《金太陽考案》一輪復習第10單元-交變電流-傳感器省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

ppt第10單

元主編ppt第1單

元主編物理13·KA·物理-XKB-R-QG1/177

第1講交變電流產生和描述

知識建構模塊建構技能建構2/177【考綱要求】【考情總結】【備考提議】模塊建構知識建構技能建構3/1771.交變電流.交變電流

圖象Ⅰ2.正弦交變電流函數(shù)

表示式、峰值和有效值

Ⅰ3.理想變壓器Ⅰ4.遠距離輸電Ⅰ5.試驗:傳感器使用1.從考查力度來看,本

單元是每年高考必考

內容,考查重點是交

變電流產生和改變規(guī)

律、變壓器、遠距離輸

電等.2.從考查內容來看,本單元每個考點在近幾年高考中均被考查到,題目標難度不大,但學生易犯錯.3.從題型上看,以選擇題

為主,考查各知識點

綜合應用.1.復習本單元時,要重視

以下考點:①交變電流產生及改變規(guī)律.②交變電流瞬時值、峰值、有效值計算.③變壓器相關規(guī)律,以及變壓器與遠距離輸電綜合問題2.題型重視選擇題,同時也不能忽略計算題.3.傳感器常在試驗中被

考查到,要掌握傳感器

工作原理和使用方法.模塊建構知識建構技能建構4/177

一、交變電流產生和改變規(guī)律模塊建構知識建構技能建構5/1771.交變電流:大小和方向都隨時間做①周期性改變電流.如圖(a)、

(b)、(c)、(d)所表示都屬于交變電流.其中按②正弦規(guī)律改變交變電

流叫正弦式交變電流.如圖(a)所表示.模塊建構知識建構技能建構6/177(1)兩個特殊位置線圈平面與中性面重合時,磁感線與線圈平面垂直,磁通量Φ③最大,

但磁通量改變率

=④0,感應電動勢為⑤零,感應電流為零,電流方向在此位置前后發(fā)生改變.線圈平面與中性面垂直時,磁感線與線圈平面平行,磁通量Φ為⑥零,

但磁通量改變率⑦最大,感應電動勢⑧最大,感應電流⑨最大,電流

方向⑩不變.2.正弦式交變電流改變規(guī)律模塊建構知識建構技能建構7/177(2)改變規(guī)律若從線圈轉到

中性面時開始計時,則感應電動勢與感應電流表

達式分別為:e=Emsinωt,i=Imsinωt.若從線圈轉到

與中性面垂直位置開始計時,則感應電動勢與感應

電流表示式分別為:e=Emcosωt,i=Imcosωt.二、描述交變電流物理量模塊建構知識建構技能建構8/1771.周期、頻率、角速度交變電流周期、頻率、角速度都是表征交變電流

改變快慢

物理量.(1)周期T:交變電流完成一次周期性改變所需時間.(2)頻率f:交變電流在1s內完成周期性改變次數(shù).(3)三者關系:T=

,ω=

=2πf.我國工農業(yè)生產和生活用交變電流周期為

0.02s,頻率為

50

Hz.模塊建構知識建構技能建構9/177物理量物理意義主要關系選取情況及說明瞬時值交變電流某一時

刻值e=Emsin

ωti=Imsinωt計算線圈某時刻

受力情況峰值最大瞬時值Em=nBSωEm=nΦm

ωIm=

討論電容器、二

極管擊穿電壓2.交變電流“四值”模塊建構知識建構技能建構模塊建構知識建構技能建構10/177有效值跟交變電流熱

效應等效恒定

電流值對正弦式電流Em=

EUm=

UIm=

I1.計算與電流

熱效應相關量

(如功、功率、熱

量等)2.電氣設備“銘

牌”上所標一

般為有效值3.電表示數(shù)為

有效值4.保險絲熔斷

電流為有效值模塊建構知識建構技能建構11/177平均值交變電流圖象中

圖線與時間軸所

夾面積與時間

比值

=BL

=n

=

計算經過電路截

面電荷量q=?Δt=?模塊建構知識建構技能建構12/177(2)若圖象部分是正弦交變電流,其中

T和

T部分有效值可直接應用I=

,U=

關系.注意:(1)由感應電動勢最大值公式Em=nBSω得,Em僅由n、B、

S、ω四個物理量所決定,與軸詳細位置和線圈形狀都無關.模塊建構知識建構技能建構13/1771.(山東泰安模擬)一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感

線軸勻速轉動,穿過線圈磁通量隨時間改變圖象如圖甲所表示,

則以下說法正確是

(

)A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01s時刻,Φ改變率最大C.t=0.02s時刻,交流電動勢到達最大值D.該線圈對應產生交流電動勢圖象如圖乙所表示模塊建構知識建構技能建構14/177【解析】由Φ-t圖知,t=0時,Φ最大,即線圈處于中性面位置,此時e=

0,故A、D兩項錯誤;由圖知T=0.04s,在t=0.01s時,Φ=0,

最大,e最大,則B項正確;在t=0.02s時,Φ最大,

=0,e=0,則C項錯誤.【答案】B模塊建構知識建構技能建構15/1772.(北京海淀區(qū)模擬)先后用不一樣交流電源給同一盞燈泡供

電.第一次燈泡兩端電壓隨時間按正弦規(guī)律改變(如圖甲所表示);第

二次燈泡兩端電壓改變規(guī)律如圖乙所表示.若甲、乙圖中U0、T所

表示電壓、周期是相同,則以下說法正確是

(

)A.第一次燈泡兩端電壓有效值是

B.第二次燈泡兩端電壓有效值是

C.第一、第二次燈泡電功率之比是2∶9模塊建構知識建構技能建構16/177D.第一、第二次燈泡電功率之比是1∶5【解析】甲電源有效值U=

U0,A錯;乙電源:

·T=

·

+

·

,U'=

U0,B錯;P=

,則兩次功率之比

=?=

=

.即只有D正確.【答案】D模塊建構知識建構技能建構17/1773.(浙江湖州模擬)在如圖甲所表示電路中,電阻R阻值為50

Ω,若在a、b間加上如圖乙所表示交流電壓,則以下說法錯誤是

(

)A.交流電壓有效值為100VB.電流表示數(shù)為2A模塊建構知識建構技能建構18/177C.產生該交變電流線圈在磁場中轉動角速度為3.14rad/sD.假如產生該交變電流線圈轉速提升一倍,則電流表示數(shù)也

增大一倍【解析】交變電壓有效值U=

=100V,電流表示數(shù)為有效值,則I=

=2A,選項A、B正確.ω=

=314rad/s,C錯誤.I=

=

,故I∝ω,D正確.【答案】C模塊建構知識建構技能建構19/1774.(遼寧本溪模擬)如圖所表示,單匝閉合線框在勻強磁場中,繞

垂直于磁場方向軸OO'勻速轉動,在轉動過程中,穿過線框最大

磁通量為Φm,線框中最大感應電動勢為Em,以下說法中正確是

(

)A.在穿過線框磁通量為

時刻,線框中感應電動勢為

B.在穿過線框磁通量為

時刻,線框中感應電動勢為

C.線框每轉動一周,線框中感應電流方向改變一次D.線框轉動角速度為

【解析】閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向軸勻速轉

動,若從中性面開始計時,穿過線框磁通量Φ按余弦規(guī)律改變,線模塊建構知識建構技能建構20/177框中產生感應電動勢按正弦規(guī)律改變,在穿過線框磁通量為

