《金太陽考案》一輪復(fù)習(xí)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?wù)n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(chǎn)生和描述

知識建構(gòu)模塊建構(gòu)技能建構(gòu)2/177【考綱要求】【考情總結(jié)】【備考提議】模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yuǎn)距離輸電Ⅰ5.試驗(yàn):傳感器使用1.從考查力度來看,本

單元是每年高考必考

內(nèi)容,考查重點(diǎn)是交

變電流產(chǎn)生和改變規(guī)

律、變壓器、遠(yuǎn)距離輸

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

為主,考查各知識點(diǎn)

綜合應(yīng)用.1.復(fù)習(xí)本單元時,要重視

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

考查到,要掌握傳感器

工作原理和使用方法.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4/177

一、交變電流產(chǎn)生和改變規(guī)律模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yīng)電動勢為⑤零,感應(yīng)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(yīng)電動勢⑧最大,感應(yīng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)7/177(2)改變規(guī)律若從線圈轉(zhuǎn)到

中性面時開始計(jì)時,則感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流表

達(dá)式分別為:e=Emsinωt,i=Imsinωt.若從線圈轉(zhuǎn)到

與中性面垂直位置開始計(jì)時,則感應(yīng)電動勢與感應(yīng)

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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(nèi)完成周期性改變次數(shù).(3)三者關(guān)系:T=

,ω=

=2πf.我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用交變電流周期為

0.02s,頻率為

50

Hz.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)9/177物理量物理意義主要關(guān)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(jì)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)10/177有效值跟交變電流熱

效應(yīng)等效恒定

電流值對正弦式電流Em=

EUm=

UIm=

I1.計(jì)算與電流

熱效應(yīng)相關(guān)量

(如功、功率、熱

量等)2.電氣設(shè)備“銘

牌”上所標(biāo)一

般為有效值3.電表示數(shù)為

有效值4.保險(xiǎn)絲熔斷

電流為有效值模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(jì)算經(jīng)過電路截

面電荷量q=?Δt=?模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yīng)用I=

,U=

關(guān)系.注意:(1)由感應(yīng)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(xì)位置和線圈形狀都無關(guān).模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)13/1771.(山東泰安模擬)一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感

線軸勻速轉(zhuǎn)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(dá)最大值D.該線圈對應(yīng)產(chǎn)生交流電動勢圖象如圖乙所表示模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(xiàng)錯誤;由圖知T=0.04s,在t=0.01s時,Φ=0,

最大,e最大,則B項(xiàng)正確;在t=0.02s時,Φ最大,

=0,e=0,則C項(xiàng)錯誤.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)18/177C.產(chǎn)生該交變電流線圈在磁場中轉(zhuǎn)動角速度為3.14rad/sD.假如產(chǎn)生該交變電流線圈轉(zhuǎn)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(xiàng)A、B正確.ω=

=314rad/s,C錯誤.I=

=

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

垂直于磁場方向軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中,穿過線框最大

磁通量為Φm,線框中最大感應(yīng)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(yīng)電動勢為

B.在穿過線框磁通量為

時刻,線框中感應(yīng)電動勢為

C.線框每轉(zhuǎn)動一周,線框中感應(yīng)電流方向改變一次D.線框轉(zhuǎn)動角速度為

【解析】閉合線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向軸勻速轉(zhuǎn)

動,若從中性面開始計(jì)時,穿過線框磁通量Φ按余弦規(guī)律改變,線模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)20/177框中產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電動勢大于

,A錯誤;在穿過線框磁通量為

時刻,線框感應(yīng)電動勢等于

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

轉(zhuǎn)動角速度ω=

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

動勢e與時間t關(guān)系圖象如圖甲所表示.感應(yīng)電動勢最大值和周期

能夠從圖中讀出,則:甲模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)23/177(2)畫出t=0時刻線圈平面與磁感線間相對位置關(guān)系.(1)磁感應(yīng)強(qiáng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)24/177【名師點(diǎn)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(guān)系

