第十章 交变电流 传感器

1、第十章 交变电流 传感器第一单元 交变电流第1课时 交变电流的产生及描述要点一 交变电流的产生及变化规律 即学即用1.（2009·通州模拟）某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图中信息可以判断 （ ）A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从AD时刻线圈转过的角度为2 D.若从OD时刻历时0.02 s,则在1 s内交变电流的方向改变100次答案 D要点二 描述交变电流的物理量 即学即用2.如图所示,交流发电机转子有n匝线圈,每匝线圈所围面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匀速转动的角速度为,线圈内阻为r,外

2、电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,求:（1）通过R的电荷量q为多少？（2）R上产生的电热QR为多少？（3）外力做的功W为多少？答案 （1）（2）（3）题型1 求交变电流的有效值【例1】如图所示表示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 （ ）A.5 AB.5 A答案 B题型2 交变电流图象的应用【例2】如图所示,为某交变电动势随时间变化的图象,从图象中可知交变电动势的峰值为 V,周期T是 s,交变电动势变化最快的时刻是 ,穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是 ,若此交流线圈共100匝,则穿过此线圈的最大磁通量是 Wb.答案 3

3、10 2×10-2 （n=1,2,3） （n=0,1,2,3）1×10-2题型3 生活物理【例3】曾经流行过一种自行车,它有能向车头灯供电的小型交流发电机,如图甲为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点,与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图乙所示.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动.设线框由N=800 匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20 cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感应强度B=0.010 T,自行车车轮的半径R1=35 cm,小齿

4、轮的半径R2=4.0 cm,大齿轮的半径R3=10.0 cm.现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V?（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）答案 3.2 rad/s1.一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36.磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为（ ）A.×10-5 AB.×10-5 AC.×10-5 AD. ×10-5 A答案 B2.如图所示,一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,周期为T.若把

5、万用电表的选择开关拨到交流电压挡,测得a、b两点间的电压为20.0 V,则可知:从中性面开始计时,当t=T/8时,穿过线圈的磁通量的变化率约为 （ ）答案 B3.如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5 T,线圈匝数n=50,每匝线圈面积0.48 m2,转速150 r/min,在匀速转动过程中,从图示位置线圈转过90°开始计时.（1）写出交变感应电动势瞬时值的表达式.（2）画出e-t图线.答案 （1）e=188sin 5t V（2）见下图4.如图所示,矩形线框匝数n=250匝,ab=12 cm,ad=10 cm,线框置于B= T的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO

6、以120 r/min的转速匀速转动,线框通过滑环与外电路相连,外电路接有R=12的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V的氖泡L.求:（1）当S接e时,电流表读数为多少?R的热功率为多大?10 min内外力对线框做功多少?（2）当S接f时,氖泡闪光频率为多大?通电10 min,氖泡发光总时间为多少?（线框电阻不计）答案 （1）1.41 A24 W1.44×104 J（2）4 Hz400 s第2课时 交变电流综合问题 电感器和电 容器对交变电流的作用要点一 交变电流综合问题 即学即用1.如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,电容器两极板水平放置.在两极板间,不计重力的带

7、正电粒子Q在t=0时由静止释放,若两板间距足够宽,则下列运动可能的是（ ）A.若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子一定能到达极板B.若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子在两极间往复运动C.若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子在两极间往复运动D.若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子一定能到达极板答案 AB要点二 电感器和电容器对交变电流的作用 即学即用2.如图所示,三个灯泡是相同的,而且耐压足够,电源内阻忽略.当单刀双掷开关S接A时,三个灯亮度相同,那S接B时（ ）A.三个灯亮度相同B.甲灯最亮,丙灯不亮C.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮D.只有丙灯不亮,乙灯最亮答案 D题型1 交变电流的电路问题

