2019高考物理大一轮(江苏版)复习方案：听课详解 第11单元 交变电流 传感器

教师详解(听课手册)
第十一单元交变电流传感器
第28讲交变电流的产生及描述
【教材知识梳理】
核心填空
一、1.方向
二、1.nBSω 2.大小方向 3.热量 4.n
5.(1)时间(2)次数
思维辨析
(1)(×)(2)(√) (3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(×)
【考点互动探究】
考点一
例1 BC [解析] t1时刻穿过线圈的磁通量最大,此时磁通量的变化率等于零,故感应电动势为零,A错误;t2时刻穿过线圈的磁通量为零,故线圈与磁场平行,ab的速度方向与磁场方向垂直,B正确;t3时刻穿过线圈的磁通量最大,故此时线圈与中性面重合,C正确;t5时刻穿过线圈的磁通量最大,此时磁通量的变化率
等于零,故没有感应电流,D错误.
变式题 D [解析] t1、t3时刻线圈与中性面重合,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,此时感应电动势为零,感应电流也为零,恰是电流改变方向的时刻,故A、C错误,D正确;t2、t4时刻线圈与中性面垂直,线圈平面与磁感线平行,穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,此时感应电动势最大,感应电流最大,故B错误.
考点二
例2 (1)e1=BL1L2ωsin ωt (2)e2=BL1L2ωsin (ωt+φ0)
[解析] (1)矩形线圈abcd在磁场中转动时,只有ab和cd切割磁感线,且转动的半径为r=,设ab和cd的转动速度为v,则
v=ω·
在t时刻,导线ab、cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1=BL1v⊥
由图可知v⊥=vsin ωt
则整个线圈的感应电动势为
e1=2E1=BL1L2ωsin ωt
(2)当线圈由图丙位置开始运动时,在t时刻整个线圈的感应电动势为e2=BL1L2ωsin (ωt+φ0)
例 3 D [解析] 由交流电的表达式可知ω=10π rad/s,E m=10 V,得f==5 Hz,E=10 V,选项A、B错
误.I==1 A,选项D正确.P R=I2R=9 W,选项C错误.
例4BC [解析] 从图示位置转90°的过程中,磁通量变化量ΔΦ=BS,通过电阻R的电荷量
q=,选项A错误,选项B正确;矩形线圈绕其垂直于磁感线的对称轴OO'以角
速度ω匀速转动,产生的感应电动势最大值E m=NBSω,感应电流有效值为I=,外力做功平均功率
P=E m I=I2(R+r)=,选项C正确;从图示位置开始计时,感应电动势随时间变化的规律为
e=NBSωsin=NBSωcos ωt,选项D错误.
考点三
例5 B [解析] 设交变电流的有效值为I,根据有效值的定义,有I2RT=(4 A)2R×+(3 A)2R×,解得I=5 A,选项B正确.
变式题1 220 [解析] 由有效值的定义式得T,解得U=220 V.
变式题2 55 V
[解析] 由有效值的定义式得
T
解得U=55 V.
变式题3
[解析] 从u-t图像可看出,每个周期的前半周期是正弦图形,其有效值为U1=;后半周期电压为零.
根据有效值的定义,有+0
解得U=.
1.一台发电机的结构示意图如图所示,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形导线圈,线圈在绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场,磁感应强度大小处处相等.若从线圈处于图示位置开始计时,设此时电动势为正值,图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是( )
[解析] D 由于磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场,线圈在绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动过程中,垂直切割磁感线,产生的电动势大小不变,经过竖直面时,方向改变,所以选项D正确. 2.如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,能产生正弦式交变电动势e=BSωsin ωt的是( )
[解析] A 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)从中性面开始匀速转动时,产生的正弦式交变电动势为e=BSωsin ωt,由这一原理可判断,A图中感应电动势为e=BSωsin ωt,选项A 正确;B图中的转动轴不在线圈所在平面内,C、D图中的转动轴与磁场方向平行,而不是垂直,线圈转动过程中穿过线圈的磁通量均为零且保持不变,不能产生感应电动势.
