增加 ( )A减小负载电阻R的阻值，其他条件不变B增大原线圈的匝数n1，其他条件不变C减小副线圈匝数n2，其他条件不变D把原线圈的电压U降低，其他条件不变9如图A-13-56-11中的(a)，一理想变压器的原、副线圈分别为ab、cd原线圈中通有如图A-135611 (b)所示的正弦式交流电，规定原线圈中由a到b为电流的正方向，则下列说法中错误的是 ( )图A-13-56-11A在时刻，铁芯中磁通量为零 B在时刻，副线圈两端c、d间电压最大 C在时刻，副线圈c端电势高于d端电势D在时刻，副线圈两端c、d间电压最大图A-13-56-1210在家用交流稳压器中，变压器的原副线圈都有滑动头，如图A-13-56-12所示，当变压器输入电压发生变化时，可上下调节滑动头P1、P2的位置，使输出电压稳定在220 V上，现发现输出电压低于220 V，下列措施中不正确的是 ( ) A将P1向下移 B将P2向上移图A-13-56-13 C将P1向上移同时P2向下移 D将Pl向下移同时P2向上移11如图A-13-56-13所示电路中，理想变压器初级加一个固定的交变电压，那么下列情况正确的是 ( )A当滑动头E上移时，灯泡L变亮 B当滑动头E上移时，电流表A1读数变大 C当滑动头E上移时，电压表V读数变大D若闭合开关K，则电流表A1读数变大，而A2读数变小12水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300 V送电，则线路损失可降低至 kW当用3300V送电时，为使电压降至我国规定的生活用电电压。不计线路损失，山村中降压变压器初次级线圈匝数比为 13某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图A-13-56-14所示,这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2试求所用升压变压器的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1n2各为多少?图A-13-56-14考点57 实验：练习使用示波器传感器的简单应用考纲要求l学会正确使用示波器，能用示波器观察按正弦规律变化的电压图线2知道在几种控制电路中传感器的作用考点透视一、练习使用示波器1实验目的 通过实验巩固示波器的工作原理，并会具体操作图A-13-57-12实验原理 利用各种传感器把各种信息转化成电压的变化，来改变电子束的偏转常用电子示波器的内部核心部件是示波管，示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，如图A-13-57-1所示，在X，Y轴有互相垂直的两对偏转电极当两对电极上都没有加电压时，电子束从金属板小孔射出将沿直线运动，打在荧光屏上，在屏上产生一个亮斑若在X轴上的偏转电极上加扫描电压，亮斑看起来就像一条水平亮线；若在Y轴上的偏转电极上加按正弦规律变化的电压，在X轴的偏转电极上加扫描电压，且后者的周期是前者的整数倍，荧光屏上就显示出正弦曲线3实验步骤(1)观察荧光屏上的光斑先把辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮转到中间位置，衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外x”挡打开电源开关，等一两分钟(预热)后，顺时针旋转辉度调节旋钮，屏上即出现一个亮斑，调节该旋钮，使亮斑的亮度适中旋转聚焦调节和辅助聚焦调节旋钮，观察亮斑的变化情况，并使亮斑最圆、最小旋转垂直位移旋钮，观察亮斑上下移动的情况；旋转水平位移旋钮，观察亮斑左右移动的情况调节这两个旋钮，使亮斑位于荧光屏中心(2)观察扫描并进行调节把x增益旋钮顺时针转到1/3处，扫描微调旋钮逆时针转到底，扫描范围旋钮置于10挡100挡，可看到扫描的情形顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至成为一条亮线图A-13-57-2调节x增益旋钮，可以看到亮线长度随之改变(3)观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节将扫描范围旋钮置于“外x”挡，交直流选择开关拨到“DC”位置按图A-13-57-2连接电路将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关，把衰减调节旋钮逆时针依次转到100、10和1挡，观察亮斑向上偏移的情况调节Y增益旋钮，使亮斑偏移一段适当的距离，再调节滑动变阻器，观察亮斑偏移的距离随输入电压变化的情况调换电池的正、负极，可以看到亮斑改为向下偏移(4)观察按正弦规律变化的电压的图线将扫描范围旋钮置于10挡100挡，衰减调节旋钮置于挡 