人教版高中物理选修3-2复习资料全套带答案 29页

最新人教版高中物理选修3-2复习资料全套及答案知识网络第四章本章整合电磁感应弄划时代的发现尹奥斯特梦圆“电牛磁”,法拉第心系“磁牛电”划时代的发现I奥斯腴圆“电生磁"I法拉第心系“磁生电”穿过闭合导体冋路的G发工变化S产生条件B变（磁场强弱发生变化）S变（回路面积变化）B、S都变夹角0变导体做切割磁感线运动•不管电路闭介与否总右•只右•电路闭合才右•b感应电流方i楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通址的变化向的判断右手定则：磁感线穿过手心•大拇指指向导体运动方向•四指的指向则为感应电流的方向感应电动势大<小的汁算E扁一外变化1IE=nS^.B变化回路总电动势•一般用于计算感应电动势的平均值互感和口感卩为有效切割氏度E=BlvIp为有效切割速度互感：两个彼此绝缘的电路间的电磁感应现象产匸条件：导体（线圈）本身电流发工变化自感系数：由线圈本身构造决定一般用F计算与P对应的感应电动势的瞬时值口感专题归纳专题一楞次定律的理解和应用1.楞次定律解决的是感应电流的方向问题，它涉及两个磁场——感应电流的磁场（新产牛•的磁场）和引起感应电流的磁场（原来就冇的磁场），前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。2.对“阻碍意义的理解”⑴阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会卩FL止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转。（2）阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场木身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流。（3）阻碍不是相反，当原磁通量减小吋，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动方向将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动。（4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现。3.运用楞次定律处理问题的思路（1）判泄感应电流方向问题的思路\n运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”。①明确原磁场：弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况。②确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化悄况，确定岀感应电流产牛的感应磁场的方向。③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向。(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题屮，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场屮的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流乂处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动。【例题1】(多选)在光滑水平而上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈,不考虑任何摩擦，那么F面正确的判断是()A.接近线圈时做加速运动,B.接近和离开线圈时都做减速运动C.一直在做匀速运动D.在线圈小运动吋是匀速的解析：当铝块接近或离开通电线圈时，由于穿过铝块的磁通量发生变化，所以在铝块内要产生感应电流。产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈，产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离幵通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动,所以A、C错，B正确。由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，故做匀速运动，D正确。答案：BD专题二电磁感应的图象问题1.电磁感应的图象种类图象类型(1)磁感应强度B、磁通量感应电动势E和感应电流/随时间f变化的图象，即刊图象、O—f图象、E—/图象和/—/图象(2)对于切割磁感线产牛感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流/随线圈位移x变化的图彖，即E-x图彖和/一兀图彖问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出止确的图彖(2)由给定的冇关图彖分析电磁感应过程，求解相应的物理量\n应用知识左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、相关数学知识等2.