2020高考物理二輪復習 專題十 交變電流 變壓器 傳感器的簡單應用對對練（含解析）

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1、交變電流 變壓器 傳感器的簡單應用2020年高考必備2015年2016年2017年2018年2019年卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷考點一交變電流的產(chǎn)生及其描述2116考點二理想變壓器、電能的輸送161619考點三傳感器的簡單應用23考點一交變電流的產(chǎn)生及其描述 命題角度 交變電流的產(chǎn)生及其描述高考真題體驗對方向1.(2018全國16)一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內產(chǎn)生的熱量為Q方;若該電阻接到正弦交流電源上,在一個周期內產(chǎn)生的熱量為Q正.該電阻上電壓的峰值均為u0,周期均為T,如圖所示.則Q方Q正等于()A.12B.21C.12D.21答案D解析對于方波交流電源,電壓的有效值和最大值相

2、等,即u方=u0,在周期T內產(chǎn)生的熱量為Q方=u02RT,對于正弦交流電源,電壓的有效值u正=u02,在周期T內產(chǎn)生的熱量為Q正=(u02)2RT,整理可得Q方Q正=21,選項D正確.2.(多選)(2016全國21)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()A.兩導線框中均會產(chǎn)生正弦交變電流B.兩導線框中感應電流的周期都等于TC.在t=T8時

3、,兩導線框中產(chǎn)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答案BC解析因半徑、周期相同,故兩線框進入磁場過程產(chǎn)生的感應電動勢大小為e0=12BR2=12B2TR2=BR2T,兩線框中產(chǎn)生的電動勢瞬時值隨時間關系分別如圖甲、乙.所以選項A錯誤,選項B、C正確.由有效值定義可知M、N線圈中電流的有效值不相等,D項錯誤.1.明確交變電流“四值”的應用特點(1)最大值:分析電容器的耐壓值;(2)瞬時值:計算閃光電器的閃光時間、線圈某時刻的受力情況;(3)有效值:電表的讀數(shù)及計算電熱、電功、電功率及保險絲的熔斷電流;(4)平均值:計算通過電路截面的電荷量.2.掌握交變電流

4、瞬時值表達式的基本書寫思路(1)確定正、余弦交變電流的峰值,根據(jù)已知圖象或公式Em=NBS,求出相應最大值.(2)明確線圈的初始位置,找出對應的函數(shù)關系式.線圈從中性面開始計時,e=Emsin t.線圈從垂直于中性面開始計時,e=Emcos t.典題演練提能刷高分1.一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦圖象如圖甲所示.已知發(fā)電機線圈內阻為5.0 ,現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡,如圖乙所示,則()A.電壓表的示數(shù)為220 VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實際消耗的功率為484 WD.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J答案D解析由甲圖可知Em=2202 V,所以

5、有效值E=220 V,電壓表示數(shù)U=RR+rE=209 V,故A錯誤;由甲圖可知周期T=0.02 s,每個周期交流電方向改變兩次,則1 s內電流方向改變的次數(shù)為n=21T次=100次,故B錯誤;燈泡實際消耗的功率P=U2R=209295 W484 W,故C錯誤;發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q=(E-U)2rt=11251 J=24.2 J,故D正確.2.如圖所示,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動.已知磁感應強度B=0.50 T,線圈匝數(shù)N=100匝,邊長Lab=0.20 m,Lbc=0.10 m,轉速n=3 000 r/min.若以線

6、圈平面與磁場夾角=30時為計時起點,電動勢的瞬時值的表達式為()A.e=314sin100t+3 VB.e=314sin100t-3 VC.e=3142sin100t+3 VD.e=3142sin100t-3 V答案B解析=2n=100 rad/s;交變電流的最大值Em=NBS=1000.51000.200.10 V=100 V,則電動勢的瞬時值的表達式為e=314sin100t-3 V,故選B.3.(2019重慶4月調研)圖甲為小型發(fā)電機的結構簡圖,通過線圈在兩磁極間轉動給小燈泡供電,已知小燈泡獲得的交變電壓如圖乙.則下列說法正確的是()A.甲圖中電壓表的示數(shù)為62 VB.乙圖中的0時刻就是