调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整且稳定的正弦曲线调节Y增益(或X增益)旋钮，观察曲线形状沿竖直(或水平)方向的变化情况调节竖直(或水平)位移旋钮，观察曲线整体在竖直(或水平)方向上的移动情况(5)观察交变电压整流后的图线调节学生电源的电压选择开关，使其输出的交变电压为2 V，再按图A-13-57-3甲连接电路衰减调节旋钮旋至10挡接通学生电源开关，屏上便呈现出R两端的电压的图线若不稳定，稍调扫描微调旋钮即可，调节有关旋钮，使图象幅度大小适当断开学生电源开关，在A、B间串入二极管，如图13-57-3乙所示接通学生电源开关，可看到经二极管整流后的电压的图线，把它与整流前的图线相比较(6)关机 将辉度调节旋钮逆时针转到底，再断开电源开关4注意事项示波器属热电子仪器，要避免频繁开、关机，否则易损坏屏上亮斑(或图线)亮度不能过高，否则易损伤荧光屏“Y输入”电压不能太高，以免损坏示波器二、传感器的简单应用1实验目的知道传感器的作用观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的2实验原理传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的是(一般是电学量)的一类元件例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制等各种目的3实验装置及说明图A-13-57-4 图A-13-57-5热敏特性实验：如图A-13-57-4所示，将一热敏电阻与多用表“欧姆”挡(选择适当倍率)相连后，放入插有温度计的水中，当改变水的温度时，可观察这个热敏电阻的阻值是怎样随温度变化的光敏特性实验如图A-13-57-5所示，将一光敏电阻与多用表“欧姆”挡(选择适当倍率)相连用手掌遮挡或不遮挡照射在光敏电阻上的光线，可观察这个光敏电阻的阻值是怎样随光的强度变化的难点释疑示波器的扫描电压是由机器内部提供的，变化的规律如例3中图A-13-57-6所示。我们通过调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮使扫描电压的周期是信号电压周期的整数倍，则可以显示出完整的波形。命题趋势示波器和传感器是现代社会应用十分广泛的仪器和元件，这两个实验都是考纲中要求的，是新课程中增加的实验，在学习中应引起足够重视典型例析【例1】 若用示波器观察到了稳定的图线，为了使图线更加清晰而不会使线条变粗，应调节哪些旋钮?【解析】在荧光屏上已经得到稳定的图线，说明位置调节和扫描频率调节都已达到要求，为使图线更加清晰，若调节辉度旋钮图线亮度增大，但同时也会变粗，所以应调节聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮，使电子束会聚，在荧光屏上形成清晰的图线【例2】 如果在示波器的荧光屏上出现一个亮点在水平方向自左向右移动的图象，现在要使它变成水平方向的一条亮线，调节的方法应该是( ) A顺时针旋转辉度调节旋钮 B调节衰减旋钮 C调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，增大扫描频率 D调节Y增益旋钮【解析】 在荧光屏上出现的是一个亮点自左向右的水平移动的图形，要把它变成水平方向的亮线，若调节辉度旋钮，只能使亮度增大，不能改变图形，所以A选项错误；若调节衰减旋钮，只能使输入信号的强度减弱，这里只有一个亮点，没有输入信号，所以B选项也是错的；若调节Y增益旋钮是改变竖直方向输入的信号强度即改变图线在竖直方向的幅度，显然D选项也是错误的；现在荧光屏上出现的是水平方向移动的一个亮点，说明水平扫描频率太小，使眼睛能觉察到亮点的移动，所以应该提高水平扫描频率，使眼睛区分不开亮点位置的变化，选项C是正确的【例3】如果仅在示波器的偏转电极XX上加扫描电压，使亮斑从一侧匀速地运动到另一侧，然后迅速返回原处，则此扫描电压随时间变化的规律是（如图A-13-57-6） （ ）图A-13-57-6【解析】据不同时刻进入XX偏转电极间电子所受电场力不同，其偏转情况不同，到达荧光屏上位置不同。因为光斑运动具有周期性，故C不可能，D在光斑两侧之间往复匀速运动，而B中电压均为正值，光斑只能在X轴一侧移动，故A正确。【例4】 如图A-13-57-7所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )A当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B. 