电磁感应图象的处理方法\n电磁感应中图象问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（或电流）是否大小恒定，用楞次定律或右手定则判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在绝标中的范围。分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，耍利用法拉笫电磁感应定律来分析，有些图彖问题还要画出等效电路来辅助分析。【例题2】矩形导线框Q比d固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平而垂直。规定磁场的正方向垂肓纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流，的正方向,图中的i~t图象正确的是（//A//A1|24r/s23：4；r/sI|D第1S内，磁场垂直于纸面向里均匀增同理可判定，第4s内感应电流方向为C解析：磁感应强度均匀变化，产生恒定的感应电流，A错误。强，由楞次定律可以判定感应电流方向为逆时针,为负，C错误。逆时针，为负，故B错误，D正确。答案:D专题三电磁感应中的能量问题1.电磁感应现象中的能量守恒能量守恒定律是占然界中的一条基本规律，电磁感应现象当然也不例外。电磁感应现象小，从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们的相对运动。电磁感丿应现象屮的“阻碍”正是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程屮,其他形式的能转化为电能。2.电磁感应现象中的能最转化（1）与感牛•电动势有关的电磁感应现彖中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过來的电能将全部转化为电路的内能。⑵与动生电动势冇关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。\n克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。若电路是纯电阻电路，转化过來的电能将全部转化为电路的内能。1.求解电磁感应现象中能量守恒问题的•般思路(1)分析回路，分清电源和外电路：在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通虽发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或冋路就相当于电源，其余部分相当于外电路。(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化。女n：做功情况能量变化特点滑动摩擦力做功有内能产生重力做功重力势能发生变化克服安培力做功有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就有多少其他形式能转化为电能安培力做止功电能转化为其他形式的能(3)根据能量守恒方程求解【例题3】如图所示，竖玄固定的光滑U形金属导轨MNOP每米长度的电阻为八A/N平行于0P,且相距为/,磁感应强度为〃的匀强磁场与导轨所在平面垂直。有-•质量为加、电阻不计的水平金属杆〃可在导轨上白由滑动，滑动过程中与导轨接触良好且保持垂直。将ab从某一位置由静止开始释放后，下滑力高度吋速度达最大，在此过程中，电路中产纶的热量为0,以后设法tl-.tl-ah保持这个速度匀速下滑,直到离开导轨为止。求：(1)金属杆匀速下滑时的速度。(2)匀速下滑过程中通过金属杆的电流吋间r的关系。解析：⑴金属杆ab由静止释放到刚好达到最大速度如的过程中，由能量守恒定律可得mgh=0+—mV：2解得v,„=2g〃-丝①m(2)设金属杆刚达到最大速度时，电路总电阻为Roab杆达到最大速度时有mg=BII②E=B!%③咗④B2l2vm由②③④得加g二&)\n再经时间t,电路总电阻R=R°・2曲，则7=^=警o联立以上各式解得/二,严心—OBT?一2rmgt答案：⑴加一型⑵匸警ymBT-2rmgt专题四电磁感应中的力学问题rh于通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作川，因此电磁感应问题往往和力学问题综合在一起考杳。1.理解电磁感应问题中的两个研究对象及其Z间的相互制约关系「电源：(£=«磐,厶0)1「内电路彳ML内电阻:⑴E⑴电学对象v外电路的：串、并联关系.电路关系d(R+r)p「受力分析屮安事亿⑵力学对象彳1—F^maL过程分析—P2.领会力和运动的动态关系3.解决电磁感应现象中的力学问题的思路⑴对电学对象耍働好必耍的等效电路图。(2)对力学对象耍画好必耍的受力分析图和过程示意图。(3)电磁感应屮切割磁感线的导体要运动，产生的感应电流乂要受到安培力的作用，在安培力作用下，导体的运动状态发生变化，这就可能需要应用牛顿运动定律。特别提醒对电磁感应现象屮的力学问题，要抓好受力情况和运动情况的动态分析，导休受力运动产牛感应电动势感应电流一通电导体受安培力-*合外力变化加速度变化速度变化一周而复始地循环，循环结朿时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。要抓住G=0时，速度"达最大值的特点。【例题4】如图甲所示，两根足够长的肓金属导轨MN、P0平行放置在倾角为&的绝缘斜面上，两导轨间距为L,M、P两点I'可接有阻值为R的电阻。一根质量为加的均匀直金属杆AB放在两导轨上，并与导轨垂宜。整套装置处于磁感应强度为3的匀强磁场屮，磁场方向垂玄斜而向下。