時刻,線框中感應電動勢大于

,A錯誤;在穿過線框磁通量為

時刻,線框感應電動勢等于

,B正確;線框每轉動一周,線框中感應電流方向改變兩次,C錯誤;由Em=BSω=Φmω解得線框

轉動角速度ω=

,D正確.【答案】BD模塊建構知識建構技能建構21/177一、交變電流產生和改變規(guī)律模塊建構知識建構技能建構22/177?例1一個面積為S單匝矩形線圈abcd在勻強磁場中以其一條邊ab為轉軸勻速轉動,磁場方向與轉軸垂直.線圈中產生感應電

動勢e與時間t關系圖象如圖甲所表示.感應電動勢最大值和周期

能夠從圖中讀出,則:甲模塊建構知識建構技能建構23/177(2)畫出t=0時刻線圈平面與磁感線間相對位置關系.(1)磁感應強度B多大?(3)在t=

時,線圈平面與磁感線方向間夾角多大?模塊建構知識建構技能建構24/177【名師點金】解答本題時可按以下思緒分析:由圖象知Em和T

由Em求B

由Em確定B與S關系

由瞬時式確定夾角關系【規(guī)范全解】(1)由e-t圖象可直接讀得Em和T,由Em=BSω和ω=

得B=

.模塊建構知識建構技能建構25/177(2)t=0時線圈中感應電動勢為最大值,故該時刻線圈與磁場位置關

系如圖乙所表示.乙模塊建構知識建構技能建構26/177(3)由圖象可知e=Emcosωt=Emcos(

·t),當t=

時,有e=Emcos(

·

)=Emcos

即線圈平面與磁感線方向間夾角θ=

=30°.【答案】(1)

(2)如圖乙所表示

(3)30°

方法概述線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向軸勻速轉動能產生正弦式

交變電流,其最大值和瞬時值都與軸位置無關,Em=nBSω,e=Emsin

(ωt+φ0),其中φ0為t=0時線圈與中性面夾角,(ωt+φ0)為t時刻線圈與

中性面夾角.模塊建構知識建構技能建構27/177變式訓練1如圖甲所表示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并沿

過ab、cd中點軸OO'以角速度ω逆時針勻速轉動.若以線圈平面與

磁場夾角θ=45°時(如圖乙所表示)為計時起點,并要求當電流自a流向b

時電流方向為正.則以下四幅圖中正確是

(

)模塊建構知識建構技能建構模塊建構知識建構技能建構28/177【規(guī)范全解】矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向軸勻速

轉動時,產生電流按正弦規(guī)律改變,因為t=0時,線圈轉動方向如

圖乙,由右手定則判斷可得,此時ad中電流方向為由a到d,線圈中電流

方向為a→d→c→b→a,與要求電流正方向相反,電流為負值.又因

為此時ad、bc兩邊切割磁感線速度方向與磁場方向成45°角,由E=

2Blv⊥,可得E=2×

Blv=

Em,即此時電動勢為最大值

倍,電流當然也是最大值

倍,由圖乙還能觀察到,線圈在接下來45°轉動過程中,ad、bc兩邊切割速度越來越小,所以感應電動勢應減小,

感應電流也應減小,綜合上述三點可知D項正確.【答案】D模塊建構知識建構技能建構29/177?例2一個電阻為r、邊長為L正方形線圈abcd共N匝,線圈在磁感應強度為B勻強磁場中繞垂直于磁感線軸OO'以如圖所表示

角速度ω勻速運動,外電路電阻為R.二、正弦交變電流“四值”模塊建構知識建構技能建構30/177(2)求線圈轉動過程中感應電動勢最大值.(1)在圖中標出此刻線圈感應電流方向.(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時感應電動勢為多大?(4)設發(fā)電機由柴油機帶動,其它能量損失不計,線圈轉一周,柴油機

做多少功?(5)從圖示位置開始,線圈轉過60°過程中經過R電量是多少?(6)圖中電流表和電壓表示數(shù)各是多少?模塊建構知識建構技能建構31/177【名師點金】由磁場分布情況和線圈轉動情況可確定瞬時值表示

式,電壓表和電流表示數(shù)為電路中電壓和電流有效值,而電荷量

計算則需用該時間內平均值.模塊建構知識建構技能建構32/177(2)Em=NBSω=NBωL2.【規(guī)范全解】(1)由右手定則可判定電流方向沿dcba.(3)線圈平面與B成60°角時瞬時感應電動勢e=Em·cos60°=

NBωL2.模塊建構知識建構技能建構33/177(4)電動勢有效值E=

電流有效值I=

,柴油機做功轉化為電能,線圈轉一周柴油機做功W=EIt=?t=

·?=?.模塊建構知識建構技能建構34/177(5)因為I平均=

=

故電量q=I平均·Δt=

=

.模塊建構知識建構技能建構35/177(6)電流表顯示干路電流有效值,則讀數(shù)為I=

=

電壓表顯示路端電壓有效值,則讀數(shù)為U=IR=

.【答案】(1)沿dcba

(2)NBωL2

(3)

NBωL2

(4)

(5)

(6)

模塊建構知識建構技能建構36/177

方法概述用交流電源給外電路供電,在求解功率或電熱問題時候,同學們

很輕易把平均值與有效值混同,而求電荷量時又會亂用有效值,因

此“四值”要分明:求電荷量用平均值,焦耳值、功率計算用有效

值.模塊建構知識建構技能建構37/177變式訓練2圖示是一個交流發(fā)電機示意圖,線框abcd處于勻強磁

場中,此時線框平面與磁場方向平行.已知ab=bc=10cm,B=1T,線圈

匝數(shù)N=100,線圈總電阻r=5Ω,燈泡電阻R=5Ω,線圈以n=600r/min

轉速勻速轉動,求:模塊建構知識建構技能建構38/177(2)從圖示位置開始經過

s時感應電動勢瞬時值.(1)電流表和電壓表示數(shù).模塊建構知識建構技能建構39/177(3)從圖示位置開始轉過30°角過程中經過燈泡電荷量.【規(guī)范全解】(1)圖示位置時,線圈感應電動勢最大,為:Em=NBSω=NBS