8、【例1】如图所示线圈面积为0.05 m2,共100匝,线圈总电阻为r=1,外电阻R=9,线圈处于B= T的匀强磁场中.当线圈绕OO以转速n=300 r/min匀速转动时,求:（1）若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时表达式.（2）两电表的示数.（3）线圈转过180°的过程中,通过电阻的电荷量.（4）线圈匀速转一圈产生的总热量.答案 （1）e=100 sin 10tV（2）5A45V（3） C（4）100 J题型2 带电粒子在交变电场中运动【例2】如图是示波管的示意图.竖直偏转电极的极板长l=4 cm,板间距离d=1 cm,板右端距荧光屏L=18 cm.（水平偏转电极上不加电压

9、,没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107 m/s.电子的电荷量e=1.60×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg.若在偏转电极上加u=220sin 100t V的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段?答案 10 cm题型3 生活物理【例3】如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮.电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦交变电流,给车头灯供电.已知自行车车轮半径r=35 cm,摩擦小轮半径r0=1.

10、00 cm,线圈有n=800匝,线圈框横截面积S=20 cm2,总电阻R1=40.旋转磁极的磁感应强度B=0.010 T,车头灯电阻R2=10.当车轮转动的角速度=8 rad/s时求:（1）发电机磁极转动的角速度.（2）车头灯中电流的有效值.答案 （1）280 rad/s（2）64 mA1.两个相同的灯泡L1和L2,接到如图所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联,当a、b处接电压最大值Um、频率为f的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度高于灯L2的亮度,新电源的电压最大值和频率可能是（ ）A.最大值仍为Um,而频率大于fB.最大值仍为

11、Um,而频率小于fC.最大值大于Um,而频率仍为fD.最大值小于Um,而频率仍为f答案 A2.如图所示,“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路简化图,高、低频混合电流由a、b端输入,L是线圈,C是电容器,则（ ）A.甲扬声器是高音扬声器B.甲扬声器是低音扬声器C.乙扬声器是高音扬声器D.乙扬声器是低音扬声器答案 BC3.如图所示,一个被x轴与曲线方程y=0.2sin

12、x m所围的空间中存在着匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应,它的一条边与x轴重合.在拉力F的作用下,线框以10 m/s的速度水平向右匀速运动.试求:（1）拉力F的最大功率是多少?（2）拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区?答案 （1）1.6 W（2）0.048 J4.如图所示,在真空中速度v0=6.4×103 m/s的电子束连续射入两平行板之间,板长L=12 cm,板间距离d=0.5 cm,两板不带电时,电子束将沿两板之间的中线做直线运动.在两板之间加一交变电压u=91sin100t V,若不计电子间的相互作用,电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=9.1&

13、#215;10-31 kg,不计电子打在极板上对两极电压的影响.（1）在图中画出电子束可能出现的区域.（画斜线表示,要求有推理和计算过程）（2）如果以两极板刚加上交变电压时开始计时（t=0）,则何时进入交变电场的电子打在极板上具有最大的动能?答案 （1）见右图（2）（0.005+0.01n）s（n=0,1,2,）1.如图所示的交变电流,最大值为Im,周期为T,则下列有关该交变电流的有效值I,判断正确的是 （ ）A.I=B.I<C.I >D.以上均不正确答案 B2.如图所示,把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上,三个电流表的示数相同.若保持电源电压大小不变,而将频率减小

14、,则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是 （ ）A.I1=I2=I3B.I1>I2>I3C.I2>I1>I3D.I3>I1>I2答案 C3.如图所示,交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.4 m,ad=bc=0.2 m,线圈匝数N=100,电阻r=1,线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以=100rad/s的角速度匀速转动,外接电阻R=9,以图示时刻开始计时,则 （ ）A.电动势瞬时值为160sin100 VB.t=0时线圈中磁通量变化率最大C.t= s时线圈中感应电动势最大D.交变电流的有效值是8 A答案 BC4.如图所示,

15、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,线框中的最大磁通量为m,最大感应电动势为Em,下列说法正确的是（ ）A.当磁通量为零时,感应电动势也为零B.当磁通量减小时,感应电动势在减小m时,感应电动势等于0.5EmD.角速度等于答案 D5.（2009·安阳月考）收录机等小型家用电器所用的稳压电源,是将220 V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置,其中的关键部分是整流电路.有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）,则该脉动直流电电流的有效值为（ ）A.8AB.4AC.2AD.A答案 B6.将阻值为5的电阻接到内阻不