当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次图A-13-57-7【解析】 当光照时，光敏电阻R1的阻值减小，R2上的电压增大，当有物体通过时，相当于无光照，R1阻值增大，R2电压减小，所以信号处理系统每获得一次低电压记数一次因此A、C正确过关检测1在观察按正弦规律变化的电压图线时，只看到一个完整的正弦波形，现欲在荧光屏上看到三个正弦波形，应调节 （ ）A扫描频率旋钮 B扫描微调旋钮C衰减旋钮 DX增益旋钮 2某学生在做“练习使用示波器”的实验时，将衰减旋钮拨到“”档，将扫描旋钮拨到10 Hz100 Hz挡，然后再调节扫描微调旋钮，当示波器荧光屏上出现两个完整的正弦波形时，其扫描频率为 ( )A10 Hz B25 HzC50 Hz D100 Hz3振动、温度、光照等因素的变化，可以通过各种 转化成 的变化，然后用 来显示。观察示波器荧光屏上的亮斑并进行调节时，应先把辉度调节旋钮 ，竖直位移旋钮和水平位移旋钮旋到 ，衰减调节旋钮置于 档在观察扫描并进行调节时，应该把 增益旋钮顺时针转到三分之一处，扫描微调旋钮 ，扫描范围旋钮置于 档。观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节时，扫描范围旋钮应置于 档，“DCAC开关置于 位置。图A-13-57-8观察按正弦规律变化的电压图象时，应把扫描范围旋钮置于 挡，衰减调节旋钮置于 挡图A-13-57-94如图A-13-57-8所示，当把衰减挡依次转到100、10和不衰减，发现亮斑向上偏移调节Y增益使亮斑偏移一段适当的距离，然后向左移动变阻器的滑片P 时，发现亮斑 调换电池的正负极，可以看到亮斑 5如图A-13-57-9为示波器面板，为一信号源若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形(正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图象如图所示)，应将信号源的a端与示波器面板上的 接线柱相连，b端与 接线柱相连若示波器所显示的输入波形如图所示，要将波形上移，应调节面板上的 旋钮；要使此波形横向展宽，应调节 旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节 旋钮图A-13-57-106在热敏特性实验和光敏特性实验中，你总结出热敏电阻的阻值随温度的升高而 ；光敏电阻的阻值随光线的增强而 7在现代生活中传感器的应用是相当广泛的，传感器主要担负着信息采集的任务，在自动控制和信息处理技术中发挥着重要的作用，常用的自动报警器、电视遥控器、红外探测仪等都离不开传感器，传感器能够将感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量，通常是电学量一般使用的光电传感器和热电传感器都是利用具有相应特性的半导体材料制成的我们可以用如图A-13-57-10电路来定性了解热电传感器中热敏半导体的特性，将半导体材料制成的电阻R放入盛有热水的容器中，并用欧姆表进行测量，当向容器中加入冷水时，仪表的指针将 (顺时针、逆时针)偏转，此时电阻的阻值 (增大、减小、不变)8按图A-13-57-11连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是 ；用电吹风对热敏电阻吹一会，会发现小灯泡 ，原因是 ；停止吹风，会发现 ；把热敏电阻放入冷水中会发现 图A-13-57-119硫化镉(CdS)晶体是一种光敏材料，用它做成的光敏电阻有一特性，被光照射时电阻很小，当将光遮住时电阻很大，用它来控制照明灯，要求白天灯不亮，夜晚灯亮，请将图A-13-57-12所示元件连接成符合上述要求的电路图中电磁铁上方是带铁块的铜片，其右端上下各有一组开关，当电磁铁中无电流时，弹簧将铜片拉起，使其上方的开关(双箭头a、b表示)闭合；当电磁铁中有电流时，铁块受磁力作用拉下铜片，下方的开关(双箭头c、d表示)闭合.图A-13-57-1310如图A-13-57-13甲所示，D为“63 V，015 A”的-小灯 泡，L为自感线圈，其自感系数较大，直流电阻与灯泡电阻相同，示波器输入耦合开关置于“DC，Y衰减开关置于1000，扫描频率旋到“10100，在接通S前，将水平扫描线调到荧光屏中央，如图乙中的a，接通s瞬间，扫描线先上跳到b又迅速回到c，切断s瞬间，扫描线先下跳到d又回到a，试用自感的知识解释上述现象并说明b、c、d距a的高度所表示的物理意义11用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程下列属于这类传感器的是 ( )A红外报警装置 B走廊照明灯的声控开关C自动洗衣机中的压力传感装置 D电饭煲中控制加热和保温的温控器图A-13-57-1412图A-13-57-14为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形(1)若要增大显示波形的亮度，应调节 旋钮 (2)若要屏上波形曲线线条变细且边缘清晰，应调节 旋钮 (3)若要将波形曲线调至屏中央，应调节 与 旋钮13 某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为K)，如图A-13-57-15所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U，现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)请完成对该物体质量的测量(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图A-13-57-15(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m(3)请设想实验中可能会出现的一个问题考点58 电磁场和电磁波考纲要求本考点内容电磁场、电磁波、电磁波的周期、频率、波长和波速、无线电波的发射和接收都属于类要求.