第十章 交變電流 傳感器

1、第十章 交變電流 傳感器第一單元 交變電流第1課時 交變電流的產(chǎn)生及描述要點一 交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 即學(xué)即用1.（2009·通州模擬）某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示,由圖中信息可以判斷 （ ）A.在A和C時刻線圈處于中性面位置B.在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C.從AD時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為2 D.若從OD時刻歷時0.02 s,則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次答案 D要點二 描述交變電流的物理量 即學(xué)即用2.如圖所示,交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子有n匝線圈,每匝線圈所圍面積為S,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為,線圈內(nèi)阻為r,外

2、電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖中實線位置勻速轉(zhuǎn)動90°到達虛線位置過程中,求:（1）通過R的電荷量q為多少？（2）R上產(chǎn)生的電熱QR為多少？（3）外力做的功W為多少？答案 （1）（2）（3）題型1 求交變電流的有效值【例1】如圖所示表示交變電流的電流隨時間變化的圖象,此交變電流的有效值是 （ ）A.5 AB.5 A答案 B題型2 交變電流圖象的應(yīng)用【例2】如圖所示,為某交變電動勢隨時間變化的圖象,從圖象中可知交變電動勢的峰值為 V,周期T是 s,交變電動勢變化最快的時刻是 ,穿過產(chǎn)生此電動勢的線圈的磁通量變化最快的時刻是 ,若此交流線圈共100匝,則穿過此線圈的最大磁通量是 Wb.答案 3

3、10 2×10-2 （n=1,2,3） （n=0,1,2,3）1×10-2題型3 生活物理【例3】曾經(jīng)流行過一種自行車,它有能向車頭燈供電的小型交流發(fā)電機,如圖甲為其結(jié)構(gòu)示意圖.圖中N、S是一對固定的磁極,abcd為固定轉(zhuǎn)軸上的矩形線框,轉(zhuǎn)軸過bc邊中點,與ab邊平行,它的一端有一半徑r0=1.0 cm的摩擦小輪,小輪與自行車車輪的邊緣相接觸,如圖乙所示.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時,因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動,從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動.設(shè)線框由N=800 匝導(dǎo)線圈組成,每匝線圈的面積S=20 cm2,磁極間的磁場可視作勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.010 T,自行車車輪的半徑R1=35 cm,小齒

4、輪的半徑R2=4.0 cm,大齒輪的半徑R3=10.0 cm.現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動,問大齒輪的角速度為多大時才能使發(fā)電機輸出電壓的有效值U=3.2 V?（假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動）答案 3.2 rad/s1.一個邊長為6 cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場垂直,電阻為0.36.磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖所示,則線框中感應(yīng)電流的有效值為（ ）A.×10-5 AB.×10-5 AC.×10-5 AD. ×10-5 A答案 B2.如圖所示,一個匝數(shù)為10的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,周期為T.若把

5、萬用電表的選擇開關(guān)撥到交流電壓擋,測得a、b兩點間的電壓為20.0 V,則可知:從中性面開始計時,當(dāng)t=T/8時,穿過線圈的磁通量的變化率約為 （ ）答案 B3.如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機模型,勻強磁場磁感應(yīng)強度B=0.5 T,線圈匝數(shù)n=50,每匝線圈面積0.48 m2,轉(zhuǎn)速150 r/min,在勻速轉(zhuǎn)動過程中,從圖示位置線圈轉(zhuǎn)過90°開始計時.（1）寫出交變感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式.（2）畫出e-t圖線.答案 （1）e=188sin 5t V（2）見下圖4.如圖所示,矩形線框匝數(shù)n=250匝,ab=12 cm,ad=10 cm,線框置于B= T的勻強磁場中,繞垂直于磁場的軸OO

6、以120 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,線框通過滑環(huán)與外電路相連,外電路接有R=12的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12 V的氖泡L.求:（1）當(dāng)S接e時,電流表讀數(shù)為多少?R的熱功率為多大?10 min內(nèi)外力對線框做功多少?（2）當(dāng)S接f時,氖泡閃光頻率為多大?通電10 min,氖泡發(fā)光總時間為多少?（線框電阻不計）答案 （1）1.41 A24 W1.44×104 J（2）4 Hz400 s第2課時 交變電流綜合問題 電感器和電 容器對交變電流的作用要點一 交變電流綜合問題 即學(xué)即用1.如圖所示,線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,電容器兩極板水平放置.在兩極板間,不計重力的帶