由瞬時式確定夾角關(guān)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)25/177(2)t=0時線圈中感應(yīng)電動勢為最大值,故該時刻線圈與磁場位置關(guān)

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

·t),當(dāng)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(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向軸勻速轉(zhuǎn)動能產(chǎn)生正弦式

交變電流,其最大值和瞬時值都與軸位置無關(guān),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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)27/177變式訓(xùn)練1如圖甲所表示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中,并沿

過ab、cd中點(diǎn)軸OO'以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動.若以線圈平面與

磁場夾角θ=45°時(如圖乙所表示)為計(jì)時起點(diǎn),并要求當(dāng)電流自a流向b

時電流方向?yàn)檎?則以下四幅圖中正確是

(

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

轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生電流按正弦規(guī)律改變,因?yàn)閠=0時,線圈轉(zhuǎn)動方向如

圖乙,由右手定則判斷可得,此時ad中電流方向?yàn)橛蒩到d,線圈中電流

方向?yàn)閍→d→c→b→a,與要求電流正方向相反,電流為負(fù)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(dāng)然也是最大值

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

感應(yīng)電流也應(yīng)減小,綜合上述三點(diǎn)可知D項(xiàng)正確.【答案】D模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)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(yùn)動,外電路電阻為R.二、正弦交變電流“四值”模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)30/177(2)求線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢最大值.(1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流方向.(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時感應(yīng)電動勢為多大?(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動,其它能量損失不計(jì),線圈轉(zhuǎn)一周,柴油機(jī)

做多少功?(5)從圖示位置開始,線圈轉(zhuǎn)過60°過程中經(jīng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)31/177【名師點(diǎn)金】由磁場分布情況和線圈轉(zhuǎn)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(jì)算則需用該時間內(nèi)平均值.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yīng)電動勢e=Em·cos60°=

NBωL2.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)33/177(4)電動勢有效值E=

電流有效值I=

,柴油機(jī)做功轉(zhuǎn)化為電能,線圈轉(zhuǎn)一周柴油機(jī)做功W=EIt=?t=

·?=?.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)34/177(5)因?yàn)镮平均=

=

故電量q=I平均·Δt=

=

.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(xué)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(jì)算用有效

值.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)37/177變式訓(xùn)練2圖示是一個交流發(fā)電機(jī)示意圖,線框abcd處于勻強(qiáng)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(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,求:模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)38/177(2)從圖示位置開始經(jīng)過

s時感應(yīng)電動勢瞬時值.(1)電流表和電壓表示數(shù).模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)39/177(3)從圖示位置開始轉(zhuǎn)過30°角過程中經(jīng)過燈泡電荷量.【規(guī)范全解】(1)圖示位置時,線圈感應(yīng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)40/177(2)感應(yīng)電動勢瞬時值表示式為:e=Emcosωt=62.8cos20πtVt=

s時,感應(yīng)電動勢瞬時值e=31.4V.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)41/177(3)線圈轉(zhuǎn)過30°角時,ΔΦ=Φ2-Φ1=BSsin30°經(jīng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)42/177高考真題1

(高考·天津理綜卷)在勻強(qiáng)磁場中,一矩形金屬線

框繞與磁感線垂直轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖甲所表示,產(chǎn)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)43/177C.線框產(chǎn)生交變電動勢有效值為311VD.線框產(chǎn)生交變電動勢頻率為100Hz【命題分析】本題考查交變電流產(chǎn)生及改變規(guī)律,難度中等.相關(guān)

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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)44/177【規(guī)范全解】由圖象可知,t=0.005s時感應(yīng)電動勢最大,利使用方法拉第

電磁感應(yīng)定律公式能夠判斷感應(yīng)電動勢最大,磁通量改變率也最大,

A錯誤;t=0.01s時感應(yīng)電動勢為零,此時線圈平面與中性面重合,B正

確;線框產(chǎn)生交變電動勢有效值E=

=

V=220V,C錯誤;線框產(chǎn)生交變電動勢頻率f=

=

Hz=50Hz,D錯誤.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)45/177考向預(yù)測1如圖甲所表示,為一個可調(diào)壓自耦變壓器結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)

