2024版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器練習(xí)含解析新人教版

2024版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器練習(xí)含解析新人教

版第十一章交變電流傳感器

綜合過關(guān)規(guī)范限時檢測

滿分：100分考試時間：45分鐘

一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，共計48分。每小題給出的四個選項中，第1?

5題只有一項符合題目要求，第6?8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不

全的得3分，有選錯的得。分）

1.利用電容傳感器可檢測礦井滲水，及時發(fā)出安全警報，從而避免事故的發(fā)生。如圖所

示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測礦井中液面高低的儀器原理圖，/為位置固定的導(dǎo)

體芯，8為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體（礦井中含有雜質(zhì)的水），A,B、。構(gòu)成

電容器。若礦井滲水（導(dǎo)電液體深度分增大），則電流（D）

A.從6向a,B、C構(gòu)成的電容器放電

B.從a向6,4、B、C構(gòu)成的電容器放電

C.從6向a,/、B、，構(gòu)成的電容器充電

D.從a向6,/、B、C構(gòu)成的電容器充電

［解析］本題考查平行板電容器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，注意由題意找出我們常見的模型

再進(jìn)行分析。由圖可知，液體與芯柱構(gòu)成了電容器，由圖可知，兩板間距離不變；液面變化

時只有正對面積發(fā)生變化；則由ae?知,當(dāng)液面升高時，正對面積S增大，故可判斷

電容增大，再依據(jù)。=與電壓〃不變，那么電容器的電荷量0增大，因此電容器處于充電狀

態(tài)，電流方向從a向仇A、B、C錯誤，D正確。

2.（2021?山東聊城月考）一種常見的身高、體重測量儀如圖所示。測量儀頂部豎直向下

發(fā)射波速為丫的超聲波，超聲波經(jīng)反射后被測量儀接收，測量儀記錄發(fā)射和接收的時間間隔。

測量儀的底座上安裝有壓力傳感器，傳感器的輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。質(zhì)量為

%的測重臺置于壓力傳感器上，當(dāng)測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為to,輸出電壓

為％某同學(xué)站在測重臺上，測量儀記錄的時間間隔為力，輸出電壓為優(yōu)則該同學(xué)的身高、

質(zhì)量分別為（B）

-J

/\四

A.K（f—t）,77〃

0Uo

1、//、

B.t),z行(—㈤

NUo

/、岫,、

C.v(to—6,—{U—Uo)

Uo

1、/

D.-F(zf-t),77〃

N0Uo

［解析］設(shè)測量儀高度為乙人的身高為力，質(zhì)量為血當(dāng)測重臺上沒有站人時，根據(jù)超

聲波的速度和位移關(guān)系得2L=vt。,根據(jù)傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比得仄=

kMog,當(dāng)測重臺上站人時，同理可得屋=2(￡—力)，U=k(狐ni)g,聯(lián)立可得力=2武友一力)，m

=77(〃一㈤，B正確，A、C、D錯誤。

Uo

3.(2020?山西運城一模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：2,正弦式交流

電源電壓有效值〃=12V,電阻用=1Q,%=2Q,滑動變阻器星最大阻值為20Q,滑片

戶處于中間位置，貝hB)

A.用與否消耗的電功率相等

B.通過發(fā)的電流為3A

C.若向上移動八電壓表讀數(shù)將變大

D.若向上移動八電源輸出功率將不變

［解析］本題考查副線圈中負(fù)載電阻變化引起的變壓器動態(tài)變化問題。理想變壓器原、

副線圈匝數(shù)比為1：2,可知通過原、副線圈的電流之比為2：1,根據(jù)々T2*可知，用與兄

消耗的電功率之比為2：1,故A錯誤；設(shè)通過用的電流為/,則通過副線圈的電流為0.5/,

原線圈兩端電壓為〃-7S=12—/(V),根據(jù)匝數(shù)比可知，副線圈兩端電壓為2(12—7)(V),則

2］2_11

^^=兄+/=12Q,解得7=3A,故B正確；若向上移動R則滑動變阻器對妾入

電路的電阻減小，通過副線圈的電流變大，原線圈中的電流也變大，根據(jù)可知，電源

輸出功率將變大，電阻用兩端的電壓變大，變壓器輸入電壓變小，副線圈兩端電壓變小，電

壓表讀數(shù)將變小，故c、D錯誤。

4.（2020?安徽淮北一模）圖甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)4與副線圈匝數(shù)功