=62.8V有效值E=

=44.4V由分壓原理可知,電壓表示數(shù)為22.2V由閉合電路歐姆定律可得,電流表示數(shù)為:I=

=4.44A.模塊建構知識建構技能建構40/177(2)感應電動勢瞬時值表示式為:e=Emcosωt=62.8cos20πtVt=

s時,感應電動勢瞬時值e=31.4V.模塊建構知識建構技能建構41/177(3)線圈轉過30°角時,ΔΦ=Φ2-Φ1=BSsin30°經過燈泡電荷量為:q=

Δt=N

=0.05C.【答案】(1)4.44A

22.2V

(2)31.4V

(3)0.05C模塊建構知識建構技能建構42/177高考真題1

(高考·天津理綜卷)在勻強磁場中,一矩形金屬線

框繞與磁感線垂直轉軸勻速轉動,如圖甲所表示,產生交變電動勢

圖象如圖乙所表示,則

(

)A.t=0.005s時線框磁通量改變率為零B.t=0.01s時線框平面與中性面重合模塊建構知識建構技能建構43/177C.線框產生交變電動勢有效值為311VD.線框產生交變電動勢頻率為100Hz【命題分析】本題考查交變電流產生及改變規(guī)律,難度中等.相關

交變電流圖象問題,在每年高考中幾乎都會考查到,題型普通為選

擇題.【解析提醒】首先依據(jù)圖象得出最大值、周期、0時刻線圈位置

等,再利用這些信息得出瞬時值表示式和頻率、有效值等物理量.模塊建構知識建構技能建構44/177【規(guī)范全解】由圖象可知,t=0.005s時感應電動勢最大,利使用方法拉第

電磁感應定律公式能夠判斷感應電動勢最大,磁通量改變率也最大,

A錯誤;t=0.01s時感應電動勢為零,此時線圈平面與中性面重合,B正

確;線框產生交變電動勢有效值E=

=

V=220V,C錯誤;線框產生交變電動勢頻率f=

=

Hz=50Hz,D錯誤.【答案】B模塊建構知識建構技能建構45/177考向預測1如圖甲所表示,為一個可調壓自耦變壓器結構示意圖,

線圈均勻繞在圓環(huán)形鐵芯上,若AB間輸入如圖乙所表示交變電壓,轉

動滑動觸頭P到如圖甲所表示位置,在BC間接一個理想交流電壓表

(圖甲中未畫出),則

(

)A.AB間輸入交流電電壓瞬時值表示式為u=220

sin(100πt)V模塊建構知識建構技能建構46/177B.該交流電頻率為100HzC.t=1×10-2s時電壓表讀數(shù)為零D.BC間輸出電功率為零【解析】由乙圖可讀出交流電最大值為Um=220

V,周期T=2×10-2s,ω=

=100πrad/s.則交流電電壓瞬時值u=Umsinωt=220

sin(100πt)V,A正確;由f=

=50Hz,知B錯誤;因電壓表測交流電電壓時,讀數(shù)為交流電有效值,不能讀出瞬時值,所以讀數(shù)為220V,則C

錯誤;因為BC間接理想電壓表,RV無窮大,則P=

=0,D正確.【答案】AD模塊建構知識建構技能建構47/177高考真題2

(高考·四川理綜卷)如圖所表示,在勻強磁場中勻速

轉動矩形線圈周期為T,轉軸O1O2垂直于磁場方向,線圈電阻為2

Ω.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時,線圈轉過60°時感應電

流為1A.那么

(

)A.線圈消耗電功率為4WB.線圈中感應電流有效值為2AC.任意時刻線圈中感應電動勢為e=4cos

tD.任意時刻穿過線圈磁通量為Φ=

sin

t模塊建構知識建構技能建構48/177【命題分析】本題考查交變電流產生及改變規(guī)律、交變電流

有效值計算,難度中等,這類題在高考中幾乎每年都會被考查到,題

型普通為選擇題,有時會出現(xiàn)填空或計算題.【解析提醒】交變電流產生及改變規(guī)律與轉軸在線圈上位置

無關,線圈中產生是正弦交流電,依據(jù)題目中已知信息可先確定電

流表示式,再計算有效值和電功率.模塊建構知識建構技能建構49/177【規(guī)范全解】線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場軸勻速轉動,將產

生交變電流.因為是從與中性面垂直位置開始計時,所以電流按余

弦規(guī)律改變,即i=Imcosωt,當ωt=60°時i=1A,所以Im=2A,電流有效

值為

A,選項B錯誤;線圈電功率P=I2R=4W,選項A正確;電動勢峰值Em=ImR=4V,所以感應電動勢瞬時值表示式e=4cos

t,選項C正確;又因為Em=BSω=Φm·

,所以任意時刻穿過線圈磁通量Φ=

sin

t,選項D錯誤.【答案】AC模塊建構知識建構技能建構50/177考向預測2如圖所表示單匝矩形線圈放置在磁感應強度為B勻強

磁場中,以恒定角速度ω繞ab邊轉動,磁場方向垂直于紙面向里,線

圈所圍面積為S,線圈導線總電阻為R.t=0時刻線圈平面與紙面重

合.且cd邊正在向紙面外轉動,則

(

)A.線圈中t時刻電流瞬時值表示式i=

cosωtB.線圈中電流有效值I=

C.線圈中電流有效值I=

D.線圈消耗電功率P=

模塊建構知識建構技能建構51/177=

,P=I2R=

,故A、B、D錯誤,C正確.【答案】C【解析】回路中感應電動勢最大值Em=BSω,電流最大值Im=

=

,t=0時為中性面,故瞬時值表示式i=

·sinωt.電流有效值I=

模塊建構知識建構技能建構52/177第2講變壓器電能輸送知識建構技能建構53/1771.基本結構:閉合鐵芯和線圈,如圖所表示.一、理想變壓器知識建構技能建構54/1772.理想變壓器原理:穿過原、副線圈磁通量Φ=BS和磁通量變

化率

①相同,結果原、副線圈中交變電流T、f都②相同,感應電動勢與它們各自線圈匝數(shù)成正比.3.變壓器主要規(guī)律(1)在磁損不計情況下,電壓關系:③

=

.當n1>n2時,有U1>U2,叫做④降壓器;當n1<n2,則U1<U2,叫做⑤升壓器.知識建構技能建構55/177(3)電流關系:只有一組副線圈,則⑦

=

;有幾組副線圈,則⑧I1U1=I2

U2+I3U3+….二、遠距離輸電(2)在能損不計情況下,輸出功率⑥等于輸入功率.知識建構技能建構56/1771.輸電線上功率損失由導線上發(fā)燒損失功率公式P損=I2R可知,減小輸電線上電流是

減小發(fā)燒損失可行方法.在輸送功率一定情況下,由P送=UI及P損

=I2R可知,能夠采?、崽嵘斔碗妷悍椒p小輸送電流,從而到達

減小導線上發(fā)燒損失目標.知識建構技能建構57/1772.輸送過程示意圖及基本關系(1)輸電過程電壓關系知識建構技能建構58/177(2)輸電過程功率關系P出=P損+P用