3.如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦式交流电u=20sin 100πt(V),则加在R2上的电压有效值为( )
A.10 V
B.20 V
C.15 V
D.5 V
[解析] D 电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R2上的电压等于输入电压值,电压值取负
值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大,可看作断路,R2上的电压等于输入电压值的一半,因此可设加在
R2上的电压有效值为U,根据电流的热效应,在一个周期内满足,解得U=5 V,选项D正确.
4.(多选)如图所示,某玩具电磁驱动发电机可简化为在匀强磁场中的一匝闭合金属线圈,线圈平面与磁场方向垂直,磁场的磁感应强度大小为B,线圈面积为S,电阻为R.当线圈以右边为轴,由图示位置开始以恒定的角速度ω匀速转动时,下列叙述中正确的是( )
A.产生的感应电流的有效值为ω
B.转过30°时,线圈中的电流方向为逆时针
C.转过90°的过程中,通过线圈导线某一横截面的电荷量为
D.线圈转动一周产生的热量为
[解析] AC 线圈中产生的感应电动势最大值为E m=BSω,电动势有效值为E=BSω,则电流的有效值为I=,选项A正确;根据楞次定律可知,转过30°时,线圈中感应电流方向为顺时针,选项B错误;由,,q=Δt,解得电荷量q=,故选项C正确;线圈转动一周的过程中,产生的热量为
Q=I2Rt=,选项D错误.
5.电压u随时间t的变化情况如图所示,求电压的有效值.
[答案] 55 V
[解析] 由有效值的定义,有
T
解得U=55 V.
第29讲变压器远距离输电
【教材知识梳理】
核心填空
一、1.铁芯 2.零输出功率
3.(1)P1=P2(2)(3)
二、1.Q=I2Rt 2.(1)电阻(2)高压
3.(1)U2-U3I2R (2)P2-P3R
思维辨析
(1)(√) (2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(√) (6)(√)
【考点互动探究】
考点一
例1 B [解析] 原线圈输入电压的有效值是220 V,由,可得U2=110 V,则电压表读数应为110 V,选项C错误.由欧姆定律可得I2==2 A,由,可得I1=1 A,选项B正确.由功率P1=U1I1可知,P1=220 W,
选项A错误.由电源电压瞬时值表达式u=220sin 100πt (V),可知ω=100πrad/s,由T=可知,T=0.02 s,选项D错误.
变式题 B [解析] 开关断开时,原、副线圈的电流比,通过R2的电流I2=,副线圈的输出电压
U2=I2(R2+R3)=,由,则U=U1+IR1=5I+3I;开关闭合时,原、
副线圈的电流比,通过R2的电流I'2=,副线圈的输出电压U'2=I'2R2=,由
,则U=U'1+4IR1=4I+12I,解得=3,选项B正确.
考点二
例2 B [解析] 滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,总电阻也变大,而副线圈两端的电压没有变化,所以干路中的电流减小,R1消耗的功率变小,A错误;干路中的电流变小,R1两端的电压变小,并联电路的电压变大,即电压表V示数变大,B正确;由于变压器副线圈干路中的电流变小,所以原线圈中的电流变小,即电流表A1的示数变小,C错误;闭合开关S后,并联电路的阻值变小,总电阻也变小,干路中的电流变大,R1两端的电压变大,并联电路的电压变小,通过R2的电流变小,即电流表A2示数变小,因变压器的功率变大,故电流表A1示数变大,D错误.
例3 AC [解析] 由图乙可知,交变电压的最大值为311 V,交流电的周期为2×10-2 s,所以交流电的频率为50 Hz,交变电压的有效值为220 V,根据原、副线圈电压与匝数成正比可知,当单刀双掷开关与a连接时,副线圈电压为55 V,所以副线圈电流为5.5 A,电流表示数为电流的有效值,不随时间变化,所以电流表的示数为5.5 A,选项A正确,选项B错误;当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的匝数变小,所以副线圈的电压变大,电阻R上消耗的功率变大,原线圈的输入功率也要变大,选项C正确;变压器不会改变交流电的频率,所以副线圈输出电压的频率为50 Hz,选项D错误.