导轨和金属杆的电阻对忽略。让朋杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们Z间的摩擦。\n⑴由B向A方向看到的装置如图乙所示，请在此图屮画出AB杆下滑过程小某时刻的受力示意图。⑵在加速下滑过程屮，当AB杆的速度人小为0时，求此时力3杆屮的电流人小及其加速度的人小。(2)求在卜•滑过程屮，杆可以达到的最大速度值。解析：(1)如图所示，重力加g,竖直向下；支持力Fn,垂直斜面向上；安培力F,沿斜面向上。(2)当”杆速度为°时，感应电动势Eg此时电路中电流“|=爷AB杆受到安培力F=BIL=B2IjvR根据牛顿运动定律，有ma=mgsin0-F-wgsin0-B2l3vRa=gsin0-仍厶2卩mR⑶当*=加gsin。时，仙杆达到最大速度RmgRsin&“士..,r-BLvB^l3v答案：⑴见解析(2)gsin()—RmRmgRsin0B2i3第五章本章整合知识网络\n产生：线圈佗匀强磁场中绕匝T「J：磁场的轴匀速转动B丄S（屮性面）：①最大、舒=O、E=O、i=0、电流将改变方向两个待殊位代B//S：©=0•詈杲大、E用大（nlkW、i赧大、电流方向不变正戎式交变电流交变电流〈表达’段芒爲数表达式瞬时值:p=E...sina）t（从屮件而开始）最大（ft:E.=mBScu表征参效值疋若不址正弦式•只能根据定义求解）平均ffi:En•普*周期T、频仆T=*・T=警电阻R对交变电流NI碍的元件电感器-感抗（通宜流、RL交流•通低频、阻高频＞'电容郡〜容抗（通交流、隔直流•通高频、限低频）构造I••作原理,••感现象电乐关系咼弋（若副线附•多个时u「Ss・・・=“理想变/k器肚本规律J（一个涮线圈）］电流关系：¥=十（若涮线圈右多个时口l.=n功率关系:Pl=P2（若副线圈冇多个时Pl=匕+P+…）应川：电压■电流互感器（输电线上的电流:1=話I输电线上损失的电压：5»=IRn电能的输送＜jr输电线上损失的功率:PM=FR«=普（用门得封的功率：珈=兔一珂专题归纳专题一交变电流的“四值”问题1•研究电容器的耐压值时，用峰值（最大值）矩形线圈绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场屮转动时，线圈屮产牛止弦交变电流，当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势最大，最大值为Em=nBSco,其中"表示线圈匝数，S表示线圈血•积，爲与线圈转动时转轴的位宣无关。1.研究交变电流做功、功率及产生的热量时，用有效值対同样的电阻，在和同时间内跟交变电流热效应相等的直流电的值为交变电流的有效值。-般交流电EI压表、电流表测出的数值是有效值，计算电功、电热吋应便用有效值，其大小为E=年,/=＞（仅适V2V2用于正弦式交变电流）。2.研究交变电流某一瞬间的电流、电压、功率等，用瞬时值（1）当线圈平血与中性面重合时，线圈中感应电动势为零。若从此位置开始计时，则瞬时值表达式为e=Emsincoh/=7wsinojtc\n(2)当线圈平血与中性面垂直时，线圈中感应电动势最大。若从此位置开始计时，则瞬时值表达式e=Emcosi=I,ncoscoto1.研究交变电流通过导体截面的电荷量时，用平均值交流电的平均值应根据—詈求解，在计算交流电路中通过某段导体的电荷量时，应用平均值计算,即q=11。【例题1】如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0・5T,边长厶=10cm的正方形线圈血田共100匝,线圈电阻r=lQ,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，角速度为W=2tirad/s,外电路电阻7?=4(1)转动过程中感应电动势的最大值。(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60。时的瞬时感应电动势。(3)由图示位査转过60。角的过程屮产牛的平均感应电动势。⑷交流电压表的示数。(5)转动一周外力做的功。(6)丄周期内通过7?的电荷最为多少？6解析：(1)感应电动势的最大值：=100X0.5X0.12X27rV=3.14Vo(2)转过60。时的瞬时感应电动势：e=Emcos60°=3J4X0.5V二1.57Vo(3)转过60。角过程中产生的平均感应电动势：NW100x0.5xfx0.12兀ArV〜2・6V。(4)电压表示数为外电路电压的有效值：V=1.78Vo(5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量：\n(新誉？E99J。(2)-周期内通过电阻R的电荷量：66Ri6R+r=0.087Co答案:(1)3」4V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V(5)0.99J(6)0.087C专题二解决变压器问题的几种思路1.原理思路变压器原线圈屮磁通最发生变化，铁芯中竺相等。Ar变压器原、副线圈的电压之比为乞=乞2.电压思路;当变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭合铁芯上，任意两线圈Z间总有虫=空。Uq勺3.功率思路理想变压器的输入、输出功率关系为P入=卩出，即P\=P2；当变压器冇多个副线圈时，P]=P2+4+…。4.电流思路对只有一个副线圈的变压器有厶=鱼；当变压器有多个副线圈吋，/曲=也2+如3+…。