2018届高三物理二轮复习练习:交变电流 传感器 提能增分练含解析
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考试内容范围及要求高考命题解读内容要求说明1.考查方式从近几年命题看,高考对本章内容考查命题频率较低,主要体现在“三突出":一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值”;三是突出考查变压器及远距离输电,难度不大,多以选择题的形式命题. 2.命题趋势变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点.45。
交变电流 描述交变电流的物理量和图象Ⅰ 限于单个副线圈的理想变压器46.正弦交变电流的函数表达式 Ⅰ47。
电感和电容对交变电流的影响 Ⅰ 48.理想变压器 Ⅱ 49。
远距离输电 Ⅰ 50.传感器的工作原理及其应用Ⅰ第1讲 交变电流的产生和描述一、交变电流及其产生和图象 1.交变电流(1)定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流.(2)图象:如图1甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,如图甲所示.图12.正弦交变电流的产生和图象(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.(2)两个特殊位置的特点:①线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,错误!=0,e=0,i=0,电流方向将发生改变.②线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,错误!最大,e最大,i最大,电流方向不改变.(3)电流方向的改变:线圈通过中性面时,电流方向发生改变,一个周期内线圈两次通过中性面,因此电流的方向改变两次.(4)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线.如图2甲、乙所示.图2二、正弦式交变电流的描述1.周期和频率(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T=错误!.(2)频率(f):交变电流在1 s内完成周期性变化的次数.单位是赫兹(Hz).(3)周期和频率的关系:T=错误!或f=错误!.2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律:e=E m sin ωt,其中ω等于线圈转动的角速度,E m=nBSω.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=U m sin ωt。
通用版高考物理专题训练(含解析)专题一、 交变电流与传感器第一部分名师综述本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律的具体应用,在学习的过程中,要注意理论联系实际,要善于知识的迁移、综合和应用,本章主要围绕交变电流的产生、变化规律及表征交变电流的物理量这一中心展开,复习时需要注意的问题有: 1.区分瞬时值、有效值、最大值、平均值.①瞬时值随时间做周期性变化,表达式为t NBS e ωωsin =(从中性面开始计时).②有效值是利用电流的热效应定义的,即如果交流电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等,则直流电的数值就是该交流电的有效值.用来计算电路中的电功率和电热. ③最大值用ωNBS E m =来计算,是穿过线圈平面的磁通量为零时的感应电动势. ④平均值是利用tnE ∆∆Φ=来进行计算的,计算电量时用平均值. 2.理想变压器的有关问题,要注意掌握电流比的应用,当只有一原一副时电流比2121n n I I =,当理想变压器为一原多副时,电流比关系则不适用,只能利用输入功率与输出功率相等来进行计算.同时掌握输入功率与输出功率的决定与被决定的关系.3.要了解远距离输电的基本模式,弄清输电的基本规律,正确设计出输电方案,更好地传送电能.4.对传感器部分:①应知道求解传感器问题的思路:传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点,而传感器的形式又多种多样,有的原理甚至较难理解.但不管怎样,搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键.因此,求解时必须结合题目提供的所有信息,认真分析传感器所在的电路结构,这样才能对题目的要求作出解释或回答.另外,平时应多注意实际生产、生活中的一些实例,多一些思考,多动手,多查资料,开阔自己的视野,丰富自己的经验,达到学以致用、活学活用的目的.②特别注意加速度计与加速度传感器:加速度传感器实际上是变式加速度计,它将加速度信号转换为电压信号输出,该传感器可以制作成振动传感器(因为振动物体的加速度一般不为零),振动传感器可以广泛地应用在报警、测量等领域(如汽车、摩托车防盗报警器等). 第二部分精选试题 一、单选题1.如图所示的变压器中,原副线圈的匝数比为n 1n 2=21,图中定值电阻R 1与原线圈串联后再与一有效值为44V 的交变电源连在一起。
力传感器1.电子秤使用的是( )A.超声波传感器B.温度传感器C.压力传感器D.红外线传感器2.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是( )A.应变片是由导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小C.传感器输出的是应变片上的电压D.外力越大,输出的电压差值也越大3.计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器,该电容器的电容可用公式C=εS/d计算,式中ε=9×10-12,S为金属片的正对面积,d表示两金属片间距。
