高中物理 第十章交變電流 傳感器課件 魯科版選修32

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1、考綱點(diǎn)擊備考導(dǎo)讀1. 交變電流、交變電流的圖象 2. 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值、有效值 3. 理想變壓器 4. 遠(yuǎn)距離輸電 實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡(jiǎn)單使用1.本章內(nèi)容實(shí)際上是電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的繼續(xù)及其規(guī)律的具體應(yīng)用，復(fù)習(xí)時(shí)既要注意本章知識(shí)所具有的特點(diǎn)(如周期性、最大值和有效值等)，還要時(shí)時(shí)注意本章知識(shí)與電磁感應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系2近幾年高考對(duì)本章內(nèi)容的考查，既有對(duì)本章知識(shí)的單獨(dú)考查，命題頻率較高的知識(shí)點(diǎn)有交變電流的變化規(guī)律，變壓器的電壓比、電流比及有關(guān)功率問題；也有把本章知識(shí)和力學(xué)等知識(shí)相聯(lián)系來綜合考查的問題，例如帶電粒子在加有交變電壓的平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)問題3. 新課標(biāo)考綱對(duì)知識(shí)均只做了級(jí)要求，降

2、低了要求，原則上應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)難題和偏題. 第第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述 一、交變電流及其產(chǎn)生 描述交變電流的物理量1. 交變電流：_和_都隨時(shí)間做周期性變化的電流即交變電流. 2. 正(余)弦式交流電：交變電流的產(chǎn)生有很多形式. 常見的正(余)弦式交變電流可由線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生. 若從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)則產(chǎn)生_交變電流，從峰值面開始轉(zhuǎn)動(dòng)則產(chǎn)生_交變電流3. 中性面與峰值面：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)至線圈平面垂直于磁感線位置時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這個(gè)特定位置叫做_. 其特點(diǎn)是：線圈與磁場(chǎng)方向垂直，線圈每次經(jīng)過該面感應(yīng)電流方向均發(fā)生改變.

3、峰值面就是線圈平面與磁感線平行的面，其特點(diǎn)是：磁通量為_，但電動(dòng)勢(shì)_. 二、交變電流的圖象1. 根據(jù)圖象的意義，從圖象的縱坐標(biāo)軸上可以直接讀出交變電流的_，從圖象的橫坐標(biāo)軸上可以直接讀出交變電流的_，從而可推導(dǎo)角速度及頻率. 2. 周期與角速度、頻率的關(guān)系是T_，f_. 交變電流的頻率與線圈的_相等. 3. 圖象本身體現(xiàn)了函數(shù)關(guān)系，反映了交變電流的瞬時(shí)變化關(guān)系，故圖象本身是確定交變電流瞬時(shí)表達(dá)式的依據(jù)正弦式電流的變化規(guī)律 1正弦式交流電的變化規(guī)律(注意圖與圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系)2.交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本書寫思路(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值(2)明確線圈

4、的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t.線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象函數(shù)式為iImcos t.線圈不是從以上兩位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，先通過三角函數(shù)變換到以上兩種形式，再寫出函數(shù)表達(dá)式單匝矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，abcdl1，adbcl2，從圖示位置起以角速度繞不同轉(zhuǎn)軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()【點(diǎn)撥】線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，要清楚切割磁感線的邊. 【解析】以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸時(shí)，圖示位置相當(dāng)于是峰值面，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式eEmcos t可知eBl1l2cos t，C正確，A錯(cuò)誤再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可知D

5、錯(cuò)誤若線圈以O(shè)1O1為轉(zhuǎn)軸，則線圈磁通量變化始終為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零【答案】C1一矩形線圈，繞垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示，下列說法中正確的是()At1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零Bt2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大Ct3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D每當(dāng)e改變方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對(duì)值都最大【解析】由圖可知，t1和t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零，線圈處于中性面位置，此位置磁通量最大，磁通量的變化率為零，電動(dòng)勢(shì)改變方向，故A、C錯(cuò)誤，D正確；t2時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量為零，B錯(cuò)誤【答案】D 對(duì)交變電流的“四值”的理解和應(yīng)用 如圖所示，一