厶也5.制约思路(变压器动态问题)⑴电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比乞一定时，输出电压S由输入电压3决定，即U2=±U\°n2厲⑵电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比乞一定，且输入电压3确定时，原线圈中的电流人由副n2线圈屮的输出电流＜2决定，即A—(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率尸2由用户负载决定，A=P负]+卩负2+…；②变压器副线圈中的电流厶山用八负载及电压6确定，厶=昱；③总功率卩总=卩损+卩2。【例题2】用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图所示。开始时开关S是断开的，现将开关S闭合，则图屮所有交流电表的示数以及输入功率的变化悄况是()\n答案:(1)3」4V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V(5)0.99J(6)0.087C专题二解决变压器问题的几种思路1.原理思路变压器原线圈屮磁通最发生变化，铁芯中竺相等。Ar变压器原、副线圈的电压之比为乞=乞2.电压思路;当变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭合铁芯上，任意两线圈Z间总有虫=空。Uq勺3.功率思路理想变压器的输入、输出功率关系为P入=卩出，即P\=P2；当变压器冇多个副线圈时，P]=P2+4+…。4.电流思路对只有一个副线圈的变压器有厶=鱼；当变压器有多个副线圈吋，/曲=也2+如3+…。厶也5.制约思路(变压器动态问题)⑴电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比乞一定时，输出电压S由输入电压3决定，即U2=±U\°n2厲⑵电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比乞一定，且输入电压3确定时，原线圈中的电流人由副n2线圈屮的输出电流＜2决定，即A—(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率尸2由用户负载决定，A=P负]+卩负2+…；②变压器副线圈中的电流厶山用八负载及电压6确定，厶=昱；③总功率卩总=卩损+卩2。【例题2】用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图所示。开始时开关S是断开的，现将开关S闭合，则图屮所有交流电表的示数以及输入功率的变化悄况是()\nA.V】、V2的示数不变，A】的示数增大，A?的示数减小，P入增大B.V］、匕的示数不变，A】、A?的示数增大，P入增大C.V］、V2的示数不变，Al、A2的示数减小，P入减小D.W的示数不变，V2的示数增大，A|的示数减小，A?的示数增大，P入减小解析：电压表vI的示数由输入电压决定；电压表v2的示数由输入电压3（大小等于电压表V,的示数）和匝数比乞决定；电流表A2的示数即厶由输出电压6（大小等于电压表V2的示数）和负载电阻R负决定；电流表A|的示数即厶由变压器的匝数比巴和输出电流厶决定；卩入随卩出而变化，由戶出决定。因输入电压不变，所以电压表的示数不变，据公式U2二込,可知1）2也不变，即电压表v2的示数不变。又据H=-知/S闭合后，R负减小,故A增大，电流表A?的ZR数增大。输入电流1\随输出电流H而增大/故电流表人的示数增大。因P^=U2I2l故P"曾大。P入随P岀变化，故P入也增大。可见本题的正确选项为Bo答案:B专题三变压器与分压器的比较变压器和分压器都是用来改变电压的设备，在改变电压时，它们既有相同点也有区别。1.变压器的工作原理及用途如图甲所示，变压器只能工作在交流电路屮，且其电压Z比等于匝数Z比。同一•个变压器既可以当升压变压器也可以当降压变压器使用，副线圈两端的电压可以比原线圈的人，也可以比原线圈的小或相等。2.分压器的工作原理及用途分压器的T作原理是利用串联电路的分压原理，如图乙所示，它是滑动变阻器的分压接法，既可应用于直流电路,又可应用于交流电路。【例题3】如图甲、乙所示的电路中，当/、3接10V交流电压时，C、D间电压为4V；当M、N\n接10V直流电压时，P、0间电压为4V。现把C、D接4V交流电压，P、0接4V直流电压，则/、B间和M、N间的电压分别是（）附——XtPN-5-QA.10VJOVB・10V,4VC・4V,10VD・10V,0乙解析：图甲是一个自耦变压器，当/、8作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比；当C、Q作为输入端，/、3作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、Q接4V交流时,力、B间将得到10V交流。图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻,上面的电阻中没有电流,M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等。所以当P、0接4V直流时，M、N两端电压也是4V。顺便指出，如果M、N或P、Q换成接交变电压,上述关系仍然成立，因为在交流纯电阴电路中欧姆定律照样适用。