2020版高考物理總復習 第十一章 第11章 第1節(jié)練習（含解析）

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1、第十一章 交變電流 傳感器 考點內容 要求 高考(全國卷)三年命題情況對照分析 2016 2017 2018 交變電流、交變電流的圖像 Ⅰ Ⅰ卷T16:變壓器原、副線圈的三個基本關系以及電路的相關知識(原線圈中串有電阻) Ⅲ卷T19:變壓器原、副線圈的三個基本關系(原線圈中串有燈泡) Ⅲ卷T21:考查交變電流的產生及描述 未命題 Ⅲ卷T16:將正弦交變電流和方波 交變電流、有效值、焦耳定律有機融合 Ⅲ卷T20:考查交變電流圖像、法拉第電磁感應定律、楞次定律及其相關的知識點 正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值 Ⅰ 理想變壓器 Ⅱ 遠距離輸電 Ⅰ

2、實驗十二:傳感器的簡單使用 1.考查方式:高考涉及考點有交變電流的產生規(guī)律、圖像及變壓器的工作原理,一般難度中等或者中等偏下,以選擇題居多. 本章還將重點考查: (1)交變電流產生的原理、圖像表達式及有效值的計算; (2)變壓器原理中的電壓比、電流比、功率關系及輸電過程中的能量損耗. 說明:(1)不要求討論交變電流的相位和相位差的問題;(2)只限于單相理想變壓器. 2.命題趨勢:變壓器結合電路分析仍將是今后命題的熱點. 第1節(jié)　交變電流的產生和描述 基礎知識 一、交變電流 1.交變電流:大小和方向隨時間做周期性變化的電流. 2.正弦交流電的產生和圖像 (1)產生

3、:如圖所示,在勻強磁場里,線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動. (2)中性面 ①定義:與磁場方向垂直的平面. ②特點:線圈位于中性面時,穿過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,感應電動勢為零.線圈每經過中性面一次,電流的方向就改變一次. (3)圖像:用以描述交變電流隨時間變化的規(guī)律,如果線圈從中性面位置開始計時,其圖像為正弦曲線,如圖所示. 教 材 解 讀 1.人教版教材選修3-2 P31手搖教學發(fā)電機產生交變電流;轉動手柄,觀察紅黃二極管的發(fā)光情況,請問觀察到什么現(xiàn)象?說明什么問題? 答案:轉動速度較慢的時候,觀察到兩個二極管輪流發(fā)光且比較暗;轉速稍微加快,兩個發(fā)

4、光二極管亮度增大且?guī)缀跬瑫r閃閃發(fā)光,分不出前后,說明電流的方向不斷改變,改變快慢與線圈轉動的速度有關. 2.人教版教材選修3-2 P32圖5.1-3交流發(fā)電機線圈的平面示意圖中,設勻強磁場磁感應強度為B,正方形線圈邊長為L,匝數(shù)為n,以O1O2為起點、角速度ω勻速轉動,經過時間t轉至實線位置,試推導此時線圈中感應電動勢的表達式. 答案:AB邊產生的感應電動勢e1=nBLvsin θ,θ為線圈轉過的角度,因為v=ωr=ωL,θ=ωt,可得e1=nBL2ω·sin ωt;同理CD邊產生的感應電動勢e2=nBL2ω·sin ωt.則線圈中感應電動勢e=nBL2ω·sin ωt. 二、描述交

5、變電流的物理量 1.交變電流的周期和頻率的關系:T=. 2.交變電流的“四值” (1)瞬時值:交變電流某一時刻的值,是時間的函數(shù). (2)峰值:交變電流(電流、電壓或電動勢)所能達到的最大的值,也叫最大值. (3)有效值:跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值叫做交變電流的有效值.對正弦交流電,其有效值和峰值的關系為:E=,U=,I=. (4)平均值:用=n來計算. 特別提醒 通常所說交變電流、電壓的數(shù)值,各種交流電氣設備所標的額定電壓和額定電流的數(shù)值,一般交流電表測量的數(shù)值,都是指有效值(除非有特殊說明). 自 主 探 究 閱讀教材選修3-2 P35內容回答,生活

6、中提到的哪些方面指的是交變電流的有效值? 答案:人們通常說的家庭用電電壓為220 V;交流電氣設備上標出的額定電壓、額定電流;保險絲的熔斷電流;交流電表的示數(shù)等均為有效值. 過關巧練 1.思考判斷 (1)交變電流的主要特征是電流的方向隨時間周期性變化.(　√　) (2)線圈經過中性面位置時產生的感應電動勢最大.(　×　) (3)我國使用的交流電周期是0.02 s,電流方向每秒鐘改變100次.(　√　) (4)任何交變電流的最大值Im與有效值I之間的關系是Im=I.(　×　) (5)交流電壓表及電流表的讀數(shù)均為峰值.(　×　) 2.小型交流發(fā)電機中,矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速

7、轉動,產生的感應電動勢與時間呈正弦函數(shù)關系,如圖所示.此線圈與一個R=10 Ω的電阻構成閉合電路,電路中的其他電阻不計.下列說法正確的是(　C　) A.交變電流的周期為0.125 s B.交變電流的頻率為8 Hz C.交變電流的有效值為 A D.交變電流的最大值為4 A 解析:由題圖可知交變電流的周期是0.250 s,A項錯誤;線圈中產生的交變電流為正弦式交變電流,交變電流的頻率f== Hz=4 Hz,B項錯誤;感應電動勢的最大值為20 V,從而可推出:交變電流的最大值Im== A=2 A,D項錯誤;交變電流的有效值I== A,C項正確. 3.[人教版選修3-2·P34·T5改

8、編]電阻不計的單匝矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動,產生的交流電壓瞬時值表達式為u=100cos 100πt(V).下列說法正確的是(　A　) A.當線圈平面與磁感線平行時,磁通量變化率最大 B.該交變電壓的頻率為100 Hz C.穿過線圈的磁通量最大值是 Wb D.用理想電壓表測量該電壓,其示數(shù)約為141 V 解析:當線圈平面與磁感線平行時,產生的感應電動勢最大,此時磁通量變化率最大,故A正確;頻率f=Hz=50 Hz,故B錯誤;感應電動勢的最大值Em=100 V,根據(jù)Em=BSω可知BS== Wb= Wb,故C錯誤;電壓表測量的是有效值,E==100 V,故D錯