之比為10：1,變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式交變電流，電阻卡=兄=兄=20Q與

電容器C連接成如圖甲所示的電路，其中電容器的擊穿電壓為8V,電表均為理想交流電表，

開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，貝1（C）

A.電壓表的讀數(shù)為10V

B.電流表的讀數(shù)為0.05A

C.電阻不上消耗的功率為2.5W

D.若閉合開關(guān)S,電容器會被擊穿

［解析］本題考查變壓器和含容電路相關(guān)知識，開關(guān)斷開時，副線圈所在電路為尼和兄

串聯(lián)，電壓表測量尼兩端的電壓，由題圖乙可知，原線圈兩端的電壓為100$V,根據(jù)變壓比

公式可得，副線圈兩端的電壓為igv,則電壓表的讀數(shù)即顯兩端的電壓為5/V^7.07V,

故A錯誤；由A的分析可知，通過副線圈的電流為=萬的=」嘯A=0.25第A,所以通過

m-vi\2NU十NUv

原線圈的電流Z=，=0.02572A,故B錯誤；電阻兄上消耗的功率P=胡=（0.2572）2X20

W=2.5W,故C正確；當(dāng)開關(guān)閉合時，R、兄與電容器并聯(lián)后和此串聯(lián)，電容器兩端的電壓為

并聯(lián)部分兩端的電壓，并聯(lián)部分的電阻發(fā)并=10所以并聯(lián)部分兩端的電壓％=號左衛(wèi)＜

正左X10pV=^V,電壓最大值等于里X鏡=弓V〈8V,所以電容器不會被擊穿，

zSUI1UOOu

故D錯誤。

5.（2021?福建南平月考）如圖所示，〃匝矩形線圈a6cd,放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的

勻強(qiáng)磁場中，線圈面積為S勻強(qiáng)磁場的邊界線。。'恰好位于ab和cd中點的連線上，線圈

繞。。，軸以角速度。勻速轉(zhuǎn)動，線圈與一個阻值為斤的電阻相連，其余電阻不計。則從圖示

位置開始計時，以下判斷正確的是（D）

A.圖中電壓表的示數(shù)為吟上

B.該線圈轉(zhuǎn)過90。過程中，通過7?的電荷量為白|

C.力時間內(nèi)，電阻。產(chǎn)生的熱量為'

BS3

D.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過30°時，磁通量變化率為丁

［解析］本題考查交變電流的產(chǎn)生和描述。由于線圈只有一側(cè)邊在磁場中切割磁感線，

所以線圈繞。。'軸以角速度。勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為4=*二圖中電壓

表的示數(shù)為〃=冬=*？，選項A錯誤；該線圈轉(zhuǎn)過90。過程中，磁通量變化A。=噂，

V22V22

—、①BS

通過”的電荷量為°=/?1=丁"^-=%?選項B錯誤；力時間內(nèi)，電阻A產(chǎn)生的熱量為0

=以=y戶，選項C錯誤；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過30°時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為￡=與\in30。

K0/1Z

nBSco'①'①BS3

=F—,由可得此時磁通量變化率為y=一廣，選項D正確。

6.（2020?廣東七校聯(lián)考）如圖所示，豎直長導(dǎo)線通有恒定電流，一矩形線圈a6cd可繞

其豎直對稱軸aa轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈繞軸以角速度。沿逆時針（沿軸線從上往下看）方向勻速轉(zhuǎn)動，

從圖示位置開始計時，下列說法正確的是（BD）

9

02

A.2=0時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大

ji

B.0^-—時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向為36c曲

/,co

JI

C.力=丁時，線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢也為零

乙co

D.線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次

［解析］通電導(dǎo)線在其周圍產(chǎn)生磁場，在其右側(cè)產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外，離導(dǎo)線越

遠(yuǎn)，磁場越弱，在t=0時刻，a6邊和cd邊轉(zhuǎn)動時，速度方向與磁場平行，故不切割磁感線

JI

不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A錯誤；在0?亡時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可

JI.

知，線圈中感應(yīng)電流方向為36cda,故B正確；t=~—時，線圈的磁通量為零，助邊和cd邊

/co

轉(zhuǎn)動時，磁通量的變化率不為零，故感應(yīng)電動勢不為零，故c錯誤；線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方

向改變兩次，故D正確。

7.（2020?福建龍巖三月質(zhì)檢）某電風(fēng)扇擋位變換器的電路如圖所示，它可視為一個可調(diào)

壓的理想變壓器，總匝數(shù)為2000匝的線圈兩端接交變電源，輸入電壓為u=220小sin

100JTt（V）,擋位1、2、3、4對應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為200匝、600匝、1000匝、2000匝。

電動機(jī)M的內(nèi)阻r=8Q、額定電壓〃=220V、額定功率々HOW,則下列說法正確的是（AD）

A.交變電流的頻率為50Hz

B.當(dāng)選擇擋位3后，電動機(jī)兩端的電壓為11琲V

C.當(dāng)由擋位3變?yōu)閾跷?后，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變快

D.當(dāng)選擇擋位4后，電動機(jī)的輸出功率為108W

220V2

［解析］交變電流的頻率『=三=50Hz,A正確；原線圈電壓的有效值優(yōu)=—言一V二220

V2

V,當(dāng)選擇擋位3后，根據(jù)理想變壓器的電壓規(guī)呼常解得電動機(jī)兩端電壓戶系

XI000V=110V,B錯誤；擋位3變?yōu)閾跷?后，電動機(jī)兩端電壓減小，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變慢,