知識建構技能建構59/1771.(山東濟南模擬)如圖所表示,理想變壓器原、副線圈分別接

著定值電阻R1、R2,且R1=R2,原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,交流電

源電壓為U,則

(

)A.R1兩端電壓為

B.R1兩端電壓為

C.R2兩端電壓為

D.R2兩端電壓為

知識建構技能建構60/177確.【答案】AC【解析】輸入交流電源電壓U應等于原線圈兩端電壓加上R1兩

端電壓,即U=U1+

,則經過原線圈電流I1=

=

,而I2=

=

.又因為

=

=

,R1=R2,

=

,所以代入可求得

=

,

=

,A、C正知識建構技能建構61/1772.(河北衡水模擬)如圖所表示為理想變壓器原線圈所接正弦交

流電源兩端電壓-時間圖象.原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,串聯(lián)

在原線圈電路中交流電流表示數(shù)為1A,則

(

)A.變壓器原線圈所接交流電壓有效值為220VB.變壓器輸出端所接電壓表示數(shù)為22

VC.變壓器輸出端交變電流頻率為50Hz知識建構技能建構62/177D.變壓器輸出功率為220

W【解析】由交流電有效值與最大值關系可得U=

=220V,A正確;變壓器輸出電壓U2=

U=22V,電壓表示數(shù)即為有效值,為22V,B錯誤;由圖可知,交變電流周期T=0.02s,則頻率f=50Hz,且變

壓器工作時交變電流頻率不變,C正確;變壓器輸出功率等于

輸入功率P=IU=220W,D錯誤.【答案】AC知識建構技能建構63/1773.(吉林長春模擬)用電高峰期,電燈往往會變暗,其原理可簡

化為以下物理問題.如圖所表示,理想變壓器副線圈上,經過輸電線連

接兩只相同燈泡L1和L2,輸電線等效電阻為R,原線圈輸入有效值

恒定交流電壓,當開關S閉合時,以下說法正確是

(

)A.原線圈中電流減小B.R兩端電壓增大C.副線圈輸出電壓減小知識建構技能建構64/177D.原線圈輸入功率減小【解析】因為變壓器原、副線圈匝數(shù)不變,原線圈輸入有效值

恒定交流電壓,則副線圈兩端輸出電壓也是不變,當S閉合,

并聯(lián)了一個燈泡,電路電阻減小,流過R電流增加,則R兩端電

壓增加,原線圈中電流也增加,原線圈輸入功率增大.【答案】B知識建構技能建構65/1774.(安徽淮北模擬)如圖所表示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1

000匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,電阻R=88Ω.原線圈接入一電壓u=220

sin100πt(V)交流電源,電壓表和電流表對電路影響可忽略不計,

則

(

)A.t=1s時刻,電壓表示數(shù)為0B.電流表示數(shù)為2.5AC.變壓器輸入功率為22W知識建構技能建構66/177D.副線圈交變電流頻率是100πHz【解析】電壓表示數(shù)應該為有效值,由

=

可得:U2=44V,A錯誤;I2=

=0.5A,故I1=

I2=0.1A,即電流表示數(shù)為0.1A,B錯誤;對于理想變壓器,電源輸入功率與輸出功率相等,由P=UI可知C正確;依據(jù)f

=

=

Hz=50Hz可知D錯誤.【答案】C知識建構技能建構67/177一、理想變壓器及其原、副線圈基本量關系知識建構技能建構68/177?例1如圖所表示,理想變壓器B原線圈跟副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,交流電源電壓U=311sin100πtV,F為熔斷電流I0=1.0A保險

絲,負載R為一可變電阻.知識建構技能建構69/177(2)要使保險絲不被熔斷,電阻R阻值應大于多少?變壓器輸出

電功率不能超出多少?【名師點金】依據(jù)保險絲熔斷電流大小,利用變壓器原、副線圈

電流、電壓關系計算出電阻R臨界阻值.(1)當電阻R=100Ω時,保險絲能否被熔斷?知識建構技能建構70/177【規(guī)范全解】原線圈電壓有效值U1=

V=220V由

=

得副線圈兩端電壓U2=

U1=

×220V=110V.知識建構技能建構71/177(1)當R=100Ω時,副線圈中電流I2=

=

A=1.10A由U1I1=U2I2得原線圈中電流I1=

I2=

×1.10A=0.55A,因為I1<I0(熔斷電流),故保險絲不會熔斷.知識建構技能建構72/177(2)設電阻R取某一值R0時,原線圈中電流I1剛好抵達熔斷電流I0,即I1

=1.0A,則副線圈中電流I2=

I1=

·I1

=2×1.0A=2.0A可變電阻阻值:R0=

=

Ω=55Ω此時變壓器輸出功率為P2=I2·U2=2.0×110W=220W可見,要使保險絲F不被熔斷,電阻R阻值不能小于55Ω,輸出電

功率不能大于220W.知識建構技能建構73/177【答案】(1)保險絲不會熔斷

(2)電阻R阻值不能小于55Ω電

功率不能大于220W知識建構技能建構74/177

功率關系原線圈輸入功率等于副線圈輸出功率電壓關系原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比,與負載情況

、副線圈個數(shù)多少無關電流關系只有一個副線圈,電流和匝數(shù)成反比多個副線圈,由輸入功率和輸出功率相等確定電流關系頻率關系原、副線圈中交流電頻率相等

方法概述理想變壓器原、副線圈基本量關系知識建構技能建構75/177

電壓副線圈電壓U2由原線圈

電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈輸入功率P1由

副線圈輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈

電流I2和匝數(shù)比決定知識建構技能建構76/177?例2如圖所表示,理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)定交流電源,經過單刀雙擲開關S可改變變壓器初級線圈匝數(shù)(圖中電壓表及電流

表皆為理想電表),則以下說法中正確是

(

)A.當滑片c向b端移動時,變壓器輸入功率變大B.當滑片c向a端移動時,電流表

示數(shù)將減小,電壓表

示數(shù)不變二、理想變壓器動態(tài)問題分析知識建構技能建構77/177C.當滑片c向b端移動時,電流表

示數(shù)將變大,電壓表

示數(shù)也變大D.滑片c不動,將開關S由1擲向2時,三個電表

、

、

示數(shù)都變大【名師點金】滑片c移動,是改變負載電阻大小,從而改變副線圈

電流、功率,進而改變原線圈電流;開關S由1擲向2,是降低原線圈

匝數(shù),從而改變其它各物理量.知識建構技能建構78/177【規(guī)范全解】c向b端移動時,R變大,輸出功率P2=

,又因U2不變,則P2減小,所以輸入功率減小,A項錯誤.【答案】D知識建構技能建構79/1771.匝數(shù)比不變情況如圖甲所表示.甲

方法概述知識建構技能建構80/177(1)U1不變,依據(jù)

=

,輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負載電阻R怎樣改變,U2也不變.(2)當負載電阻發(fā)生改變時,I2改變,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發(fā)

生改變.(3)I2改變引發(fā)P2改變,P1=P2,故P1發(fā)生改變.知識建構技能建構81/1772.負載電阻不變情況如圖乙所表示.乙知識建構技能建構82/177(2)R不變,U2改變,故I2發(fā)生改變.(1)U1不變,