9、誤. 考點研析 考點一　交變電流的產生及變化規(guī)律 1.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時) 　 　規(guī)律 物理量　 　 函數(shù)表達式 圖像 磁通量 Φ=Φmcos ωt= BScos ωt 電動勢 e=Emsin ωt=nBSωsin ωt 電壓 u=Umsin ωt=sin ωt 電流 i=Imsin ωt =sin ωt 2.兩個特殊位置及其特點 兩個特殊位置 特點 中性面 線圈處于中性面時,S⊥B,Φ最大,=0,e=0, i=0,交變電流方向發(fā)生改變 與中性面垂直的位置 線圈平面與中性面垂直時,S∥B,Φ=0,最

10、大,e最大,i最大,交變電流方向不改變 3.三點注意 (1)只要線圈平面在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動,就產生正弦式交變電流,其變化規(guī)律與線圈的形狀、轉動軸處于線圈平面內的位置無關. (2)Φ-t圖像與對應的e-t圖像是互余的. (3)電流方向的改變:線圈通過中性面時,電流方向發(fā)生改變,一個周期內線圈兩次通過中性面,因此電流的方向改變兩次. 【典例1】 在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖(甲)所示,產生的交變電動勢的圖像如圖(乙)所示,則(　B　) A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合

11、C.線框產生的交變電動勢有效值為311 V D.線框產生的交變電動勢頻率為100 Hz 解析:線框中感應電動勢與磁通量的變化率成正比,而t=0.005 s時e最大,A項錯誤;t=0.01 s時e=0,B項正確;電動勢有效值E=311× V≈220 V,C項錯誤;周期T=0.02 s,頻率f==50 Hz,D項錯誤. 【針對訓練】 如圖(甲)所示,一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中,并繞過ab,cd中點的軸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)所示為計時起點,并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正,則四幅圖正確的是(　D　) 解析:從圖(

12、甲)可以看出線圈從垂直于中性面位置開始旋轉,由楞次定律可判斷,初始時刻電流方向由b到a,故瞬時電流的表達式為i=-Imaxcos ωt,若從題圖(乙)所示位置開始計時,電流方向為adcb,與規(guī)定正方向相反,再轉過,電流將改變方向.并且電流表達式 i=-Imaxcos（+ωt）,選項D正確. 考點二　交變電流有效值的求解 1.正弦交變電流的有效值可利用公式E=,U=,I=直接計算,其中Em,Um,Im表示正弦交流電的峰值. 2.交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(電流通過電阻生熱)進行定義的,所以進行有效值計算時,要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進行計算.注意“三同”即“相同電阻”上,

13、“相同時間”內產生“相同熱量”.計算時“相同時間”至少要取一個周期的時間. 3.幾種典型的交變電流及其有效值 名稱 電流(電壓)圖像 有效值 正弦式 交變電流 I= U= 正弦式 半波交 變電流 I= U= 正弦單向 脈動電流 I= U= 矩形脈 動電流 I=Im U=Um 非對稱性 交變電流 I= U= 4.在交流電路中,在沒有具體說明的情況下,電壓表、電流表、功率表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值. 【典例2】 如圖所示是某種交變電流的電流隨時間變化的圖線,i>0部分的圖線是一個正弦曲線的正半周,i<0部分的圖線

14、是另一個正弦曲線的負半周,其最大值如圖中所示,則這種交變電流的有效值為(　C　) A.I0 B.I0 C.I0 D.I0 ?思路探究? (1)0～T周期內,電流的有效值怎么計算? 答案:連續(xù)的正弦式交變電流的有效值等于最大值除以. (2)0～3T周期內,電流的有效值怎么計算? 答案:非連續(xù)的正弦式交變電流的有效值按熱效應來計算. 解析:取一個周期時間,由電流的熱效應求解,設電流的有效值為I, 則I2R·3T=()2RT+()2R·2T, 解得I=I0,故選項C正確. 反思總結 (1)高中階段可以定量求解有效值的只有正弦式交變電流(或其一部分),方波式電流及其

15、組合. (2)遇到完整的正弦(余弦)函數(shù)圖像,正弦式正向脈動交變電流可根據(jù)I有=,E有=,U有=求解. (3)正弦式半波、矩形脈動等交變電流只能利用電流熱效應計算有效值. (4)其他情況的有效值一般不能進行定量計算,但有的可以與正弦式交變電流定性比較.如圖1交變電流與如圖2正弦式交變電流比較,可知其有效值小于Im. 1.[定義法]通過一阻值R=100 Ω的電阻的交變電流如圖所示,其周期為1 s.電阻兩端電壓的有效值為(　B　) A.12 V B.4 V C.15 V D.8 V 解析:R·2t1+R·2t2=·T代入I1=0.1 A,I2=0.2 A,t

16、1=0.4 s,t2=0.1 s,解得U=4 V. 2.[公式法]如圖(甲)所示,將電阻R1,R2并聯(lián)后再與R3串聯(lián),并通過開關S與交流電源連接成閉合回路.已知R1=R3=20 Ω,R2=10 Ω,合上開關S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖(乙)所示.則(　B　) A.通過R1的電流的有效值是0.6 A B.通過R2的電流的有效值是0.6 A C.R1兩端的電壓有效值是6 V D.R3兩端的電壓有效值是6 V 解析:根據(jù)通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t的變化關系圖線可得通過R2的電流的有效值為I2== A=0.6 A,所以選項B正確;R2兩端電壓的有效