当键被按下时,此电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能检测出那个键被按下了,从而给出相应的信号。
设每个金属片的正对面积为50mm2,键未按下时的金属片间距为0.6mm。
如果电容变化0.25pF,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少需要被按下 ( )A.0.15mm B.0.25mm C.0.35mm D.0.45mm4.下列器件是应用力传感器的是( )A.鼠标器B.火灾报警器C.测温仪D.电子秤5.电子秤使用的传感器是( )A.超声波传感器 B.温度传感器C.压力传感器 D.红外线传感器6.在电梯门口放置一障碍物,会发现电梯门不停地开关,这是由于在电梯门上装有的传感器是()A.光传感器B.温度传感器C.声传感器D.压力传感器7.下列关于力传感器的说法正确的是()A.力传感器是通过弹簧测力的B.力传感器是通过弹簧将力转换为电学量C.力传感器是通过电阻应变片测力的D.力传感器是通过悬臂梁将力的变化转换为金属应变片的形变并进一步转换成电学量8.商场里常用电子秤,电子秤中使用的是()A.温度传感器 B.压力传感器 C.超声波传感器 D.红外线传感器9.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.霍尔效应参考答案:1.答案: C解析:2.答案: BD解析:应变片多用半导体材料制成,故选项A错.传感器输出的是上、下两应变片上的电压差,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,故C错,D对.3.答案: D解析:4.答案: D解析:鼠标器中的传感器是红外线接收管,属于光传感器;火灾报警器中传感器是光电三极管,属于光传感器;测温仪用的是温度传感器;电子秤的敏感元件是应变片,是力传感器,D正确。
提能增分练传感器的简单应用1.(多选)(2020·海南高考)图(a)所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,R T为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。
原线圈所接电压u随时间t 按正弦规律变化,如图(b)所示。
下列说法正确的是( )A.变压器输入、输出功率之比为4∶1B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C.u随t变化的规律为u=51sin(50πt)(国际单位制)D.若热敏电阻R T的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大解析:选BD 由题意,理想变压器输入、输出功率之比为1∶1,选项A错误;变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比,即I1I2=n2n1=14,故选项B正确;由题图(b)可知交流电压最大值U m=51 V,周期T=0.02 s,角速度ω=100π rad/s,则可得u=51sin(100πt)(V),故选项C错误;R T的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。
2.(多选)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时( )A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大解析:选ABC 当照射光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,A项正确,D项错误;由路端电压减小、R1两端电压增大知,R2两端电压减小,则R2中电流减小,故B项正确;由干路电流增大知流过小灯泡的电流增大,则小灯泡的功率增大,故C项正确。
3.(多选)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。
为了确定各元件种类,小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a、b、c所示,则以下判断中正确的是( )A .AB 间是电容器B .BC 间是电感线圈C .CD 间是电容器D .CD 间是定值电阻解析:选ABD 直流电路中接入电容器后,充电电流逐渐减小;接入电感线圈后由于自感作用,电流逐渐增大;接入定值电阻后,电流保持一定值,故AB 间为电容器,BC 间为电感线圈,CD 间为定值电阻,所以A 、B 、D 正确,C 错误。