7、甲圖所示時刻C.乙圖中0.510-2 s時刻,穿過甲圖中線圈的磁通量最小D.乙圖中1.010-2 s時刻,穿過甲圖中線圈的磁通量最小答案C解析甲圖中電壓表的示數(shù)為交變電流的有效值:U=622 V=6 V,選項A錯誤;乙圖中的0時刻感應電動勢為零,而甲圖所示時刻,感應電動勢最大,選項B錯誤;乙圖中0.510-2 s時刻,感應電動勢最大,則此時穿過甲圖中線圈的磁通量最小,選項C正確;乙圖中1.010-2 s時刻感應電動勢為零,則此時穿過甲圖中線圈的磁通量最大,選項D錯誤.4.(2019山東聊城二模)如圖甲所示,矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸OO勻速轉動,從某時刻開始計時,產(chǎn)生的感應電動

8、勢e隨時間t的變化曲線如圖乙所示,若外接電阻R=70 ,線圈電阻r=10 ,則下列說法正確的是()A.線圈的角速度為100 rad/sB.0.01 s末穿過線圈的磁通量最大C.通過線圈的最大電流為1.25 AD.電壓表的示數(shù)為87.5 V答案C解析由圖乙知,交流電的周期T=410-2 s,線圈轉動的角速度=2T=2410-2 rad/s=50 rad/s.故A項錯誤;由圖乙知,0.01 s末線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大,則0.01 s末線圈平面與磁場平行,線圈的磁通量為0.故B項錯誤;由圖乙知,線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值Em=100 V,則線圈的最大電流Im=Emr+R=10010+70 A=1.

9、25 A.故C項正確;線圈產(chǎn)生感應電動勢的有效值E=Em2=1002 V=502 V,電壓表的示數(shù)U=Er+RR=50210+7070 V61.9 V.故D項錯誤.考點二理想變壓器、電能的輸送命題角度1理想變壓器原理理解高考真題體驗對方向1.(2016全國16)一含有理想變壓器的電路如圖所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ,A為理想交流電流表,U為正弦交流電壓源,輸出電壓的有效值恒定.當開關S斷開時,電流表的示數(shù)為I;當S閉合時,電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A.2B.3C.4D.5答案B解析理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等,當開關斷開時,有(U-I

10、R1)I=n1n2I2(R2+R3),即(U-3 I)I=n1n2I25 ;當開關閉合時,有(U-4IR1)4I=n1n24I2R2,即(U-12 I)4I=n1n24I21 .得U=48 I,代入可解得n1n2=3,選項B正確.2.(多選)(2016全國19)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()A.原、副線圈匝數(shù)比為91B.原、副線圈匝數(shù)比為19C.此時a和b的電功率之比為91D.此時a和b的電功率之比為19答案AD解析設燈泡的額定電壓為U0,當U=10U0時,因兩燈泡均正常發(fā)光,故變壓器原

11、線圈的輸入電壓為U1=U-U0=9U0,副線圈的輸出電壓U2=U0.因U1U2=n1n2,故n1n2=91,選項A正確,選項B錯誤;由變壓器電流關系,I1I2=n2n1得I1I2=19,則此時a、b的電功率之比為PaPb=U0I1U0I2=19,選項C錯誤,選項D正確.1.抓住理想變壓器問題中的兩個“弄清”(1)弄清變量和不變量.如原線圈電壓不變,原、副線圈的匝數(shù)比不變,其他物理量可隨電路的變化而發(fā)生變化.(2)弄清動態(tài)變化過程中的決定關系,如U2由U1決定,P1、I1由P2、I2決定.2.掌握理想變壓器問題的分析流程(1)由U1U2=n1n2分析U2的情況.(2)由I2=U2R分析I2的情況