C錯誤；當(dāng)選擇擋位4后，電動機(jī)兩端的電壓為220V,通過電動機(jī)的電流/=￡=界A=0.5

A,電動機(jī)的輸出功率產(chǎn)出=P—/r=110W-0.52X8W=108W,D正確。

8.如圖，利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不

變，當(dāng)用電高峰到來時（CD）

A.輸電線上損耗的功率減小

B.電壓表%的示數(shù)減小，電流表4的示數(shù)增大

C.電壓表5的示數(shù)減小，電流表Az的示數(shù)增大

D.用電功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小

［解析］當(dāng)用電高峰到來時，用戶總電阻減小，則電流表A2的示數(shù)變大，輸電線上的電

流變大，即電流表4的示數(shù)增大，輸電線上損耗的功率、電壓都變大，A錯誤；因為發(fā)電廠的

輸出電壓恒定，則升壓變壓器的輸出電壓也不變，即電壓表％的示數(shù)不變，B錯誤；輸電線上

的電壓損失變大，故降壓變壓器的初級電壓減小，由理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比得次級

電壓也減小，即電壓表V?的示數(shù)減小，C正確；用戶消耗的功率與發(fā)電廠輸出總功率約比值為

勺儀=1—答=1—芋，因為輸電線上的電流增大，則電壓損失△〃增大，倒不變，所以用

1U\1U\

戶消耗的功率與發(fā)電廠輸出總功率的比值減小，故D正確。

二、非選擇題（本題共3小題，共52分。）

9.（12分）（2021?東北師大附中、重慶一中等六校聯(lián)考）某小組利用如圖甲所示電路測量

電源電動勢和內(nèi)阻。其中電壓傳感器內(nèi)阻可視為無窮大，電流表內(nèi)阻可視為零，其量程為0?

0.3A,7?為定值電阻，兄為置于控溫爐內(nèi)的二極管，二極管內(nèi)電流4=0.10A時其兩端電壓

〃與溫度的關(guān)系如圖乙所示。

Q

甲

乙

（1）將電路中的電壓傳感器〃端與“端連接，閉合開關(guān)，電壓傳感器的示數(shù)為L8V時,

⑵將電壓傳感器〃端改接到電路中0端，通過控溫爐改變溫度，讀出不同溫度時的U、I,

得到的〃一/關(guān)系圖線如圖丁所示，則根據(jù)圖像可知電源電動勢￡為2QV,內(nèi)阻r為LQQ；

(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)撤去電壓傳感器，若電流表的示數(shù)剛好為To,則二極管的溫度應(yīng)該為陷。C(結(jié)果保留

兩位有效數(shù)字)o

［解析］(1)電流表量程為0~0.3A,由題圖丙可知，其分度值為0.01A,需估讀到千

分位,即示數(shù)為0.200Ao

(2)將電壓傳感器的〃端改接到電路中0端，電壓傳感器測量控溫爐兩端電壓，但由于正

負(fù)接線柱接反了，因此測量的數(shù)值會變?yōu)樨?fù)值，計算時取絕對值即可，根據(jù)題圖丁所示的U

//'1QV

-I,圖線可知，電源電動勢￡=9.0V；定值電阻的阻值"=丁=0A由閉合電

1U.ZUUn.=9

路歐姆定律有￡=什/(〃+力，由題圖丁所示圖像可知，當(dāng)仁6.0V時，/=0.300A,代入

數(shù)據(jù)解得，電源內(nèi)阻r=L0

(3)由閉合電路歐姆定律得￡=什/0?+?)，電路電流7o=O.10A時，解得二極管兩端電

壓〃=8V,由題圖丁所示圖像可知，溫度為32°C。

10.(20分)某學(xué)校物理興趣小組自制一臺手搖發(fā)電機(jī)，原理如圖所示，長方形線圈面積

S=1.0X10-2m2,線圈的匝數(shù)4100,線圈的總電阻r°=0.5Q,接觸電阻(兩電刷的總阻值)r

=0.5Q,當(dāng)學(xué)生以周期7=1s勻速轉(zhuǎn)動線圈時，接入電路中的規(guī)格為“2.5V0.75W”

的小燈泡正常發(fā)光?！比?.14。求：

(1)從圖示時刻開始計時，發(fā)電機(jī)電動勢的瞬時值表達(dá)式；

(2)線圈處勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

(3)如果人做功轉(zhuǎn)化為電能的效率/7=30%,則手搖線圈轉(zhuǎn)動一周人做的功；

(4)從圖示時刻開始計時，線圈轉(zhuǎn)動90°的過程中通過小燈泡的電荷量。(結(jié)果保留兩位

有效數(shù)字)

XX；XX

xXX

S

[^](l)e^sin2^V(2)0.63T(3)2,8J(4)0.068C

［解析］(1)從圖示時刻開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為

6=NBS3sin3t

&=NBS3

2兀

3=——

T

笈P

有效值￡=1=/(n+r+A燈)=-(2o+r+7?ff)

1f

RK=4

聯(lián)立解得e=*sin2n…

(2)由&=4E=NBS3=NBSX*

廠14

>\J2X-X1

*ET0

得8=—T?O.63T?