第3讲传感器的原理及其应用一、传感器及构成1.传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求.2.传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成.二、传感器的分类传感器一般按被测量、工作原理、能量传递方式等进行分类.三、两种重要的传感器1.温度传感器:一种将温度变化转换成电学量变化的装置.热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的.2.光电传感器:一种将光学量变化转换成电学量变化的传感器,就是光电传感器在光照作用下,其导电性能发生变化,如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等.深度思考如图1所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高,电阻减小)的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在R T上擦一些酒精,表针将如何偏转?若用吹风机将热风吹向热敏电阻,表针将如何偏转?图1答案由于酒精蒸发,热敏电阻R T温度降低,电阻值增大,指针将向左偏;用吹风机将热风吹向热敏电阻,热敏电阻R T温度升高,电阻值减小,指针将向右偏.1.(多选)传感器担负着信息采集的任务,它可以()A.将力学量(如形变量)转变成电学量B.将热学量转变成电学量C.将电学量转变成光学量D.将电学量转变成力学量答案AB2.如图2所示,是电容式话筒的示意图,它是利用电容制成的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属涂层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属涂层和这个金属板构成电容器的两极.在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,从而使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图2A.距离变化B.正对面积变化C.电介质变化D.电压变化答案 A3.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,是因为( )A.改变湿度B.改变温度C.改变磁场D.改变电容答案 D4.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置,该水位自动感应装置采用的传感器是()A.温度传感器B.压力传感器C.生物传感器D.红外线传感器答案 B命题点一温度传感器及其应用热敏电阻用半导体材料制成,按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律,热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻.正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大;负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小.例1 如图3所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.图3(1)为了通过测量得到图示的I-U关系的完整曲线,在图4甲、乙两个电路中应选择的是图________;简要说明理由:______________________________________________。
高考热点专项练(十一) 交变电流 传感器热点一 交变电流的图象和“四值”问题1.边长为a 的N 匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为n ,线圈所围面积内的磁通量φ随时间t 变化的规律如图所示,图象中φ0为已知。
则下列说法中正确的是( )A .t 1时刻线圈中感应电动势最大B .t 2时刻线圈中感应电流为零C .匀强磁场的磁感应强度大小为φ0Na2D .线圈中瞬时感应电动势的表达式为e =2N πφ0n cos 2πnt解析: t 1时刻线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为0,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0,A 项错误;t 2时刻线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值,B 项错误;磁通量与线圈匝数无关,根据磁通量的定义可得:φ0=Ba 2,B =φ0a 2,C 项错误;线圈中瞬时感应电动势的表达式为e =NBSωcos ωt =2N πφ0n cos 2πnt ,D 项正确。
答案: D2.将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个110匝的闭合矩形线圈,让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生的感应电动势如图乙所示。
则可以判断( )A .t =0时刻线圈应转到图甲所示的位置B .该线圈的转速为100π r/sC .穿过线圈的磁通量的最大值为150π WbD .线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析: t =0时刻线圈中感应电动势为零,线圈应转到中性面位置,即与图甲所示的位置垂直,选项A 错误。
由图乙可知,周期为0.02 s ,该线圈的角速度为ω=2πT =100π rad /s ,转速为n =1/T =50 r/s ,选项B 错误。
由图乙可知,感应电动势最大值E m =311 V ,而E m =NBSω,所以穿过线圈的磁通量的最大值为BS =E m Nω=250π Wb ,选项C错误。