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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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?yàn)锽C間接理想電壓表,RV無窮大,則P=

=0,D正確.【答案】AD模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)47/177高考真題2

(高考·四川理綜卷)如圖所表示,在勻強(qiáng)磁場中勻速

轉(zhuǎn)動矩形線圈周期為T,轉(zhuǎn)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(jì)時,線圈轉(zhuǎn)過60°時感應(yīng)電

流為1A.那么

(

)A.線圈消耗電功率為4WB.線圈中感應(yīng)電流有效值為2AC.任意時刻線圈中感應(yīng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)48/177【命題分析】本題考查交變電流產(chǎn)生及改變規(guī)律、交變電流

有效值計(jì)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(jì)算題.【解析提醒】交變電流產(chǎn)生及改變規(guī)律與轉(zhuǎn)軸在線圈上位置

無關(guān),線圈中產(chǎn)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(jì)算有效值和電功率.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)49/177【規(guī)范全解】線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場軸勻速轉(zhuǎn)動,將產(chǎn)

生交變電流.因?yàn)槭菑呐c中性面垂直位置開始計(jì)時,所以電流按余

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

值為

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

t,選項(xiàng)C正確;又因?yàn)镋m=BSω=Φm·

,所以任意時刻穿過線圈磁通量Φ=

sin

t,選項(xiàng)D錯誤.【答案】AC模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)50/177考向預(yù)測2如圖所表示單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)

磁場中,以恒定角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向垂直于紙面向里,線

圈所圍面積為S,線圈導(dǎo)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(zhuǎn)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)51/177=

,P=I2R=

,故A、B、D錯誤,C正確.【答案】C【解析】回路中感應(yīng)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(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)52/177第2講變壓器電能輸送知識建構(gòu)技能建構(gòu)53/1771.基本結(jié)構(gòu):閉合鐵芯和線圈,如圖所表示.一、理想變壓器知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(jié)果原、副線圈中交變電流T、f都②相同,感應(yīng)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(jì)情況下,電壓關(guān)系:③

=

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

=

;有幾組副線圈,則⑧I1U1=I2

U2+I3U3+….二、遠(yuǎn)距離輸電(2)在能損不計(jì)情況下,輸出功率⑥等于輸入功率.知識建構(gòu)技能建構(gòu)56/1771.輸電線上功率損失由導(dǎo)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(dá)

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

知識建構(gòu)技能建構(gòu)59/1771.(山東濟(jì)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(gòu)技能建構(gòu)60/177確.【答案】AC【解析】輸入交流電源電壓U應(yīng)等于原線圈兩端電壓加上R1兩

端電壓,即U=U1+

,則經(jīng)過原線圈電流I1=

=

,而I2=

=

.又因?yàn)?/p>

=

=

,R1=R2,

=

,所以代入可求得

=

,

=

,A、C正知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)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(guān)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(gòu)技能建構(gòu)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(jīng)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(dāng)開關(guān)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(gòu)技能建構(gòu)64/177D.原線圈輸入功率減小【解析】因?yàn)樽儔浩髟?、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(dāng)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(gòu)技能建構(gòu)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(jì),

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(gòu)技能建構(gòu)66/177D.副線圈交變電流頻率是100πHz【解析】電壓表示數(shù)應(yīng)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(gòu)技能建構(gòu)67/177一、理想變壓器及其原、副線圈基本量關(guān)系知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(xiǎn)

絲,負(fù)載R為一可變電阻.知識建構(gòu)技能建構(gòu)69/177(2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷,電阻R阻值應(yīng)大于多少?變壓器輸出

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

電流、電壓關(guān)系計(jì)算出電阻R臨界阻值.(1)當(dāng)電阻R=100Ω時,保險(xiǎn)絲能否被熔斷?知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)71/177(1)當(dāng)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?yàn)镮1<I0(熔斷電流),故保險(xiǎn)絲不會熔斷.知識建構(gòu)技能建構(gòu)72/177(2)設(shè)電阻R取某一值R0時,原線圈中電流I1剛好抵達(dá)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(xiǎn)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(gòu)技能建構(gòu)73/177【答案】(1)保險(xiǎn)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(gòu)技能建構(gòu)74/177