12、.(3)由P1=P2=I2U2判斷輸入功率的情況.(4)由P1=I1U1分析I1的變化情況.3.記準輸電線路功率損失的計算方法(1)P損=P-P,P為輸送的功率,P為用戶所得功率.(2)P損=I線2R線,I線為輸電線路上的電流,R線為線路電阻.(3)P損=U2R線,U為在輸電線路上損失的電壓,R線為線路電阻.(4)P損=UI線,U為在輸電線路上損失的電壓,I線為輸電線路上的電流.4.對于變壓器需要掌握公式U1U2=n1n2、I1I2=n2n1,知道副線圈的電流以及功率決定了原線圈中的電流和功率.理想變壓器是理想化模型:一是不計線圈內阻;二是沒有出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象.當電路中有變壓器時,只要將變壓器的有

13、效值求出,就相當于一個新的恒定電源.典題演練提能刷高分1.(2018天津卷4)教學用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機(內阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P.若發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼?2,則()A.R消耗的功率變?yōu)?2PB.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?2UC.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID.通過R的交變電流頻率不變答案B解析本題考查交變電流的產(chǎn)生和變壓器原理,清楚感應電動勢的決定因素是解題的關鍵,另外要知道交流電表測的是交變電流的有效值.發(fā)電機線圈轉速變?yōu)樵瓉硪话霑r,產(chǎn)生電動勢的最大值和有效值均變?yōu)樵瓉淼?/p>

14、一半,變壓器匝數(shù)比不變,故副線圈上的電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?選項B正確;對負載電阻R,由P=U2R可得,R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4,即副線圈消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4,故原線圈消耗的功率也變?yōu)樵瓉淼?4,而原線圈電壓變?yōu)樵瓉淼囊话?故原線圈中的電流(電流表示數(shù))變?yōu)樵瓉淼囊话?選項A、C均錯誤;發(fā)電機線圈轉速變?yōu)樵瓉硪话霑r,線圈轉動的角速度變?yōu)橐话?由f=2可得交變電流的頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,選項D錯誤.2.(2019陜西漢中二模)有4個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中,電源輸出電壓U恒定不變,如圖所示.若將該線路與交流電源接通,且開關S接在位置1時,4個燈泡發(fā)光亮度相同;若將開關S

15、接在位置2時,燈泡均未燒壞.則下列說法正確的是()A.該變壓器是降壓變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為41B.該變壓器是升壓變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為14C.當開關接位置2時副線圈中的燈泡仍能發(fā)光,只是亮度變亮D.當開關接位置2時副線圈中的燈泡仍能發(fā)光,只是亮度變暗答案C解析四個燈泡亮度相同,所以原線圈電流與副線圈電流之比為13,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知原副線圈的匝數(shù)比為31,可知該變壓器是降壓變壓器,故A、B錯誤;開關接到2位置,原線圈輸入電壓變大,根據(jù)電壓與匝數(shù)的關系可知副線圈電壓變大,所以燈泡的電流變大,燈泡仍能發(fā)光,但亮度變大,故C正確,D錯誤.3.在如圖所示的理想變壓器的電路中,變壓器原副線圈

16、的匝數(shù)比為21,電阻R1=R2,電流表和電壓表均為理想電表,若電流表的示數(shù)為0.5 A,電壓表的示數(shù)為5 V,則電阻R1的大小為()A.10 B.15 C.20 D.25 答案D解析電壓表的示數(shù)為5 V,則次級電流I2=5R1;初級電流I1=12I2=52R1;初級電壓U1=n1n2U2=10 V;R1的電流IR1=10R1;由題意可知10R1+52R1=0.5 A,解得R1=25 .故選D.4.(多選)如圖所示,圖乙中理想變壓器的原線圈接如圖甲所示的交變電流.理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為203,定值電阻的阻值為11 ,滑動變阻器的總阻值為22 .下列說法中正確的是()A.副線圈輸出電壓的頻