7、正電粒子Q在t=0時由靜止釋放,若兩板間距足夠?qū)?則下列運動可能的是（ ）A.若t=0時,線圈平面與磁場垂直,粒子一定能到達極板B.若t=0時,線圈平面與磁場平行,粒子在兩極間往復(fù)運動C.若t=0時,線圈平面與磁場垂直,粒子在兩極間往復(fù)運動D.若t=0時,線圈平面與磁場平行,粒子一定能到達極板答案 AB要點二 電感器和電容器對交變電流的作用 即學(xué)即用2.如圖所示,三個燈泡是相同的,而且耐壓足夠,電源內(nèi)阻忽略.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S接A時,三個燈亮度相同,那S接B時（ ）A.三個燈亮度相同B.甲燈最亮,丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮D.只有丙燈不亮,乙燈最亮答案 D題型1 交變電流的電路問題

8、【例1】如圖所示線圈面積為0.05 m2,共100匝,線圈總電阻為r=1,外電阻R=9,線圈處于B= T的勻強磁場中.當(dāng)線圈繞OO以轉(zhuǎn)速n=300 r/min勻速轉(zhuǎn)動時,求:（1）若從線圈處于中性面開始計時,寫出電動勢的瞬時表達式.（2）兩電表的示數(shù).（3）線圈轉(zhuǎn)過180°的過程中,通過電阻的電荷量.（4）線圈勻速轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的總熱量.答案 （1）e=100 sin 10tV（2）5A45V（3） C（4）100 J題型2 帶電粒子在交變電場中運動【例2】如圖是示波管的示意圖.豎直偏轉(zhuǎn)電極的極板長l=4 cm,板間距離d=1 cm,板右端距熒光屏L=18 cm.（水平偏轉(zhuǎn)電極上不加電壓

9、,沒有畫出）電子沿中心線進入豎直偏轉(zhuǎn)電場的速度是1.6×107 m/s.電子的電荷量e=1.60×10-19 C,質(zhì)量m=0.91×10-30 kg.若在偏轉(zhuǎn)電極上加u=220sin 100t V的交變電壓,在熒光屏的豎直坐標軸上能觀測到多長的線段?答案 10 cm題型3 生活物理【例3】如圖所示是一種自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖,轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對隨軸轉(zhuǎn)動的磁極,另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行車車輪轉(zhuǎn)動時,通過摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動,使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流,給車頭燈供電.已知自行車車輪半徑r=35 cm,摩擦小輪半徑r0=1.

10、00 cm,線圈有n=800匝,線圈框橫截面積S=20 cm2,總電阻R1=40.旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強度B=0.010 T,車頭燈電阻R2=10.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動的角速度=8 rad/s時求:（1）發(fā)電機磁極轉(zhuǎn)動的角速度.（2）車頭燈中電流的有效值.答案 （1）280 rad/s（2）64 mA1.兩個相同的燈泡L1和L2,接到如圖所示的電路中,燈L1與電容器串聯(lián),燈L2與電感線圈串聯(lián),當(dāng)a、b處接電壓最大值Um、頻率為f的正弦交流電源時,兩燈都發(fā)光,且亮度相同.更換一個新的正弦交流電源后,燈L1的亮度高于燈L2的亮度,新電源的電壓最大值和頻率可能是（ ）A.最大值仍為Um,而頻率大于fB.最大值仍為

11、Um,而頻率小于fC.最大值大于Um,而頻率仍為fD.最大值小于Um,而頻率仍為f答案 A2.如圖所示,“二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器,它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段,分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器.音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來,送往相應(yīng)的揚聲器,以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機械振動.圖為音箱的電路簡化圖,高、低頻混合電流由a、b端輸入,L是線圈,C是電容器,則（ ）A.甲揚聲器是高音揚聲器B.甲揚聲器是低音揚聲器C.乙揚聲器是高音揚聲器D.乙揚聲器是低音揚聲器答案 BC3.如圖所示,一個被x軸與曲線方程y=0.2sin

12、x m所圍的空間中存在著勻強磁場.磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng),它的一條邊與x軸重合.在拉力F的作用下,線框以10 m/s的速度水平向右勻速運動.試求:（1）拉力F的最大功率是多少?（2）拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)?答案 （1）1.6 W（2）0.048 J4.如圖所示,在真空中速度v0=6.4×103 m/s的電子束連續(xù)射入兩平行板之間,板長L=12 cm,板間距離d=0.5 cm,兩板不帶電時,電子束將沿兩板之間的中線做直線運動.在兩板之間加一交變電壓u=91sin100t V,若不計電子間的相互作用,電子電荷量e=1.6×10-19 C,電子質(zhì)量m=9.1&