發(fā)生改變,故U2改變.(3)依據(jù)P2=

,P2發(fā)生改變,再依據(jù)P1=P2,故P1改變,P1=U1I1,U1不變,故I1發(fā)生改變.知識建構技能建構83/1773.分析動態(tài)問題思緒可表示為:U1

U2

I2

I1

P1.變式訓練1一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,原線圈輸

入電壓改變規(guī)律如圖甲所表示,副線圈所接電路如圖乙所表示,P為滑

動變阻器觸頭.以下說法正確是

(

)A.副線圈輸出電壓頻率為50Hz知識建構技能建構84/177B.副線圈輸出電壓有效值為31VC.P向右移動時,原、副線圈電流比減小D.P向右移動時,變壓器輸出功率增加知識建構技能建構85/177【規(guī)范全解】由圖象可知原線圈輸入電壓最大值:Um=310V,T=2×

10-2s,則原線圈輸入電壓有效值:U1=

=220V,f=

=

Hz=50Hz,選項A正確;由

=

可得:U2=

U1=22V,B錯誤;P向右移動時,副線圈所接電路電阻減小,又副線圈輸出電壓不變,所以副線圈電

流增大,原線圈電流也增大,而匝數(shù)比不變,所以原、副線圈電流

比不變,又副線圈輸出電壓不變,則變壓器輸出功率增加,D正確,C

錯誤.【答案】AD知識建構技能建構86/177?例3某小型發(fā)電站發(fā)電機輸出交流電壓為500V,輸出電功率為50kW,假如用電阻為3Ω輸電線向遠處用戶送電,這時用戶獲

得電壓和電功率是多少?假如,要求輸電線上損失電功率是輸送

功率0.6%,則發(fā)電站要安裝一個升壓變壓器,抵達用戶前再用降壓

變壓器變?yōu)?20V供用戶使用,不考慮變壓器能量損失,這兩個變

壓器原、副線圈匝數(shù)比各是多少?三、遠距離輸電問題知識建構技能建構87/177【名師點金】先畫出輸電線路圖,然后以變壓器為界,分成幾個獨立

閉合電路,應用歐姆定律和串、并聯(lián)電路特點及電功、電功率

等相關公式分析各自電流、電壓和功率關系,各獨立回路之間可

經過變壓器

=

=

及理想變壓器P入=P出等聯(lián)絡起來.知識建構技能建構88/177【規(guī)范全解】用500V電壓送電時示意圖如圖甲所表示,50kW電

功率在輸電線上電流為:I0=

=

A=100A用戶取得電壓為:U1=U0-I0R=(500-100×3)V=200V用戶取得功率P1=I0U1=2×104W改用高壓輸送時,示意圖如圖乙所表示,要求P損=0.6%P,即P損=50×103×

0.6%W=300W甲知識建構技能建構89/177乙【答案】200V

2×104W

1∶10

497∶22知識建構技能建構90/177(1)解經過升壓、降壓變壓器進行遠距離送電問題關鍵是分清各

部分輸入、輸出各個物理量及其相互關系.

方法概述(2)輸電導線將升壓變壓器與降壓變壓器連接起來,即升壓變壓器副

線圈中電流、輸電線上電流與降壓變壓器原線圈中電流三

者相等.(3)電壓是由發(fā)電站控制,送電單位經過控制用戶使用,同時用戶

也能夠經過電流或功率影響送電單位電能輸送.知識建構技能建構91/177(4)還需注意以下幾點:①因為輸電距離不變,所以輸電線長度一定.(要考慮雙線輸電)②發(fā)電機輸出功率通常認為是恒定.③輸電導線上電能損失往往要求不能超出某一要求值.④熟記兩個基本公式電壓關系:U升=U降+ΔU=U降+IR線

能量關系:P出=P損+P降=

R線+I2U降=I1U升.變式訓練2某發(fā)電站輸出功率為1×104kW,輸出電壓為4kV,通

過理想變壓器升壓后向80km遠處供電,已知輸電導線電阻率ρ=2.

4×10-8Ω·m,導線橫截面積為1.5×10-4m2,輸電線路損失功率為輸出功率4%,求:知識建構技能建構92/177(2)輸電線路上電壓損失.【規(guī)范全解】(1)導線電阻r=ρ

=2.4×10-8×

Ω=25.6Ω輸電線路損失功率為輸出功率4%,則4%P=I2r代入數(shù)據(jù)得:I=125A由理想變壓器P入=P出及P=UI得:輸出電壓U=

=

V=8×104V.(1)升壓變壓器輸出電壓.知識建構技能建構93/177(2)輸電線路上電壓損失U'=Ir=125×25.6V=3.2×103V.【答案】(1)80000V

(2)3200V知識建構技能建構94/177高考真題1

(高考·福建理綜卷)圖甲中理想變壓器原、副線

圈匝數(shù)之比n1∶n2=5∶1,電阻R=20Ω,L1、L2為規(guī)格相同兩只小

燈泡,S1為單刀雙擲開關.原線圈接正弦交變電源,輸入電壓u隨時間t

改變關系如圖乙所表示.現(xiàn)將S1接1、S2閉合,此時L2正常發(fā)光.以下說

法正確

(

)甲乙A.輸入電壓u表示式u=20

sin(50πt)VB.只斷開S2后,L1、L2均正常發(fā)光知識建構技能建構95/177C.只斷開S2后,原線圈輸入功率增大D.若S1換接到2后,R消耗電功率為0.8W【命題分析】本題考查正弦交變電流改變規(guī)律及變壓器動態(tài)問

題分析,難度中等,將交變電流圖象與變壓器結合起來是近幾年高考

熱點.【解析提醒】首先由圖象得出有效值和瞬時值表示式,再依據(jù)變壓

器原、副線圈各量關系判斷電路改變前后各量改變情況.知識建構技能建構96/177【規(guī)范全解】由圖乙可知輸入電壓最大值um=20

V,ω=100π,輸入電壓表示式u=20

sin(100πt)V,選項A錯誤;只斷開S2后,L1、L2電壓均為正常工作電壓二分之一,兩燈泡均不能正常發(fā)光,選項B錯誤;只

斷開S2后,副線圈接入電阻變大,輸出功率減小,原線圈輸入功率也

變小,選項C錯誤;S1換接到2后,由

=

及P=

可知P=0.8W,選項D正確.【答案】D知識建構技能建構97/177考向預測1如圖甲所表示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1,

R1=10Ω,R2=20Ω,電容器電容C=100μF.已知電阻R1兩端正弦交流

電壓如圖乙所表示,則

(

)A.原線圈輸入電壓最大值為400VB.交流電頻率為100HzC.電容器所帶電荷量恒為2×10-3C知識建構技能建構98/177D.電阻R1消耗電功率為20W【解析】由圖乙可知變壓器輸出電壓最大值為20V,有效值為1

0

V,變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1,所以原線圈輸入電壓最大值為400V,A選項正確;副線圈交流電周期為0.02s,頻率

為50Hz,原、副線圈交流電頻率一致,B選項錯誤;電容器所帶電

荷量隨電壓改變而改變.C選項錯誤;R1消耗電功率P=

=20W,D選項正確.【答案】AD知識建構技能建構99/177高考真題2

(高考·天津理綜卷)為探究理想變壓器原、副線

圈電壓、電流關系,將原線圈接到電壓有效值不變正弦交流電

源上,副線圈連接相同燈泡L1、L2,電路中分別接了理想交流電壓

表

、

和理想交流電流表

、

,導線電阻不計,如圖所表示.當開關S閉合后

(

)A.