16、计的交流电源上,电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确的是（ ）A答案 C7.如图（甲）所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u=311sin 100t V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图（乙）所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（ ）A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V答案 B8.如图甲所示电路,电阻R的阻值为50,在ab间加上图乙所示的正弦交流电,则下面说法中错误的是（ ）A.交流电压的有效值为100 VB.电流表示数为2 AD.如果产生该交流电的线圈转速提高一倍,则电流表的示数也增大一倍答案 C

17、9.一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中,并且可绕垂直于磁场的轴匀速转动,角速度为时,线圈中产生的交变电动势的最大值为E0,周期为T0,外力提供的功率为P0.若使线圈转动的角速度变为2,线圈中产生的交变电动势的最大值为E,周期为T,外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为（ ）A.E=2E0,T=T0,P=2P0B.E=E0,T=T0,P=2P0C.E=2E0,T=T0,P=2P0D.E=2E0,T=T0,P=4P0答案 D10.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动,转速为n.导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P的

18、小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为（ ）A.B.C. D.答案 B11.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25 m,宽度bc=0.20 m,共有n=100匝,总电阻r=1.0,可绕与磁场方向垂直的轴OO转动.线圈处于磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡.当线圈以角速度匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W.则:（1）推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em=nBS（其中S表示线圈的面积）.（2）求线圈转动的角速度.（3）线圈以上述角速度转动

19、100周过程中发电机产生的电能.答案 （1）线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大,设ab边的线速度为v,该边产生的感应电动势为E1=BLabv与此同时,线圈的cd边也在切割磁感线,产生的感应电动势E2=BLcdv,线圈产生的总感应电动势为Em=n（E1+E2）,因为Lab=Lcd,所以Em=n·2BLabv线速度v=·Lbc,故Em=nBLab·Lbc而S=LabLcd (S为线圈的面积),Em=nBS.（2）2.5 rad/s（3）5.43×102 J12.（2009·泰安月考）如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直方向

20、的磁感应强度为B的匀强磁场中,一端接阻值是R的电阻.一电阻是R0,质量为m的导体棒放置在导轨上,在外力F作用下从t=0的时刻开始运动,其速度随时间的变化规律是v=vmsint,不计导轨电阻.求:（1）安培力Fi与时间t的关系式.（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功.答案 （1）Fi=sint（2）13.真空中足够大的两个相互平行的金属板a、b之间距离为d,两极之间的电压Uab=Ua-Ub,按图所示规律变化,其周期为T,在t=0时刻一带正电的粒子仅在电场力作用下,由a板从静止开始向b板运动,并于t=nT（n为自然数）时刻恰好到达b板.（1）求当该粒子的位移为多大时,速度第一次达到最大?速度的

21、最大值是多少?（2）若该粒子在t=T/6时刻才从a板开始运动,并且以粒子开始运动为计时起点,求粒子经过同样长的时间（nT）,将运动到离a板多远的地方?（3）若该粒子在t=T/6时刻才从a板开始运动,求粒子经过多长时间才能到达b板?答案 （1） （2） （3）（3n-（n=0,1,2,3,）第二单元 变压器 传感器第3课时 变压器 电能的输送要点一 变压器 即学即用1.如图所示为由一个原线圈n1和两个副线圈n2、n3组成的理想变压器,已知n1n2n3=421,电阻R=3,副线圈n2接2个“6 V, 6 W”灯泡,副线圈n3接4个3 W的灯泡,所有灯泡均正常发光,求电源的输出功率.答案 36 W要

22、点二 电能的输送 即学即用2.图是远距离输电系统的示意图（为了简单,设用户的电器是电动机）,下列选项中正确的是（ ） A.发电机能发电的主要原理是库仑定律,变压器能变压的主要原理是欧姆定律,电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律B.发电机能发电的主要原理是安培定律,变压器能变压的主要原理是欧姆定律,电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律C.发电机能发电的主要原理是欧姆定律,变压器能变压的主要原理是库仑定律,电动机通电后能转动起来的主要原因是法拉第电磁感应定律D.发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律,变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律,电动机通电后能转动起来的主要