考点三
例4 C [解析] 设升压变压器副线圈的电压为U,对升压变压器,有,解得U=,则输电线上损
失的电功率为P损=·(2r)=4r.
考点四
例5 B [解析] 对理想变压器,原、副线圈功率相同,故通过原线圈的电流I1= A≈9.1 A,负载
两端电压即为副线圈电压,由,即,可得U2=380 V,故选项B正确.
例6 A [解析] 通过变压器测量L1和L2之间的电压,变压器原线圈应并联在L1和L2之间,由于电压表量程较小,变压器应为降压变压器,原线圈匝数应大于副线圈匝数,所以选项A正确.
例7 BD [解析] 经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电压和交变电流的有效值,根据变压器公式得到输出电压,而输出电压U2不等于c、d端电压,因二极管具有单向导电性,输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化, U cd=,则U ab∶U cd=n1∶n2,故A错误.增大负载
电阻的阻值R, U ab不变,U cd也不变,根据P出=可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,B正确,C错误.二极管短路时,U'cd=U2,输出功率P'出
==2P出,故输入功率P1也加倍,而输入电压U1不变,根据P1=U1I1得电流表读数加倍,D正确.
1.[2015·江苏卷]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.已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为( )
A.200
B.400
C.1600
D.3200
[解析] B 根据可知,副线圈匝数为400匝,选项B正确.
2.[2015·安徽卷]如图所示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是( )
A.电压表V1示数增大
B.电压表V2、V3示数均增大
C.该变压器起升压作用
D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
[解析] D 由图可知,电压表V1与V2分别测量原、副线圈电压,由理想变压器工作原理可知,原线圈电压由电源决定,副线圈电压与负载工作状态无关,故电压表V1与V2示数均不变,A、B错误;由能量守恒定律知,负载变化时,原、副线圈功率增量应相同,即ΔI1U1=ΔI2U2,又ΔI1<ΔI2 ,故U1>U2 ,即该变压器起降压作用,C 错误;由电流增大知,负载R的阻值应减小,D正确.
3.(多选)[2014·广东卷]如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.P向下滑动时,灯L变亮
B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变
C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小
D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大
[解析] BD 由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U2不变,滑片P滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,则选项A错误;滑片P下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,故选项B正确;滑片P上滑,电阻减小,副线圈输出电流I2增大,则原线圈输入电流I1也增大,此时变压器输出功率P2=U2I2将变大,故选项C错误,选项D正确.
4.(多选)[2015·天津卷]如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则( )
A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大
B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小
C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大
D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小
[解析] BC 保持Q的位置不动,将P上滑时,副线圈电路中电阻变大,所以副线圈的电流变小,原线圈中电流也变小,A错误,B正确;保持P的位置不动,将Q上滑时,副线圈两端的电压变大,所以副线圈电路中电流变大,原线圈中电流也变大,C正确,D错误.
5.(多选)[2015·海南卷]如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,V是理想电压表,现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为5.0 V,则( )
A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B.此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C.原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
[解析] AD 负载电阻减小为5R0时,有,可得U2=6 V,由可得U1=24 V,原线圈两端电压的最大值为 V≈34 V,选项A正确;保持变压器输入电流不变即I1不变,由知,负载电
阻变化前后副线圈电流I2不变,则,可得U'2=12 V,根据可得原线圈两端电压U'1=48 V,选项D正确.
6.(多选)如图所示,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交变电源上.闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A.以下判断正确的是( )
A.变压器输入功率为484 W
B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3
[解析] BD 将额定电压为60 V的用电器接在理想变压器的输出端,在闭合开关后,用电器正常工作,已知交流电压表和交流电流表(均为理想电表)读数分别为220 V和2.2 A,用电器消耗的功率等于输入功率,为
132 W,选项A错误;根据变压器变压公式和变流公式,可求得通过原线圈的电流的有效值为0.6 A,选项B正确;由于电流表显示的是有效值,因此通过副线圈电流的最大值不是2.2 A,选项C错误;根据变压器的变压公式可知,变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=11∶3,选项D正确.