13、#215;10-31 kg,不計電子打在極板上對兩極電壓的影響.（1）在圖中畫出電子束可能出現(xiàn)的區(qū)域.（畫斜線表示,要求有推理和計算過程）（2）如果以兩極板剛加上交變電壓時開始計時（t=0）,則何時進入交變電場的電子打在極板上具有最大的動能?答案 （1）見右圖（2）（0.005+0.01n）s（n=0,1,2,）1.如圖所示的交變電流,最大值為Im,周期為T,則下列有關(guān)該交變電流的有效值I,判斷正確的是 （ ）A.I=B.I<C.I >D.以上均不正確答案 B2.如圖所示,把電阻R、電感線圈L、電容器C并聯(lián)接到一交流電源上,三個電流表的示數(shù)相同.若保持電源電壓大小不變,而將頻率減小

14、,則三個電流表的示數(shù)I1、I2、I3的大小關(guān)系是 （ ）A.I1=I2=I3B.I1>I2>I3C.I2>I1>I3D.I3>I1>I2答案 C3.如圖所示,交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m,ad=bc=0.2 m,線圈匝數(shù)N=100,電阻r=1,線圈在磁感應(yīng)強度B=0.2 T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以=100rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,外接電阻R=9,以圖示時刻開始計時,則 （ ）A.電動勢瞬時值為160sin100 VB.t=0時線圈中磁通量變化率最大C.t= s時線圈中感應(yīng)電動勢最大D.交變電流的有效值是8 A答案 BC4.如圖所示,

15、一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中,線框中的最大磁通量為m,最大感應(yīng)電動勢為Em,下列說法正確的是（ ）A.當(dāng)磁通量為零時,感應(yīng)電動勢也為零B.當(dāng)磁通量減小時,感應(yīng)電動勢在減小m時,感應(yīng)電動勢等于0.5EmD.角速度等于答案 D5.（2009·安陽月考）收錄機等小型家用電器所用的穩(wěn)壓電源,是將220 V的正弦交流電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電的裝置,其中的關(guān)鍵部分是整流電路.有一種整流電路可以將正弦交流電變成如圖所示的脈動直流電（每半個周期都按正弦規(guī)律變化）,則該脈動直流電電流的有效值為（ ）A.8AB.4AC.2AD.A答案 B6.將阻值為5的電阻接到內(nèi)阻不

16、計的交流電源上,電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示.下列說法正確的是（ ）A答案 C7.如圖（甲）所示，為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u=311sin 100t V的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D（乙）所示的波形，從而進入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時交流電壓表的讀數(shù)是（ ）A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V答案 B8.如圖甲所示電路,電阻R的阻值為50,在ab間加上圖乙所示的正弦交流電,則下面說法中錯誤的是（ ）A.交流電壓的有效值為100 VB.電流表示數(shù)為2 AD.如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,則電流表的示數(shù)也增大一倍答案 C

17、9.一個閉合的矩形線圈放在勻強磁場中,并且可繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,角速度為時,線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E0,周期為T0,外力提供的功率為P0.若使線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?,線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E,周期為T,外力提供的功率為P.則E、T和P的大小為（ ）A.E=2E0,T=T0,P=2P0B.E=E0,T=T0,P=2P0C.E=2E0,T=T0,P=2P0D.E=2E0,T=T0,P=4P0答案 D10.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,它在磁感應(yīng)強度為B、方向如圖的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n.導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P的

18、小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計,燈泡的電阻應(yīng)為（ ）A.B.C. D.答案 B11.如圖所示為一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈的長度ab=0.25 m,寬度bc=0.20 m,共有n=100匝,總電阻r=1.0,可繞與磁場方向垂直的軸OO轉(zhuǎn)動.線圈處于磁感應(yīng)強度B=0.40 T的勻強磁場中,與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個“3.0 V,1.8 W”的燈泡.當(dāng)線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,小燈泡消耗的功率恰好為1.8 W.則:（1）推導(dǎo)發(fā)電機線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值的表達式Em=nBS（其中S表示線圈的面積）.（2）求線圈轉(zhuǎn)動的角速度.（3）線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動

19、100周過程中發(fā)電機產(chǎn)生的電能.答案 （1）線圈平面與磁場方向平行時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大,設(shè)ab邊的線速度為v,該邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1=BLabv與此同時,線圈的cd邊也在切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=BLcdv,線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢為Em=n（E1+E2）,因為Lab=Lcd,所以Em=n·2BLabv線速度v=·Lbc,故Em=nBLab·Lbc而S=LabLcd (S為線圈的面積),Em=nBS.（2）2.5 rad/s（3）5.43×102 J12.（2009·泰安月考）如圖所示,間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌,水平地放置在豎直方向