23、原理是安培定律答案 D题型1 变压器动态分析问题【例1】如图所示为一理想变压器,S为双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1为原线圈中的电流,则 （ ）A.保持U1及P的位置不变,S由a接到b时,I1增大B.保持U1及P的位置不变,S由b接到a时,R消耗的功率减小C.保持U1不变,S接在a处,使P上滑时,I1增大D.保持P的位置不变,S接在a处,当U1增大时,I1增大答案 ABD题型2 变压器原理的拓展应用【例2】如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2n3=4431,原线圈两端输入电压U1=220 V,在变压器输出端如何连接可使“20 V,10 W”灯泡L

24、1正常发光？如何连接可使“10 V,5 W”灯泡L2正常发光？通过计算,分别画出连接图.答案 见下图题型3 远距离输电问题【例3】如图所示,某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9 kW,输出电压为500 V,输电线的总电阻为10,允许线路损耗的功率为输出功率的4 %.求:（1）若不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率是多少?（2）用如图所示的电路输电,若村民和村办小企业需要220 V电压时,所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?（不计变压器的损耗）答案 （1）320 V5 760 W（2）13 7211题型4 生活物理【例4】有

25、一台发电机,供给一个学校照明用电,如图所示.升压变压器的匝数比为14,降压变压器的匝数比为41,输电线的总电阻R=4,全校共22个班,每班有“220 V,40 W”灯6盏,若要保证全部电灯正常发光,则:（1）发电机输出功率多大?（2）发电机输出电压多大?（3）输电效率是多少?（4）若使用灯数减半并正常发光,发电机输出功率是否减半？答案 （1）5 424 W （2）226 V （3）97 % （4）否1.如图所示电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流,下列说法正确的是（ ）A.保持P的位置及

26、U1不变,S由b切换到a,则R上消耗的功率减小B.保持P的位置及U1不变,S由a切换到b,则I2减小C.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则I1增大D.保持U1不变,S接在b端,将P向上滑动,则I1减小答案 BC2.（2009·重庆模拟）如图两电路中,当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时,测得c、d间与g、h间的电压均为110 V.若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压,则a、b间与e、f间的电压分别为（ ）A.220 V,220 VB.220 V,110 VC.110 V,110 VD.220 V,0 V答案 B3.加在理想变压器原线圈上的交

27、流电源的电动势为E,内阻为r,与副线圈相连的负载电阻为R,如图所示,则（1）原线圈中的电流I1多大时,负载上获得的功率最大?最大功率是多少?（2）若想使负载电阻获得最大功率,变压器匝数比多大?答案 （1） （2）4.有条河流,流量Q=2 m3/s,落差h=5 m,现利用其发电,若发电机总效率为50 %,输出电压为240 V,输电线总电阻R=30,允许损失功率为输出功率的6 %,为满足用电的需求,则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光?答案 6125 23511 470盏第4课时 传感器的原理及应用要点一 传感器的工作原理

28、即学即用导体的载流子是带正电的“空穴”.一块厚度为d、高度为l的长方形半导体样品,置于方向如图所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,当半导体样品中通以如图所示方向、大小为I的恒定电流时,样品上、下底面出现恒定电势差U,且上表面带正电、下表面带负电.设半导体样品中每个载流子带电荷量为q,半导体样品中载流子的密度（单位体积内载流子的个数）用n表示,则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度n的大小,正确的是（ ）A.是N型半导体B.是P型半导体C.n=D.n=答案 BD要点二 传感器的应用 即学即用2.如图（1）所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路,电源电压恒定.电流表内阻不计,开关闭合后,