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

、副線圈個數(shù)多少無關(guān)電流關(guān)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(guān)系頻率關(guān)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(guān)系知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)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(jīng)過單刀雙擲開關(guān)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(dāng)滑片c向b端移動時,變壓器輸入功率變大B.當(dāng)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(gòu)技能建構(gòu)77/177C.當(dāng)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(guān)S由1擲向2時,三個電表

、

、

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

電流、功率,進(jìn)而改變原線圈電流;開關(guān)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(gòu)技能建構(gòu)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(xiàng)錯誤.【答案】D知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)80/177(1)U1不變,依據(jù)

=

,輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負(fù)載電阻R怎樣改變,U2也不變.(2)當(dāng)負(fù)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(gòu)技能建構(gòu)81/1772.負(fù)載電阻不變情況如圖乙所表示.乙知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)83/1773.分析動態(tài)問題思緒可表示為:U1

U2

I2

I1

P1.變式訓(xùn)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(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)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(xiàng)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(gòu)技能建構(gòu)86/177?例3某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)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(yuǎn)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(dá)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(yuǎn)距離輸電問題知識建構(gòu)技能建構(gòu)87/177【名師點(diǎn)金】先畫出輸電線路圖,然后以變壓器為界,分成幾個獨(dú)立

閉合電路,應(yīng)用歐姆定律和串、并聯(lián)電路特點(diǎn)及電功、電功率

等相關(guān)公式分析各自電流、電壓和功率關(guān)系,各獨(dú)立回路之間可

經(jīng)過變壓器

=

=

及理想變壓器P入=P出等聯(lián)絡(luò)起來.知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)89/177乙【答案】200V

2×104W

1∶10

497∶22知識建構(gòu)技能建構(gòu)90/177(1)解經(jīng)過升壓、降壓變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離送電問題關(guān)鍵是分清各

部分輸入、輸出各個物理量及其相互關(guān)系.

方法概述(2)輸電導(dǎo)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(jīng)過控制用戶使用,同時用戶

也能夠經(jīng)過電流或功率影響送電單位電能輸送.知識建構(gòu)技能建構(gòu)91/177(4)還需注意以下幾點(diǎn):①因?yàn)檩旊娋嚯x不變,所以輸電線長度一定.(要考慮雙線輸電)②發(fā)電機(jī)輸出功率通常認(rèn)為是恒定.③輸電導(dǎo)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(guān)系:U升=U降+ΔU=U降+IR線

能量關(guān)系:P出=P損+P降=

R線+I2U降=I1U升.變式訓(xùn)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(yuǎn)處供電,已知輸電導(dǎo)線電阻率ρ=2.

4×10-8Ω·m,導(dǎo)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(gòu)技能建構(gòu)92/177(2)輸電線路上電壓損失.【規(guī)范全解】(1)導(dǎo)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(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)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(guān).原線圈接正弦交變電源,輸入電壓u隨時間t

改變關(guān)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(gòu)技能建構(gòu)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(jié)合起來是近幾年高考

熱點(diǎn).【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(guān)系判斷電路改變前后各量改變情況.知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)C錯誤;S1換接到2后,由

=

及P=

可知P=0.8W,選項(xiàng)D正確.【答案】D知識建構(gòu)技能建構(gòu)97/177考向預(yù)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(gòu)技能建構(gòu)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(xiàng)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(xiàng)錯誤;電容器所帶電

荷量隨電壓改變而改變.C選項(xiàng)錯誤;R1消耗電功率P=

=20W,D選項(xiàng)正確.【答案】AD知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(guān)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(dǎo)線電阻不計(jì),如圖所表示.當(dāng)開關(guān)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(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)102/177【規(guī)范全解】開關(guān)S閉合前后,