"NS2X3.14X100X1.0X10

（3）由功能原理可得

〃/人=/(n+r+7?燈)X7

f2o+r+7?(TXT

即歷人=n

代入數(shù)據(jù)解得例人=2.8Jo

（4）由法拉第電磁感應(yīng)定律可知

—N、①

E=^r

由閉合電路歐姆定律可得

_E

]r0+r-\-Rti

q—It

NN0NBS

聯(lián)立解得q=

/b+r+7?trr0-\-r-\-Ru

代入數(shù)據(jù)得g^O.068Co

11.（20分）（2020?北京海淀質(zhì)檢）如圖甲所示，長、寬分別為乙、。的矩形金屬線框位

于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為〃，總電阻為r,可繞其豎直中心軸4。轉(zhuǎn)動。線框的兩個末端分別

與兩個彼此絕緣的銅環(huán)。、〃（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷和定值電阻"相連。線框所在

空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小隨時間￡的變化關(guān)系如圖乙所示，其

中氏、瓜和心均為已知。在0?人的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平而和磁場垂直；^時刻

后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度。勻速轉(zhuǎn)動。求：

B1

SO。

(1)0?G時間內(nèi)通過電阻7?的電流大??；

(2)線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻A產(chǎn)生的熱量；

(3)線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電阻斤的電荷量。

rt、〃￡也Bi—R)/、(nB\L\L2\2HB\L\L2

［答案］(1)R+rty⑵""叩7)⑶行

［解析］(1)0?立時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢

A①nLiLzB］~Bo

E=n——=-------------

Atti

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻A的電流

EnLiLzB\—BQ

IR-VrR-\-rt\0

(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值3nB\L\L2。

、歷

感應(yīng)電動勢的有效值E=/&L\L2。

通過電阻衣的電流的有效值/=乎嚕如

zK-vr

2兀

線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t=——

(JL)

此過程中，電阻〃產(chǎn)生的熱量

Q=fRt=兀0=(7?+_rJ°

—A①nRJJ、

(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90。的過程中，平均感應(yīng)電動勢少="「=七號

平均感應(yīng)電流

7=R￡-rr=△Nt叱R￡+r

通過電阻〃的電荷量(7=7A力=嚶2。

R-\~r

實驗十四傳感器的簡單應(yīng)用

一、實驗?zāi)康?/p>

1.知道什么是傳感器，知道光敏電阻和熱敏電阻的作用。

2.能夠通過實驗探究光敏電阻和熱敏電阻的特征。

3.了解常見的各種傳感器的工作原理、元件特性及設(shè)計方案。

二、實驗原理

傳感器是將它所感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量的量（一般是電學(xué)

量）的一類元件。例如：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)換后的信號經(jīng)過相應(yīng)的儀器進(jìn)行處理，就可達(dá)到自動

控制等各種目的。

三、實驗器材

鐵架臺，溫度計，多用電表，燒杯，開水（可裝在熱水瓶內(nèi)），冷水，熱敏電阻，光敏電

阻，導(dǎo)線，紙帶，光電計數(shù)器，鉤碼。

四、實驗步驟

1.熱敏電阻特性實驗：如圖所示。

①在燒杯內(nèi)倒入少量冷水，放在鐵架臺上，將懸掛在鐵架臺上的溫度計放入水中。

②將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，將兩支表筆短接，調(diào)零后再將兩支表筆分別

與熱敏電阻的兩個輸出端相連。

③將熱敏電阻放入燒杯內(nèi)的水中，在歐姆擋上選擇合適的倍率，再重新調(diào)零,把兩支表

筆接到熱敏電阻兩輸出端，觀察表盤指示的熱敏電阻的阻值，填入表格內(nèi)。

實驗記錄：

實驗次數(shù)

溫度/℃

電阻/Q

④分幾次向燒杯內(nèi)倒入開水，觀察不同溫度時熱敏電阻的阻值，記錄在表格內(nèi)。

⑤通過比較這些測得的數(shù)據(jù)，看看熱敏電阻的阻值是怎樣隨溫度變化的。

⑥將多用電表的選擇開關(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。

2.光敏電阻特性實驗：如圖所示。

①將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，選擇合適的倍率，將兩支表筆短接后調(diào)零。

②把多用電表的兩支表筆接到光敏電阻的兩個輸出端，觀察表盤指示的光敏電阻的阻值,

記錄下來。

③將手張開放在光敏電阻的上方，擋住照到光敏電阻上的部分光線，觀察表盤所示光敏

電阻阻值的變化，記錄下來。

④上下移動手掌，觀察光敏電阻阻值的變化。

⑤將多用電表的選擇開關(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。

3.光電計數(shù)的基本原理

將鉤碼放在紙帶上，如圖所示。拖動紙帶向前運動，觀察光電計數(shù)器上的數(shù)字變化。

4.簡單自動控制實驗

請同學(xué)們自己設(shè)計一個由熱敏電阻或光敏電阻作為傳感器的簡單自動控制實驗。

五、注意事項

1.在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并

同時讀出水溫。

2.可用圖像描出電阻隨溫度的變化圖像來分析其規(guī)律。

3.光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小

孔改變射到光敏電阻上的光的多少。

4.光電計數(shù)器是比較精密的儀器，使用過程中注意輕拿輕放。

核心考點?重點突破

HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO

考點一用溫度傳感器設(shè)計控制電路

?■例1現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超

過60。。時，系統(tǒng)報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過4時就

會報警），電阻箱（最大阻值為999.9Q）,直流電源（輸出電壓為〃內(nèi)阻不計），滑動變阻器

卡（最大阻值為1000Q）,滑動變阻器泥（最大阻值為2000Q）,單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線