29、调节滑动变阻器滑片,使小灯泡发光逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图（2）所示,试根据这一特性设计一个路灯的自动光控电路.答案 由光敏电阻的特性曲线可以看出,当入射光增强时,光敏电阻的阻值减小,流过光敏电阻的电流增大.根据题意设计一个路灯自动控制电路如下图所示.控制过程是:当有光照时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱动电磁继电器吸合,使两个常闭触点断开,路灯熄灭;当无光照时,光电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个常闭触点闭合,控制路灯电路接通,路灯开始工作.题型1 电路设计性问题【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干.如

30、图所示,试设计一个温控电路.要求温度低于某一温度时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电,画出电路图说明工作过程.答案 电路图如下图所示工作过程：闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大,通过电磁继电器的电流不能使它工作,K接通电炉丝加热.当温度达到设计值时,热敏电阻减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,K断开,电炉丝断电,停止供热.当温度低于设计值,又重复前述过程.题型二 结合传感器的综合试题【例2】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度,该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组合成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0

31、 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b的示数均为10 N.（g取10 m/s2）（1）若传感器a的示数为14 N,b的示数为6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向.（2）当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.答案 （1）4 m/s2 向右 （2）10 m/s2 向左题型3 生活物理【例3】如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一均匀的滑动变阻器,阻值为R,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑动头,P1可在竖直绝缘光滑的固定

32、杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,P1刚好指着A端,P1与托盘固定相连,若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换器后在显示屏上可显示物体重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g.求：（1）托盘尚未放物体时,在托盘自身重力作用下,P1离A的距离x1.（2）托盘上放有质量为m的物体时,P1离A的距离x2.（3）在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是：调节P2,使P2离A的距离也为x1,从而使P1、P2间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式

33、.答案 （1） （2） （3）m=1.关于传感器的下列说法正确的是（ ）A.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号D.以上说法均不正确答案 B2.如图所示,是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极.把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化使电容值增大时,则导电液体的深度h变化为 （ ）A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定答案 A变阻器、开关、导线若干.答案 电路设计如下图所示.原理简述：据光敏电阻的阻值随入射光强度的增强而减小,当白天时,照射光敏电阻的

34、光强度大,R1阻值减小,电流增大,电磁铁把衔铁P吸下使B脱离A,切断电灯电路,夜晚时相反.4.把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图甲所示电路连接,制成光电报警装置.当报警器有光照射时,蜂鸣器发声,当没有光照或者光照很弱时,蜂鸣器不发声.光敏电阻:光敏电阻受光照后,阻值会变小.干簧管继电器开关:由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成,如图乙所示.当线圈中有一定的电流时,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态.当线圈中没有电流或者电流很微弱时,磁场消失,簧片在弹力的作用下回复到分离状态.试说明光电报警器的工作原理.答案 当报警器有光

35、照射时,光敏电阻阻值减小,电路中电流增大,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态,蜂鸣器电路接通,蜂鸣器发声.反之,当没有光照射或光照很微弱时,光敏电阻阻值很大,电路中的电流很小,干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态,连接蜂鸣器的电路断开,蜂鸣器不发声.1.关于传感器的作用,下列说法正确的有（ ） A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制B.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量答案 BC2.如图所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上下表面的电势

36、关系为（ ）A.UM>UNB.UM=UNC.UM<UND.无法判断答案 A3.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.电路中路端电压增大答案 ABC4.唱卡拉OK用的话筒内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是 （ ）A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线

37、圈中不会产生感应电动势答案 B5.（2009·晋中质检）互感器是一种特殊的变压器,借助它,交流电压表（或电流表）可以间接测量高电压和大电流.如下图所示为电压互感器或电流互感器的接线图,其中正确的是（ ）答案 A1n2=101,串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A,下列说法正确的是 （ ）A.变压器输出端所接电压表的示数为20VB.变压器的输出功率为200WC.变压器输出端的交流电频率为50 HzD.串在变压器输出端的电流表示数为10A答案 C7.（2009·聊城模拟了3匝,则（ ）A.这种电流表能测直流电流,图（b）的读数为2.4 AB.这种电流表能测交流电流,图（b）的