與

示數(shù)均不變,故選項(xiàng)D正確;開關(guān)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(xiàng)A正確.【答案】AD知識建構(gòu)技能建構(gòu)103/177考向預(yù)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(jīng)過上下調(diào)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(gòu)技能建構(gòu)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(xiàng)正確.【答案】D知識建構(gòu)技能建構(gòu)105/177第3講試驗(yàn):傳感器簡單應(yīng)用知識建構(gòu)技能建構(gòu)106/1771.知道傳感器作用.一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yàn)原理傳感器是將它所感受到物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于

測量量(普通是電學(xué)量)一類元件.比如:熱電傳感器是利用熱敏

電阻將熱信號轉(zhuǎn)換成電信號;光電傳感器是利用光敏電阻將光信號

轉(zhuǎn)換成電信號.轉(zhuǎn)換后信號經(jīng)過對應(yīng)儀器進(jìn)行處理,就可到達(dá)自

動控制等各種目標(biāo).知識建構(gòu)技能建構(gòu)108/177三、試驗(yàn)器材鐵架臺、溫度計(jì)、歐姆表、燒杯、熱敏電阻、光敏電阻、導(dǎo)線、

紙帶、光電計(jì)數(shù)器、鉤碼.知識建構(gòu)技能建構(gòu)109/1771.熱敏特征試驗(yàn):如圖所表示.四、試驗(yàn)步驟知識建構(gòu)技能建構(gòu)110/177(2)將多用電表選擇開關(guān)置于“歐姆”擋,將兩表筆短接,調(diào)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(nèi)倒入少許冷水,放在鐵架臺上,將懸掛在鐵架臺上溫度

計(jì)放入水中.知識建構(gòu)技能建構(gòu)111/177(3)將熱敏電阻放入燒杯內(nèi)水中,在歐姆擋上選擇適當(dāng)倍率,再調(diào)

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(nèi).試驗(yàn)統(tǒng)計(jì):試驗(yàn)次

數(shù)123456溫度/℃

電阻/Ω

知識建構(gòu)技能建構(gòu)112/177(5)經(jīng)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(nèi)倒入開水,觀察不一樣溫度時熱敏電阻阻值,統(tǒng)計(jì)

在表格內(nèi).(6)將多用電表選擇開關(guān)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(gòu)技能建構(gòu)113/1772.光敏電阻特征試驗(yàn):如圖所表示.(1)將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋,選擇適當(dāng)倍率,將兩支表筆

短接后調(diào)零.知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(jì)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(jì)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(guān)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(gòu)技能建構(gòu)115/1773.光電計(jì)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(yùn)動,觀察光電計(jì)數(shù)器上

①數(shù)字改變.知識建構(gòu)技能建構(gòu)116/1774.簡單自動控制試驗(yàn)請同學(xué)們自己設(shè)計(jì)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(yàn).五、試驗(yàn)注意事項(xiàng)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(yàn)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(yàn)中,假如效果不顯著,可將部分電路放入

帶蓋紙盒中,并經(jīng)過蓋上小孔改變射到光敏電阻上④光多少.4.光電計(jì)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(gòu)技能建構(gòu)118/177一、熱敏電阻特征知識建構(gòu)技能建構(gòu)119/177?例1用對溫度敏感半導(dǎo)體材料制成某熱敏電阻RT,在給定溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度改變是非線性.某同學(xué)將RT和兩個適

當(dāng)固定電阻R1、R2連成圖甲虛線框內(nèi)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(dāng)阻值范圍.為了驗(yàn)證這個設(shè)計(jì),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(nèi)阻很大.RL測量

結(jié)果如表所表示.甲知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)121/177(1)依據(jù)圖甲所表示電路,在圖乙所表示實(shí)物圖上連線.乙回答以下問題:知識建構(gòu)技能建構(gòu)122/177(2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系,在坐標(biāo)紙上作RL-t關(guān)系圖線.知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(gòu)技能建構(gòu)124/177【名師點(diǎn)金】本題是一道試驗(yàn)綜合題,既考查電路連接、多用電