20、的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,一端接阻值是R的電阻.一電阻是R0,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上,在外力F作用下從t=0的時刻開始運動,其速度隨時間的變化規(guī)律是v=vmsint,不計導(dǎo)軌電阻.求:（1）安培力Fi與時間t的關(guān)系式.（2）從t=0到t=時間內(nèi)外力F所做的功.答案 （1）Fi=sint（2）13.真空中足夠大的兩個相互平行的金屬板a、b之間距離為d,兩極之間的電壓Uab=Ua-Ub,按圖所示規(guī)律變化,其周期為T,在t=0時刻一帶正電的粒子僅在電場力作用下,由a板從靜止開始向b板運動,并于t=nT（n為自然數(shù)）時刻恰好到達b板.（1）求當(dāng)該粒子的位移為多大時,速度第一次達到最大?速度的

21、最大值是多少?（2）若該粒子在t=T/6時刻才從a板開始運動,并且以粒子開始運動為計時起點,求粒子經(jīng)過同樣長的時間（nT）,將運動到離a板多遠的地方?（3）若該粒子在t=T/6時刻才從a板開始運動,求粒子經(jīng)過多長時間才能到達b板?答案 （1） （2） （3）（3n-（n=0,1,2,3,）第二單元 變壓器 傳感器第3課時 變壓器 電能的輸送要點一 變壓器 即學(xué)即用1.如圖所示為由一個原線圈n1和兩個副線圈n2、n3組成的理想變壓器,已知n1n2n3=421,電阻R=3,副線圈n2接2個“6 V, 6 W”燈泡,副線圈n3接4個3 W的燈泡,所有燈泡均正常發(fā)光,求電源的輸出功率.答案 36 W要

22、點二 電能的輸送 即學(xué)即用2.圖是遠距離輸電系統(tǒng)的示意圖（為了簡單,設(shè)用戶的電器是電動機）,下列選項中正確的是（ ） A.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是庫侖定律,變壓器能變壓的主要原理是歐姆定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律B.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是安培定律,變壓器能變壓的主要原理是歐姆定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要原理是庫侖定律C.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是歐姆定律,變壓器能變壓的主要原理是庫侖定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要原因是法拉第電磁感應(yīng)定律D.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,變壓器能變壓的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要

23、原理是安培定律答案 D題型1 變壓器動態(tài)分析問題【例1】如圖所示為一理想變壓器,S為雙擲開關(guān),P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電壓,I1為原線圈中的電流,則 （ ）A.保持U1及P的位置不變,S由a接到b時,I1增大B.保持U1及P的位置不變,S由b接到a時,R消耗的功率減小C.保持U1不變,S接在a處,使P上滑時,I1增大D.保持P的位置不變,S接在a處,當(dāng)U1增大時,I1增大答案 ABD題型2 變壓器原理的拓展應(yīng)用【例2】如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2n3=4431,原線圈兩端輸入電壓U1=220 V,在變壓器輸出端如何連接可使“20 V,10 W”燈泡L

24、1正常發(fā)光？如何連接可使“10 V,5 W”燈泡L2正常發(fā)光？通過計算,分別畫出連接圖.答案 見下圖題型3 遠距離輸電問題【例3】如圖所示,某村在距村莊較遠的地方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,允許線路損耗的功率為輸出功率的4 %.求:（1）若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送,村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少?（2）用如圖所示的電路輸電,若村民和村辦小企業(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）答案 （1）320 V5 760 W（2）13 7211題型4 生活物理【例4】有

25、一臺發(fā)電機,供給一個學(xué)校照明用電,如圖所示.升壓變壓器的匝數(shù)比為14,降壓變壓器的匝數(shù)比為41,輸電線的總電阻R=4,全校共22個班,每班有“220 V,40 W”燈6盞,若要保證全部電燈正常發(fā)光,則:（1）發(fā)電機輸出功率多大?（2）發(fā)電機輸出電壓多大?（3）輸電效率是多少?（4）若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光,發(fā)電機輸出功率是否減半？答案 （1）5 424 W （2）226 V （3）97 % （4）否1.如圖所示電路中的變壓器為理想變壓器,S為單刀雙擲開關(guān),P是滑動變阻器R的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電壓,I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流,下列說法正確的是（ ）A.保持P的位置及

26、U1不變,S由b切換到a,則R上消耗的功率減小B.保持P的位置及U1不變,S由a切換到b,則I2減小C.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則I1增大D.保持U1不變,S接在b端,將P向上滑動,則I1減小答案 BC2.（2009·重慶模擬）如圖兩電路中,當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220 V的交流電壓時,測得c、d間與g、h間的電壓均為110 V.若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110 V的交流電壓,則a、b間與e、f間的電壓分別為（ ）A.220 V,220 VB.220 V,110 VC.110 V,110 VD.220 V,0 V答案 B3.加在理想變壓器原線圈上的交

