2010屆高三物理一輪復(fù)習必備精品：交變電流.doc

第十章 交變電流m課標導航課程內(nèi)容標準：1.知道交變電流，能用函數(shù)表達式和圖像描述交變電流。2.通過實驗，了解電容器和電感器對交表電流的導通和阻礙作用。3.通過實驗，探究變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系。4.了解從變電站到住宅的輸電過程，知道遠距離輸電是應(yīng)用高電壓的道理。5.了解傳感器的工作原理和一般應(yīng)用。復(fù)習導航1.要注意區(qū)分瞬時值、有效值、最大值、平均值。瞬時值隨時間做周期性變化，表達式為；有效值是利用電流的熱效應(yīng)定義的，計算電功率、交流電表的讀出值和用電器標定值均為有效值。最大值是來計算，在正弦交流電中最大值是有效值的倍。平均值只能計算在一段時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量：R為該回路的總電阻。2.對理想變壓器問題應(yīng)該從電磁感應(yīng)的本質(zhì)、電壓比、電流比和能量的觀點幾個方面正確理解。3.遠距離輸電問題應(yīng)該分段分析，注意各段電壓、電流、功率的關(guān)系。掌握輸送電過程中電能損失的計算方法和提高輸電效率的方法4.對于傳感器的在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用要會分析原理，分清是那種類型的，是如何把某些非電學量轉(zhuǎn)化成什么電學量的。第1課時 交變電流的產(chǎn)生及描述1、高考解讀真題品析知識：交流電的“四值” 的應(yīng)用例1. （09年天津卷） 9.（6分）（1）如圖所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流的有效值I= 。線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導線橫截面的電荷量q= 解析： 電動勢的最大值，電動勢的有效值，電流的有效值；。答案：（1），點評：本題考查交變流電的產(chǎn)生和最大值、有效值、平均值的關(guān)系及交變電流中有關(guān)電荷量的計算等知識，同學們一定要熟掌握求什么用交表電流的什么值。 熱點關(guān)注知識：交變電流的產(chǎn)生、“四值”的應(yīng)用例2. （09年福建卷）16.一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0，則外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則A.電壓表的示數(shù)為220V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實際消耗的功率為484W D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J解析：A選項：電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖像知電動勢的最大值Em=V，有效值E=220V，燈泡兩端電壓，A錯B選項：由圖像知T=0. 02S，一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1s內(nèi)電流方向變化100次，B錯C選項：燈泡的實際功率,C錯D選項：電流的有效值，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為，D對。答案：D點評：此題不僅考查了交流電四值的應(yīng)用，還考查了交變電流的產(chǎn)生過程，這些都是基本知識同學們一定要夯實基礎(chǔ)。 2、知識網(wǎng)絡(luò)考點1. 交變電流的定義及其產(chǎn)生： 1. 交變電流：大小與方向都隨時間做周期性的變化的電流叫交變電流。2正弦交變電流是隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化的交變電流，其函數(shù)圖像是正弦曲線3、正弦式交流電的產(chǎn)生（過程如圖）考點2. 正弦式交變電流的變化規(guī)律1. 從線圈轉(zhuǎn)至中性面開始計時，若從轉(zhuǎn)至平行磁感線開始計時，2. 最大值：3Em 與轉(zhuǎn)軸的所在位置和線圈形狀無關(guān)。4.線圈轉(zhuǎn)至中性面時, 電流方向發(fā)生改變, 線圈轉(zhuǎn)動一周,電流方向改變兩次。 考點3. 表征正弦交變電流的物理量1.周期和頻率 周期 : 交變電流完成一次周期性變化所需的時間,叫做交變電流的周期，通常用T表示，單位是s 頻率: 交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),叫做交變電流的頻率，通常用f表示,單位是赫茲。周期和頻率的關(guān)系是:轉(zhuǎn)速(n): 單位時間線圈轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)。單位r/s 或 r/min。2.交變電流的最大值有效值交變電流的最大值（Im和Um） 它是交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流強弱或電壓高低. 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和恒定電流通過相同的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一恒定電流的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。 說明（1）正弦式交變電流的有效值與其相應(yīng)的最大值間的關(guān)系為：對于用其他方式產(chǎn)生的交變電流，其有效值與最大值間的關(guān)系均須根據(jù)有效值的定義作具體分析，計算。 （2）通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流，保險絲的熔斷電流等都是指有效值。 （特例：電容器的耐壓值是最大值。）（3）求解交流電產(chǎn)生的熱量問題時,必須用有效值。若計算通過電路某一截面的電量,需用電流的平均值?？键c4. 電感對交變電流的影響1. 電感對交變電流均有阻礙作用。交變電流通過電感線圈時，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化，形成了對電流的阻礙作用，這種阻礙作用叫感抗。實驗表明：線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，線圈的感抗越大，所以，電感線圈在交流電路中有“通直流、阻交流、通低頻、阻高頻”的特性2. 應(yīng)用：低頻扼流圈，高頻扼流圈考點5. 五、電容對交變電流的影響1. 電容對交變電流也有阻礙作用。電容器接到交流電路中后,交替充電和放電,使電路中有交變電流,似乎電流“通過 “了電容器,由于電荷在電路中定向移動受到電容器極板上積聚電荷的反抗，因此產(chǎn)生對交變電流的阻礙作用，這種阻礙作用叫容抗。