若干。

在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知〃約為18V,約為10mA；流過報警器的電流超過20mA

時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60℃時阻值為650.0Q。

(1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。

熱敏電阻

(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器多(選填“用”或“兄”)。

(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：

①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為650.0Q；

滑動變阻器的滑片應(yīng)置于以選填“a”或"b”)端附近，不能置于另一端的原因是接通電源

后，流過報警器的電流會超過20mA,報警器可能損壞。

②將開關(guān)向￡(選填“c”或)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器

開始報警。

(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用。

［解析］(1)電路圖連接如圖。

(2)報警器開始報警時，對整個回路有

代入數(shù)據(jù)可得左滑=1150.0Q,因此滑動變阻器應(yīng)選擇用。

(3)①在調(diào)節(jié)過程中，電阻箱起到等效替代熱敏電阻的作用，電阻箱的阻值應(yīng)為報警器報

警時熱敏電阻的阻值，即為650.0Q?；瑒幼冏杵髟陔娐分袨橄蘖鹘臃?，滑片應(yīng)置于6端附

近，若置于另一端a時，閉合開關(guān)，則電路中的電流7=1^A心27.7mA,超過報警器最大

650.0

電流20mA,報警器可能損壞。②開關(guān)應(yīng)先向c端閉合，移動滑動變阻器的滑片，直至報警器

開始報警為止。

考點二用光傳感器設(shè)計控制電路

??例2為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采

用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)

弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻兄在不同照度下的阻值如下表：

照度/1X0.20.40.60.81.01.2

電阻/kQ754028232018

(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在圖甲給定的坐標(biāo)系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變化的曲線，并

說明阻值隨照度變化的特點。

(2)如圖乙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，請

利用下列器材設(shè)計一個簡單電路。給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0lx

時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響)提供

的器材如下：光敏電阻凡(符號6^—,阻值見圖表)；

直流電源雙電動勢3V,內(nèi)阻不計)；

定值電阻：R=10kQ,兄=20kQ,R=40kQ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)

S及導(dǎo)線若干。

［答案］(1)光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線如圖甲所示，光敏電阻的阻值隨光的照度

的增大非線件減小

(2)電路原理圖見圖乙

|照明系統(tǒng)|

|控制開關(guān)|

乙

［解析］(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點連線，得到如答案中所示的變化曲線。

阻值隨照度變化的特點：光敏電阻的阻值隨光的照度的增大非線性減小。

(2)因天色漸暗照度降低至L0lx時啟動照明系統(tǒng)，此時光敏電阻阻值為20kQ,兩端

電壓為2V,電源電動勢為3V,故應(yīng)串聯(lián)一個分壓電阻，分壓電阻阻值為10kQ,即選用

兆；此電路的原理圖見答案。

考點三實驗拓展應(yīng)用

除了熱敏電阻和光敏電阻外，還有一些常用的傳感器元件如下:

1.壓敏電阻：將壓力轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電阻）。

2.氣敏電阻：將氣體濃度轉(zhuǎn)換電學(xué)量（電阻）。

3.光電管：將所收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

4.電容器：將位移、角度、壓力轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電容）。

5.霍爾元件：將磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電壓）。

6.彈簧：將彈力、加速度轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電流）。

?■例3傳感器是把非電學(xué)量（如速度、溫度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的

一種元件，在自動控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分

的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器A（電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的

可變電阻）和顯示體重大小的儀表?（實質(zhì)是理想電流表）組成。壓力傳感器表面能承受的最大

壓強(qiáng)為1X10,Pa,且已知壓力傳感器的電阻片與所受壓力的關(guān)系如表所示。設(shè)踏板和壓桿的

質(zhì)量可以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V,g取10m/s:請作答:

踏板

壓桿-

感器火

_，_______|<_

壓力方N0250500750100012501500???