27、流電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,與副線圈相連的負載電阻為R,如圖所示,則（1）原線圈中的電流I1多大時,負載上獲得的功率最大?最大功率是多少?（2）若想使負載電阻獲得最大功率,變壓器匝數(shù)比多大?答案 （1） （2）4.有條河流,流量Q=2 m3/s,落差h=5 m,現(xiàn)利用其發(fā)電,若發(fā)電機總效率為50 %,輸出電壓為240 V,輸電線總電阻R=30,允許損失功率為輸出功率的6 %,為滿足用電的需求,則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少?能使多少盞“220 V,100 W”的電燈正常發(fā)光?答案 6125 23511 470盞第4課時 傳感器的原理及應(yīng)用要點一 傳感器的工作原理

28、即學(xué)即用導(dǎo)體的載流子是帶正電的“空穴”.一塊厚度為d、高度為l的長方形半導(dǎo)體樣品,置于方向如圖所示、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,當(dāng)半導(dǎo)體樣品中通以如圖所示方向、大小為I的恒定電流時,樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢差U,且上表面帶正電、下表面帶負電.設(shè)半導(dǎo)體樣品中每個載流子帶電荷量為q,半導(dǎo)體樣品中載流子的密度（單位體積內(nèi)載流子的個數(shù)）用n表示,則下列關(guān)于樣品材料類型的判斷和其中載流子密度n的大小,正確的是（ ）A.是N型半導(dǎo)體B.是P型半導(dǎo)體C.n=D.n=答案 BD要點二 傳感器的應(yīng)用 即學(xué)即用2.如圖（1）所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路,電源電壓恒定.電流表內(nèi)阻不計,開關(guān)閉合后,

29、調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,使小燈泡發(fā)光逐漸增強,測得流過電阻的電流和光強的關(guān)系曲線如圖（2）所示,試根據(jù)這一特性設(shè)計一個路燈的自動光控電路.答案 由光敏電阻的特性曲線可以看出,當(dāng)入射光增強時,光敏電阻的阻值減小,流過光敏電阻的電流增大.根據(jù)題意設(shè)計一個路燈自動控制電路如下圖所示.控制過程是:當(dāng)有光照時,光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流,驅(qū)動電磁繼電器吸合,使兩個常閉觸點斷開,路燈熄滅;當(dāng)無光照時,光電流減小,放大器輸出電流減小,電磁繼電器釋放銜鐵,使兩個常閉觸點閉合,控制路燈電路接通,路燈開始工作.題型1 電路設(shè)計性問題【例1】現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干.如

30、圖所示,試設(shè)計一個溫控電路.要求溫度低于某一溫度時,電爐絲自動通電供熱,超過某一溫度時,又可以自動斷電,畫出電路圖說明工作過程.答案 電路圖如下圖所示工作過程：閉合S當(dāng)溫度低于設(shè)計值時熱敏電阻阻值大,通過電磁繼電器的電流不能使它工作,K接通電爐絲加熱.當(dāng)溫度達到設(shè)計值時,熱敏電阻減小到某值,通過電磁繼電器的電流達到工作電流,K斷開,電爐絲斷電,停止供熱.當(dāng)溫度低于設(shè)計值,又重復(fù)前述過程.題型二 結(jié)合傳感器的綜合試題【例2】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度,該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組合成的壓力傳感器,用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0

31、 kg的滑塊,滑塊可無摩擦滑動,兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時,傳感器a、b的示數(shù)均為10 N.（g取10 m/s2）（1）若傳感器a的示數(shù)為14 N,b的示數(shù)為6.0 N,求此時汽車的加速度大小和方向.（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時,傳感器a的示數(shù)為零.答案 （1）4 m/s2 向右 （2）10 m/s2 向左題型3 生活物理【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑動變阻器,阻值為R,長度為L,兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭,P1可在豎直絕緣光滑的固定

32、桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動,彈簧處于原長時,P1剛好指著A端,P1與托盤固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時,該電壓經(jīng)過放大,通過信號轉(zhuǎn)換器后在顯示屏上可顯示物體重力的大小.已知彈簧的勁度系數(shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：（1）托盤尚未放物體時,在托盤自身重力作用下,P1離A的距離x1.（2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時,P1離A的距離x2.（3）在托盤上未放物體時通常先校準零點,其方法是：調(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為零.校準零點后,將物體m放在托盤上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式

33、.答案 （1） （2） （3）m=1.關(guān)于傳感器的下列說法正確的是（ ）A.所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的B.金屬材料也可以制成傳感器C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號D.以上說法均不正確答案 B2.如圖所示,是一個測定液面高度的傳感器,在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì),放在導(dǎo)電液體中,導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容器的兩極.把這兩極接入外電路,當(dāng)外電路中的電流變化使電容值增大時,則導(dǎo)電液體的深度h變化為 （ ）A.h增大B.h減小C.h不變D.無法確定答案 A變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.答案 電路設(shè)計如下圖所示.原理簡述：據(jù)光敏電阻的阻值隨入射光強度的增強而減小,當(dāng)白天時,照射光敏電阻的