专题11 交变电流1.(2017北京卷)如图所示,理想变压器的原线圈接在2202sin π(V)u t 的交流电源上,副线圈接有R =55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2:1,电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是A .原线圈的输入功率为2202WB .电流表的读数为1 AC .电压表的读数为1102VD .副线圈输出交流电的周期为50 s答案:B解析:电表的读数均为有效值,原线圈两端电压有效值为220 V ,由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比,可知副线圈两端电压有效值为110 V ,C 错误;流过电阻R 的电流为2 A ,可知负载消耗的功率为220 W ,根据能量守恒可知,原线圈的输入功率为220 W ,A 错误;由P =UI 可知,电流表的读数为1 A ,B 正确,由交变电压瞬时值表达式可知,ω=100π rad/s ,周期T =0.02 s ,D 错误.2.(2017江苏卷)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则A .电感L 1的作用是通高频B .电容C 2的作用是通高频C .扬声器甲用于输出高频成分D .扬声器乙用于输出高频成分答案:BD解析:本题考查电感、电容对交流电的作用.电感线圈有通低频、阻高频的作用,因此A 项错误;电容器有通高频、阻低频的作用,因此B 项正确;由此可以判断,扬声器甲主要用于输出低频成分,扬声器乙用于输出高频成分,C 项错误,D 项正确.3.(2017天津卷)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化.设线圈总电阻为2 Ω,则A .t =0时,线圈平面平行于磁感线B .t =1 s 时,线圈中的电流改变方向C .t =1.5 s 时,线圈中的感应电动势最大D .一个周期内,线圈产生的热量为28πJ答案:AD 解析:本题考查交变电流.t =0时,磁通量为零,磁感线与线圈平面平行,A 正确;当磁感线与线圈平面平行时,磁通量变化率最大,感应电动势最大,画出感应电动势随时间变化的图象如图,由图可知,t =1 s 时,感应电流没有改变方向,B 错误;t =1.5 s 时,感应电动势为0,C 错误;感应电动势最大值()()m 1000.04V 422V 2m E NBS N T ππωπ==Φ=⨯⨯= ,有效值()()()2224V 22V 8J 2E E ,Q T Rπππ=⨯=== ,D 正确.4.(2017海南卷)如图,电阻R 、电容C 和电感L 并联后,接入输出电压有效值、频率可调的交流电源.当电路中交流电的频率为f 时,通过R 、C 和L 的电流有效值恰好相等.若将频率降低为f ,分别用I 1、I 2和I 3表示此时通过R 、C 和L 的电流有效值,则( )A .I 1>I 3B .I 1>I 2C .I 3>I 2D .I 2=I 3答案:BC解析:将频率降低时,通过R的电流不变,电容器的容抗增大,通过C的电流减小,则有I1>I2.电感线圈的感抗减小,通过L的电流增大,则有I3>I2.故AD错误,BC正确.。
阶段示范性金考卷(十)本卷测试内容:交变电流 传感器本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共110分。
测试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题,共60分)一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,第2、6、9、11小题,只有一个选项正确;第1、3、4、5、7、8、10、12小题,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1. 下列说法正确的是( )A. 话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号B. 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器的作用是控制电路的通断C. 电子秤所使用的测力装置是力传感器D. 半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越大解析:电话话筒的作用是把声信号变为电信号,A 选项错误;电熨斗中用到双金属片,是利用温度传感器控制电路的通断,B 选项正确;电子秤是利用压敏电阻把力信号转变为电信号,是力传感器,C 选项正确;半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减小,D 选项错误。
答案:BC2. [2014·北京市怀柔区高三适应性练习]某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图象如图所示,下列说法中正确的是( )A. 交变电流的频率为0.02 HzB. 交变电流的瞬时表达式为i =5cos50πt (A)C. 在t =0.01 s 时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大D. 若发电机线圈电阻为0.4 Ω,则发电机的热功率为5 W解析:根据图象可知i m =5 A ,T =20×10-3s =0.02 s ,所以,交变电流的频率f =1/T =50 Hz ,瞬时表达式为i =i m cos ωt =i m cos(2πT)t =5cos100πt (A),所以选项A 、B 错误;在t =0.01 s 时,交变电流的瞬时值最大,说明感应电动势最大,穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大,磁通量最小,选项C 错误;该余弦交变电流的有效值为i 有=i m /2,若发电机线圈电阻为0.4 Ω,则其热功率为P 热=i 2有R =5 W ,所以选项D 正确。
第2讲变压器电能的输送知|识|梳|理微知识❶变压器原理1.构造和原理(如图所示)(1)主要构造:由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
(2)工作原理:电磁感应的互感现象。