電阻分Q300270240210180150120…

（1）該秤零點（即踏板空載時）的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤1.6X103A處二

（2）如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA,這個人的質(zhì)量是以kg。

［解析］（1）由題表格知，踏板空載時，壓力傳感器的電阻片=300Q,

此時電流表中電流7=g=點A=l.6X10TAo

KJUU

（2）當(dāng)電流=20mA=2Xl（p2A時,壓力傳感器的電阻*Q=240Q,

1ZA1U

由表格可知，這個人受到的重力為500N,此人質(zhì)量為50kg。

1變式訓(xùn)練）（多選）霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理圖如圖所示，傳感器固定在圓盤附近，

圓盤上固定4個小磁體。在a、6間輸入方向由a到6的恒定電流，圓盤轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)磁體經(jīng)

過霍爾元件，傳感器c、d端輸出一個脈沖電壓，檢測單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)可得到圓盤的轉(zhuǎn)速。

關(guān)于該測速傳感器，下列說法中正確的是（CD）

A.在圖示位置時刻d點電勢低于c點電勢

B.圓盤轉(zhuǎn)動越快，輸出脈動電壓峰值越高

C.c、d端輸出脈沖電壓的頻率是圓盤轉(zhuǎn)速的4倍

D.增加小磁體個數(shù)，傳感器轉(zhuǎn)速測量更準(zhǔn)確

［解析］霍爾元件有電子或空穴導(dǎo)電，根據(jù)左手定則，載流子向上表面偏轉(zhuǎn)，即c點，

所以c點電勢低于d點，故A項錯誤；最終電子在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，設(shè)

霍爾元件的長寬厚分別為a、b、c,有用qvB,所以〃=仍%輸出脈沖電壓的峰值與圓盤轉(zhuǎn)

動快慢無關(guān)，故B項錯誤；當(dāng)小磁體靠近霍爾元件時，就是會產(chǎn)生一個脈沖電壓，因此c、d

端輸出脈沖電壓的頻率是圓盤轉(zhuǎn)動頻率的4倍，即為轉(zhuǎn)速的4倍，故C項正確；當(dāng)增加小磁

體個數(shù)，傳感器c、，端輸出一個脈沖電壓頻率變高，那么傳感器轉(zhuǎn)速測量更準(zhǔn)確，故D項正

確。

2年高考?1年模擬

2NIANGAOKAO1NIANMONI

1.（2020?上海黃浦區(qū)調(diào)研）如圖所示，用力傳感器從6共同支起一個質(zhì)量為0的光滑

球。其中4對球的作用力方向與水平方向間夾角始終為30°,8對球的作用力方向可調(diào)，為

使球保持平衡，傳感器B對球作用力的作用點所在范圍為②③（在區(qū)域①、②、③、④、

⑤中選填），作用力的最小值為生空。（重力加速度為g）

［解析］以球為研究對象，受重力儂和力傳感器/對它

的支持力"及力傳感器8對它的作用力片，如圖所示，為使球保持平衡，根據(jù)平行四邊

形定則可知，傳感器6對球作用力的作用點所在范圍應(yīng)在②③區(qū)域內(nèi)。當(dāng)傳感器6對球的作

用力片與傳感器A對它的支持力區(qū)垂直的時候，傳感器6對球的作用力最小，最小值為FB=

^cos30°=

2

2.（2020?北京模擬）如圖甲為某熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖像，其中溫度在一30℃?

100℃之間變化。某同學(xué)用該熱敏電阻吊制作測溫裝置。為實現(xiàn)測溫，他根據(jù)伏安法測量熱

敏電阻阻值，然后根據(jù)圖像讀出溫度。為測量北京冬季室外溫度，可供使用的器材有：電壓

表Vi（量程為0?3V,內(nèi)阻約為5kQ）；電壓表”（量程為0?5V,內(nèi)阻約為10kQ）；電流

表人（量程為0?10mA,內(nèi)阻約為100Q）；電流表A2（量程為0-200口A,內(nèi)阻約為1000Q）；

電源（電動勢為3V,內(nèi)阻不計）；滑動變阻器以最大阻值為20Q）；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。

甲

（1）綜合以上信息，請你幫助該實驗小組設(shè)計出科學(xué)合理的測量熱敏電阻阻值的電路圖,

其中電壓表應(yīng)選用過（填"%”或"％”）,電流表應(yīng)選用里（填“AJ或“AJ）,將測量電路

圖畫在方框內(nèi)。

［答案］

（2）根據(jù)熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特點，可以制成測溫儀表，某同學(xué)設(shè)計了如圖乙所