示數(shù)變大,

與

示數(shù)比值不變B.

示數(shù)變大,

與

示數(shù)比值變大知識建構技能建構100/177C.

示數(shù)變小,

與

示數(shù)比值變大D.

示數(shù)不變,

與

示數(shù)比值不變【命題分析】本題考查理想變壓器動態(tài)改變問題,難度中等偏下,

這類題型在近幾年高考中常被考查到.知識建構技能建構101/177【解析提醒】解答本題時要注意:①u1、u2不受功率改變影響;②S

閉合后,總功率增大,由此判斷總電流與各支路電流改變.知識建構技能建構102/177【規(guī)范全解】開關S閉合前后,

與

示數(shù)均不變,故選項D正確;開關S閉合后,用電器總電阻變小,

示數(shù)變大,而n1I1=n2I2,所以

與

示數(shù)比值不變.故選項A正確.【答案】AD知識建構技能建構103/177考向預測2如圖所表示,一低壓交流穩(wěn)壓器中,變壓器原、副線圈

都帶有滑動頭,經過上下調整P1、P2位置,能夠改變變壓器輸入、

輸出電壓.圖示L是一個小燈泡,R2是定值電阻,R1、R3是滑動變阻器,

若要增大燈泡L亮度,能夠采取方法是

(

)A.P1、P3、P4不動,P2下移B.P1、P2、P3不動,P4下移C.P2、P3、P4不動,P1上移知識建構技能建構104/177D.P1、P2、P4不動,P3上移【解析】依據(jù)變壓器變壓原理

=

,要增大輸出電壓,需要使P1下移或P2上移;滑動變阻器R1是分壓接法,P3上移能夠使燈泡兩端電

壓增大,燈泡功率也就增大,使其變亮;滑動變阻器R3觸頭P4上移

時才能使燈泡兩端電壓增大,使燈泡變亮,所以只有D項正確.【答案】D知識建構技能建構105/177第3講試驗:傳感器簡單應用知識建構技能建構106/1771.知道傳感器作用.一、試驗目標知識建構技能建構107/1772.觀察熱敏電阻和光敏電阻阻值是怎樣隨熱信號和光信號而改變

.二、試驗原理傳感器是將它所感受到物理量(如力、熱、光、聲等)轉換成便于

測量量(普通是電學量)一類元件.比如:熱電傳感器是利用熱敏

電阻將熱信號轉換成電信號;光電傳感器是利用光敏電阻將光信號

轉換成電信號.轉換后信號經過對應儀器進行處理,就可到達自

動控制等各種目標.知識建構技能建構108/177三、試驗器材鐵架臺、溫度計、歐姆表、燒杯、熱敏電阻、光敏電阻、導線、

紙帶、光電計數(shù)器、鉤碼.知識建構技能建構109/1771.熱敏特征試驗:如圖所表示.四、試驗步驟知識建構技能建構110/177(2)將多用電表選擇開關置于“歐姆”擋,將兩表筆短接,調零后再

將兩支表筆分別與熱敏電阻兩個接觸端相連.(1)在燒杯內倒入少許冷水,放在鐵架臺上,將懸掛在鐵架臺上溫度

計放入水中.知識建構技能建構111/177(3)將熱敏電阻放入燒杯內水中,在歐姆擋上選擇適當倍率,再調

零,把兩支表筆接到熱敏電阻兩輸出端,讀出多用電表指示熱敏

電阻阻值,填入表格內.試驗統(tǒng)計:試驗次

數(shù)123456溫度/℃

電阻/Ω

知識建構技能建構112/177(5)經過比較這些測得數(shù)據(jù),看看熱敏電阻是怎樣隨溫度改變而

改變.(4)分幾次向燒杯內倒入開水,觀察不一樣溫度時熱敏電阻阻值,統(tǒng)計

在表格內.(6)將多用電表選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋,拆除

裝置,將器材按原樣整理好.知識建構技能建構113/1772.光敏電阻特征試驗:如圖所表示.(1)將多用電表選擇開關置于歐姆擋,選擇適當倍率,將兩支表筆

短接后調零.知識建構技能建構114/177(3)將手張開放在光敏電阻上方,擋住照到光敏電阻上部分光線,

觀察表盤所表示光敏電阻阻值改變,并統(tǒng)計下來.(2)把多用電表兩支表筆接到光敏電阻兩個輸出端,讀出表盤指

示光敏電阻阻值,并統(tǒng)計下來.(4)上下移動手掌,觀察光敏電阻阻值改變.(5)將多用電表選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋,拆開

裝置,將器材按原樣整理好.知識建構技能建構115/1773.光電計數(shù)基本原理將鉤碼放在紙帶上,如圖所表示.拖動紙帶向前運動,觀察光電計數(shù)器上

①數(shù)字改變.知識建構技能建構116/1774.簡單自動控制試驗請同學們自己設計一個由熱敏電阻或光敏電阻作為傳感器簡單

自動控制試驗.五、試驗注意事項知識建構技能建構117/1772.可用圖象描出電阻隨溫度改變圖線來分析其規(guī)律.1.在做熱敏電阻特征試驗時,加開水后②要等一會再測其阻值,以使

電阻溫度與水溫度③相同,并同時讀出水溫.3.在做光敏電阻特征試驗中,假如效果不顯著,可將部分電路放入

帶蓋紙盒中,并經過蓋上小孔改變射到光敏電阻上④光多少.4.光電計數(shù)器是比較精密儀器,使用過程中注意輕拿輕放.知識建構技能建構118/177一、熱敏電阻特征知識建構技能建構119/177?例1用對溫度敏感半導體材料制成某熱敏電阻RT,在給定溫度范圍內,其阻值隨溫度改變是非線性.某同學將RT和兩個適

當固定電阻R1、R2連成圖甲虛線框內所表示電路,以使該電路

等效電阻RL阻值隨RT所處環(huán)境溫度改變近似為線性,且含有

適當阻值范圍.為了驗證這個設計,他采取伏安法測量在不一樣溫度

下RL阻值,測量電路如圖甲所表示,圖中電壓表內阻很大.RL測量

結果如表所表示.甲知識建構技能建構120/177溫度t

(℃)30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值

(Ω)54.351.548.344.741.437.934.7知識建構技能建構121/177(1)依據(jù)圖甲所表示電路,在圖乙所表示實物圖上連線.乙回答以下問題:知識建構技能建構122/177(2)為了檢驗RL與t之間近似為線性關系,在坐標紙上作RL-t關系圖線.知識建構技能建構123/177(3)在某一溫度下,電路中電流表、電壓表示數(shù)如圖丙、丁所表示.