2.理想变压器的基本关系式(1)电压关系:U1U2=n1n2,若n1>n2,为降压变压器;若n1<n2,为升压变压器。
(2)电流关系:I1I2=n2n1,只适用于只有一个副线圈的情况。
3.互感器(1)电压互感器,用来把高电压变成低电压。
(2)电流互感器,用来把大电流变成小电流。
特别提醒(1)如果变压器没有漏磁和能量损失,这样的变压器是理想变压器。
(2)变压器只能改变交变电流的电流和电压,不能改变恒定电流的电流和电压。
微知识❷电能的输送1.输电损耗(1)功率损失:设输电电流为I,输电线的电阻为R,则功率损失为ΔP=I2R。
(2)降低输电损耗的两个途径。
①一个途径是减小输电线的电阻。
由电阻定律R=ρlS可知,在输电距离一定的情况下,为减小电阻,应当用电阻率小的金属材料制造输电线。
此外,还要尽可能增加导线的横截面积。
②另一个途径是减小输电导线中的电流,由P =UI 可知,当输送功率一定时,提高输电电压可以减小输电电流。
2.远距离输电过程的示意图(如图所示)对理想变压器,各物理量的关系为 ①P 1=P 2,P 2=P 损+P 3,P 3=P 4=P 用。
②U 1U 2=n 1n 2,U 2=U 3+U 线,U 3U 4=n 3n 4。
③n 1I 1=n 2I 2,I 2=I 线=I 3,n 3I 3=n 4I 4。
基|础|诊|断一、思维诊断1.变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率(×) 2.正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压(×) 3.变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之增大(√) 4.变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定(√) 5.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗(√) 二、对点微练1.(变压器的工作原理及应用)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V 交变电流改变为110 V 。
课时提能练(三十二) 变压器 电能的输送(限时:40分钟)A 级 跨越本科线1.(多选)如图11213所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6 V ,内阻均不计.下列说法正确的是( )【导学号:92492392】图11213 A .S 与a 接通的瞬间,R 中无感应电流 B .S 与a 接通稳定后,R 两端的电压为0 C .S 与b 接通稳定后,R 两端的电压为3 V D .S 与b 接通稳定后,原、副线圈中电流的频率之比为2∶1BC [由理想变压器的原理可知,当S 与a 接通电流稳定时,由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化,故在副线圈中无感应电流,但在刚接通瞬间,副线圈两端的电压不为零,R 中有感应电流,故A 错误,B 正确;当S 与b 接通稳定后,原线圈中接有交变电流,由变压器的变压比可得副线圈两端电压为3 V ,C 正确;变压器并不改变交变电流的频率,D 错误.]2.(2017·铜川模拟)一理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2=3∶1,原线圈中接有定值电阻R ,副线圈中并联有两个阻值也为R 的定值电阻,如图11214所示.原线圈接有电压为U 的交流电源,则副线圈的输出电压为( )图11214A.U 2B .U 3 C.3U 11D .3U 10 C [设原线圈中的电流为I ,原线圈的输入电压为U 1,则副线圈中的电流为3I ,副线圈的输出电压为U 2=U13=32IR , 又U =IR +U 1=112IR ,得U 2=311U ,C 正确.]3.(多选)(2016·全国丙卷)如图11215所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b .当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )图11215A .原、副线圈匝数比为9∶1B .原、副线圈匝数比为1∶9C .此时a 和b 的电功率之比为9∶1D .此时a 和b 的电功率之比为1∶9AD [设灯泡的额定电压为U 0,输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光,则变压器原线圈的电压为9U 0,变压器原、副线圈的匝数比为9∶1,选项A 正确,选项B 错误;由9U 0I a =U 0I b 得,流过b 灯泡的电流是流过a 灯泡电流的9倍,根据P =UI ,a 、b 灯泡的电功率之比为1∶9,选项C 错误,选项D 正确.]4.(2017·佛山模拟)如图11216为一理想变压器,其原线圈匝数n 1= 800,副线圈匝数n 2=200,原线圈接有电压u =2002sin 100πt (V)的交变电流,R 为可变电阻,各电表均为理想交流电表,则下列说法中正确的是( )图11216A .该交变电流的频率为100 HzB .穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.25 2 Wb/sC .R 的阻值越大,电流表A 的示数越小,电压表V 的示数越大D .接入的灯泡越多,电流表A 和电压表V 的示数越大B [根据ω=2πf 可得,该交变电流的频率f =50 Hz ,A 错误;根据法拉第电磁感应定律有E =n 1ΔΦΔt ,故穿过铁芯的磁通量的最大变化率ΔΦΔt=0.25 2 Wb/s ,B 正确;R 的阻值越大,副线圈中的电流越小,电流表A 的示数越小,因变压器是理想变压器,电压表V 的示数不变,C 错误;接入的灯泡越多,副线圈的总电阻越小,副线圈中的电流越大,电流表A 的示数越大,电压表V 的示数不变,D 错误.]5.(2017·安庆模拟)如图11217所示的交流电路中,理想变压器输入电压为u 1=U 1m sin 100πt (V),输入功率为P 1,输出功率为P 2,电压表读数为U 2,各交流电表均为理想电表,由此可知( )。