17、值為U2=I2R2=0.6×10 V=6 V,因R1與R2并聯(lián),所以R1兩端的電壓有效值和R2兩端電壓的有效值相同,即U1=U2=6 V,所以選項C錯誤;通過R1的電流的有效值是I1==0.3 A,所以選項A錯誤;R3電壓的有效值U3=I3R3=(I1+I2)R3=0.9×20 V=18 V,所以選項D錯誤. 考點三　交變電流“四值”的比較和應用 對交變電流“四值”的比較 物理量 物理意義 適用情況及說明 瞬時值 e=Emsin ωt u=Umsin ωt i=Imsin ωt 計算任意時刻或任意位置交變電流的電壓或電流的大小,計算線圈某時刻的受力情況 峰值 (最大

18、值) Em=nBSω Im= 討論電容器或二極管的擊穿電壓 有效值 對正(余)弦式 交變電流有 E= U= I= (1)計算與電流的熱效應有關的量(如電功、電功率、電熱等) (2)電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值 (3)保險絲的熔斷電流為有效值 (4)電表的讀數(shù)為有效值 平均值 =BL =n = 計算通過電路截面的電荷量 【典例3】 如圖所示,線圈abcd的面積是0.05 m2,共100匝,線圈電阻為1 Ω,外接電阻R為9 Ω,勻強磁場的磁感應強度為B= T,當線圈以300 r/min 的轉速勻速旋轉時,求: (1)若從線圈處于中性面開始計時,寫

19、出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式; (2)線圈轉過 s時電動勢的瞬時值多大? (3)電路中,電壓表和電流表的示數(shù)各是多少? (4)從中性面開始計時,經 s通過電阻R的電荷量為多少? ?核心點撥? (1)中性面開始計時,表明為正弦交流電; (2)電路中的電表示數(shù)都是有效值; (3)計算電荷量時,需考慮物理量的平均值,而不能用有效值. 解析:(1)e=Emsin ωt =nBS·2πfsin(2πft) =100××0.05×2π×sin(2π×t)(V) =50sin 10πt(V). (2)當t= s時e=50sin(10π×)(V)=43.3 V. (3)電動勢的有

20、效值為E==V=35.4 V, 電流表示數(shù)I== A=3.54 A, 電壓表示數(shù)U=IR=3.54×9 V=31.86 V. (4) s內線圈轉過的角度θ=ωt=×2π×=. 該過程中ΔΦ=BS-BScos θ=BS, 由=,=,=, 得q=== C= C. 答案:(1)e=50sin 10πt(V)　(2)43.3 V (3)31.86 V　3.54 A　(4) C 1.[有效值、平均值的計算]如圖所示,一半徑為r的半圓形單匝線圈垂直放在具有理想邊界的勻強磁場中,磁場的磁感應強度為B.以直徑ab為軸勻速轉動,轉速為n,ab與磁場邊界重合,M和N是兩個滑環(huán),負載電阻為R.

21、線圈、電流表和連接導線的電阻不計,下列說法中正確的是(　A　) A.轉動過程中電流表的示數(shù)為 B.從圖示位置起轉過圈的時間內電阻R上產生的焦耳熱是 C.從圖示位置起轉過圈的時間內通過負載電阻R的電荷量為 D.以上說法均不正確 解析:轉速為n,則ω=2πn,S=πr2,最大感應電動勢Em=BSω=π2Bnr2,因只有一半?yún)^(qū)域內有磁場,由有效值的計算公式可得T=()2××得有效值E==,則電路中電流I==,故A正確,D錯 誤;求焦耳熱要用有效值,Q=I2Rt=()2·R·=,B錯誤;轉圈時磁通量變化量為ΔΦ=B,所用的時間t==,則平均電動勢==2nπBr2,通過負載電阻R的電荷量

22、q=t=t=,C錯誤. 2.[瞬時值、峰值的考查]如圖(甲)所示,標有“220 V　40 W”的燈泡和標有“20 μF　300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上,為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖(乙)所示,閉合開關.下列判斷正確的是(　B　) A.t=時刻,的示數(shù)為零 B.燈泡恰好正常發(fā)光 C.電容器不可能被擊穿 D.的示數(shù)保持110 V不變 解析: 的示數(shù)應是電源電壓的有效值220 V,故A,D錯;電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓,燈泡正常發(fā)光,B正確;電壓的峰值Um=220 V≈311 V,大于電容器的耐壓值,故有可能被擊穿,C錯. 素養(yǎng)提升 【思維拓展】 發(fā)電機

23、、電動機模型 1.模型構建 發(fā)電機和電動機模型是高考中以電磁感應為背景命題的常見模型,凡是在外力作用下做切割磁感線運動而產生感應電流的導體均可看成發(fā)電機模型;凡在安培力作用下在磁場中運動的通電導體均可看成電動機模型. 2.模型條件 電動機 發(fā)電機 工作 原理 通電線圈在磁場中受到安培力而轉動 閉合線圈在磁場中受外力轉動,產生感應電動勢 能量 轉化 電能轉化為機械能 機械能轉化為電能 解題 要點 (1)受力由左手定則來判斷 (2)能量關系:P總=P輸出+P熱 (3)實際功率:P實際≤P額定 (4)電壓、電流關系:U>IR (1)產生的感應電動勢方向由右

24、手定則判定 (2)感應電動勢大小由法拉第電磁感應定律計算 (3)注意感應電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值的區(qū)別 (4)能量轉化中滿足能量守恒定律 【示例1】 (2018·山東實驗中學高三第二次模擬)(多選)如圖所示,單匝矩形閉合導線框abcd處于磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的水平勻強磁場中,線框面積為S,電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉軸以角速度ω從中性面開始勻速轉動,則下列說法中正確的是(　BD　) A.線框轉過時,線框中的電流方向為abcda B.線框中感應電流的有效值為 C.線框轉一周過程產生的熱量為 D.線框從中性面開始轉過過程,通過導線橫截面的

25、電荷量為 解析:根據(jù)楞次定律可知線框中的電流方向為adcba,故A錯誤;線框轉動過程中電動勢的最大值為Em=BSω,電壓的有效值為U=,則線框中感應電流的有效值為I==,故B正確;線框轉一周的過程中,產生的熱量為Q=I2RT=()2R=,故C錯誤;從中性面開始轉過的過程中,通過導線橫截面的電荷量為q==,故D正確. 【示例2】 如圖所示電路中接入電壓為u=U0sin ωt的正弦交流電,電路中接有一個交流電流表、保護電阻R0和一個電動機,電動機的線圈電阻為R.當輸入端接通電源后,電動機帶動一質量為m的重物勻速上升,此時電流表的示數(shù)為I,重力加速度為g,下列說法正確的是(　C　) A.電