實驗表明：電容越大，交變電流的頻率越高，電容的容抗越小。電容在交流電路中有“通交流、隔直流、通高頻、阻低頻”的特性。 2. 應(yīng)用：隔直電容：通交流，阻直流 旁路電容：通高頻，阻低頻3、復(fù)習方案基礎(chǔ)過關(guān)重難點：交變電流的有效值(改編)例3. 如圖為一交流電流隨時間變化的圖象，交流電的有效值為 解析：取一個周期：交變電流： 恒定電流：，由得：I=5A答案：5A點評：交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和恒定電流通過相同的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一恒定電流的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。一定要根據(jù)這種等效思想求解。典型例題 ：交變電流的產(chǎn)生過程以及規(guī)律應(yīng)用(原創(chuàng))例4. 矩形線框垂直于勻強磁場且位于線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交變電流，下列說法正確的是（ ）A當線框位于中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最大B當穿過線框的磁通量為零時，線框中感應(yīng)電動勢為零C每當線框掠過中性面時，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向就改變一次D線框經(jīng)過中性面時各邊切割磁感線的速度為零解析：A選項：當線框位于中性面時，屬于完全不切割，線框中感應(yīng)電動勢為零。A選項錯，D選項對。B選項：當穿過線框的磁通量為零時，線框中平面與磁場平行，屬于完全切割感應(yīng)電動勢最大。B選項錯。C選項：每當線框掠過中性面時，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向就改變一次。C選項對。答案：CD(原創(chuàng))例5.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢e-t圖像如圖，則在時刻 （ ）A、t1，t3線圈通過中性面 B、t2，t4線圈中磁通量最大C、t1，t3線圈中磁通量變化率最大D、t2，t4線圈平面與中性面垂直解析：AC選項：t1，t3電動勢為零，磁通量的變化率為零，線圈通過中性面。A選項對，C選項錯。BD選項：t2，t4電動勢最大，線圈平面與磁場平行及與中性面垂直線圈中磁通量為零。B選項錯，D選項對。答案：AD（改編）例6.線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（ ）A在A和C時刻線圈處于磁通量變化率最大位置B在A和C時刻穿過線圈的磁通量為最大C、在B時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度D若從B時刻到D時刻經(jīng)過0.01s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次解析：AB選項：在A和C時刻，電流最大屬于完全切割，線圈中電動勢為最大，磁通量變化率最大，磁通量為零。A選項對，B選項錯。CD選項：在B時刻到D時刻，電流為零到電流為零且相鄰。線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次CD選項對。答案：ACD點評：交變電流的產(chǎn)生過程以及規(guī)律應(yīng)用在高考題中往往以選擇題形式出現(xiàn)，考的方面還是比較多的，比如中性面、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、磁通量、磁通量的變化率、電流方向改變位置、時刻等，這都要求同學們對過程理解透徹并能從中得出規(guī)律。第2課時 變壓器 電能的輸送1、高考解讀真題品析知識：變壓器的知識例1. （09年江蘇物理）6如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1：5，原線圈兩端的交變電壓為 氖泡在兩端電壓達到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有 A開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz B開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變解析：A選項：交變電壓的頻率為 Hz，一個周期內(nèi)電壓兩次大于100V，即一個周期內(nèi)氖泡能兩次發(fā)光，所以其發(fā)光頻率為100Hz，A選項正確。B選項：由交變電壓的瞬時值表達式知，原線圈兩端電壓的有效值為V=20V，由得副線圈兩端的電壓為V，電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，B選項正確。C選項：開關(guān)斷開前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C選項錯誤。D選項：斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D選項錯誤。答案：AB點評：本題主要考查變壓器的知識，要能對變壓器的最大值、有效值、瞬時值以及變壓器變壓原理、功率等問題徹底理解。熱點關(guān)注：知識：變壓器工作原理、遠距離輸電例2. （09年山東卷）19某小型水電站的電能輸送示意圖 。發(fā)電機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n，n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則A B C升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率解析：ABC選項：根據(jù)變壓器工作原理可知，由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有，所以，A選項正確，BC選項不正確。D選項：升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線損失功率，D選項正確。答案：AD點評：理想變壓器的兩個基本公式是： ，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。只有當變壓器只有一個副線圈工作時，才有。遠距離輸電，從圖中應(yīng)該看出功率之間的關(guān)系是：P1=P2，P3=P4，P1/=Pr=P2。電壓之間的關(guān)系是：。電流之間的關(guān)系是：。輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。分析和計算時都必須用，而不能用。