提能增分练 传感器的简单应用1、(多选)(2016·海南高考)图(a)所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R 1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表.原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化,如图(b)所示.下列说法正确的是( )A 、变压器输入、输出功率之比为4∶1B 、变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C 、u 随t 变化的规律为u =51sin(50πt )(国际单位制)D 、若热敏电阻R T 的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大解析:选BD 由题意,理想变压器输入、输出功率之比为1∶1,选项A 错误;变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比,即I 1I 2=n 2n 1=14,故选项B 正确;由题图(b)可知交流电压最大值U m =51 V ,周期T =0.02 s ,角速度ω=100π rad/s ,则可得u =51sin(100πt )(V),故选项C 错误;R T 的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D 正确.2、(多选)如图所示,R 1、R 2为定值电阻,L 为小灯泡,R 3为光敏电阻,当照射光强度增大时( )A 、电压表的示数增大B 、R 2中电流减小C 、小灯泡的功率增大D 、电路的路端电压增大解析:选ABC 当照射光强度增大时,R 3阻值减小,外电路电阻随R 3的减小而减小,R 1两端电压因干路电流增大而增大,电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,A 项正确,D 项错误;由路端电压减小、R 1两端电压增大知,R 2两端电压减小,则R 2中电流减小,故B 项正确;由干路电流增大知流过小灯泡的电流增大,则小灯泡的功率增大,故C 项正确.3、(多选)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件).为了确定各元件种类,小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB 、BC 、CD 接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a 、b 、c 所示,则以下判断中正确的是()A、AB间是电容器B、BC间是电感线圈C、CD间是电容器D、CD间是定值电阻解析:选ABD直流电路中接入电容器后,充电电流逐渐减小;接入电感线圈后由于自感作用,电流逐渐增大;接入定值电阻后,电流保持一定值,故AB间为电容器,BC间为电感线圈,CD间为定值电阻,所以A、B、D正确,C错误.4、(多选)利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送情况,如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器,光传感器B能接收到发光元件A发出的光,每当工件挡住A 发出的光时,光传感器就输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图乙所示.若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.2 m,则下列说法正确的是()A、传送带运动的速度是0.1 m/sB、传送带运动的速度是0.2 m/sC、该传送带每小时输送3 600个工件D、该传送带每小时输送7 200个工件解析:选BC从题图乙可以知道:每间隔1秒的时间,光传感器就输出一个电信号,而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离,所以传送带运动的速度是v=0.21m/s=0.2m/s,故A错误,B正确;传送带每小时运动的距离为:s=v t=0.2×3 600 m=720 m,工件个数为:n=sL=3 600(个),C正确,D错误.5、某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请在图(a)的实物图上连线.(2)实验的主要步骤:①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并测量、记录电源输出的电流值;②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,______________,______________,断开开关;③重复第②步操作若干次,测得多组数据.(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图(b)的R-t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式R=________+________t(Ω).