答案：B第六章本章整合知识网络\n概念:能把非电学S转换成电学星或电路通断的7E件f光做电阻：光照强时电阻小I一|热敏电卩11:（负温度系数）温度高时电阳小敏感元件s金屈热电阻：温度高时电阻大霍尔元件：磁信号f电信号执行机构传感器〈应川模式：传感器A放人、转换电路V显示器小餌机系统I/力传感器的应川——电子秤（应变片）川传感器的心川话筒（电熨讣（双金属片）1电饭锅（感温铁氣体）'应川实例<温度传感器的应丿IN“测温仪（热敏电阻、金属热电阻、热电偶等）温度报警器（热敏电阻）［鼠标器光传感器的应用〈火灾报警器光控卄关（斯密特触发器、光敏电阻）专题归纳专题一传感器的工作原理1.传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放人后，再送给控制系统产牛各种控制动作，传感器原理如框图所示:非电敏感元件转换打转换器件f电路电学量2.常见敏感元件及特性（1）光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大。（2）热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电卩n、负温度系数电阻两种。正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。（3）霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，Uu=k—Od3.传感器应用的一般模式\n【例题1】某些非电磁量的测量是町以通过一些相应的装置转化为电磁量來测量的。如图卬所示，一平行板电容器的两个极板竖直放直在光滑的水平平台上，极板的面积为S,极板间的距离为电容器的电容公式为C=E^~（E是常数但未知）。极板1固定不动，与周用绝缘，极板2接地，且可在水平平台上d滑动，并始终与极板1保持平行。极板2的侧边与劲度系数为衣口然长度为厶的两个完全相同的弹賛相连，两弹簧的另一端固定，弹簧厶与电容器垂直。如图乙所示是这一装置的应丿IJ示意图，先将电容器充电至电压为U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p,使两极板之间的距离发生微小的变化，测得此时电容器的电压改变最为△以设作用在电容器极板2上的静电力不至于引起弹簧nJ测量到的形变，试求待测压强p。•d>L-VAAAA/^sL-AAAAA^\>^www^^A/W^\〃力〃力/////////解析：该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量（压强p）转化为电学量（电压）来测量。因为U=—,C=—,1}'=—tCdCwu二坐•里二型ESESESES\UtF=pS2kAd=pStp=2kE\UQ答案:2kE\UQ专题二传感器的应用1.传感器问题涉及知识点多、综合性强、能力要求高。传感器的形式又多种多样，其原理有的还较难理解，因此搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键。在处理实际问题时，应注意被测量和转换量Z间的关系。传感器一般把被测量转换成电学量，因此往往与敏感元件构成电路。认真分析电路结构和各种敏感元件的特性，注意牛活中的一•些实例，开阔视野，才能对■具体问题灵活处理。\n1.常见传感器：口常生产、生活中常见传感器有：温度传感器、光敏传感器、压力传感器、红外线传感器、位移传感器等。【例题2】一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示。请应用这-•热敏电阻口行设计一控制电路,当温度简于某一值后红色指示灯亮，而温度低于这一值吋绿色指示灯亮。给你的器材有：如图乙所示的继电器一只（q、b为常闭触点，c、d为常开触点）、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干。点拨：热敏电阻在温度较高时阻值较小，此时与之串接的电路电流较大，只有流过继电器的电流增大到恰当值，才会使继电器工作使c、〃闭合。解析：由图甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而降低，是负温度系数的热敏电阻，设计的控制电路如图所示。当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮。当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮。滑动变阻器作限流式连接，通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制。控制电路如图所示。热敏电阻答案：见解析专题三自控电路的分析方法传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，原理较难理解，搞清传感器的工作原理是求解问题的关键。1.确定传感器所感受到的物理量传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等。2.转换电路把输出转换成电学量信号通过转换器件把敏感元件的输岀转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量。【例题3】如图所示，力是浮了，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机,\nD是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，Si、S2分别为触点开关，S为开关，丿为电池。