表讀數(shù),同時考查圖象應(yīng)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(gòu)技能建構(gòu)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(shí)

驗(yàn)原理會依據(jù)電路圖進(jìn)行實(shí)物連線,會用圖象法處理試驗(yàn)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(yīng)溫度為64.0℃.【答案】(1)如圖戊所表示知識建構(gòu)技能建構(gòu)126/177(2)關(guān)系曲線如圖己所表示(3)115mA

5.00V

43.5Ω64.0℃知識建構(gòu)技能建構(gòu)127/177變式訓(xùn)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(dāng)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(nèi)阻不計(jì).圖中“電源”是恒溫

箱加熱器電源.甲乙知識建構(gòu)技能建構(gòu)128/177(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)加熱器接在

兩端(填“A、B”或

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

Ω;(3)假如要使恒溫箱內(nèi)溫度保持100℃,可變電阻R'阻值應(yīng)調(diào)整

為

Ω;知識建構(gòu)技能建構(gòu)129/177(4)若可變電阻R'可在380Ω到470Ω范圍內(nèi)調(diào)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(shè)備應(yīng)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(yīng)接A、B兩端.(2)恒溫箱內(nèi)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(yīng)調(diào)為400Ω.知識建構(gòu)技能建構(gòu)130/177(4)可變電阻R'可在380Ω到470Ω范圍內(nèi)調(diào)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(yīng)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(nèi)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(yīng)調(diào)為450Ω.知識建構(gòu)技能建構(gòu)131/177?例2光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應(yīng)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(dá)日出燈熄,日落燈

亮效果.甲二、光傳感器應(yīng)用知識建構(gòu)技能建構(gòu)132/177【名師點(diǎn)金】本題考查光敏電阻特征及在傳感器中應(yīng)用,同時

考查了電路連接,在能力方面重點(diǎn)考查學(xué)生試驗(yàn)與探究能力知識建構(gòu)技能建構(gòu)133/177【規(guī)范全解】如圖乙所表示,當(dāng)日亮?xí)r,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(diǎn)斷開,路燈

熄滅.當(dāng)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(diǎn)接通,路燈點(diǎn)亮.【答案】如圖乙所表示知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(dāng)照射光強(qiáng)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(gòu)技能建構(gòu)135/177燈泡功率增大,故C項(xiàng)正確.【答案】ABC【解析】當(dāng)照射光強(qiáng)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(nèi)電壓增大,故

電路路端電壓減小,電壓表示數(shù)增大,A項(xiàng)正確,D項(xiàng)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(xiàng)正確;結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡電流必增大,則小知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(nèi);

為毫安表,量程為6mA,內(nèi)阻為數(shù)十歐姆;E為直流電源,電動勢約為3V,內(nèi)阻很小;R為電阻箱,最大阻值為999.9Ω;S為開關(guān).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(gòu)技能建構(gòu)137/177(2)完成以下試驗(yàn)步驟中填空:①依照試驗(yàn)原理電路圖連線.②調(diào)整控溫容器M內(nèi)溫度,使得RT溫度為95℃.③將電阻箱調(diào)到適當(dāng)初值,以確保儀器安全.④閉合開關(guān),調(diào)整電阻箱,統(tǒng)計(jì)電流表示數(shù)I0,并統(tǒng)計(jì)

.⑤將RT溫度降為T1(20℃<T1<95℃);調(diào)整電阻箱,使得電流表讀

數(shù)

,統(tǒng)計(jì)

.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(fù)步驟⑤、(1)在圖甲中畫出連線,完成試驗(yàn)原理電路圖.⑥知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(guān)知識.知識建構(gòu)技能建構(gòu)139/177(2)因?yàn)殡娫磧?nèi)阻很小能夠忽略不計(jì),所以內(nèi)電壓能夠忽略不計(jì).先調(diào)

節(jié)控溫容器使RT溫度為95℃,調(diào)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(shè)電流表內(nèi)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(diào)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(yàn)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(gòu)技能建構(gòu)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(jì)算機(jī)相連,能在幾秒內(nèi)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(guān)S