34、光強度大,R1阻值減小,電流增大,電磁鐵把銜鐵P吸下使B脫離A,切斷電燈電路,夜晚時相反.4.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開關(guān)、電源按如圖甲所示電路連接,制成光電報警裝置.當(dāng)報警器有光照射時,蜂鳴器發(fā)聲,當(dāng)沒有光照或者光照很弱時,蜂鳴器不發(fā)聲.光敏電阻:光敏電阻受光照后,阻值會變小.干簧管繼電器開關(guān):由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成,如圖乙所示.當(dāng)線圈中有一定的電流時,線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化,兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài).當(dāng)線圈中沒有電流或者電流很微弱時,磁場消失,簧片在彈力的作用下回復(fù)到分離狀態(tài).試說明光電報警器的工作原理.答案 當(dāng)報警器有光

35、照射時,光敏電阻阻值減小,電路中電流增大,線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化,兩個簧片由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài),蜂鳴器電路接通,蜂鳴器發(fā)聲.反之,當(dāng)沒有光照射或光照很微弱時,光敏電阻阻值很大,電路中的電流很小,干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片處于分離狀態(tài),連接蜂鳴器的電路斷開,蜂鳴器不發(fā)聲.1.關(guān)于傳感器的作用,下列說法正確的有（ ） A.通常的傳感器可以直接用來進行自動控制B.傳感器可以用來采集信息C.傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為電學(xué)量D.傳感器可以將所有感受到的信號都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量答案 BC2.如圖所示,截面為矩形的金屬導(dǎo)體,放在磁場中,當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時,導(dǎo)體的上下表面的電勢

36、關(guān)系為（ ）A.UM>UNB.UM=UNC.UM<UND.無法判斷答案 A3.如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強度增大時（ ）A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路中路端電壓增大答案 ABC4.唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器.其中有一種是動圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小線圈,線圈處于永磁體的磁場中,當(dāng)聲波使膜片前后振動時,就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?下列說法正確的是 （ ）A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C.膜片振動時,穿過金屬線圈的磁通量不變D.膜片振動時,金屬線

37、圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢答案 B5.（2009·晉中質(zhì)檢）互感器是一種特殊的變壓器,借助它,交流電壓表（或電流表）可以間接測量高電壓和大電流.如下圖所示為電壓互感器或電流互感器的接線圖,其中正確的是（ ）答案 A1n2=101,串聯(lián)在原線圈電路中電流表的示數(shù)為1 A,下列說法正確的是 （ ）A.變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為20VB.變壓器的輸出功率為200WC.變壓器輸出端的交流電頻率為50 HzD.串在變壓器輸出端的電流表示數(shù)為10A答案 C7.（2009·聊城模擬了3匝,則（ ）A.這種電流表能測直流電流,圖（b）的讀數(shù)為2.4 AB.這種電流表能測交流電流,圖（b）的

38、讀數(shù)為0.4 AC.這種電流表能測交流電流,圖（b）的讀數(shù)為3.6 AD.這種電流表既能測直流電流,又能測交流電流,圖（b）的讀數(shù)為3.6 A答案 C8.理想變壓器連接電路如圖甲所示,當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時,已知原、副線圈的匝數(shù)比為101,安培表讀數(shù)為2 A,則（ ）答案 D9.如圖甲所示,在變壓器的輸入端串接上一只整流二極管D,在變壓器輸入端加上如圖乙所示的交變電壓u1=Um1sin t,設(shè)t=0時刻為a“+”、b“-”,則副線圈輸出的電壓的波形（設(shè)c端電勢高于d端電勢時的電壓為正）是圖中的（ ）答案 B通過輸電線輸送給用戶,輸電線的電阻用R0表示,變阻器R表示用戶用電器的總電阻,當(dāng)滑動變阻

39、器觸頭P向下移動時,下列說法中錯誤的是（ ）A.相當(dāng)于在增加用電器的數(shù)目B.V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大C.A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大D.變壓器的輸入功率在增大答案 B為:水以v1=3 m/s的速度流入水輪機后以v2=1 m/s的速度流出,流出水位比流入水位低10 m,水流量Q=10 m3/s,水輪機效率為75 %,發(fā)電機效率為80 %,試問:（1）發(fā)電機組的輸出電功率是多少?（2）如果發(fā)電機輸出的電壓為240 V,用戶所需電壓為220 V,輸電線路中能量損失為5 %,輸電線電阻為50/3,那么所需升、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比分別是多少?答案 （1）624 kW（2