26、流表的示數(shù)表達式是I=sin ωt B.電動機兩端的電壓為IR C.電動機消耗的電功率為(-IR0)I D.重物勻速上升的速度為 解析:電流表測量出來的應該是交變電流的有效值,故示數(shù)不是隨時間變化的數(shù)值,選項A錯誤;電動機內部電阻兩端電壓是IR,而電動機并非純電阻電器,故其兩端的電壓應該是U=-IR0,選項B錯誤;電動機消耗的電功率是P電=UI=(-IR0)I,選項C正確;由功能關系知道P電=I2R+mgv,解得v=,故選項D錯誤。 1.(2018·全國Ⅲ卷,20)(多選)如圖(a),在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框R,R在PQ的右側.導線PQ中通有正弦交流電i,i的變

27、化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導線框R中的感應電動勢(　AC　) A.在t=時為零 B.在t=時改變方向 C.在t=時最大,且沿順時針方向 D.在t=T時最大,且沿順時針方向 解析:在t=時,交流電圖線斜率為0,即磁場變化率為0,由E==S知,E=0,選項A正確;在t=和t=T時,圖線斜率最大,磁場的變化率最大,則在t=和t=T時感應電動勢最大.在到之間,電流由Q到P減弱,導線在R處產生垂直紙面向里的磁場,且磁場減弱,由楞次定律知,R中感應電動勢沿順時針方向,同理可判斷在到時,R中電動勢也為順時針方向,在T到T時,R中電動勢為逆時針方向,選項C正確,B,D錯誤.

28、2.(2016·全國Ⅲ卷,21)(多選)如圖,M為半圓形導線框,圓心為OM;N是圓心角為直角的扇形導線框,圓心為ON;兩導線框在同一豎直面(紙面)內;兩圓弧半徑相等;過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場,磁場方向垂直于紙面.現(xiàn)使線框M,N在t=0時從圖示位置開始,分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸,以相同的周期T逆時針勻速轉動,則(　BC　) A.兩導線框中均會產生正弦交流電 B.兩導線框中感應電流的周期都等于T C.在t=時,兩導線框中產生的感應電動勢相等 D.兩導線框的電阻相等時,兩導線框中感應電流的有效值也相等 解析:導線框的半徑旋轉切割磁感線時產生大小不變的感應電流,

29、故A項錯誤;兩導線框產生的感應電流的周期與線框轉動周期相同,B項正確;在t=時,兩導線框切割磁感線的導線長度相同,且切割速度大小相等,故產生的感應電動勢相等,均為E=BR2ω,C項正確;兩導線框中感應電流隨時間變化的圖像如圖所示,故兩導線框中感應電流的有效值不相等,D項錯誤. 3.(2019·浙江杭州預測卷)(多選)圖(甲)是一臺小型發(fā)電機的構造示意圖,線圈逆時針轉動,產生的電動勢e隨時間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖(乙)所示.發(fā)電機線圈的內電阻不計,外接燈泡的電阻為12 Ω.則(　BC　) A.在t=0.01 s時刻,穿過線圈的磁通量為零 B.電壓表的示數(shù)為6 V C.燈泡消耗的

30、電功率為3 W D.若其他條件不變,僅將線圈的轉速提高一倍,則線圈電動勢的表達式e=12sin 100πt (V) 解析:在t=0.01 s的時刻,電動勢為0,則為中性面,穿過線圈磁通量最大,故A錯誤;電動勢的最大值為Em=6 V,電壓表測量的為有效值,故示數(shù)為 V=6 V,故B正確;燈泡消耗的功率P== W=3 W,故C正確;周期為0.02 s,則瞬時電動勢的表達式為e=Emsin(t)=6sin 100π t(V).轉速提高一倍后,角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,ω=2πn,最大值變成12 V,表達式應為12sin 200πt,故D錯誤. 第2節(jié)　變壓器　電能的輸送 基礎過關 緊

31、扣教材·自主落實 基礎知識 一、理想變壓器 1.理想變壓器的構造和原理(如圖所示) (1)主要構造:由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成. (2)工作原理:電磁感應的互感現(xiàn)象. 注意:理想變壓器是一個理想化模型. 2.理想變壓器的基本關系式 (1)功率關系:P入=P出. (2)電壓關系:=,若n1>n2,為降壓變壓器;若n1

32、 若AX為輸入端,觸頭a向上移動時,副線圈匝數(shù)N2增加,輸出電壓升高. (2)互感器 二、遠距離輸電 1.輸電過程(如圖所示) 2.電壓損失 (1)ΔU=U-U′. (2)ΔU=IR. 3.功率損失 (1)ΔP=P-P′. (2)ΔP=I2R=()2R=. 4.輸送電流 (1)I=. (2)I=. 自 主 探 究 分析人教版教材選修3-2P45圖5.5-2. (1)利用圖中所給條件,輸電線上功率損失為多少? 答案:P=I2r. (2)分析輸電過程中降低輸電損耗有哪些途徑? 答案:有兩個途徑,一是減小輸電線的電阻;二是減小輸電導線中的電流. 過

33、關巧練 1.思考判斷 (1)變壓器不但能改變交變電流的電壓,還能改變交變電流的頻率.(　×　) (2)理想變壓器能改變交變電壓、交變電流,但不改變功率,即輸入功率總等于輸出功率.(　√　) (3)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時,原線圈的輸入電流隨之增大.(　√　) (4)變壓器只對變化的電流起作用,對恒定電流不起作用.(　√　) (5)正常工作的變壓器當副線圈與用電器斷開時,副線圈兩端無電壓.(　×　) 2.[人教版選修3-2·P44·T2改編]有些機床為了安全,照明電燈用的電壓是36 V,這個電壓是把380 V的電壓降壓后得到的.如果變壓器的原線圈是1 140匝,副線圈是(　C