與1相連,電源向電容器充電,然后把開關(guān)S擲向2,電容器經(jīng)過電阻R

放電,計(jì)算機(jī)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(jié)果保留三位有效數(shù)字).知識建構(gòu)技能建構(gòu)141/177【解析】由q=I·t可知,I-t圖象中面積表示為經(jīng)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(jīng)過電流傳感器電荷量

400~440μF知識建構(gòu)技能建構(gòu)142/1774.(高考·寧夏理綜卷)青島奧運(yùn)會帆船賽場采取風(fēng)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(guān),實(shí)現(xiàn)自動控制.光敏電阻阻值隨照射光強(qiáng)弱而改變,作為簡

化模型,能夠近似認(rèn)為,照射光較強(qiáng)(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(guān),能夠?qū)崿F(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉,黑夜打開.電磁開關(guān)內(nèi)部

結(jié)構(gòu)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(diǎn)連接.當(dāng)勵磁線圈中電流大于50mA時,電磁鐵吸合

鐵片,彈簧片和觸點(diǎn)分離,3、4斷開;電流小于50mA時,3、4接通.勵

磁線圈中允許經(jīng)過最大電流為100mA.知識建構(gòu)技能建構(gòu)143/177(1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個自動控制路燈電路,畫出電路原理圖.知識建構(gòu)技能建構(gòu)144/177知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(hù)電阻R2阻值范圍為

Ω.②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)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(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如

何改造?請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明.答:

.③任意舉出一個其它電磁鐵應(yīng)用例子.答:

.知識建構(gòu)技能建構(gòu)146/177【解析】(1)電路原理如圖所表示知識建構(gòu)技能建構(gòu)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(jīng)過勵磁線圈電流最大值和最小值計(jì)算得R2min=

Ω=160Ω,R2max=

Ω=520Ω,所以保護(hù)電阻R2阻值范圍為160Ω~520Ω.②把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè),確保當(dāng)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(jī).【答案】看法析知識建構(gòu)技能建構(gòu)148/177第4講單元整合綜合建構(gòu)149/177綜合建構(gòu)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(jìn)而知道1s中電流方向改變次數(shù)為2f次.一、相關(guān)正弦交流電圖象問題綜合建構(gòu)151/1772.i-t、e-t圖象峰值相對應(yīng)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(diǎn)處,對應(yīng)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(yīng)電流為

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

感應(yīng)電動勢最大值Em=nBSω.綜合建構(gòu)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(gòu)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(xiàng)A錯誤、B正確.;因?yàn)槭钦医涣麟?所以電壓有效值U=

=220V,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)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(guān)系,由圖象寫出其圖象表示式也是高考

中常考內(nèi)容.綜合建構(gòu)154/177考向預(yù)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(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n,ab左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)勻強(qiáng)磁

場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.M和N是兩個集流環(huán),負(fù)載電阻為R,線圈、電流表

和連接導(dǎo)線電阻不計(jì),求:甲綜合建構(gòu)155/177(2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過

圈時間內(nèi)經(jīng)過負(fù)載電阻R電荷量.(1)從圖示位置起轉(zhuǎn)過

圈時間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生熱量.(3)電流表示數(shù).綜合建構(gòu)156/177【解析】線圈繞軸勻速轉(zhuǎn)動時,在電路中產(chǎn)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(gòu)157/177(1)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過

圈時間內(nèi),電動勢有效值為:E=

=

電阻R上產(chǎn)生熱量為:Q=(

)2R·

=

.綜合建構(gòu)158/177(2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過

圈時間內(nèi),電動勢平均值

=

經(jīng)過R電荷量為:q=

·Δt=

·Δt=?=

.綜合建構(gòu)159/177(3)設(shè)此交變電動勢在一個周期內(nèi)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(gòu)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(yīng)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(dǎo)體受到安培力時應(yīng)采取瞬時

值.瞬時值可由瞬時值表示式計(jì)算得出.綜合建構(gòu)16