特別重要的是要會分析輸電線上的功率損失。2、知識網(wǎng)絡(luò)考點1. 變壓器1.變壓器的構(gòu)造: 變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的一個線圈跟電源連接，叫原線圈（也叫初級線圈）；另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（也叫次級線圈）兩個線圈都是用絕緣導線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成2.原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流大小方向在不斷的變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化。變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以盡管兩個線圈之間沒有導線相連，副線圈也能夠輸出電流?；ジ鞋F(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)3理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：，忽略原、副線圈內(nèi)阻，有：U1E1 ，U2E2另外，考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有： 由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為： 在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”) 有：4.理想變壓器的物理量之間的規(guī)律:電壓關(guān)系：U1U2 =n1n2，U1n1 = U2n2= U3n3 =：理想變壓器原副線圈的端電壓跟匝數(shù)成正比，輸出電壓由輸入電壓決定。：當n2n1時，U2U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器：當n2n1時，U2U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器功率關(guān)系：P原=P副，理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定電流關(guān)系：當變壓器只有一個副線圈工作時，有：有多個副線圈時, 有P入=P出，即P1= P2+ P3 +P4+ P5+由U1I1=U2I2+U3I3+，得到 n1I1=n2I2+n3I3+變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細的導線繞制變壓器的低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，可用較粗的導線繞制5. 幾種常用的變壓器a.自耦變壓器：鐵芯上只繞有一個線圈，一部分充當原線圈，一部分充當副線圈如果把整個線圈作原線圈, 副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓（圖甲）如果把線圈的一部分作原線圈, 整個線圈作副線圈，就可以升高電壓（圖乙）b.調(diào)壓變壓器：就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動滑動觸頭P 的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2 考點2. 電能的輸送1. 降低輸電損耗的兩個途徑：2. 遠距離輸電示意圖3、復(fù)習方案基礎(chǔ)過關(guān)重難點：理想變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系（改編）例3.如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=220匝，交流電源的電壓，電阻R=50，電壓表、電流表均為理想電表，則 （ ）A交流電的頻率為50 HzBV的示數(shù)約為44 V CA2的示數(shù)約為1.4 A DA1的示數(shù)約為0.176 A解析：A選項：由交變電流電壓表達式可知頻率為60赫茲，A選項錯誤。B選項：由電壓與匝數(shù)的關(guān)系可以知道，B選項正確。C選項：, C選項錯誤。D選項：，D選項正確。答案：BD點評： 原副線圈電壓、電流、功率關(guān)系典型例題：遠距離輸電(07年佛山市教學質(zhì)量檢測)例4. 14水利發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項功能，是功在當代，利在千秋的大事，現(xiàn)在水力發(fā)電已經(jīng)成為我國的重要能源之一。某小河水流量為40m3/s,現(xiàn)在欲在此河段上筑壩安裝一臺發(fā)電功率為1000千瓦的發(fā)電機發(fā)電。m（1）設(shè)發(fā)電機輸出電壓為500V，在輸送途中允許的電阻為5，許可損耗總功率的5%，則所用升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比應(yīng)是多大？（2）若所用發(fā)電機總效率為50%，要使發(fā)電機能發(fā)揮它的最佳效能，則攔河壩至少要建多高？g取10m/解析：（1）設(shè)送電電流為I，損耗的功率為P耗、導線電阻為R線，由PI2R得： 設(shè)送電電壓為U送，由PIU得： 則升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比:（2）發(fā)電時水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能故： 50 mgh Pt其中: 答案：1:20 5例5發(fā)電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 .若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：（1）在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比.（2）畫出此輸電線路的示意圖.（3）用戶得到的電功率是多少？解析：，,答案：升壓變壓器1：20，降壓變壓器240：11 96KW點評：在遠距離輸電中若已知P1、U1、損失百分比、R線、U4，求其他的若干量的思路： 第3課時 實驗（11） 傳感器的簡單應(yīng)用1、高考解讀真題品析知識：考查傳感器元件的基本常識。例1（08江蘇）2207年度諾貝爾物理學獎授予了法國和德國的兩位科學家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應(yīng)”基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù),被認為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用在下列有關(guān)其它電阻應(yīng)用的說法中。