考点透视一、电磁场电磁波1麦克斯韦理论(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场(3)振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场(4)麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在，应注意领会以下内容：变化的磁场可产生电场，产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡的磁场产生同频率振荡的电场；反之亦然2电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场3电磁波 (1)定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的传播形成电磁波 (2)特点： 电磁波是横波在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直 电磁波的传播不需要介质，波速取决于传播介质，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速c=300l08m/s 电磁波的传播速度等于波长和频率的乘积，即(3)电磁波与机械波的关系 机械波在介质中的传播速度由介质决定，与机械波的频率无关电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率越大，传播速度越小 电磁波本身是物质，所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质机械波不能在真空中传播，而电磁波可在真空中传播 电磁波与机械波也有相同之处，两者都是周期性的，都是传播能量的过程，关系式都适用二、无线电波的发射与接收1无线电波的发射(1)要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点：第一，要有足够高的频率；第二，采用开放电路，使电场和磁场分散到尽可能大的空间(2)利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变使无线电波随各种信号而改变叫调制常用的调制方法有调幅和调频两种使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅，经过调幅以后发射出去的无线电波叫调幅波使高频振荡的频率随信号而改变叫调频，经过调频以后发射出去的无线电波叫调频波在无线电波的发送中必须有振荡器、调制器、天线和地线，还要用到放大器2无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐能够调谐的接收电路叫做调谐电路，收音机的调谐电路，是通过调节可变电容器的电容来改变电路的频率而实现调谐的(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波检波是调制的逆过程，也叫解调(4)简单收音机通常包括调谐、高频放大、检波、低频放大四个主要部分三、电视与雷达1电视在电视发射端，摄取景物并将景物反射的光转换为电信号的过程叫摄像，这个过程是由摄像管来完成的在电视接收端，将电信号还原成像的过程，由电视接收机的显像管来完成伴音信号经检波电路取出后，送到扬声器，扬声器便伴随电视屏幕上的景像发出声音来2，雷达雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现出一个尖形波；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出二个尖形波根据两个波的距离，可直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离，再根据发射无线电波的方向和仰角，便可确定障碍物的位置难点释疑要正确理解调谐的作用：当调谐电路的固有频率等于某一电磁波频率时，在调谐电路中激起的感应电流较强，与此同时，其他频率的电磁波激起的感应电流非常的弱，所以日常生活中用收音机收听电台时