電流表示數(shù)為

,電壓表示數(shù)為

.此時等效電阻RL

阻值為

,熱敏電阻所處環(huán)境溫度約為

.丙丁知識建構技能建構124/177【名師點金】本題是一道試驗綜合題,既考查電路連接、多用電

表讀數(shù),同時考查圖象應用,解答時要注意溫度改變時引發(fā)電

路各部分電阻、電流、電壓改變.知識建構技能建構125/177【規(guī)范全解】本題主要考查伏安法測電阻知識,需要考生明確實

驗原理會依據(jù)電路圖進行實物連線,會用圖象法處理試驗數(shù)據(jù).由

圖中可得到電流表示數(shù)為115mA,電壓表讀數(shù)為5.00V,RL=

=

≈43.5Ω,由RL-t圖象可知,該等效電阻對應溫度為64.0℃.【答案】(1)如圖戊所表示知識建構技能建構126/177(2)關系曲線如圖己所表示(3)115mA

5.00V

43.5Ω64.0℃知識建構技能建構127/177變式訓練如圖所表示,圖甲為熱敏電阻R-t圖象,圖乙為此熱敏電阻

R和繼電器組成一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器線圈電阻為100

Ω.當線圈電流大于或等于10mA時,繼電器銜鐵被吸合.為繼電器

線圈供電電池電動勢E=6V,內阻不計.圖中“電源”是恒溫

箱加熱器電源.甲乙知識建構技能建構128/177(1)應該把恒溫箱內加熱器接在

兩端(填“A、B”或

“C、D”);(2)假如要使恒溫箱內溫度保持50℃,可變電阻R'阻值應調整為

Ω;(3)假如要使恒溫箱內溫度保持100℃,可變電阻R'阻值應調整

為

Ω;知識建構技能建構129/177(4)若可變電阻R'可在380Ω到470Ω范圍內調整,則此恒溫箱可控制

恒溫范圍是

℃.【規(guī)范全解】(1)溫度低于要求時,電路加熱設備應工作,此時熱敏電

阻阻值大,由閉合電路歐姆定律可知,電路中電流小,彈簧將銜鐵

向上拉起,故加熱器應接A、B兩端.(2)恒溫箱內溫度保持50℃,由甲圖可知熱敏電阻在此溫度時阻

值為100Ω,由閉合電路歐姆定律可知E=I(100+R'+100),得R'=400Ω,

所以可變電阻R'值應調為400Ω.知識建構技能建構130/177(4)可變電阻R'可在380Ω到470Ω范圍內調整,由閉合電路歐姆定律

可知E=I(100+R1+380)和E=I(100+R2+470),解得熱敏電阻阻值分別

為R1=120Ω,R2=30Ω,由甲圖可知對應溫度分別是t1=40℃,t2=150

℃,此恒溫箱可控制恒溫范圍是40℃~150℃.【答案】(1)A、B

(2)400

(3)450

(4)40℃~150℃(3)恒溫箱內溫度保持100℃,由甲圖可知熱敏電阻在此溫度時

阻值為50Ω,由閉合電路歐姆定律可知E=I(100+R'+50),得R'=450Ω,

所以可變電阻R'值應調為450Ω.知識建構技能建構131/177?例2光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用,比如用于街道路燈自動控制.圖甲為模擬電路,其中A為光敏電阻,B為電磁繼電

器,C為照明電路,D為路燈,請連成正確電路,到達日出燈熄,日落燈

亮效果.甲二、光傳感器應用知識建構技能建構132/177【名師點金】本題考查光敏電阻特征及在傳感器中應用,同時

考查了電路連接,在能力方面重點考查學生試驗與探究能力知識建構技能建構133/177【規(guī)范全解】如圖乙所表示,當日亮時,光線照射光敏電阻A.其阻值迅

速減小,控制回路電流增大,繼電器B工作,吸住銜鐵使觸點斷開,路燈

熄滅.當夜晚降臨,光線變暗,光敏電阻A阻值增大,控制回路電流減

小,彈簧將銜鐵拉起,觸點接通,路燈點亮.【答案】如圖乙所表示知識建構技能建構134/1771.(山東聊城模擬)如圖所表示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3

為光敏電阻,當照射光強度增大時

(

)A.電壓表示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡功率增大D.電路路端電壓增大知識建構技能建構135/177燈泡功率增大,故C項正確.【答案】ABC【解析】當照射光強度增大時,R3阻值減小,外電路電阻隨R3減

小而減小,R1兩端電壓因干路電流增大而增大,同時內電壓增大,故

電路路端電壓減小,電壓表示數(shù)增大,A項正確,D項錯誤;由路端

電壓減小,R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,

故B項正確;結合干路電流增大知流過小燈泡電流必增大,則小知識建構技能建構136/1772.(高考·全國理綜卷Ⅱ)如圖甲所表示,一熱敏電阻RT放在控溫容

器M內;

為毫安表,量程為6mA,內阻為數(shù)十歐姆;E為直流電源,電動勢約為3V,內阻很小;R為電阻箱,最大阻值為999.9Ω;S為開關.已

知RT在95℃時阻值為150Ω,在20℃時阻值約為550Ω.現(xiàn)要求

在降溫過程中測量在95℃~20℃之間多個溫度下RT阻值.知識建構技能建構137/177(2)完成以下試驗步驟中填空:①依照試驗原理電路圖連線.②調整控溫容器M內溫度,使得RT溫度為95℃.③將電阻箱調到適當初值,以確保儀器安全.④閉合開關,調整電阻箱,統(tǒng)計電流表示數(shù)I0,并統(tǒng)計

.⑤將RT溫度降為T1(20℃<T1<95℃);調整電阻箱,使得電流表讀

數(shù)

,統(tǒng)計

.⑥溫度為T1時熱敏電阻電阻值

=

.⑦逐步降低T1數(shù)值,直至20℃為止;在每一溫度下重復步驟⑤、(1)在圖甲中畫出連線,完成試驗原理電路圖.⑥知識建構技能建構138/177(1)依據(jù)題意,題目中沒有提供滑動變阻器,取而代之是電阻箱,所

以只能將各元件串聯(lián)起來組成一閉合回路.【解析】本題考查閉合電路歐姆定律相關知識.知識建構技能建構139/177(2)因為電源內阻很小能夠忽略不計,所以內電壓能夠忽略不計.先調

節(jié)控溫容器使RT溫度為95℃,調整電阻箱使電流表示數(shù)為I0,此時

電阻箱示數(shù)為R0,假設電流表內阻為RA,電源電動勢用E表示,有E=I0

RA+I0×150+I0R0,將RT溫度降為T1,調整電阻箱使電流表示數(shù)依然

為I0,記下電阻箱示數(shù)R1,則有E=I0RA+I0×RT1+I0R1,將兩式聯(lián)馬上得RT1

=R0-R1+150(Ω).【答案】(1)試驗原理電路圖如圖乙所表示.(2)④電阻箱讀數(shù)R0⑤仍為I0電阻箱讀數(shù)R1⑥R0-R1+150

(Ω)知識建構技能建構140/1773.(東北四校聯(lián)考)電流傳感器能夠像電流表一樣測量電流,它

與計算機相連,能在幾秒內畫出電流隨時間改變圖象.如圖甲所表示

電路,電源電動勢為直流8V,電容器為幾百微法電容器,先使開關S

與1相連,電源向電容器充電,然后把開關S擲向2,電容器經過電阻R

放電,計算機屏幕上顯示出電流隨時間改變I-t曲線,如圖乙所表示.