錯誤的是： （ ） A.熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中 B.光敏電阻是一種光電傳感器 C.電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中 D.電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用。解析：A選項：熱敏電阻的原理是通過已知某電阻的電阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系，測得該熱敏電阻的值即可獲取溫度，從而應(yīng)用于溫度測控裝置中，A選項正確。B選項：光敏電阻是將光信號與電信號進行轉(zhuǎn)換的傳感器，B選項正確。C選項：電阻絲通過電流會產(chǎn)生熱效應(yīng)，可應(yīng)用于電熱設(shè)備中，C選項正確。D選項：電阻對直流和交流均起到阻礙的作用，D選項錯誤。答案：D熱點關(guān)注知識：傳感器在現(xiàn)實生活中應(yīng)用分析例2用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警?？晒┻x擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導線。 解析：熱敏電阻正常時電阻值大，ab間電流小，電磁繼電器磁性弱，銜鐵與上觸點接觸，綠燈泡亮。受熱時電阻值小，ab間電流大，電磁繼電器磁性強，銜鐵與下觸點接觸，電鈴響。 將熱敏電阻、小燈泡、學生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的a、b端。 將學生用電源與綠燈泡分別接入c、e之間。將學生用電源與電鈴分別接入c、d、之間。點評：提高靈敏度，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)滑動變阻器？答：應(yīng)該把滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)小。在上圖中滑片向右移動。2、知識網(wǎng)絡(luò)考點1。傳感器的含義傳感器是把非電學物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測量、傳輸、處理的電學量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動控制作用。一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個部分組成，如考點2：傳感器的分類1.力電傳感器：力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。 2.熱電傳感器:熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理把熱學信號轉(zhuǎn)化成電學信號制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機、電飯煲等）的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。 .光電傳感器:光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。如果是光敏電阻的阻值隨光照強度的變化而變化的原理把光信號轉(zhuǎn)變成電信號制成的。如自動沖水機、路燈的控制、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。 4.聲電傳感器:聲電傳感器是利用電磁感應(yīng)的原理把聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號。如動圈式話筒、電容式話筒等。 5.電容式傳感器:電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。6.電感傳感器: 電感式傳感器是利用線圈的自感或互感的變化來測量或控制的一種裝置把磁信號轉(zhuǎn)變成電信號，一般要利用磁場作為媒介或利用磁體的某些現(xiàn)象。 3、復(fù)習方案基礎(chǔ)過關(guān)重難點：測物體加速度（加速度計） 例3加速度計是測定物體加速度的儀器，它已成為導彈、飛機、潛艇后宇宙飛船制導系統(tǒng)的信息源。如圖為應(yīng)變式加速度計示意圖，當系統(tǒng)加速時，加速度計中的敏感元件也處于加速狀態(tài)，敏感元件由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感元件下端的滑動臂可在滑動變阻器R上自由滑動，當系統(tǒng)加速運動時，敏感元件發(fā)生位移，并轉(zhuǎn)化為電信號輸出，已知：敏感元件的質(zhì)量為m，兩彈簧的勁度系數(shù)為k，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻不計，滑動變阻器的總電阻為R，有效長度為L，靜態(tài)時輸出電壓為U0。試求加速度a與輸出電壓U的關(guān)系式。解析：假設(shè)a向右為正，位置向左x由牛頓第二定律： 由分壓原理：由得：答案：例4.（變式改編）慣性制導系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件是加速度計。加速度計的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導彈長度方向按裝的固定光滑桿上套一個質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來靜止，彈簧處于自然長度。滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導。若電位器（可變電阻）總長度為L，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當導彈以加速度a沿水平方向運動時，與滑塊連接的滑動片P產(chǎn)生位移，此時可輸出一個電信號U，作為導彈慣性制導系統(tǒng)的信息源，為控制導彈運動狀態(tài)輸入信息，試寫出U與a 的函數(shù)關(guān)系式。解析：由分壓原理：U=U0 Rx / R = U0 x / L由牛頓第二定律：x=ma/2k由得：U=mU0 a / 2kL答案：U=mU0 a / 2kL點評：像這樣的兩條情景分析題，理清思路知曉原理很重要。然后尋找突破口列舉方程，就迎刃而解。典型例題：傳感器的其它實例分析例5.