17、率為50 HzB.滑動變阻器的滑片P向右滑動時,電阻R兩端的電壓不變C.滑動變阻器的滑片P滑到最右端時,通過電阻R的電流為8.45 AD.滑動變阻器的滑片P滑到最左端時,理想變壓器的輸入功率為132 W答案AD解析由交變電流的圖象可知,加在原線圈中電流的周期T=0.02 s,頻率f=50 Hz,由于變壓器不能改變電源的頻率,副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz,故A正確;滑動變阻器的滑片P向右移動時,電路總電阻變小,電流變大,由U=IR可知,電阻R兩端的電壓變大,故B錯誤;原線圈電壓的有效值U1=Um2=440 V,根據(jù)U1n1=U2n2可得副線圈的電壓U2=66 V,滑動變阻器的滑片P滑到最右端

18、時,通過電阻R的電流為I2=U2R=6 A,故C錯誤;滑動變阻器的滑片P滑到最左端時,理想變壓器的輸入功率為P2=U22R+RP=132 W,故D正確.故選AD.5.如圖所示,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的白熾燈泡a、b和c,燈泡b、c規(guī)格相同,當原線圈輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,三只燈泡均能正常發(fā)光,下列說法正確的是()A.原、副線圈匝數(shù)比為101B.此時a燈和b燈的電流比為29C.此時a燈和b燈的電功率之比為19D.此時a燈和b燈的電阻比為91答案B解析設三個燈泡的額定電壓為UL,由題知U=10UL,則原線圈兩端的電壓為U1=U-UL=9UL,副線圈兩端的電壓U2=UL

19、,故原副線圈匝數(shù)比為n1n2=U1U2=91,故A錯誤;設b燈的電流為Ib,b燈與c燈并聯(lián),且規(guī)格相同,故c燈的電流也為Ib,則副線圈的電流為I2=2Ib,根據(jù)I1I2=n2n1,得原線圈的電流為I1=n2n1I2=19I2,而流過a燈的電流即為I1=19I2,故此時a燈和b燈的電流比為I1Ib=19I2Ib=192IbIb=29,故B正確;根據(jù)P=UI,因a燈與b燈的電壓都為UL,故兩燈的電功率之比等于電流之比為29,故C錯誤;根據(jù)R=UI,因a燈與b燈的電壓都為UL,故兩燈的電阻之比等于電流的反比,即92,故D錯誤.故選B.命題角度2(儲備)理想變壓器中的動態(tài)分析問題【典題】 (多選)如圖

20、所示,電源電壓保持不變,若將滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動,關于兩電表示數(shù)的變化,下列判斷中正確的是()A.電流表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變小C.電壓表的示數(shù)變大D.電壓表的示數(shù)變小答案AC解析若將滑動變阻器觸頭向左滑動,滑動變阻器接入電路的電阻減小,則滑動變阻器分得的電壓減小,原線圈兩端電壓增大,而匝數(shù)比不變,所以副線圈兩端電壓增大,電壓表示數(shù)增大;負載兩端電壓增大,則副線圈電流增大;根據(jù)匝數(shù)比不變,則原線圈的電流增大,電流表示數(shù)增大.故AC正確,BD錯誤.故選AC.理想變壓器的動態(tài)分析常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況.1.匝數(shù)比不變的情況(如圖甲所示)(1)

21、U1不變,根據(jù)U1U2=n1n2,輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負載電阻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.(3)I2變化引起P2變化,P1=P2,故P1發(fā)生變化.2.負載電阻不變的情況(如圖乙所示)(1)U1不變,n1n2發(fā)生變化,故U2變化.(2)R不變,U2變化,故I2發(fā)生變化.(3)根據(jù)P2=U22R,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.典題演練提能刷高分1.如圖所示,理想變壓器原線圈接有交流電源,當副線圈上的滑片P處于圖示位置時,燈泡能發(fā)光,若將滑片P上移(電壓