7.[2016·苏北三市联考]如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2,副线圈与阻值R=10 Ω的电阻相连,原线圈两端所加的电压u=10sin 100πt(V),下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数为14.1 V
B.原线圈中的电流为4 A
C.电阻R消耗的电功率为400 W
D.副线圈中交流电的频率为100 Hz
[解析] B 由交变电压的瞬时值表达式可得电压的最大值为10 V,所以电压的有效值为10 V,交流电压表的示数为电压的有效值,所以电压表的示数为10 V,选项A错误.根据电压与匝数成正比可得,副线圈的电压
为20 V,所以电阻R上消耗的电功率为P= W=40 W,选项C错误.副线圈的电流为I2= A=2 A,根据电流与匝数成反比可得,原线圈中的电流为4 A,选项B正确.变压器不会改变交流电的频率,所以副线
圈输出交流电的频率为f= Hz=50 Hz,选项D错误.
8.[2016·北京西城区期末]如图所示,用理想变压器为一个“6 V 12 W”的小灯泡供电,变压器原线圈中的输入电压的有效值为220 V.闭合开关S,小灯泡恰好正常发光.则下列说法中错误的是( )
A.变压器原、副线圈的匝数之比为110∶3
B.变压器原线圈中的输入电流为2 A
C.变压器原线圈中的输入功率为12 W
D.变压器副线圈中的输出功率为12 W
[解析] B 因为原线圈的电压为220 V,副线圈的电压为6 V,故原、副线圈的匝数比为=110∶
3,选项A正确;变压器原线圈中的输入电流为I=≠2 A,选项B错误;变压器原线圈中的输入功率为12 W,选项C正确;变压器副线圈中的输出功率为12 W,选项D正确.
9.[2016·苏州期末调研]如图所示为一个原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器.副线圈的两端串联两个阻值均为20 Ω的电阻,原线圈接频率为50 Hz的正弦式交流电源,电压表的示数为5 V.电流表、电压表均为理想交流电表,则下列说法正确的是( )
A.电流表的读数为0.5 A
B.流过电阻的交流电频率为100 Hz
C.交流电源的输出电压的最大值为20 V
D.交流电源的输出功率为5 W
[解析] C 副线圈的电流为I2= A=0.25 A,设原线圈的电流为I1,由I2=0.125 A,故A错误;
流过电阻的交流电的频率为50 Hz,故B错误;副线圈的电压为U2=2×5 V=10 V,由得,U1=U2=20 V,则其最大值为20 V,故C正确;P入=P出=U2I2=10×0.25 W=2.5 W,故D错误.
10.[2016·安徽师大附中模拟]如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,与副线圈相连的两个灯泡完全相同,电表都为理想电表.原线圈接上如图乙所示的正弦式交流电,电路正常工作.闭合开关后,则( )
A.电压表示数增大
B.电流表示数增大
C.变压器的输入功率增大
D.经过灯泡的电流频率为25 Hz
[解析] C 原线圈输入电压不变,原、副线圈匝数不变,则副线圈电压不变,即电压表示数不变,灯泡电阻不变,则电流表示数不变,故A、B错误;当S闭合后,两灯泡并联,增加一个负载,则副线圈输出功率增大,所以变压器的输入功率增大,故C正确;根据乙图可知,周期T=0.02 s,则频率f=50 Hz,故D错误.
实验十二传感器的简单应用
【考点互动探究】
考点一
例1 (1)E2R2(2)C
(3)不偏转偏转
(4)⑤④②③①
[解析] (1)由表格数据知,当温度为30 ℃时,热敏电阻阻值为199.5 Ω,继电器的阻值R0=20 Ω,当电流为15 mA时,E=I(R t+R0)=3.3 V,所以电源选E2,80 ℃时,热敏电阻阻值R t=49.1 Ω,则E2=I(R t+R0+R),此时变阻器阻值R=330.9 Ω,所以变阻器选择R2;(2)多用电表做电压表测量电压,旋钮旋至直流电压挡C处;(3)若只有b、c间断路,表笔接入a、b时,整个回路断路,电表指针不偏转,接入a、c时电流流经电表,故指针偏转;(4)50 ℃时,热敏电阻阻值为108.1 Ω,所以应将电阻箱阻值调至108.1 Ω,调节变阻器,使衔铁吸合,再将电阻箱换成热敏电阻,故顺序为⑤④②③①.