（改編）如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2 為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器 R2 所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U 的變化情況是（ ）A. I 變大，U 變大 B.I 變小，U 變小 C.I 變小，U 變大 D.I 變大，U 變小 解析：火情時溫度升高，R2 減小， R總減小， I總增大， U內(nèi)增大，Uab減小， UR1增大，U并減小， IA減小答案：B點評：熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理制成的，解決此類問題的方法同恒定電流中電路動態(tài)變化問題，唯一不同的是必須要知道熱敏電阻的特性。由外到內(nèi)再到外，先不變后變增阻，增壓，減流， 減阻，減壓，增流例6.分析以下幾種傳感器圖甲是測量 的電容式傳感器，原理是 解析：角度，由于CS，動片與定片間的角度發(fā)生變化時，引起S的變化，通過測出C的變化，測量動片與定片間的夾角圖乙是測量 的電容式傳感器，原理是 解析：液面高度h，由于CS，h發(fā)生變化，金屬芯線和導電液體組成的電容發(fā)生變化，通過測定C的變化，可以測量液面高度h 的變化。圖丙是測量 的電容式傳感器，原理是 解析：壓力F，由于C1/d，壓力F 作用在可動電極上，引起極板間距d 的變化，通過測出C的變化，測量壓力F的變化。圖丁是測量 的電容式傳感器，原理是 解析：位移x，由于C 隨著電介質(zhì)進入極板間的長度發(fā)生變化，通過測出C的變化，測量位移x的變化。點評：電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化。第4課時 交變電流單元測試1.如圖1所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=220匝，交流電源的電壓u=220（V）,電阻R=44電壓表、電流表均為理想電表，則（ ）A交流電的頻率為50HzB電流表A1的示數(shù)為0.2AC電流表A2的示數(shù)為AD電壓表的示數(shù)為44V2.如圖2所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表A均為理想電表，除滑動變阻器電阻R以外，其余電阻均不計從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為下列說法正確的是( )A當單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為 B時，c、d兩點間的電壓瞬時值為 C單刀雙擲開關(guān)與a連接，滑動變阻器觸頭向上滑動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變大UARD當單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變大3.如圖，有一理想變壓器，原副線圈的匝數(shù)比為n.原線圈接正弦交流電壓U，輸出端接有一個交流電流表和一個電動機.電動機線圈電阻為R.當輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動機帶動一重物勻速上升.下列判斷正確的是（ ）A原線圈中的電流為nI B變壓器的輸入功率為UI/n. C電動機輸出的總功率為I2R D電動機兩端電壓為IR4.遠距離輸電線的示意圖如下：若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是（ ）A升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無關(guān)B輸電線路中的電流只由升壓變壓器原線圈的匝數(shù)比決定C當用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上損失的功率增大D升壓變壓器的輸出電壓等于降壓器的輸入電壓5.如圖5所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2；輸電線的等效電阻為R，開始時，電鍵K斷開，當K斷通時，以下說法正確的是（ ）A副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B副線圈輸電線等效電阻R上的電壓降減小C通過燈泡L1的電流增大D原線圈中的電流增大6.“二分頻”音箱內(nèi)有高、低兩個揚聲器音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低段分離出來，送往相應(yīng)的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信號按原比例還原成高、低頻的機械振動右圖中為音箱的電路簡化圖，高低頻混合電流由a、b端輸入，L是線圈，C是電容器，則( )A甲揚聲器是低音揚聲器BC的作用是阻礙低頻電流通過乙揚聲器C乙揚聲器的振幅一定大mDL的作用是阻礙高頻電流通過甲揚聲器a甲byx乙7.如圖所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為U的直流電源時，無論電源的正極與哪一個接線柱相連，甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮。當a、b接電壓的有效值為U的交流電源時，甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是( )A與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈B與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器C與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器D與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管8某電廠發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電廠附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠處居民小區(qū)附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后輸送到用戶，設(shè)升、降變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但電廠輸送的總功率增加，這時 ( )A升壓變壓器的副線圈的電壓變大 B降壓變壓器的副線圈的電壓變大C高壓輸電線路的電壓損失變大 D用戶的負載增多，高壓輸電線中的電流減小9.一理想變壓器，在保持原線圈上交流電壓和副線圈上負載不變的條件下，要使輸入功率減小，一定能采用的方法是（ ） A同時增加原副線圈的匝數(shù) B同時減小原副線圈的匝數(shù) C增加原線圈的匝數(shù)或減小副線圈的匝數(shù) D減小原線圈的匝數(shù)或增加副線圈的匝數(shù)10如圖10所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u311sin314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表A2為值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3為一定值電阻。