6、個(gè)邊長(zhǎng)L10 cm，匝數(shù)n100匝的正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T，角速度10 rad/s，外電路電阻R4.0 ，線圈內(nèi)阻r1.0 .(1)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值(2)寫出線圈由圖中所示位置開始計(jì)時(shí)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(3)求交流電壓表的示數(shù)【點(diǎn)撥】由磁場(chǎng)情況和線圈轉(zhuǎn)動(dòng)情況可以確定瞬時(shí)值表達(dá)式，電壓表和電流表的示數(shù)均為電路中電壓和電流的有效值 2. (2010廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三月考)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖所示下列說法中正確的是

7、 ()A. 此交流電的頻率為0.2 HzB. 此交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為1 VC. t0.1 s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D. t0.1 s時(shí)，通過線圈的磁通量最大【解析】由et圖象可知，交變電流的周期為0.2 s，每匝線圈中電動(dòng)勢(shì)最大值為1 V，故頻率為5 Hz，該交流電動(dòng)勢(shì)的最大值為10 V，有效值為 V，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤t0.1 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為零，方向改變，線圈處在中性面上，通過線圈的磁通量最大，故C錯(cuò)誤，D正確【答案】C【答案】D第第2節(jié)變壓器電能的輸送節(jié)變壓器電能的輸送 一、變壓器1構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的_和_組成，如圖所示2原理：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的_來改變電壓3理想變壓

8、器的規(guī)律理想變壓器是指無能量損失(一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分)和無磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系式：4常見變壓器(1)自耦變壓器調(diào)壓變壓器(2)互感器電壓互感器：用來把_變成_電流互感器：用來把_變成_二、電能的輸送1輸電損耗功率的計(jì)算：P損I2R_.2降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)減小輸電導(dǎo)線的_，如采用電阻率小的材料、加大導(dǎo)線的橫截面積等(2)提高輸電_，減小輸電電流3交流電遠(yuǎn)距離高壓輸電電路模式如圖所示 變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用思路 (高考改編題)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1 5，原線圈兩端的交變電壓為 ，氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開始發(fā)光，

9、下列說法中正確的是()A開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50 HzB開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 VC開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變【點(diǎn)撥】(1)電壓表的讀數(shù)為交流電的有效值(2)原、副線圈上交流電的周期與頻率是相同的(3)原、副線圈的電壓、電流與原、副線圈匝數(shù)的比例關(guān)系(4)原線圈的輸入功率由副線圈的輸出功率決定【答案】B1. 理想變壓器的原線圈連接一個(gè)電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可通過滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖所示，在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上，則()A. 保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)

10、，電流表的讀數(shù)變大B. 保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)不變C. 保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D. 保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小【解析】根據(jù)理想變壓器原、副線圈上電壓、電流的決定關(guān)系，可知在輸入電壓U1不變的情況，U2不變當(dāng)保持Q的位置不動(dòng)，滑動(dòng)頭P向上滑動(dòng)時(shí)，副線圈上的電阻增大，電流減小，故輸入電流I隨著減小，即電流表的示數(shù)變小，A、B錯(cuò)誤；若保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，由U1/U2n1/n2可知副線圈上匝數(shù)增大，引起副線圈上電壓增大，即副線圈上電流增大，故原線圈上的電流隨著增大，故電流表的示數(shù)增大，C正確，D錯(cuò)誤【答案】C輸電

11、線路問題分析 1. 遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，如圖所示 某小型水電站，水以 3 m/s的速度流入水輪機(jī)，而以 1 m/s 的速度流出. 流出水位比流入水位低1.6 m ，水流量為2 m3/s. 如果水流能量的75% 供給發(fā)電機(jī). 求： (1)若發(fā)電機(jī)效率為 80%，則發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大(2)發(fā)電機(jī)的輸出電壓為240 V，輸電線路的電阻為19.2 ，許可損耗功率為 2%，用戶所需電壓為220 V，則所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各是多少【點(diǎn)撥】(1)根據(jù)能量守恒，水減少的機(jī)械能的80%轉(zhuǎn)化為電能(2)畫出遠(yuǎn)距離輸電電路圖，找出各物理量的關(guān)系. 2. (2010福建卷)中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)