38、读数为0.4 AC.这种电流表能测交流电流,图（b）的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图（b）的读数为3.6 A答案 C8.理想变压器连接电路如图甲所示,当输入电压波形如图乙时,已知原、副线圈的匝数比为101,安培表读数为2 A,则（ ）答案 D9.如图甲所示,在变压器的输入端串接上一只整流二极管D,在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=Um1sin t,设t=0时刻为a“+”、b“-”,则副线圈输出的电压的波形（设c端电势高于d端电势时的电压为正）是图中的（ ）答案 B通过输电线输送给用户,输电线的电阻用R0表示,变阻器R表示用户用电器的总电阻,当滑动变阻

39、器触头P向下移动时,下列说法中错误的是（ ）A.相当于在增加用电器的数目B.V1表的示数随V2表的示数的增大而增大C.A1表的示数随A2表的示数的增大而增大D.变压器的输入功率在增大答案 B为:水以v1=3 m/s的速度流入水轮机后以v2=1 m/s的速度流出,流出水位比流入水位低10 m,水流量Q=10 m3/s,水轮机效率为75 %,发电机效率为80 %,试问:（1）发电机组的输出电功率是多少?（2）如果发电机输出的电压为240 V,用户所需电压为220 V,输电线路中能量损失为5 %,输电线电阻为50/3,那么所需升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别是多少?答案 （1）624 kW（2

40、）43326 000 26 94543312.如图所示,小型交流发电机的电动势为E=20 V,内阻不计,它通过一个阻值R=6的指示灯连接到一个理想降压变压器的输入端.在变压器的输出端并联着24盏规格都是“6 V,0.25 W”彩色小灯泡,每只灯泡都正常发光,导线电阻不计.求:（1）原线圈中的电流.（2）降压变压器的初级、次级线圈的匝数比.（3）若只使用18盏彩色小灯泡,通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何.（设小灯泡的电阻不随温度变化）答案 （1） A（2）（3）每盏灯泡的电阻RL=14418盏灯的总电阻R总=8设这时副线圈中的电流为I2,则原线圈中的电流为I2由功率关系得E（）-（）2R

41、=I22R总代入数据得I2=A这时每盏灯泡的电压U2=I2R总= V>6 V所以灯泡比原来更亮,有可能烧坏.13.如图所示,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3.四只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原、副线圈的回路中,当原线圈回路中a、b接入交流电压U0时,四只灯泡均正常发光,则三组线圈的匝数比n1n2n3等于多少?灯泡的额定电压U额等于多少?答案 321 U0实验12:传感器的简单应用【例1】如图实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

42、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答案 AC【例2】某同学用时间传感器代替秒表做“用单摆测重力加速度”的实验,他的设计如图实甲所示;长为L的摆线一端固定在铁夹台上,另一端连接一质量为m,半径为r的小球,在摆线上紧邻小球处套有一小段轻细挡光管,当单摆摆动到平衡位置时,挡光管就能挡住从光源A正对光敏电阻R1发出的细光束,信号处理系统就能形成一个电压信号,如图乙所示,R2为定值电阻.（1）某同学用10分度的游标卡尺测小球的直径,如图丙所示.正确的读数是 mm.（2）R1两端的电压U与时间t的关系如图乙所示,则用此装置测得单摆的周期为

43、 .（3）当有光照射R1时,信号处理系统获得的是 （填“高电压信号”或“低电压信号”）.答案 （1）20.8 （2）2T0 （3）低电压信号【例3】某同学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）,如图中的装置所示,测量时先调节输入电压,使转换器空载时的输出电压为零,而后在其受压面上放一个物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有以下器材: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、开关及导线若干、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

44、且使电压的调节范围尽可能大,在上图所示的方框中画出完整的测量电路图.（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.答案 （1）由变阻器可组成调压电路,其中调节范围大的是由电源与滑动变阻器组成分压式电路;而电压的测量只需一只电压表即可.电路如下图所示.（2）测量步骤与结果如下:调节滑动变阻器,使力电转换器的输出电压为零;将已知质量的砝码m0放在力电转换器上,记下输出电压U0;将待测物放在力电转换器上,记下输出电压U.由U0=km0g得k=;又U=kmg,所以m=（3）待测物体质量超出力电转换器量程;电源电压不够而输出电压一开始调不到零.【