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，以下說法中正確的是（ ）圖10AA1的示數(shù)不變，A2的示數(shù)增大BV1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小 CV1的示數(shù)增大，V2的示數(shù)增大DA1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)增大11. 如圖11所示,為一理想變壓器的電路圖，圖中S為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器R的滑動頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，則下列說法中正確的是（ ） A、若保持U1及P的位置不變，S由a合到b時，I1將增大 B、若保持U1及P的位置不變，S由b合到a時，R消耗的功率將增大 C、若保持U1不變，S接在處，使P向上滑時，I1將增大 D、若保持P的位置不變，S接在a處，使U1增大， I1將增大12.如圖是一個理想變壓器的電路圖，若A、B兩點接交流電壓U時，五個相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為： ( C )A. 5 : 1 B.1 : 5 C.4 : 1 D. 1 : 413.在如圖13甲所示的電路中，電阻R的阻值為50，在ab間加上圖乙所示的正弦交流電，則下面說法中正確的是（ ）A交流電壓的有效值為100VB電流表示數(shù)為2AC產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為3.14rad/sD如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，則電流表的示數(shù)也增大一倍圖14UAPQRAB14.調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示，線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，AB間加上正弦交流電壓U，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，在輸出端連接了滑動變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為Q，則（ ）A保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變大B保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變小C保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變大D保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變小圖1515.如圖15所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1=1000匝，副線圈匝數(shù)n2=200匝，交流電源的電動勢e=311 sin(100t) V(不考慮其內(nèi)阻)，電阻R=88 ，電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計( )A電壓表的示數(shù)為62.2 V B電流表的示數(shù)為2.5 AC通過R的電流最大值為0.5 AD變壓器的輸入電功率為22 W圖1616.如圖16所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1n2n3 = 432，副線圈上分別接標有“6V，12W”、“12V，36W”的燈泡L1和L2，當a、b兩端接交變電源后，L1正常發(fā)光，則變壓器的輸入功率為（ ） A16W B40W C48W D不能確定，17.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20:1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220V，40W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光。則（ ）A電源輸出功率為800WB電流表的示數(shù)為C電流表的示數(shù)為D原線圈端電壓為11V18.如圖18所示,某輸電線路橫穿公路時，要地下埋線通過，為了保護線路而不至于被壓環(huán)，預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實的過路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過，電線穿管的方案有兩種，甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條輸電線分別從兩根鋼管中穿過，乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管，兩條輸電線都從這一根中穿過，如果輸電導線輸送的電流很強大，那么，以下說法正確的是 （ ）圖18甲乙A、無論輸送的電流是恒定電流還是交變電流，甲、乙兩方案都是可行的B、若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的C、若輸送的電流是交變電流，乙是可行的，甲方案是不可行的D、若輸送的電流是交變電流，甲是可行的，乙方案是不可行的19.某農(nóng)村水力發(fā)電站發(fā)電機的輸出電壓，先通過電站附近的升壓變壓器升壓后，再用輸電線路把電能輸送到遠處村寨附近的降壓變壓器。降壓后，再用線路接到各用戶。設(shè)發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定且兩變壓器均為理想變壓器。在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但用電總功率卻增加，這時與用電低谷時比較（ ）A升壓變壓器的副線圈兩端的電壓變大B高壓輸電線路的電壓損失變大C降壓變壓器的副線圈兩端的電壓變大D降壓變壓器的副線圈中的電流變大20.某山區(qū)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過高壓輸電線路把電能輸送到遠處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后再輸送至村寨中各用戶。設(shè)變壓器都是理想的，那么隨著村寨中接入電路的電器消耗的總功率的增加，則( )Awww.ks5u.