变式题(1)如图甲所示光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小
(2)如图乙所示
[解析] (1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示,阻值随照度变化的特点:光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小;
(2)电源电动势为3 V,当光敏电阻阻值为20 kΩ时,其两端电压为2 V,则U=·E,解得R x=10 kΩ,故选择电阻R1,实验电路原理图如图乙所示.
考点二
例2 略
[解析] (1)设计电路如图所示
(2)测量步骤如下:
①调节滑动变阻器,使转换器空载时的输出电压为零.
②将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上,记下输出电压U0,则可求k=.
③将待测物体放在转换器的受压面上,记下输出电压U1.
④因为U0=km0g、U1=kmg,所以可求m=
变式题(1)a (2)左
[解析] 温度升高时,热敏电阻阻值减小,图乙中通电螺线管的磁性增强,将与弹簧相连的金属导体向左吸引,要使报警器所在电路接通并报警,开关S应接在a处.要实现温度更高时报警器才响铃,即热敏电阻阻值更小时才将报警器电路接通,应该将滑动变阻器连入电路的阻值调大,即P向左移动.
【课时巩固训练】
1.BC [解析] 传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量),热敏电阻、霍尔元件可作为传感器使用,选项B、C正确.
2.BD [解析] 电流表的示数增大,说明电路中的电流增大,电阻减小,所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的,其电阻率减小,电阻值在其他条件不变时减小,导电性能变好,故B、D正确.
3.B [解析] 金属铂的电阻随温度的升高而增大,其U-I图线上的点与坐标原点的连线的斜率逐渐增大,选项B正确.
4.B [解析] 某次膜片振动时,膜片与极板的距离减小,它们组成的电容器的电容增大,选项A错误;由C=
知,U不变的情况下,电容增大,则电容器所带电荷量Q增大,选项B正确;由E=知,U不变,d减小,则场强E 增大,选项C错误;极板的带电荷量增大,电容器充电,电阻R中有电流通过,选项D错误.
5.B [解析] 温度越高,电阻R越大,电流越小,选项B正确,A错误;由甲图可知,电阻随温度的变化关系可
写成R=R0+kt,电路中电流I=,可知电流随温度的变化并不是线性关系,因此电流表示数不会均匀变化,选项C、D错误.
6.BD [解析] 当乙传感器接入电路进行实验时,若F变小,电容器两极板间的距离增大,根据电容的决定式
C=得知,电容减小,而电压不变,则由Q=CU可知,电容器所带的电荷量减少,电容器放电,电路中有顺时
针方向的电流,则电流表指针向左偏转,选项A错误;当乙传感器接入电路进行实验时,若F变大,电容器两极板间的距离减小,同理可知,电容器所带的电荷量增加,电容器充电,电路中有逆时针方向的电流,则电流表指针向右偏转,选项B正确;当丙传感器接入电路进行实验时,若导电溶液深度h变大,两电极正对面积增大,电容增大,而电压不变,则电容器充电,电路中有逆时针方向的电流,则电流表指针向右偏转,选项C错误;当丙传感器接入电路进行实验时,若导电溶液深度h变小,两电极正对面积减小,电容减小,而电压不变,则电容器放电,电路中有顺时针方向的电流,则电流表指针向左偏转,选项D正确.
7.CD [解析] 充电电流由电源正极流向a极板,而不是由a极板穿过电容器内部流向b极板,选项A错误;C 点的横、纵坐标的乘积为矩形面积,小于电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量,选项B错误;根据图像的含义,因为Q=It,所以曲线与AOB所围图形的面积表示电容器放电的电荷量,也为充电的总电荷
量,Q=0.1×10-3×0.1×80C=8×10-4 C,选项C正确;C= F=10-4 F,选项D正确.