示電路，電路元件有電源（電動勢為3V,內(nèi)阻不計）、毫安表（量程。?1.5mA、內(nèi)阻不計）、

滑動變阻器（用最大阻值2kQ、尼最大阻值500Q）、開關(guān)、導(dǎo)線。實驗中選用的滑動變阻器

為國（填“七”或“兄”），使用時先使/、8直接接在一起，調(diào)整滑動變阻器，使毫安表達(dá)到

滿偏，在毫安表此位置標(biāo)注溫度約為100（90?105均正確）。C,此后滑動變阻器阻值不改變。

接入熱敏電阻，不同溫度對應(yīng)表盤溫度，則越靠近刻度盤右端表示的溫度越高（填“高”或

“低”）=毫安表示數(shù)為0.15mA處溫度約為瓷℃o

乙

［解析］（1）冬季北京室外溫度約零下10攝氏度，熱敏電阻阻值約24kQ,是大電阻，

3V

電源電動勢確定，則最大電流/=24XI0LQ=125UA,電壓表選擇％,電流表選擇Az,并

采用電流表內(nèi)接法測電阻，電路圖如答案圖所示。

3V

（2）毫安表需要達(dá)到滿偏，所以回路電阻仁,=2000Q,所以滑動變阻器選

1.5X10A

擇卡；當(dāng)/、6接在一起，相當(dāng)于熱敏電阻阻值為零，此時溫度約為100℃；根據(jù)閉合電路歐

F

姆定律/=萬工方，電流小的大，說明溫度低，所以電流大說明溫度高。根據(jù)前面公式，當(dāng)/

=0.15mA時，吊=18kQ,根據(jù)圖像，溫度約為一4℃。

第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

一、選擇題（本題共15小題，1?10題為單選，11?15題為多選）

1.有人根據(jù)條形磁鐵的磁場分布情況用塑料制作了一個模具，模具的側(cè)邊界剛好與該條

形磁鐵的磁感線重合，如圖所示。另取一個柔軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置，線圈

貼著模具上下移動的過程中，下列說法正確的是（地磁場很弱，可以忽略）（B）

A.線圈切割磁感線，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流

B.線圈緊密套在模具上移動過程中，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生

C.由于線圈所在處的磁場是不均勻的，故而不能判斷線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生

D.若線圈平面放置不水平，則移動過程中會產(chǎn)生感應(yīng)電流

［解析］本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)題述可知，模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁

感線重合，柔軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置，線圈貼著模具上下移動的過程中，線

圈中磁通量不變，所以線圈緊密套在模具上移動的過程中線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項B

正確，A、C、D錯誤。

2.如圖所示，閉合圓形導(dǎo)體線圈放置在勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場平行，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)

度逐漸增大時，以下說法正確的是（C）

A.線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流

B.線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流

C.線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流

D.線圈面積有縮小的傾向

［解析］由于線圈平面與磁場平行，所以穿過線圈的磁通量為零。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時,

穿過線圈的磁通量仍然為零，則線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故只有C正確。

3.如圖所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬導(dǎo)線圈I突然縮小為線圈H,則關(guān)于線圈的

感應(yīng)電流及其方向（從上往下看）是（A）

A.有順時針方向的感應(yīng)電流

B.有逆時針方向的感應(yīng)電流

C.先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流

D.無感應(yīng)電流

［解析］穿過線圈的磁通量包括磁體內(nèi)和磁體外的一部分，總磁通量是向上的。當(dāng)線圈

突然縮小時總磁通量向上增加，原因是磁體外向下穿線圈的磁通量減少。故由楞次定律判斷,

感應(yīng)電流的方向為順時針方向。

4.（2020?云南昆明診斷）兩固定且互相垂直的無限長直導(dǎo)線工與心在同一豎直面內(nèi)，導(dǎo)

線中通有大小相等、方向如圖所示的恒定電流。有一正方形導(dǎo)線框4比2初始時刻，邊與

Z重合，邊與八重合，所有導(dǎo)線間彼此絕緣，下列說法正確的是（D）

A.若導(dǎo)線框向右平移，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流

B.若導(dǎo)線框向上平移，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流

C.若導(dǎo)線框沿/C方向平移，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流

D.若導(dǎo)線框向右平移，Z對切邊的安培力垂直切邊向右

［解析］本題考查楞次定律、安培力。根據(jù)題意和通電直導(dǎo)線周圍磁場的特點可知，初

始時刻，線框中磁通量為零。若導(dǎo)線框向右平移，導(dǎo)線框中合磁場方向為垂直紙面向外，導(dǎo)

線框內(nèi)磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，選項A錯誤;

若導(dǎo)線框向上平移，導(dǎo)線框中合磁場方向為垂直紙面向里，導(dǎo)線框內(nèi)磁通量增大，根據(jù)楞次

定律可知，導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，選項B錯誤；若導(dǎo)線框沿/C方向平移，導(dǎo)

線框中磁通量一直為零，導(dǎo)線框內(nèi)不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項C錯誤；若導(dǎo)線框向右平移，導(dǎo)線

框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，，在切邊處產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，由左手定則可

知，，對切邊的安培力方向水平向右，選項D正確。

5.一個簡易的電磁彈射玩具如圖所示。線圈、鐵芯組合充當(dāng)炮筒，硬幣充當(dāng)子彈。現(xiàn)將

一個金屬硬幣放在鐵芯上（金屬硬幣半徑略大于鐵芯半徑），剛開始時電容器處于無電狀態(tài)，

則下列說法正確的是（D）

A.要將硬幣射出，可直接將開關(guān)撥向2

B.當(dāng)開關(guān)撥向1時，有短暫電流出現(xiàn)，且電容器上極板帶負(fù)電

C.當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間，鐵芯中的磁通量減小

D.當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間，硬幣中會產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場

［解析］本題考查電容器的充、放電及楞次定律在運動問題中的應(yīng)用。直接將開關(guān)撥向2,

電容器不會放電，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不能將硬幣射出，選項A錯誤；當(dāng)開關(guān)撥向1時,