请利用上述材料，设计\n•个住宅楼房顶上的H动注水装置os2电源⑴连接电路图。（2）简述其工作原理（涉及的元件可用字母代替）。解析：⑴连接线路如图所示S（2）按图连接好电路，合上开关S,水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路（控制电路）工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E,使S2断开，电动机M不工作，停止注水；当水位下降使B与Si脱离，电路停止工作，F无磁性，D拉动E,使S2接通，M工作，两次注水。答案：见解析模块综合测评（时间：90分钟满分：100分）一、选择题（每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确，选对的得4分，漏选的得2分，不选或错选的不得分，共48分）1・下列情况中线圈中产生了交流电的是（）。\n2.AX）；＜Xc某学牛做观察电磁感应现象的实验,0sX不XD将电流表、线圈A和B、蒂电池.开关用导线连接成如图所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流表的指针都没侑偏转，其原因是（）oA.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈〃的接头3、4接反D.蕃电池的正、负极接反1.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点0处，然后让小球自由下落，用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息，以下判断正确的是（）。A.“、『2时刻小球速度最大C.心、巾吋刻小球的速度相同B.如X时刻小球的动能最小D.小球在运动过程中机械能守恒2.在如图所示电路中，厶为电阻很小的线圈，Gi和G?为零点在表盘中央的相同的电流表。当开关S闭合时，电流表G指针偏向右方，那么当开关S断开时，将出现的现象是（）。A.G］和G?指针都立即回到零点B.G］指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点\nA.G|指针缓慢冋到零点，而G2指针先立即偏向右方，然后缓慢地冋到零点B.Gi指针立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点1.如图所示，水平放置的光滑杆上套冇/、B、C三个金属环，其中〃接电源。在接通电源的瞬间,A.C两环（）oA.都被3吸引C./被吸引，C被排斥D./被排斥，C被吸引2.（2010-天津理综）为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压冇效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L|、L2,电路屮分别接了理想交流电压表Vi、V2和理想交流电流表A］、A2,导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后（）0A.A】示数变大，A】与A?示数的比值不变B.A】示数变大，A】与A?示数的比值变大C.V2示数变小，V］与V2示数的比值变大D.V2示数不变，V］与V2示数的比值不变3.阻值为10Q的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上，以下说法正确的是（）。A.电压的有效值为10VC.电阻消耗电功率为5WB通过电阻的电流有效值为丁人D.电阻每秒钟产生的热量为10J4.如图所示的四个图都是电容式传感器的原理图。其屮图A是测定角度的电容式传感器，图B是测定液面高度的电容式传感器，图C是测定压力的电容式传感器，图D是测定位移的电容式传感器。关于它们的工作原理，下列说法正确的是（）。\nI,寸极板DA.图A屮，当动片和定片之间的夹角发生变化，会引起板间正对面积发牛变化，使电容C发生变化,知道了电容器电容C的变化悄况，就可以知道&角的变化情况b.图bq•,当液面发生变化吋，会引起电容器两板间的间距发生变化，使得电容器的电容发牛:了变化，知道了电容器的电容C的变化情况，就知道了液体的深度的变化情况C.图C屮，当待测压力F作用在可动膜片上时，使得电容器的正对面积发牛了变化，电容器的电容发生了变化，知道了电容器电容C的变化情况，就知道了待测压力F的人小D•图D中，随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容器的电容C发生变化，知道了电容器的电容C的变化悄况，就知道了位移的变化情况1.发电机的路端电压为经电阻为尸的输电线向远处的用户供电，发电机的输出功率为户，则（）。A.输电线上的电流为£B.输电线上的功率损失为C.用户得到的功率为P-（^）2rD•用户得到的电压为等10•如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为/,磁场方向垂直纸血向里，abed是位丁•纸面内的梯形线圈，ad^bc间的距离也为/,7=0时刻，比边为磁场区域左边界重合。现令线圈以向右的恒定速度。沿垂点于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，収沿a-bfeS方向的感应电流为)°正，则在线圈穿越磁场区域的过程屮，感应电流Z随时间/变化的图线是（\n的是（)°SbRA.