22、表和電流表均為理想電表),則()A.電容器的容抗增大B.電流表的示數(shù)減小C.變壓器的輸入功率減小D.燈泡L變亮答案D解析變壓器不改變電流的頻率,所以頻率不變,電容器的容抗不變,故A錯誤;滑片P向上移,副線圈的匝數(shù)增加,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,知副線圈兩端的電壓變大,電壓表的示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變大,故B錯誤;根據(jù)P=IU可知,變壓器的輸出功率變大,則輸入功率變大,故C錯誤;因電容器的容抗不變,而燈泡和電容器兩端電壓之和變大,則燈泡的電流變大,燈泡變亮,選項D正確.故選D.2.如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsin t,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動變阻器.V1和V2是理想交流電

23、壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;A1和A2是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示.下列說法正確的是()A.t=2時,U1=UmB.滑片P向下滑動過程中,U1變小C.滑片P向下滑動過程中,U2增大D.滑片P向下滑動過程中,I1變大答案D解析V1和V2是理想交流電壓表,示數(shù)U1和U2表示電壓的有效值,故A錯誤;滑片P向下滑動過程中,總電阻減小,副線圈的電壓只與輸入電壓和匝數(shù)有關,所以U1、U2不變,流過R0的電流I2變大,根據(jù)變壓器原理得I1變大,故D正確,BC錯誤.故選D.3.如圖所示為一理想變壓器,原線圈接在輸出電壓為u=U0 sin t的交流電源兩端.電路中R0為定值電阻,V1、V2為理

24、想交流電壓表,A1、A2為理想交流電流表.現(xiàn)使滑動變阻器R的滑動觸頭P向上滑動,下列說法正確的是()A.電壓表V1與V2示數(shù)的比值將變大B.電流表A1與A2示數(shù)的比值將變小C.電壓表V1與電流表A1示數(shù)的比值變大D.電壓表V2與電流表A2示數(shù)的比值變小答案C解析由于變壓器電壓之比等于線圈匝數(shù)之比,因此電壓表之比一定等于線圈匝數(shù)之比,故A錯誤;由于只有一個副線圈,因此電流之比一定等于線圈匝數(shù)的反比,故兩電流表的比值不變,故B錯誤;滑動變阻器R的滑動觸頭P向上滑動,則滑動變阻器接入電阻增大,由歐姆定律可知,電流表A2示數(shù)減小,電流表A1示數(shù)也減小,而電壓表V1示數(shù)不變,與電流表A1示數(shù)的比值變大,

25、故C正確;滑動變阻器R的滑動觸頭P向上滑動,則滑動變阻器接入電阻增大,由歐姆定律可知,電壓表V2與電流表A2示數(shù)的比值變大,故D錯誤.故選C.命題角度3(儲備)變壓器與交變電流的綜合問題【典題】 (多選)如圖,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表A接正弦交流電源,一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無窮大.用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd,則()A.UabUcd=n1n2B.增大負載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小C.負載電阻的阻值越小,cd間的電壓Ucd越大D.將二極管短路,電流

26、表的讀數(shù)加倍答案BD解析設副線圈兩端電壓為U2,則有UabU2=n1n2,由于二極管具有單向導電性,根據(jù)有效值定義可知,U22RT2=Ucd2RT,則Ucd=U22,故選項A錯誤;增大負載電阻,則變壓器的輸出功率減小,輸入功率也減小,由P1=UabI1可知,電流表讀數(shù)減小,選項B正確;cd間的電壓Ucd與R大小無關,選項C錯誤;將二極管短路,變壓器的輸出功率P2=U22R=2Ucd2R,為原來的2倍,由P2=P1=UabI1可知,電流表的讀數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍,選項D正確.1.解決變壓器問題的三種切入法(1)電壓切入法:變壓器原、副線圈的電壓之比為U1U2=n1n2;當變壓器有多個副線圈時U1n1