12、行的1 000 kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程假設(shè)甲、乙兩地原來用500 kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1 000 kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)A. P/4B. P/2C. 2PD. 4P【解析】根據(jù)PUI知，輸電功率不變的情況下，輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流變?yōu)樵瓉淼?/2，根據(jù)PI2R知輸電線路上的功率損失變?yōu)樵瓉淼?/4.【答案】A變壓器公式I1/I2n2/n1是有條件的，即只有一個(gè)副線圈根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律P1P2，I1U1I2U2才有這個(gè)形式具體問題中往往會(huì)遇到

13、不是一個(gè)副線圈的情況，不能不考慮條件的亂套公式收音機(jī)的變壓器的原線圈有1 210匝，接在U1220 V的交流電源上，變壓器有兩個(gè)副線圈副線圈的匝數(shù)為35匝，副線圈的匝數(shù)是1 925匝如果不計(jì)變壓器自身的能量損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí)，線圈的電流是0.3 A時(shí)，原線圈的電流I10.114 A求線圈中電流和輸出電壓(電流的計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【答案】0.006 2 A350 V 實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡(jiǎn)單使用實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡(jiǎn)單使用 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性2了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)驗(yàn)原理傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等)轉(zhuǎn)換成易于

14、測(cè)量、傳輸和處理的電學(xué)量(如電壓、電流、電容等)的一種元件，起自動(dòng)控制作用一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成，轉(zhuǎn)換過程如下所示：常見的敏感元件：光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻和霍爾元件等實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、溫度計(jì)等實(shí)驗(yàn)步驟1研究熱敏電阻的熱敏特性(1)按圖所示連接好電路，將熱敏電阻進(jìn)行絕緣處理，多用電表的選擇開關(guān)置于“100”歐姆擋；(2)先用多用電表測(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的

15、熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄在下表中： 次數(shù)待測(cè)量 溫度() 電阻() (5)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，作出Rt圖線，分析熱敏電阻的特性從而得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大2研究光敏電阻的光敏特性(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按圖所示電路連接好，其中多用電表置于“1 k”歐姆擋；(2)先測(cè)出小燈泡不發(fā)光時(shí)光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；(3)閉合電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表指針顯示電阻阻值的情況，并記錄在表中；(4)根據(jù)下表中數(shù)據(jù)，分析光敏電阻的特性光照強(qiáng)度無光照弱中強(qiáng)電阻()由

16、表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論：光敏電阻的阻值R隨光照強(qiáng)度變化而發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大注意事項(xiàng)1熱敏電阻、燒杯和溫度計(jì)容易破損，實(shí)驗(yàn)中注意輕拿輕放2燒杯中加水改變溫度時(shí)，要等熱敏電阻溫度穩(wěn)定后再測(cè)量其阻值3光敏電阻、小燈泡的額定電壓比較小(6 V)，實(shí)驗(yàn)中不要超過其額定電壓誤差分析本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自于溫度計(jì)和多用電表的讀數(shù)誤差(1)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約45 .熱敏電阻和溫度計(jì)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：盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)、

17、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(dòng)變阻器(020 )、開關(guān)及導(dǎo)線若干在圖(b)的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小根據(jù)電路圖，在圖(a)的實(shí)物圖上連線簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟：A往保溫杯中加入熱水，稍后讀出溫度值B_.C重復(fù)A、B步驟，測(cè)出不同溫度下的數(shù)據(jù)D_(2)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器，是利用熱敏電阻隨溫度變化而變化的特性工作的在圖甲中，電源的電動(dòng)勢(shì)E 9.0 V，內(nèi)電阻可忽略不計(jì)；G為內(nèi)阻不計(jì)的靈敏電流表；R0為保護(hù)電阻；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度變化關(guān)系如圖乙中Rt圖象所示則熱敏電阻