34、　) A.1 081匝 B.1 800匝 C.108匝 D.8 010匝 解析:由=得n2=n1=×1 140=108.故選C. 3.[人教版選修3-2·P50·T3改編]從發(fā)電站輸出的功率為220 kW,輸電線的總電阻為0.05 Ω,用110 V和11 kV兩種電壓輸電.兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為(　A　) A.100∶1 B.1∶100 C.1∶10 D.10∶1 解析:線路中輸送電流I=,輸電線上損失電壓ΔU=Ir, =====.故選A. 考點研析 核心探究·重難突破 考點一　理想變

35、壓器的原理和基本關系 1.變壓器的工作原理 2.理想變壓器的制約關系 制 約 關 系 電壓 副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定,U2=U1,與負載多少無關 功率 原線圈的輸入功率P入由副線圈的輸出功率P出決定,P入=P出 電流 原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定I2=I1 【典例1】 (2017·北京卷,16)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220sin 100πt(V)的交流電源上,副線圈接有R=55 Ω的負載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表.下列說法正確的是(　B　) A.原線圈的輸入功率為220 W B

36、.電流表的讀數(shù)為1 A C.電壓表的讀數(shù)為110 V D.副線圈輸出交流電的周期為50 s 解析:變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比,原線圈兩端電壓的有效值為220 V,所以副線圈兩端電壓的有效值為110 V,則電壓表的讀數(shù)為110 V,選項C錯誤;變壓器的輸入功率和輸出功率相等,P1=P2== W=220 W,選項A錯誤;由P1=U1I1,得I1== A=1 A,則電流表的讀數(shù)為1 A,選項B正確;變壓器不會改變交變電流的周期和頻率,所以副線圈中輸出交流電的周期為T= s=0.02 s,選項D錯誤. 【針對訓練】 (2019·山東德州檢測)(多選)對于一個理想變壓器而言,在它正常工作時關于

37、其說法正確的是(　AB　) A.副線圈中的電動勢是因為電磁感應而產生的 B.輸送的電能經變壓器先轉化為磁場能,再轉化為電能 C.輸送的電能經變壓器先轉化為電場能,再轉化為電能 D.輸送的電能經變壓器的鐵芯直接傳輸過去 解析:變壓器的原理是原線圈的電流發(fā)生變化,從而引起副線圈中磁通量變化,產生電動勢,故A正確;變壓器電能的輸送是電能經變壓器先轉化為磁場能,再轉化為電能輸送到副線圈電路中,故B正確,C,D錯誤. 考點二　理想變壓器的動態(tài)分析 1.變壓器動態(tài)分析的兩種情況 (1)匝數(shù)比不變、負載發(fā)生變化的情況(如圖) ①U1不變,根據(jù)=,輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負載電

38、阻R如何變化,U2不變. ②當負載電阻發(fā)生變化時,I2變化,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發(fā)生變化. ③I2變化引起P2變化,P1=P2,故P1發(fā)生變化. (2)負載電阻不變、匝數(shù)發(fā)生變化的情況(如圖) ①U1不變,發(fā)生變化,故U2變化. ②R不變,U2改變,故I2發(fā)生變化. ③根據(jù)P2=,P2發(fā)生變化,再根據(jù)P1=P2,故P1變化,P1=U1I1,U1不變,故I1發(fā)生變化. 2.分析動態(tài)問題的思維程序可表示為 U1U2I2I1P1 【典例2】 如圖所示,電路中理想變壓器原、副線圈接入電路的匝數(shù)可通過單刀雙擲開關改變, 為理想交流電流表.在變壓器原線圈a,b兩端加上

39、一峰值不變的正弦式交變電壓.下列分析正確的是(　D　) A.只將S1從1撥向2時,電流表示數(shù)變小 B.只將S2從3撥向4時,電流表示數(shù)變大 C.只將R的滑片上移,R1的電功率變大 D.只將R的滑片上移,R2的電功率減小 解析:根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知U2=,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知I1=,只將S1從1撥向2時,原線圈上電壓不變但匝數(shù)減少,所以副線圈上的電壓增大,負載上的功率增大,所以電流表示數(shù)變大,A錯誤;只將S2從3撥向4時,副線圈的匝數(shù)減少,副線圈上的電壓減小,負載上的功率減小,所以電流表示數(shù)變小,B錯誤;只將R的滑片上移,副線圈輸出電壓不變,R1的電功率不變,故C錯誤;只將R的

40、滑片上移,接入電路的有效電阻變大,所以串聯(lián)電路(R和R2)的電阻增大,流過串聯(lián)電路的電流變小,所以電阻R2的電功率變小,D正確. 【針對訓練】 (多選)如圖所示,一個理想變壓器原線圈輸入正弦式交變電流,副線圈回路中定值電阻R0的阻值小于滑動變阻器R的總阻值,則在滑片P由a移向b的過程中(　BD　) A.副線圈中交變電流頻率減小 B.原線圈中電流減小 C.變壓器的輸入功率增大 D.滑動變阻器R消耗的功率先增大后減小 解析:變壓器會改變電壓,但頻率不變,A錯誤;由于原線圈的輸入電壓不變,變壓器的匝數(shù)比也不變,所以副線圈的輸出電壓不變,當滑片P由a移向b,即可變電阻的滑片向下移動時,

41、電阻R增大,副線圈的電流I2減小,所以原線圈的電流I1也要減小,由于副線圈的電壓不變,根據(jù)P=可得,當電阻增大時,輸出的功率P2將減小,所以原線圈的輸入功率P1也將減小,所以B正確,C錯誤;根據(jù)功率表達式,則滑動變阻器R消耗的功率為P=U2-()2R0=,由于定值電阻R0的阻值小于滑動變阻器R的總阻值,所以此功率隨著電阻的增大,先增大后減小,故D正確. 考點三　遠距離輸電 1.輸電過程的三個回路(如圖所示) 2.回路間的聯(lián)系 (1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2,由變壓器原理可得:線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的關系是=,=,P1=P2. (2)理想的