27、=U2n2=U3n3=(2)功率切入法:理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出,當變壓器有多個副線圈時,P1=P2+P3+(3)電流切入法:由I=PU知,對只有一個副線圈的變壓器有I1I2=n2n1;當變壓器有多個副線圈時有n1I1=nI2+n3I3+注意:對于電源,原線圈相當于用電器;對于用電器,副線圈相當于電源.2.解遠距離輸電問題必備技巧(1)正確畫出輸電過程示意圖,并在圖上標出各物理量.(2)抓住變壓器變壓前、后各量間關系,求出輸電線上的電流.(3)計算電路功率問題時常用關系式:P=I2R=PU2R,注意輸電線上的功率損失和電壓損失.(4)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則,說明原線圈

28、電流由副線圈電流決定.典題演練提能刷高分1.(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2=101,電阻R=10 ,兩只相同小燈泡L1、L2的規(guī)格均為(3 V,1.5 W),S1為單刀雙擲開關.原線圈接正弦交流電源.當S1接1、S2閉合時,L2正常發(fā)光.設小燈泡的電阻值恒定.下列說法正確的是()A.原線圈所接正弦交流電源的電動勢最大值為30 VB.只斷開S2后,變壓器的輸出功率為0.75 WC.將S1換接到2后,原線圈的輸入功率為90 WD.將S1換接到2后,R的電功率為0.9 W答案BD解析當S1接1、S2閉合時,L2正常發(fā)光,副線圈的電壓為U2=3 V,根據(jù)原副線圈電壓比等于匝數(shù)

29、比即U1U2=n1n2,解得原線圈的電壓為U1=30 V,原線圈所接正弦交流電源的電動勢最大值為Em=302 V,故A錯誤;兩只相同小燈泡阻值為RL=UL2PL=6 ,只斷開S2后,變壓器的輸出功率為P2=U222RL=3226 W=0.75 W,故B正確;將S1換接到2后,R的電功率為P=U22R=0.9 W,原線圈的輸入功率為P入=P出=U22R=0.9 W,故C錯誤,D正確.2.(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=101,原線圈輸入交變電壓u=502sin 100t(V),在副線圈中接有理想交流電流表、阻值為25 的定值電阻R和電容器C.下列說法中正確的是()A.電阻

30、R中電流方同1 s內變化100次B.電流表示數(shù)是2 AC.電阻R消耗的電功率為1 WD.電容器的耐壓值至少是52 V答案ACD解析交變電流的周期為T=2=0.02 s,則頻率為50 Hz,因一個周期內電流方向變化2次,則電阻R中電流方向1 s內變化100次,選項A正確;變壓器初級電壓有效值U1=Um2=50 V,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=101,則次級電壓有效值為U2=5 V,電流表示數(shù)是I2=U2R=525 A=0.2 A,選項B錯誤;電阻R消耗的電功率為PR=I2U2=1 W,選項C正確;電容器的耐壓值是次級電壓最大值,則至少是52 V,選項D正確.故選ACD.3.(多選)(201

31、9廣東深圳二模)中國特高壓遠距離輸電技術已成為國際標準,使“煤從空中走、電送全中國”成為現(xiàn)實.如圖為遠距離輸電示意圖,發(fā)電廠輸出電壓U1=104 V,輸出功率P1=109 W,兩個理想變壓器的匝數(shù)比分別為n1n2=1100、n3n4=1001,輸電線總電阻r=50 .則()A.U4=U1B.I4=I1C.通過電阻r的電流I2=2104 AD.電阻r損耗的電功率為5107 W答案BD解析根據(jù)I1I2=n2n1可得,I2=n1n2I1=1100105 A=103 A,則通過電阻r的電流為103 A,故C錯誤;電阻r兩端的電壓為Ur=I2r=103 A50 =5104 V,則U3=U2-Ur=106