副线圈cd两端输出的电压B.通过灯泡Li的电流C.副线圈等效电阻R上的电压D.原线圈ab两端的电压D11.如图所示，理想变压器的原线圈“两端接正弦交流电压，副线圈cd两端通过输电线接两只相同的灯泡L|和u，输电线的等效电阻为R,在图示状态开关S是闭合的。当开关S断开时，下列各量减小12.（2010-北京海淀期末）如图a是用电流传感器（相当于电流表，英电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图屮两个电阻的阻值均为乩厶是一个自感系数足够人的自感线圈，其肓流电阻值也为儿图b是某同学画出的在fo时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象。关丁•这些图象，卜•列说法中正确的是（)°传感器2A.B.C.D.o图b图b中卬是开关S由断开变为闭合,图b中乙是开关S山断开变为闭合,图b屮丙是开关S由闭合变为断开,图b中丁是开关S由闭合变为断开,通过传感器1的电流随时间变化的情况通过传感器1的电流随时间变化的情况通过传感器2的电流随时间变化的情况通过传感器2的电流随时问变化的情况二、填空实验题（第13题每空2分，共6分；第14题6分；共计12分）13.在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图甲接线，以査明电流表指针的偏转方向与电流方向\n之间的关系；然后按图乙将电流表与副线圈〃连成一个闭合回路，将原线圈力、电池、滑动变肌器和开关串联成另一个闭合电路，在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。甲A乙A①S闭合后，将螺线管/（原线圈）移近螺线管B（副线圈）的过程屮，电流表的指针将:②如图乙所示，线圈/放在3附近不动吋，指针将:③线圈/放在3附近不动，突然切断开关S,电流表指针将o12.钳型表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的屮I'可穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通址与导线屮的电流成正比，所以通过偏转角度的人小可以测量导线屮的电流。日常所用交流电的频率在屮国和英国分别为50Hz和60Hzo现用一•钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是Ao若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30A；为使英在英国的测量值变为准确，应重新将其最程标定为Ao三、计算题（共4个小题，共计40分。解答必须完整，直接写答案不能得分）12.（10分）如图所示，光滑平行金属导轨相距30cm,电阻不计。必是电阻为0.3Q的金属棒，可沿导轨滑动。与导轨相连的平行金属板/、3相距6cm,电阻R为0」Qc全部装置处于垂肓纸而向里的匀强磁场中。当血以速度o向右匀速运动时，-•带电微粒在/、3板间做半径为2cm的匀速圆周运动，速率也是0。试求速率v的大小。XALRxrXXz-xX|XXBNb13.（10分）如图所示，变压器原线圈输入电压为220V,副线圈输出电压为36V,两只灯泡的额定电压均为36V,Li额定功率为12W,L2额定功率为6W。试求：\n\n(1)该变压器的原、副线圈匝数比；(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L)工作吋原线圈中的电流。12.(10分)(2010湖北襄樊调研)如图卬在真空中，O点放置一点电荷D,MN与PS间为无电场区域，A、B为两平行金属板，两板间距离为b,板长为2b,OQ2为两板的中心线。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从距O点正卜•方R处，以速度vo垂直MN向左进入点电荷D的电场，绕O点做匀速圆周运动,通过无电场区域后，恰好沿OQ2方向进入板间，此时给A、B板加上如图乙所示的电压u,最后粒子刚好以平行于B板的速度，从B板的边缘飞出，不计平行金属板两端的边缘效应及粒了所受重力，己知静电力常量为k。Z-2-■-UO仏■m2甲乙(1)求点电荷D的电荷量Q,并判断其电性；(2)求交变电压的周期T和电压Uo。18.(10分)如图所示，足够长的两光滑平行导电轨道MN、PQ水平放置在匀强磁场中，间距为L,磁感应强度为B的磁场与导电轨道所在水平面垂直，质量为m的金属棒ab垂直于导电轨道且可沿导电轨道自由移动，导电轨道左端M、P间接一定值电阻，阻值为R,金属棒ab和导电轨道的电阻均不计，现将金属棒ab沿导电轨道由静止向右拉使Z水平运动，并与导电轨道接触良好，保持拉力F的功率恒定，金属棒ab最终以速度3v做匀速肓线运动，求：(1)金属棒做匀速总线运动时，拉力F的人小；(2)拉力F的功率。参考答案1.答案：BCD由正弦式交流电的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求。2.答案：A图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断。而本实验的内容Z—就是川來研究在开关通断瞬间，电流的冇无导致磁场变化，进而产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到1=1的。3.