42、降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3,由變壓器原理可得:線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的關系是=,=,P3=P4. 3.把握一個能量守恒關系式 P1=P損+P4. 【注意】 輸送電流I線和功率損失P損:I線===. P損=ΔU·I線==R線=P2-P3. 【典例3】 某鄉(xiāng)村修建了一座小型水電站,發(fā)電機輸出功率為9 kW,輸出電壓為500 V,輸電線的總電阻為10 Ω,允許線路損耗的功率為輸出功率的4%.求: (1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時,所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少?(不計變壓器的損耗) (2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送

43、,村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少? ?思路探究? (1)畫出輸電電路圖,并標上各個物理量. 答案: ?思路探究?(2)分析升壓變壓器、降壓變壓器的功率及電壓關系? 答案:U送=ΔU+U1,P輸出=P輸送=P用+ΔP. 解析:(1)輸電電路圖如圖所示, 由ΔP=4%P輸出和ΔP=R 得I2==6 A 則U送==1 500 V 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比 === 輸電線上電壓損失ΔU=I2R=60 V 故降壓變壓器輸入電壓U1=U送-ΔU=1 440 V 故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比===. 解析:(2)若不用變壓器,則輸電電流 I==18 A U=

44、U0-IR=320 V, P=P輸出-I2R=5 760 W. 答案:(1)1∶3　72∶11　(2)320 V　5 760 W 方法技巧 (1)畫出電能輸送的整個原理草圖. (2)以變壓器鐵芯為界線區(qū)分各個回路,各回路獨立,分析回路中的電壓、電流和功率等問題. (3)各回路間通過變壓器的匝數(shù)比、電壓比、電流比和原、副線圈輸入功率與輸出功率相同的關系相聯(lián)系. (4)在計算輸電線上的功率損失時,思路應該是P損=I2R==P送-P用,絕對不能用P損=. 題組訓練 1.[儀表示數(shù)變化分析]如圖,利用理想變壓器進行遠距離輸電,發(fā)電廠的輸出電壓恒定,輸電線路的電阻不變,當用電高峰到來時

45、(　D　) A.輸電線上損耗的功率減小 B.電壓表V1的示數(shù)減小,電流表A1增大 C.電壓表V2的示數(shù)增大,電流表A2減小 D.用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小 解析:當用電高峰到來時,用戶消耗的功率變大,則電流表A2讀數(shù)變大,輸電線上的電流變大,輸電線上損耗的功率、電壓都變大,A錯誤;電流表A1的示數(shù)增大,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V1的示數(shù)不變,B錯誤;輸電線上的電壓損失變大,降壓變壓器的初級電壓減小,用戶端電壓表V2的示數(shù)減小,C錯誤;用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例=1-=1-,因為輸電線上的電壓損失ΔU增大,U1不變,所以用

46、戶消耗的功率占比減小,故D正確. 2.[遠距離輸電中的計算問題](多選)如圖為遠距離輸電示意圖,升壓變壓器T1和降壓變壓器T2均為理想變壓器,n1∶n2=1∶m,n3∶n4=n∶1(m,n都大于1).輸電線的總電阻為2r,升壓變壓器T1原線圈的電壓的有效值為U,T1的原線圈輸入的電功率為P.下列說法正確的是(　BCD　) A.降壓變壓器T2副線圈的電壓為 B.輸電線上的電流為 C.用電設備的數(shù)目增多,降壓變壓器T2原線圈的電壓變小 D.用電設備的數(shù)目減少,輸電線上的電流減小 解析:輸電線上有電阻,所以降壓變壓器T2副線圈的電壓小于,選項A錯誤;升壓變壓器T2副線圈的電壓為mU,

47、所以輸電線上的電流為I=,選項B正確;用電設備的數(shù)目增多,輸電線上的電壓降變大,降壓變壓器T2原線圈的電壓變小,選項C正確;用電設備的數(shù)目減少,輸電的功率變小,輸電線上的電流減小,選項D正確. 素養(yǎng)提升 核心素養(yǎng) 【思維拓展】 三種特殊的理想變壓器模型 模型一　自耦變壓器 高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型,自耦變壓器(又稱調壓器),它只有一個線圈,其中的一部分作為另一個線圈,當交流電源接不同的端點時,它可以升壓也可以降壓,變壓器的基本關系對自耦變壓器均適用,如圖所示. 【示例1】 有一種調壓變壓器的構造如圖所示.線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上,C,

48、D之間加上輸入電壓,轉動滑動觸頭P就可以調節(jié)輸出電壓.圖中為交流電流表, 為交流電壓表,R1,R2為定值電阻,R3為滑動變阻器,C,D兩端接正弦交流電源,變壓器可視為理想變壓器,則下列說法正確的是(　A　) A.當R3不變,滑動觸頭P順時針轉動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小 B.當R3不變,滑動觸頭P逆時針轉動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小 C.當P不動,滑動變阻器滑動觸頭向上滑動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小 D.當P不動,滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時,電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變大 解析:當R3不變,P順時針轉動時,nMN減小,由=,知UMN減小,則電壓表、電流表

49、讀數(shù)均減小,A項正確,同理知B項錯;當P不動時,匝數(shù)nMN不變,輸出電壓UMN不變,滑動觸頭向上滑動,R3阻值變大,通過R1的電流變小,R1兩端電壓變小,R2兩端電壓變大,即電壓表示數(shù)變大,通過R2的電流變大,則通過R3的電流變小,即電流表示數(shù)變小,C項錯誤,同理知D項也錯誤. 模型二　互感器 項目 電壓互感器 電流互感器 原理圖 原線圈 的連接 并聯(lián)在高壓電路中 串聯(lián)在交流電路中 副線圈 的連接 連接電壓表 連接電流表 作用 將高電壓變?yōu)榈碗妷? 將大電流變成小電流 關系式 I1n1=I2n2 【示例2】 如圖所示,M,N為兩條交流輸電線,(甲