則:在圖乙中畫出了一個豎立狹長矩形(在圖乙左端),它面積

物理意義是:

.

依據(jù)以上數(shù)據(jù)估算電容是

(結果保留三位有效數(shù)字).知識建構技能建構141/177【解析】由q=I·t可知,I-t圖象中面積表示為經過電流傳感器電

荷量.由數(shù)格法可知電容器放電前所帶電荷量Q=42×0.2×10-3×0.4C

=3.36×10-3C,則C=

=420μF.【答案】經過電流傳感器電荷量

400~440μF知識建構技能建構142/1774.(高考·寧夏理綜卷)青島奧運會帆船賽場采取風力發(fā)電給蓄

電池充電,為路燈提供電能.用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路

開關,實現(xiàn)自動控制.光敏電阻阻值隨照射光強弱而改變,作為簡

化模型,能夠近似認為,照射光較強(如白天)時電阻幾乎為0;照射光

較弱(如黑夜)時電阻靠近于無窮大.利用光敏電阻作為傳感器,借助

電磁開關,能夠實現(xiàn)路燈自動在白天關閉,黑夜打開.電磁開關內部

結構如圖甲所表示.1、2兩接線柱之間是勵磁線圈,3、4兩接線柱分別

與彈簧片和觸點連接.當勵磁線圈中電流大于50mA時,電磁鐵吸合

鐵片,彈簧片和觸點分離,3、4斷開;電流小于50mA時,3、4接通.勵

磁線圈中允許經過最大電流為100mA.知識建構技能建構143/177(1)利用以下器材設計一個自動控制路燈電路,畫出電路原理圖.知識建構技能建構144/177知識建構技能建構145/177(2)回答以下問題:①假如勵磁線圈電阻為200Ω,勵磁線圈允許加最大電壓為

V,保護電阻R2阻值范圍為

Ω.②在有些應用電磁開關場所,為了安全,往往需要在電磁鐵吸合鐵

片時,接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?為此,電磁開關內部結構應如

何改造?請結合本題中電磁開關內部結構圖說明.答:

.③任意舉出一個其它電磁鐵應用例子.答:

.知識建構技能建構146/177【解析】(1)電路原理如圖所表示知識建構技能建構147/177(2)①由U=IR得勵磁線圈允許加最大電壓U=ImR=0.1×200V=20V;

依據(jù)允許經過勵磁線圈電流最大值和最小值計算得R2min=

Ω=160Ω,R2max=

Ω=520Ω,所以保護電阻R2阻值范圍為160Ω~520Ω.②把觸點從彈簧片右側移到彈簧片左側,確保當電磁鐵吸合鐵片時,

3、4之間接通;不吸合時,3、4之間斷開.③電磁起重機.【答案】看法析知識建構技能建構148/177第4講單元整合綜合建構149/177綜合建構150/1771.正弦交流電圖象普通是i-t、e-t、Φ-t圖象,每個圖象上一個完整

正弦曲線水平長度就是一個周期,依據(jù)ω=

能夠求出ω,依據(jù)f=

能夠求出頻率,進而知道1s中電流方向改變次數(shù)為2f次.一、相關正弦交流電圖象問題綜合建構151/1772.i-t、e-t圖象峰值相對應線圈平面處于與磁感線平行位置,磁通量

為零,磁通量改變率最大.i-t、e-t圖象與橫軸交點處,對應線圈位于中

性面位置,磁通量最大,磁通量改變率為零.Φ-t圖象峰值對應電流為

零,Φ-t圖象是正弦規(guī)律改變時,對應i-t、e-t圖象是余弦規(guī)律改變,

感應電動勢最大值Em=nBSω.綜合建構152/177考題回顧1

(高考·廣東理綜卷)圖示是某種正弦式交變電壓

波形圖,由圖可確定該電壓

(

)A.周期是0.01sB.最大值是311VC.有效值是220VD.表示式為U=220sin100πt(V)綜合建構153/177【規(guī)范全解】由圖象可知,此交變電壓周期是0.02s,最大值是311

V,選項A錯誤、B正確.;因為是正弦交流電,所以電壓有效值U=

=220V,故選項C正確,選項D顯然是錯誤.【答案】BC【命題分析】本題考查正弦式交變電壓圖象讀圖能力,以及交流

電有效值與最大值之間關系,由圖象寫出其圖象表示式也是高考

中?？純热?綜合建構154/177考向預測1

如圖甲所表示,一個半徑為r半圓形線圈,以直徑ab為軸

勻速轉動,轉速為n,ab左側有垂直于紙面向里(與ab垂直)勻強磁

場,磁感應強度為B.M和N是兩個集流環(huán),負載電阻為R,線圈、電流表

和連接導線電阻不計,求:甲綜合建構155/177(2)從圖示位置起轉過

圈時間內經過負載電阻R電荷量.(1)從圖示位置起轉過

圈時間內負載電阻R上產生熱量.(3)電流表示數(shù).綜合建構156/177【解析】線圈繞軸勻速轉動時,在電路中產生如圖乙所表示交變

電流.交變電動勢最大值為:Em=BSω=B·

·2πn=π2Bnr2.乙綜合建構157/177(1)在線圈從圖示位置轉過

圈時間內,電動勢有效值為:E=

=

電阻R上產生熱量為:Q=(

)2R·

=

.綜合建構158/177(2)在線圈從圖示位置轉過

圈時間內,電動勢平均值

=

經過R電荷量為:q=

·Δt=

·Δt=?=

.綜合建構159/177(3)設此交變電動勢在一個周期內有效值為E',由有效值定義得:

·

=

T解得E'=

故電流表示數(shù)為I=

=

.【答案】(1)

(2)

(3)

綜合建構160/1771.“四值”指是:交變電流峰值、瞬時值、有效值和平均值.二、正弦交流電“四值”問題2.“四值”應用(1)在求解電容器擊穿電壓等物理量時用峰值.(2)在研究某一時刻通有交流電導體受到安培力時應采取瞬時

值.瞬時值可由瞬時值表示式計算得出.綜合建構16