45、例4】用光敏电阻为传感器,利用以下器材:滑动变阻器、交变电源、继电器、灯泡、开关、导线等.设计安装一个白天自动关灯、夜晚自动开灯的路灯自动控制装置.（1）请写出所缺器材.（2）画出电路原理图,并简要说明其工作原理.答案 （1）要安装这样的路灯自动控制装置,缺少以下器材和元件:光敏电阻,电池.（2）装置电路图如图所示,其工作原理简述如下:合上开关S,在白天时有光照射光敏电阻,其阻值变小,电流变大,调节滑动变阻器,使电流达到继电器的动作电流,继电器吸动铁片开关,路灯脱离交流电源而熄灭（滑动变阻器调节好以后不再变动,也可用固定电阻代替）.到夜晚,光线变暗,光敏电阻阻值变大,电流变小,继电器的电磁铁吸

46、铁片的力减弱,在弹簧的弹力作用下,接交流电源的开关重新闭合,灯泡又开始发光.1.在如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管（电流越大,发出的光越强）,且R与D相距不远,下列说法正确的是（ ）A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变D.无论怎样移动触头P,L消耗的功率都不变答案 A2.在街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的（ ）A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利

47、用答案 B3.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,可使膜片发生形变,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不发生变化答案 BC4.一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示,请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路,当温度高于某一值后红色指示灯亮,而温度低于这一值时绿色指示灯亮,并且说明滑动变阻器的作用.给你的器材有:如图乙所示的继电器一只（a、b为常闭触点,c、d为常

48、开触点）、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干.答案 （1）设计的电路图如下图所示.（2）此方案中滑动变阻器的作用:主要是通过调节满足对热敏电阻的要求.可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约45.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶（图中未画出）、电源（3 V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1）、直流电压表（内阻约5 k）,滑动变阻器（020）、开关、导线若干.（1）在下面方框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小.（2）根据电路图,在下图的实物图上连线.（3）简要写出完成接线后的主

49、要实验步骤 .答案 （1）电路图如下图所示（2）实物图如下图所示（3）往保温杯中加一些热水,待温度稳定时读出温度计值;调节滑动变阻器,快速测出几组电流表和电压表的值;重复步骤、,测量不同温度下的数据;绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线.知识整合 演练高考题型1 交变电流的产生和规律【例1】（2008·广东·5）小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示.此线圈与一个R=10的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻.下列说法正确的是（ ）A.交变电流的周期为0.125 sB.交变电流的频率为8 HzC.交变电流的有效值

50、为AD.交变电流的最大值为4 A答案 C题型2 变压器与电能输送【例2】（2008·上海·20B）某小型水电站输出功率为20 kW,输电线路总电阻是6.（1）若采用380 V输电,求输电线路损耗的功率.（2）若改用5 000 V高压输电,用户端利用n1n2=221的变压器降压,求用户得到的电压.答案 （1）16.6 kW（2）226.2 V1.（2008·山东·20）图（a）、（b）分别表示两种电压的波形,其中图（a）所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是（ ）A.图（a）表示交流电,图（b）表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图（a）所示电压的瞬时

51、值表达式为u=311sin 100tVD.图（a）所示电压经匝数比为101的变压器变压后,频率变为原来的答案 C2.（2008·宁夏·19）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=45°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（ ）答案 D3.（2007·广东·6）平行板间加如图所示周期变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=0时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况.下图中,能定性描述粒子运动的速度图象正确的是（ ）答案 A4.（2007·北京·17）电阻R1、R2与交流电源按照图（a）方式连接,R1=10,R2=20.合上开关S后,通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图（b）所示.则（ ）A.通过R1的电流有效值是1.2 AB.R1两端的电压有效值是6 VC.通过R2的电流最大值是1.2AD.R2两端的电压最大值是6V答案 B5.（2008·天津·17）一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电