50、)、(乙)兩圖是配電室中的互感器和交流電表的兩種接線示意圖,以下說法正確的是(　C　) A.在(乙)圖中,線圈N4的導線一定比線圈N3的導線粗 B.(甲)圖中的電表是交流電流表,(乙)圖中的電表是交流電壓表 C.(甲)圖中的電表是交流電壓表,(乙)圖中的電表是交流電流表 D.(甲)、(乙)兩圖中的電表均為交流電流表 解析:(甲)圖為電壓互感器,(乙)圖為電流互感器,由此判斷C項正確,B,D錯誤;(乙)圖中N3對應大電流,匝數(shù)少,可使用較粗導線繞制,減少能量損失.N4對應小電流,匝數(shù)多,相對N3來說,可使用較細導線繞制,故A項錯. 模型三　多個副線圈變壓器 遇到具有兩個(或兩個

51、以上)副線圈的變壓器問題時,應注意三個關系: (1)電壓關系:===… (2)電流關系:n1I1=n2I2+n3I3+… (3)功率關系:P1=P2+P3+… 【示例3】 如圖所示,理想變壓器有兩個副線圈,L1,L2是兩盞規(guī)格為“8 V,10 W”的燈泡,L3,L4是兩盞規(guī)格為“6 V,12 W”的燈泡,當變壓器的輸入電壓為U1=220 V時,四盞燈泡恰好都能正常發(fā)光,如果原線圈的匝數(shù)n1=1 100匝,求: (1)副線圈n2,n3的匝數(shù); (2)電流表的讀數(shù). 解析:(1)四盞燈泡恰好都能正常發(fā)光,則上面一個副線圈的電壓為8 V,下面一個副線圈的電壓為12 V, 根據(jù)n1

52、∶n2∶n3=U1∶U2∶U3, 得n2=n1=×1 100=40匝, n3=n1=×1 100=60匝. 解析:(2)根據(jù)原、副線圈的功率相等得 I1U1=P1+P2+P3+P4, 解得I1== A=0.2 A. 答案:(1)副線圈n2,n3的匝數(shù)分別為40匝和60匝 答案:(2)0.2 A 高考模擬 1.(2016·全國Ⅲ卷,19)(多選)如圖,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,兩燈泡均能正常發(fā)光,下列說法正確的是(　AD　) A.原、副線圈匝數(shù)之比為9∶1 B.原、副線圈匝數(shù)之比為1∶9 C.此時a和b

53、的電功率之比為9∶1 D.此時a和b的電功率之比為1∶9 解析:設燈泡的額定電壓為U0,兩燈泡均能正常發(fā)光,表明此時原線圈兩端電壓U1=9U0,同時副線圈兩端電壓U2=U0,故==,選項A正確,B錯誤;由理想變壓器的電流比與匝數(shù)比之間關系知==,副線圈中電流I2=9I1,則燈泡a的電功率P1=U0·I1,b的電功率P2=U0·I2,可知=,選項C錯誤,D正確. 2.(2019·吉林長春質量檢測)如圖(甲)所示,理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險絲L(電阻忽略不計),原線圈匝數(shù)n1=600,副線圈匝數(shù)n2=120.當原線圈接在如圖(乙)所示的交流電源上時,要使整個電路和用電器正常

54、工作,則副線圈兩端可以接(　B　) A.阻值為12 Ω的電阻 B.并聯(lián)兩盞“36 V　40 W”的燈泡 C.工作頻率為10 Hz的用電設備 D.耐壓值為36 V的電容器 解析:根據(jù)圖(乙)可知,原線圈輸入的交變電壓的最大值U1m=180 V,有效值U1=180 V,周期T1=0.02 s,頻率f1==50 Hz,又因為n1∶n2=5∶1,所以副線圈的輸出電壓的最大值為U2m=36 V,有效值U2=36 V,周期T2=T1=0.02 s,頻率f2=f1=50 Hz,故選項C錯誤; 若副線圈兩端接阻值為12 Ω的電阻,則I2==3 A,I1==0.6 A>0.5 A,即流過保險絲的

55、電流超過了其熔斷電流,選項A錯誤;若并聯(lián)兩盞“36 V　40 W”的燈泡,流過保險絲的電流I1==0.2I2=0.2×2× A= A<0.5 A,故選項B正確;電容器的耐壓值指的是允許加載電容器兩端的最大電壓值,副線圈的輸出電壓的最大值為U2m=36 V>36 V,即超過了電容器的耐壓值,故選項D錯誤. 3.(2019·河南開封模擬)(多選)國家電網(wǎng)公司推進智能電網(wǎng)推廣項目建設,擬新建智能變電站1 400座.變電站起變換電壓作用的設備是變壓器,如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=200sin 100πt(V),電壓表、電流表都為理想電表.則下列判斷正確的是(　AD　) A.輸入電壓有

56、效值為200 V,交變電流頻率為50 Hz B.S打到a處,當變阻器的滑片向下滑動時,兩電壓表示數(shù)都增大 C.S打到a處,當變阻器的滑片向下滑動時,兩電流表的示數(shù)都減小 D.若變阻器的滑片不動,S由a打到b處,電壓表V2和電流表A1的示數(shù)都減小 解析:輸入電壓的最大值U1m=200 V,有效值U1= V=200 V,交變電流頻率f== Hz=50 Hz,故A正確;原線圈電壓不變,則電壓表V1示數(shù)不變,S打到a處,變阻器滑片向下滑動,副線圈電阻減小,電流增大,電流表A2示數(shù)增大,故B,C錯誤;若變阻器的滑片不動,S由a打到b處,副線圈匝數(shù)減少,輸入電壓不變,輸出電壓減小,電壓表V2示數(shù)減

57、小,輸出功率P2=減小,根據(jù)輸入功率等于輸出功率,P1=U1I1減小,U1不變,則I1減小,即電流表A1的示數(shù)減小,故D正確. 實驗十二　傳感器的簡單使用 實驗基礎 落實基礎·提煉精髓 * ●注意事項 1.在做熱敏實驗時,加熱水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時讀出水溫. 2.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照射到光敏電阻上的光的多少. 3.歐姆表每次換擋后都要重新調零. 一、研究熱敏電阻的熱敏特性 二、研究光敏電阻的光敏特性 命題研析 命題點一　常規(guī)實驗 【典例1】