電容器充電，有短暫電流出現(xiàn)，且電容器上極板帶正電，選項B錯誤；當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬

間，電容器通過線圈放電，由安培定則可知，鐵芯中的磁場方向向下，磁通量增大，根據(jù)楞

次定律可知，在硬幣中會產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場，選項C錯誤，D正確。

6.如圖所示，通電導(dǎo)線梆與單匝矩形線圈a6cd共面，位置靠近成且與線圈相互絕緣。

當(dāng)廨中電流突然減小時，線圈所受安培力的合力方向（B）

b

A.向左B.向右

C.垂直紙面向外D.垂直紙面向里

［解析］解法一：當(dāng)胸中電流突然減小時，單匝矩形線圈a6cd垂直紙面向里的磁通量

減小，根據(jù)楞次定律，線圈abed中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為順時針方向，由左手定則可知ab

邊與cd邊所受安培力方向均向右，所以線圈所受安培力的合力方向向右，B正確。解法二：

由對楞次定律中“阻礙”的理解可知，當(dāng)航中電流突然減小而導(dǎo)致線圈aAd垂直紙面向里

的磁通量減小時，線圈aAd一定會有向右運動的趨勢以“阻礙”其磁通量的減小，所以其所

受安培力的合力方向向右，B正確。

7.如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工

作過程中某段時間通電線圈中存在如圖順時針（從左向右看）方向均勻增大的電流，則（D）

A.無金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針

B.無金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流增大

C.有金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針

D.有金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化

［解析］無金屬片通過時，接收線圈中向右的磁通量增大，產(chǎn)生逆時針方向電流，且電

流大小恒定，故A、B錯誤；有金屬片通過時，金屬片和接收線圈中產(chǎn)生同向的感應(yīng)電流，將

空間中的磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，故C錯誤，D正確。

8.（2021?天津月考）如圖所示，表面粗糙的U形金屬線框水平固定，其上橫放一根阻值

為丹的金屬棒a6,金屬棒與線框接觸良好，一通電螺線管豎直放置在線框與金屬棒組成的回

路中，下列說法正確的是（C）

A.當(dāng)變阻器滑片尸向上滑動時,螺線管內(nèi)部的磁通量增大

B.當(dāng)變阻器滑片產(chǎn)向下滑動時,金屬棒所受摩擦力方向向右

C.當(dāng)變阻器滑片產(chǎn)向上滑動時,流過金屬棒的電流方向由a到b

D.當(dāng)變阻器滑片戶向下滑動時，流過金屬棒的電流方向由a到6

［解析］根據(jù)安培定則可知螺線管下端為N極，而穿過回路的磁通量分為兩部分，一部

分為螺線管內(nèi)部磁場，方向豎直向下，一部分為螺線管外部磁場，方向豎直向上，而總的磁

通量方向為豎直向下。當(dāng)變阻器滑片戶向上滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻增大，螺線

管中電流減小，產(chǎn)生的磁場變?nèi)酰创┻^回路的磁通量向下減小，根據(jù)楞次定律可得流過金

屬棒的電流方向由a到6,A錯誤，C正確；當(dāng)變阻器滑片尸向下滑動時，滑動變阻器連入電

路的電阻減小，螺線管中電流增大，產(chǎn)生的磁場變強(qiáng)，即穿過回路的磁通量向下增大，根據(jù)

楞次定律可得流過金屬棒的電流方向由6到a,而金屬棒所處磁場方向豎直向上，由左手定則

可知，金屬棒所受安培力方向向右，故金屬棒所受摩擦力方向向左，B、D錯誤。

9.（2020?北京房山區(qū)期末）如圖甲所示，開關(guān)S接通后又迅速斷開，電流計指針由中央

位置向右偏后再回到中央，當(dāng)把一個螺線管和這個電流計按如圖乙所示串聯(lián)起來后，將一個

條形磁鐵插入或拔出螺線管時，螺線管中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，電流計指針由中央

位置向左偏，這說明（C）

甲乙

A.圖乙中的感應(yīng)電流是從電流計的“+”接線柱流入的

B.圖乙中螺線管內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上

C.如果磁鐵的下端是N極，則磁鐵正在遠(yuǎn)離螺線管

D.如果磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在遠(yuǎn)離螺線管

［解析］本題主要考查楞次定律。由題圖甲可知，當(dāng)電流從“+”接線柱流入從“一”

接線柱流出時，電流計指針向右偏；在題圖乙裝置中電流計指針向左偏，說明電流從“一”

接線柱流入從“+”接線柱流出，可知在螺線管中的電流俯視看應(yīng)是順時針，根據(jù)右手螺旋

定則，螺線管中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場是向下的，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場要阻礙

原來磁場磁通量的變化，所以原來的磁場應(yīng)該是向上增加或向下減小，即若磁鐵的下端是N

極，則磁鐵正在遠(yuǎn)離螺線管；若磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在靠近螺線管，綜上可知，C正

確。