40、）43326 000 26 94543312.如圖所示,小型交流發(fā)電機的電動勢為E=20 V,內(nèi)阻不計,它通過一個阻值R=6的指示燈連接到一個理想降壓變壓器的輸入端.在變壓器的輸出端并聯(lián)著24盞規(guī)格都是“6 V,0.25 W”彩色小燈泡,每只燈泡都正常發(fā)光,導(dǎo)線電阻不計.求:（1）原線圈中的電流.（2）降壓變壓器的初級、次級線圈的匝數(shù)比.（3）若只使用18盞彩色小燈泡,通過計算說明這時每盞小燈泡的工作狀態(tài)如何.（設(shè)小燈泡的電阻不隨溫度變化）答案 （1） A（2）（3）每盞燈泡的電阻RL=14418盞燈的總電阻R總=8設(shè)這時副線圈中的電流為I2,則原線圈中的電流為I2由功率關(guān)系得E（）-（）2R

41、=I22R總代入數(shù)據(jù)得I2=A這時每盞燈泡的電壓U2=I2R總= V>6 V所以燈泡比原來更亮,有可能燒壞.13.如圖所示,原線圈匝數(shù)為n1,兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3.四只完全相同的燈泡分別接在理想變壓器的原、副線圈的回路中,當(dāng)原線圈回路中a、b接入交流電壓U0時,四只燈泡均正常發(fā)光,則三組線圈的匝數(shù)比n1n2n3等于多少?燈泡的額定電壓U額等于多少?答案 321 U0實驗12:傳感器的簡單應(yīng)用【例1】如圖實所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻.此光電計數(shù)器的基本工作原理是（ ）A.當(dāng)有光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照射R1時,信號

42、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記數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次答案 AC【例2】某同學(xué)用時間傳感器代替秒表做“用單擺測重力加速度”的實驗,他的設(shè)計如圖實甲所示;長為L的擺線一端固定在鐵夾臺上,另一端連接一質(zhì)量為m,半徑為r的小球,在擺線上緊鄰小球處套有一小段輕細擋光管,當(dāng)單擺擺動到平衡位置時,擋光管就能擋住從光源A正對光敏電阻R1發(fā)出的細光束,信號處理系統(tǒng)就能形成一個電壓信號,如圖乙所示,R2為定值電阻.（1）某同學(xué)用10分度的游標卡尺測小球的直徑,如圖丙所示.正確的讀數(shù)是 mm.（2）R1兩端的電壓U與時間t的關(guān)系如圖乙所示,則用此裝置測得單擺的周期為

43、 .（3）當(dāng)有光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得的是 （填“高電壓信號”或“低電壓信號”）.答案 （1）20.8 （2）2T0 （3）低電壓信號【例3】某同學(xué)為了測量一物體的質(zhì)量,找到一個力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k）,如圖中的裝置所示,測量時先調(diào)節(jié)輸入電壓,使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為零,而后在其受壓面上放一個物體,即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.現(xiàn)有以下器材:力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）.請完成對該物體質(zhì)量的測量.（1）設(shè)計一個電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并

44、且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大,在上圖所示的方框中畫出完整的測量電路圖.（2）簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質(zhì)量m.（3）請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題.答案 （1）由變阻器可組成調(diào)壓電路,其中調(diào)節(jié)范圍大的是由電源與滑動變阻器組成分壓式電路;而電壓的測量只需一只電壓表即可.電路如下圖所示.（2）測量步驟與結(jié)果如下:調(diào)節(jié)滑動變阻器,使力電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零;將已知質(zhì)量的砝碼m0放在力電轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U0;將待測物放在力電轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U.由U0=km0g得k=;又U=kmg,所以m=（3）待測物體質(zhì)量超出力電轉(zhuǎn)換器量程;電源電壓不夠而輸出電壓一開始調(diào)不到零.【

45、例4】用光敏電阻為傳感器,利用以下器材:滑動變阻器、交變電源、繼電器、燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線等.設(shè)計安裝一個白天自動關(guān)燈、夜晚自動開燈的路燈自動控制裝置.（1）請寫出所缺器材.（2）畫出電路原理圖,并簡要說明其工作原理.答案 （1）要安裝這樣的路燈自動控制裝置,缺少以下器材和元件:光敏電阻,電池.（2）裝置電路圖如圖所示,其工作原理簡述如下:合上開關(guān)S,在白天時有光照射光敏電阻,其阻值變小,電流變大,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流達到繼電器的動作電流,繼電器吸動鐵片開關(guān),路燈脫離交流電源而熄滅（滑動變阻器調(diào)節(jié)好以后不再變動,也可用固定電阻代替）.到夜晚,光線變暗,光敏電阻阻值變大,電流變小,繼電器的電磁鐵吸