58、 (2019·福建龍巖模擬)某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性.現(xiàn)有器材:直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關和導線等. (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,請你在如圖(甲)所示的實物圖上連線. (2)實驗的主要步驟: ①正確連接電路,在保溫容器中注入適量冷水,接通電源,調節(jié)并記錄電源輸出的電流值; ②在保溫容器中添加少量熱水,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關,　　 ,　　　　　　,斷開開關;? ③重復第②步操作若干次,測得多組數(shù)據(jù). (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值,并據(jù)此繪出如圖(乙)所示的R

59、-t關系圖線,請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R-t關系式R=　　 　　+　　 　　t(Ω).(保留三位有效數(shù)字)? 解析:(1)直流恒流電源在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定,故只需要將電壓表與電阻并聯(lián)測量出電壓即可,實物圖連線如圖. 解析:(2)本實驗要測量電阻值和溫度值的關系.電阻要用歐姆定律計算,由于電流恒定且已知,故需測量電壓和溫度. 解析:(3)從圖中取相距較遠的兩個特殊點,代入R=R0+kt計算,有120=R0+50k 104=R0+10k 解得R0=100 Ω,k=0.400 故該熱敏電阻的R-t關系式為 R=100+0.400t(Ω). 答案:(1)見解析　

60、(2)記錄電壓表電壓值　溫度計示數(shù) (3)100　0.400 方法技巧 解決傳感器實驗的主要方法 (1)在高中階段關于傳感器的實驗主要側重于實驗電路的設計與連接、實驗數(shù)據(jù)的處理或根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫圖像. (2)實驗電路一般采用滑動變阻器的分壓或限流,電流表的內接或外接. (3)數(shù)據(jù)的處理一般是圖像法,要充分利用好實驗得到的數(shù)據(jù)獲得實驗結果. (4)連接實物圖時,一般先將串聯(lián)的主體電路連接好,然后連接并聯(lián)的器材,最后一定要進行檢查. 題組訓練 1.(2019·江蘇南通模擬)(多選)如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖,圖中虛線表示激光,圓柱體表示隨傳送帶運動的貨物,其中R1為光敏電

61、阻,R2為定值電阻,此光電計數(shù)器的基本工作原理是(　BD　) A.當光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B.當光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次 D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次 解析:激光照在光敏電阻R1上,信號處理系統(tǒng)與R1并聯(lián),其電壓就是R1兩端的電壓,當貨物擋光時R1阻值大,電壓高,貨物擋光一次,就計數(shù)(貨物的個數(shù))一次,所以B,D正確,A,C錯誤. 2.(2019·湖北咸寧模擬)一些材料的電阻隨溫度的升高而變化.如圖(甲)是由某金屬材料制成的電阻R隨溫度t變化的圖像,若用該電阻與電池(電動勢E=1.5 V,內阻

62、不計)、電流表(量程為5 mA,內阻不計)、電阻箱R′串聯(lián)起來,連接成如圖(乙)所示的電路,用該電阻做測溫探頭,把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度,就得到了一個簡單的“金屬電阻溫度計”. (1)電流刻度較大處對應的溫度刻度　　 　　(選填“較大”或“較小”);? (2)若電阻箱阻值R′=150 Ω,當電流為5 mA時對應的溫度數(shù)值為　　 　　 ℃.? 解析:(1)由題圖(甲)可知,溫度升高,電阻阻值增大,電路中電流減小,因此電流刻度較大處對應的溫度刻度較小. (2)電流為5 mA時,電路總電阻為300 Ω,電阻箱阻值R′=150 Ω,則R=150 Ω,由題圖(甲)得對應的溫度

63、為50 ℃. 答案:(1)較小　(2)50 命題點二　創(chuàng)新實驗 實驗裝置圖示 創(chuàng)新角度分析 2018全國Ⅰ卷,23 (1)利用電阻箱根據(jù)等效法測量熱敏電阻的阻值. (2)描點連線畫圖像,利用圖像數(shù)據(jù)根據(jù)歐姆定律求解. (3)讀出電阻箱阻值,根據(jù)圖像得出手心溫度. 2016全國Ⅰ卷,23 (1)根據(jù)熱敏電阻的特點設計報警系統(tǒng). (2)根據(jù)歐姆定律計算,然后選擇滑動變阻器. 2019江蘇泰州模擬 (1)用電壓傳感器、電流傳感器替代電壓表和電流表. (2)設計一個電路既考查小燈泡伏安特性曲線又考查測電源電動勢和內阻. 【典例2】 (2018·全國Ⅰ卷,23)

64、某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25 ℃～80 ℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性.所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω;電源E(6 V,內阻可忽略);電壓表V(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω);電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω);單刀開關S1,單刀雙擲開關S2.實驗時,先按圖(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至 80.0 ℃.將S2與1端接通,閉合S1,調節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接

65、通,調節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1,記下此時R2的讀數(shù).逐步降低溫控室的溫度t,得到相應溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 ℃.實驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表. t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列問題: (1)在閉合S1前,圖(a)中R1的滑片應移動到　　　 　(填“a”或“b”)端;? (2)在圖(b)的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點,并作出R2-t曲線; (3)由圖(b)可得到RT

66、在25 ℃～80 ℃范圍內的溫度特性.當t=44.0 ℃時,可得RT=　　 　　Ω;? (4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖(c)所示,該讀數(shù)為　　　　Ω,則手心溫度為　 　　　℃.? 解析:(1)閉合開關S1前,應讓滑片移動到b端,使滑動變阻器連入電路的阻值最大. (3)由圖像可知t=44.0 ℃時,電阻的阻值為450 Ω. (4)由圖(c)可得電阻箱阻值為620.0 Ω,由圖像可得溫度約為33.0 ℃. 答案:(1)b (2)如圖所示 (3)450　(4)620.0　33.0 題組訓練 1.(2016·全國Ⅰ卷,23)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時,系統(tǒng)報警.提供的器材有:熱敏電阻、報警器(內阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 Ω),直流電源(輸出電壓為U,內阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω),單刀雙擲開關一個,導線若干. 在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié),已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報警器