答案：B弹性绳拉力最大时，小球运动到最低点，速度为0,动能最小。4.答案：D电流表指针的偏转方向与电流的流向有关。根据题意，电流自右向左吋，指针向右偏。那么，电流自左向右时，指针应向左偏。当开关S断开瞬间，厶由于自感作用，电流不能立即消火，电流沿厶、G?、G|的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一短暂时间，即G?中的电流按原方向口右向左逐渐减为零，而G中的电流和原方向相反，变为自左向右，和G2中的电流同时减为零；也就是®指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零，而G2指针缓慢地回到零点，故D项正确。\n1.答案：B在接通电源的瞬间，环B可等效为一短条形磁铁，穿过/、C环的磁通量在增加。两环力、C为了阻碍磁通量的增加，都应朝环〃外部磁场较小的方向运动，即/向左而C向右，两环都受到了环B的排斥作用。2.答案：AD原电压3不变，变压器匝数比不变，故6不变；闭合开关S,副线圈所在电路屮的总电阻变小，I茂大,由/产空可知，人变大，但—比值不变，选项A、D正确。®厶33.答案：BC由“图象，交流电压的最大值为10V,有效值为5^2V,A错误。根据/二匕，BR正确。再根据P=I2R,C正确。电阻每秒产生热量Q=Pt=5J，故D错误。4.答案：AD图A是用来测定角度&的电容式传感器，当动片与定片Z间的角度&发生变化时，引起极板正对血积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道&的变化情况。图B是测定液面高度方的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度力发生变化时，引起正对Ifli积发生变化，使电容C发生变化。知道C的变化，就可以知道力的变化情况。图C是测定压力F的电容式传感器，待测压力F作用于可动膜片电极上的吋候，膜片发生形变，使极板间距离〃发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况。图D是测定位移x的电容式传感器，随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发牛变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况。所以选项A、D正确。5.答案：AC6.答案：B0〜丄段，穿过梯形线圈的磁通量增大，由楞次定律可得线圈中电流方向为v/21Ld-c-b-a—段，穿过梯形线圈的磁通量减少，由楞次定律可得，线圈中电流方向为VV//2/a-b-c-d-a,0〜一段，切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流增大二〜丄段，切割磁感线的VVV有效长度逐渐增大，感应电流增大，所以B项正确。7.答案：C当开关断开时，副线圈的负载电阻变人，此时M间输出电压不变，所以副线圈屮电流厶减小，等效电阻人上的电压Ur=I2R随Z变小，A错，C对。又因为灯泡L1上电压UL\=U2—Ur,所以灯泡两端电压升高，电流随之变大，B项错误。12•答案：BC开关S由断开变为闭合瞬间，流过自感线圈的电流为零，流过传感器1、2的电流均为Fopf—；闭合电路稳定后,流过传感器1的电流为——,流过传感器2的电流为——；开关断开后，流过传2R3R3RE感器1的电流立即变为零,流过传感器2的电流方向相反，从——逐渐变为零。3R\n13.解析：由题图甲知，电流从电流表正接线柱流入时，指针左偏，当S闭合，螺线管/插入螺线管B的过程中，穿过B线圈向上的磁通量增加，由楞次定律知螺线管B中感应电流的磁场方向向下，所以电流从电流表负接线柱流入，此时指针右偏。当线圈/放在B附近不动时,穿过B的磁通量不变，没有感应电流产生，所以电流表指针不偏转。同样的判断方法放在〃附近不动时，切断开关S,电流表指针将左偏。答案：①右偏②不偏③左偏14.答案：122515.解析：设磁感应强度为B,平行板AB间距为d,ab杆的有效长度为厶，带电粒子质量为m,带电荷量为q,因为E二BLvcr.,.E-RBLv-.1_r0.1+0.3所以Uab-Uab==X0.1=—BLv带电粒子在/、3板间能做匀速圆周运动，则哗二E电厂如@，所以加二昱翌d4dg22xl/_mvBLv^qLbBq4dgBq4dg带电柚子做圆周迈动的丰径厂二一==——答案：0.4m/s16.解析：⑴由变压比公式得UJU?~〃］/〃2血/处二220/36二55/9。(2)两灯均工作时，由能量守恒得P1+P2二U山/i=(Pi+巴)/3=(12+6)/220A=0.082A只有L,灯工作时，由能量守恒得Py=U\H解得i2=pg=12/220A=0.055Ao答案：(1)55/9(2)0.082A0.055A17•解析：(1)粒子在做圆周运动时，库仑力提供向心力，则嗥二吟解得"野由于粒子带正电，故点电荷D带负电。\n(2)对粒子在板间运动时，设运动时间为t,则:2b=vot\nb=2J.qU°&,222mb2…)又知t=nT(n=},2t…)解得T=—("1,2,…)，S二讐J(〃=l,2,-)o叫2q“亠mRv,^.,答案：(1)=^,负电kq2bnmv}⑵——⑺=1,2,…)—(«=1,2,…)叫2q12.解析：(1)67/7以速度3。做匀速直线运动时，有F=F安F^BILE1——RE=3BLv由上面四式得：金属棒做匀速直线运动时，拉力的大小为：3g2Z2vR⑵拉力的功率P=3Fv9B2I?v2_R-答案:3BTvR9BU""R