46、鐵片的力減弱,在彈簧的彈力作用下,接交流電源的開關(guān)重新閉合,燈泡又開始發(fā)光.1.在如圖所示的電路中,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,D為發(fā)光二極管（電流越大,發(fā)出的光越強）,且R與D相距不遠,下列說法正確的是（ ）A.當(dāng)滑動觸頭P向左移動時,L消耗的功率增大B.當(dāng)滑動觸頭P向左移動時,L消耗的功率減小C.當(dāng)滑動觸頭P向右移動時,L消耗的功率可能不變D.無論怎樣移動觸頭P,L消耗的功率都不變答案 A2.在街旁的路燈,江海里的航標都要求在夜晚亮,白天熄,利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置,實現(xiàn)了自動控制,這是利用半導(dǎo)體的（ ）A.壓敏性B.光敏性C.熱敏性D.三種特性都利

47、用答案 B3.傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器,當(dāng)待測壓力F作用于可動膜片電極時,可使膜片發(fā)生形變,引起電容的變化.將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)成閉合電路,那么（ ）A.當(dāng)F向上壓膜片電極時,電容將減小B.當(dāng)F向上壓膜片電極時,電容將增大C.若電流計有示數(shù),則壓力F發(fā)生變化D.若電流計有示數(shù),則壓力F不發(fā)生變化答案 BC4.一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖象如圖甲所示,請應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計一控制電路,當(dāng)溫度高于某一值后紅色指示燈亮,而溫度低于這一值時綠色指示燈亮,并且說明滑動變阻器的作用.給你的器材有:如圖乙所示的繼電器一只（a、b為常閉觸點,c、d為常

48、開觸點）、熱敏電阻一只、滑動變阻器一只、紅綠指示燈各一個、兩個獨立的電池組、開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干.答案 （1）設(shè)計的電路圖如下圖所示.（2）此方案中滑動變阻器的作用:主要是通過調(diào)節(jié)滿足對熱敏電阻的要求.可能完整.已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約45.熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有一定量的冷水,其他備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水瓶（圖中未畫出）、電源（3 V、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1）、直流電壓表（內(nèi)阻約5 k）,滑動變阻器（020）、開關(guān)、導(dǎo)線若干.（1）在下面方框中畫出實驗電路圖,要求測量誤差盡可能小.（2）根據(jù)電路圖,在下圖的實物圖上連線.（3）簡要寫出完成接線后的主

49、要實驗步驟 .答案 （1）電路圖如下圖所示（2）實物圖如下圖所示（3）往保溫杯中加一些熱水,待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計值;調(diào)節(jié)滑動變阻器,快速測出幾組電流表和電壓表的值;重復(fù)步驟、,測量不同溫度下的數(shù)據(jù);繪出各測量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線.知識整合 演練高考題型1 交變電流的產(chǎn)生和規(guī)律【例1】（2008·廣東·5）小型交流發(fā)電機中,矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系,如圖所示.此線圈與一個R=10的電阻構(gòu)成閉合電路,不計電路的其他電阻.下列說法正確的是（ ）A.交變電流的周期為0.125 sB.交變電流的頻率為8 HzC.交變電流的有效值

50、為AD.交變電流的最大值為4 A答案 C題型2 變壓器與電能輸送【例2】（2008·上海·20B）某小型水電站輸出功率為20 kW,輸電線路總電阻是6.（1）若采用380 V輸電,求輸電線路損耗的功率.（2）若改用5 000 V高壓輸電,用戶端利用n1n2=221的變壓器降壓,求用戶得到的電壓.答案 （1）16.6 kW（2）226.2 V1.（2008·山東·20）圖（a）、（b）分別表示兩種電壓的波形,其中圖（a）所示電壓按正弦規(guī)律變化.下列說法正確的是（ ）A.圖（a）表示交流電,圖（b）表示直流電B.兩種電壓的有效值相等C.圖（a）所示電壓的瞬時

51、值表達式為u=311sin 100tVD.圖（a）所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為101的變壓器變壓后,頻率變?yōu)樵瓉淼拇鸢?C2.（2008·寧夏·19）如圖（a）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以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動.若以線圈平面與磁場夾角=45°時（如圖b）為計時起點,并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正.則下列四幅圖中正確的是（ ）答案 D3.（2007·廣東·6）平行板間加如圖所示周期變化的電壓,重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央,從t=0時刻開始將其釋放,運動過程無碰板情況.下圖中,能定性描述粒子運動的速度圖象正確的是（ ）答案 A4.（2007·北京·17）電阻R1、R2與交流電源按照圖（a）方式連接,R1=10,R2=20.合上開關(guān)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（b）所示.則（ ）A.通過R1的電流有效值是1.2 AB.R1兩端的電壓有效值是6 VC.通過R2的電流最大值是1.2AD.R2兩端的電壓最大值是6V答案 B5.（2008·天津·17）一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電