解析:(1)直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定,故只需要将电压表与电阻并联测出电压即可,实物图连线如图.(2)本实验要测量电阻值和温度值之间的关系,电阻要用欧姆定律计算,由于电流恒定且已知,故需测量电压和对应温度.(3)从题图(b)中取相距较远的两个特殊点,代入R=R0+kt,计算得R0=100 Ω,k=0.40,故该热敏电阻的R-t关系式为R=100+0.40t(Ω).答案:(1)连线图见解析(2)记录电压表示数温度计示数(3)1000.406、传感器担负着信息的采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量).例如热敏传感器,主要是应用半导体材料制成的热敏电阻,热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示,图乙所示是由热敏电阻R t作为传感器制作的简单自动报警器线路图.(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应接在________(填“a”或“b”)处.(2)若要使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器滑片P向________(填“左”或“右”)移动.(3)如果在调试报警器达最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路不能工作的原因可能是________________________________________________________________________.解析:(1)从题图甲的图线可知,热敏电阻阻值随温度的升高而减小,从而使电路中的电流变大,要求温度过高时报警器铃响,则c应接在a处时电路才会接通.(2)由题给线路图易知,滑动变阻器滑片P向左移动时,会使启动报警的温度提高.(3)电路连接完好且各元件都处于工作状态,而电路不能工作,说明电路中电流过小,电磁铁的磁性太弱,以致不能控制右侧的电路接通,原因可能是左边电源路端电压过小,或线圈的匝数过少,或弹簧的劲度系数过大等.答案:(1)a(2)左(3)题图(乙)中左边电源路端电压太小,或线圈的匝数太少,或弹簧的劲度系数太大等7、如图甲所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E,内阻可忽略不计;滑动变阻器全长为L,重力加速度为g.为理想电压表,当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图中a点,此时电压表示数为零.在木板上放置质量为m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移.由电压表的示数U及其他给定条件,可计算出弹簧的劲度系数k.(1)写出m、U与k之间所满足的关系式:________________________________________________________________________.(2)已知E=1.50 V,L=12.0 cm,g=9.80 m/s2.测量结果如下表:②m -U 图线的斜率为________kg/V ;③弹簧的劲度系数k =____________N/m.(结果均保留三位有效数字)解析:(1)设放置质量为m 的重物时弹簧压缩量为x ,则有mg =kx ,又U =x L E ,解得m =Lk EgU . (2)①用描点法作图,作出的图像如图所示.②选取(0,0)、(0.90,9)两点,则斜率为Δm ΔU =9-00.90-0kg/V =10.0 kg/V . ③因m =Lk Eg U ,故Lk Eg =Δm ΔUk =Δm ΔU ·Eg L =10.0×1.50×9.800.120N/m ≈1.23×103 N/m. 答案:(1)m =Lk EgU (2)①见解析图 ②10.0 ③1.23×1038、(2017·上海黄浦区模拟)在实际应用中有多种自动控温装置,以下是其中两种控温装置:(1)图甲为某自动恒温箱原理图,箱内的电阻R 1=2 kΩ,R 2=1.5 kΩ,R 3=4 kΩ,R T 为热敏电阻,其电阻随温度变化的图像如图乙所示.当a 、b 两点电势U a ≤U b 时,电压鉴别器会令开关S 接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当U a >U b 时,电压鉴别器会使S 断开,停止加热,则恒温箱内的稳定温度为________℃,恒温箱内的电热丝加热时R T 的取值范围为________.(2)有一种由PTC 元件做成的加热器,它产生的焦耳热功率P R 随温度t 变化的图像如图丙所示.该加热器向周围散热的功率为P Q =k (t -t 0),其中t 为加热器的温度,t 0为室温(本题中取20 ℃),k =0.1 W/℃.①当P R =R Q 时加热器的温度即可保持稳定,则该加热器工作的稳定温度为________℃; ②某次工作中,该加热器从室温升高至稳定温度的过程中,下列温度变化过程用时最短的是( )A 、20~24 ℃B 、32~36 ℃C 、48~52 ℃D 、60~64 ℃解析:(1)由题意可知U a =U b 时,对应恒温箱内的稳定温度,根据欧姆定律可得此时R 1R 2=R 3R r,解得R T =3 kΩ,由题图乙可知对应温度为25 ℃,R T 的取值范围为大于3 kΩ.(2)①在题图丙中作出加热器向周围散热的功率图线,如图线P Q 所示,两图线的交点对应的温度即该加热器工作的稳定温度,可得稳定温度为70 ℃.②各选项变化温度均为4 ℃,由题图丙知32~36 ℃之间元件的热功率最大,用时最短.答案:(1)25 R T >3 kΩ (2)①70(68~72均可) ②B。