32、 V-5104 V=9.5105 V,可得U4=n4n3U3=11009.5105 V=9.5103 V,則U4U1,故A錯誤;由于I2=I3,可得I4=n3n4I3=1001103 A=105 A,則I4=I1,故B正確;電阻r損耗的功率Pr=I22r=(103)250 W=5107 W,故D正確.考點三傳感器的簡單應用 命題角度 傳感器的簡單應用高考真題體驗對方向(2016全國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 ),直流電源(輸出

33、電壓為U,內阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 ),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 ),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;流過報警器的電流超過20 mA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650.0 .(1)完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.(2)電路中應選用滑動變阻器(填“R1”或“R2”).(3)按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng):電路接通前,需將電阻箱調到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為 ;滑動變阻器的滑片應置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是.將開關向(填“

34、c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至.(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用.答案(1)連線如圖所示.(2)R2(3)650.0b接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警器可能損壞c報警器開始報警解析(1)先用電阻箱替代熱敏電阻,連接成閉合回路進行調試.電路圖連接如答案所示.(2)當電路中電流Ic=10 mA時,根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic=UR總,解得R總=1 800 ,此時熱敏電阻的阻值為650 ,則滑動變阻器的阻值為1 150 ,所以滑動變阻器選R2.(3)當熱敏電阻阻值小于650 時,報警器就會報警,用電阻箱替代熱敏電阻進行

35、調節(jié),應把電阻箱的阻值調到650 .若接通電源后電路中的電流過大(超過20 mA),報警器就會損壞,電流越小越安全,所以為了電路安全,閉合開關前滑片應置于b端.用電阻箱替代熱敏電阻進行調試,應將開關向c端閉合,開關閉合后要減小電路中的電阻直至報警器報警.金屬熱電阻和熱敏電阻金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,用金屬絲可以制作溫度傳感器,稱為熱電阻.與金屬不同的是有些半導體的導電能力隨溫度的升高而增強,故可以用半導體材料制成熱敏電阻.與熱敏電阻相比,金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好,測溫范圍大,但靈敏度較差.典題演練提能刷高分1.(2017江蘇單科)某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置,實驗原理電路圖如圖甲

36、所示,繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當繼電器的電流超過15 mA時,銜鐵被吸合,加熱器停止加熱,實現(xiàn)溫控.繼電器的電阻約20 ,熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如下表所示.t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的實驗器材有:電源E1(3 V,內阻不計)、電源E2(6 V,內阻不計)、滑動變阻器R1(0200 )、滑動變阻器R2(0500 )、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0999.9 )、開關S、導線若干.為使該裝置實現(xiàn)對3080 之間任一溫度的控制,電源E應選用(選填“E1”或“E2”

37、),滑動變阻器R應選用(選填“R1”或“R2”).甲乙(2)實驗發(fā)現(xiàn)電路不工作.某同學為排查電路故障,用多用電表測量各接點間的電壓,則應將如圖乙所示的選擇開關旋至(選填“A”“B”“C”或“D”).(3)合上開關S,用調節(jié)好的多用電表進行排查.在圖甲中,若只有b、c間斷路,則應發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針(選填“偏轉”或“不偏轉”),接入a、c時指針(選填“偏轉”或“不偏轉”).(4)排除故障后,欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時被吸合,下列操作步驟的正確順序是.(填寫各步驟前的序號)將熱敏電阻接入電路觀察到繼電器的銜鐵被吸合斷開開關,將電阻箱從電路中移除合上開關,調節(jié)滑動變阻器的阻值斷開開關,用電阻箱