8.BC [解析] 由乙图知,每间隔1 s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= m/s=0.2 m/s,故选项A错误,选项B正确;传送带每
小时传送的距离为s=vt=0.2×3600 m=720 m,工件个数为n==3600个,选项C正确,选项D错误.
9.AC [解析] 电路中,当没装料时,U ba=0,此时拉力等于料斗重,为1×103 N,故应变片电阻为R0=20 kΩ,根
据串联电路电压关系,有,解得R3=40 kΩ,选项A正确;装料时,R0的阻值逐渐变大,b点电势升高,故U ba的值逐渐增大,选项B错误,选项C正确;应变片作用是把物体拉力这个力学量转换为电阻这个电学量,选项D错误.
10.(1)小(2)右(3)如图所示
[解析] (1)因为负温度系数热敏电阻在温度降低时,电阻增大,故电路中电流会减小;(2)由(1)的分析知,温度越高,电流越大,25 ℃的刻度应对应较大电流,故在20 ℃的刻度的右侧;(3)如图所示.
1.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,下列说法错误的是
( )
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.路端电压增大
[解析] D 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,故路端电压减小,A正确,D错误;由路端电压减小而R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B正确;结合干路电流增大知,流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C正确.
2.如图所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主要原因是( )
A.小灯泡的电阻发生了变化
B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D.电源的电压随温度发生了变化
[解析] C 温度升高,金属电阻丝电阻率增大,电阻增大,电路中电流减小,灯泡亮度减弱.
3.利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等.图甲为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U-I 关系图线.
(1)实验室提供的器材有:电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0~10 Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0~100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干.该同学做实验时,滑动变阻器选用的是(选填“A”或“B”);请在图乙的方框中画出该实验的电路图.
(2)如果将该小灯泡接入如图丙所示的电路中,已知电流传感器的示数为0.3 A,电源电动势为3 V,则此时小灯泡的电功率为W,电源的内阻为Ω.(保留2位有效数字)
[答案] (1)A 如图所示
(2)0.69(0.66~0.72均可) 2.3(2.0~2.6均可)
[解析] (1)通过小灯泡的电流应由零开始逐渐增大,所以控制电路应采用分压接法,实验电路图如图所示;由图甲知,电流为0.4 A时,小灯泡电阻约为10 Ω,采用滑动变阻器分压接法时,滑动变阻器宜选用0~10 Ω的滑动变阻器A;
(2)由图甲知,电流为0.3 A对应的电压约为 2.3 V,则此时小灯泡的电功率约为P=UI=0.69 W,电源内阻
r==2.3 Ω.
4.热电传感器利用了热敏电阻对温度变化很敏感的特性.某学习小组的同学拟探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化.从室温升到80 ℃时,所提供的热敏电阻R T的阻值变化范围可能是由5 Ω变到1 Ω或由5 Ω变到45 Ω.除热敏电阻外,可供选用的器材如下:
温度计(测温范围-10~100 ℃);
电流表A1(量程3 A,内阻r A=0.1 Ω);
电流表A2(量程0.6 A,内阻约为0.2 Ω);
电压表V1(量程6 V,内阻r V=1.5 kΩ);
电压表V2(量程3 V,内阻约为1 kΩ);
标准电阻(阻值R1=100 Ω);
滑动变阻器R2(阻值范围0~5 Ω);
电源E(电动势3 V,内阻不计);
开关及导线若干.
(1)甲同学利用如图所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值.要使测量效果最好,应选下列(选填“A”“B”或“C”)组器材.
A.A1和V1
B.A2和V2
C.A1和V2
(2)在测量过程中,随着倒入烧杯中的开水增多,热敏电阻的温度升高到80 ℃时,甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好),这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而(选填“增大”或“减小”).
(3)学习小组的同学根据甲同学的实验,建议他在测量较高温度热敏电阻的阻值时重新设计电路,更换器材.请你在如图所示的虚线框内完成测量温度为80 ℃时热敏电阻阻值的实验电路图.。