38、替換熱敏電阻,將阻值調至108.1 答案(1)E2R2(2)C(3)不偏轉偏轉(4)解析(1)當溫度控制在30 ,銜鐵被吸合時,Rt兩端的電壓約為Ut=IRt=0.015200 V=3 V,繼電器兩端的電壓U=IR=0.01520 V=0.3 V,故需電源電動勢大于3 V,選E2.當溫度控制在80 時,電路中的總電阻:R總=E2I=400 ,遠大于熱敏電阻、繼電器以及滑動變阻器R1的電阻的總和,故滑動變阻器選R2.(2)A擋位測量電阻值,B擋位測量交流電壓,C擋位測量直流電壓,D擋位測量電流值,故為測量各接入點的電壓,應將開關旋至C擋.(3)若bc間斷路,ab只與電源正極相連通,ab間無電壓,

39、如圖故多用電表指針不偏轉.若bc間斷路,a點與電源正極相連通,c點與電源負極相連通,a、c兩點間的電壓為電源電動勢.如圖故多用電表指針偏轉.(4)要想保證溫度控制在50 ,由題目表中可得Rt=108.1 ,因此我們要用電阻箱代替熱敏電阻,把電阻箱電阻調整到108.1 ,閉合電路調節(jié)滑動變阻器,讓繼電器吸合(即讓電路中的電流為15 mA),再將電阻箱移除,將熱敏電阻接入電路,完成實驗.2.在實際應用中有多種自動控溫裝置,以下是其中兩種控溫裝置:甲乙丙(1)圖甲為某自動恒溫箱原理圖,箱內的電阻R1=2 k,R2=1.5 k,R3=4 k,Rt為熱敏電阻,其電阻隨溫度變化的圖象如圖乙所示.當a、b兩

40、點電勢a3 k(2)72(7074均可)(3)B解析(1)由電路圖可知,當滿足R1R3=R2Rt時,即Rt=3 k時a=b,此時由圖可知溫度為25 ,即恒溫箱內的穩(wěn)定溫度為25 ;恒溫箱內的電熱絲加熱時Rt的取值范圍為Rt3 k;(2)PQ=0.1(t-t0),PQ與溫度t之間關系的圖象如圖.由圖可知,當溫度為72 左右時,發(fā)熱功率和散熱功率相等,即此時物體的溫度不再變化;PR-PQ的值越大時溫度升高得越快,用時越短,由圖象可知,3236 時差值最大,故選B.3.電阻應變式稱重傳感器的工作原理如下:彈性體在外力作用下發(fā)生彈性形變,使粘貼在其表面的電阻應變片也發(fā)生形變,同時引起阻值的變化,再經(jīng)相

41、應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號,從而將外力變換為電信號.電阻應變式稱重傳感器的結構如圖甲所示,彈性體的一端固定,另一端安裝測力鉤,在它的上下表面共粘貼4個應變片R1、R2、R3、R4.測量電路圖如圖乙所示,未發(fā)生形變時,應變片的阻值均為R=800 ,當彈性體受到向上的拉力作用發(fā)生形變時,上表面壓縮,R1、R2阻值變小,下表面拉伸,R3、R4阻值增大.已知每個應變片阻值的變化量R與拉力F的變化規(guī)律均為R=kF,其中k=5 /N,電路中電源電動勢E=8.0 V,內阻不計.完成下列填空:(1)當測力鉤不受拉力時,圖乙中UAB=;(2)當向上施加拉力時,UAB0(選填“”“(3)20解析(1)當測力鉤不受拉力時,四個電阻的阻值均相等,則題圖乙中UAB=0.(2)當向上施加拉力時,R1、R2阻值變小,R3、R4阻值增大,此時R1兩端的電壓減小,則A點電勢升高;R3兩端的電壓變大,則B點電勢降低,則UAB0.(3)若電壓表的示數(shù)為1.0 V,則彈性體向上施加拉力,設此時R1和R2分別為800-R,則R3和R4分別為800+R,由電路可知I(800+R)-I(800-R)=1,其中I=8(800+R)+(800-R)=1200,解得R=100 ,則根據(jù)R=kF,可得受到的力的大小F=Rk=1005 N=20 N.- 20 -