18、R與攝氏溫度t的關(guān)系為R_；閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于40 時(shí)，電流表示數(shù)I12.25 mA，則當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時(shí)，熱敏電阻R的溫度是_.【解析】(1)因?yàn)闊崦綦娮璧淖柚?常溫下約5 )與直流電流表內(nèi)阻(1 )差不多，比直流電壓表內(nèi)阻(5 k)小得多，所以用電流表外接法，為了多次測(cè)量以便列表作出圖象，所以滑動(dòng)變阻器用分壓式接法此處需要用伏安法研究熱敏電阻，實(shí)驗(yàn)步驟要考慮到需取多組數(shù)據(jù)作圖(2)因?yàn)閳D象是直線，用斜截式求熱敏電阻R與攝氏溫度t的關(guān)系，設(shè)為Rktb，則根據(jù)t0 時(shí)，R4.25 k，得b4.25(此處易誤讀為R4.5 k，要注意)再根據(jù)t120 時(shí)，R2 k，得k0.0

19、187 5.所以得R與t的關(guān)系式為R1.875102t4.25.由圖甲可得EI(RR0)，由圖乙讀出，當(dāng)t40 時(shí)，R3.5 k，代入得9.02.25(3.5R0)，可求出R00.5 k，又有9.03.6(0.5R)，解得R2 k，查圖乙得t120 .【答案】(1)如圖所示實(shí)物連接圖略B.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，快速測(cè)出多組I、U值D繪出各溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線(2)1.875102t4.25120(2010全國(guó)卷)如圖所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)：為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻很??；R為電阻箱，最大阻值為999.9 ；S為開關(guān). 已知RT在

20、95時(shí)阻值為150 ，在20 時(shí)的阻值約為550 . 現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在9520 之間的多個(gè)溫度下RT的阻值. (1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖(2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT溫度為95 .將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔担员ＷC儀器安全閉合開關(guān). 調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0 ，并記錄_. 將RT的溫度降為T1 (20 T195 )；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)_，記錄_. 溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1_. 逐步降低T1的數(shù)值，直至20 為止；在每一溫度下重復(fù)步驟.【解析】(1)由于本實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)可以用來測(cè)量或觀察的電流表，所

21、以應(yīng)該用“替代法”的思維考慮用電流表觀察保證電路的電阻不變，因此將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測(cè)量電路而且熱敏電阻的95 和20 的阻值是已知的，所以熱敏電阻的初始溫度為95 ，則電流表數(shù)不變時(shí)電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持150 加電阻箱的初值之和不變，如果熱敏電阻的初始溫度為20 ，則電流表示數(shù)不變時(shí)電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持550 加電阻箱的初值之和不變，則可以測(cè)量任意溫度下的電阻電路圖如圖所示(2)實(shí)驗(yàn)步驟為：依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95 .將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，保證儀器安全閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄電阻箱

22、的初值R0.將RT的溫度降低為T1，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)仍為I2，記錄電阻箱的讀數(shù)R1. 溫度為T1時(shí)，熱敏電阻的電阻值Rt1150 R0R1.將RT的溫度逐漸降低直到為20 止，在每一溫度下重復(fù)步驟ef.【答案】(1)見解析圖(2)電阻箱的讀數(shù)R2仍為I2電阻箱的讀數(shù)R1150 R0R1(2009寧夏卷)青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能. 用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制. 光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大. 利用光敏電阻作為傳感器，借

23、助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開. 電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示. 1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接. 當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50 mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50 mA時(shí)，3、4接通. 勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA. (1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，畫出電路原理圖. 光敏電阻R1，燈泡L，額定功率40 W，額定電壓36 V，保護(hù)電阻R2，電磁開關(guān)，蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很小，開關(guān)S，導(dǎo)線若干. (2)回答下列問題：如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 ，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為_V，保護(hù)

24、電阻R2的阻值范圍為_. 在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合，為了安全往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油? 為此電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明. 答：_任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子. 答：_十、降維法一、方法簡(jiǎn)介降維法是將一個(gè)三維圖變成幾個(gè)二維圖，即應(yīng)選兩個(gè)合適的平面去觀察，當(dāng)遇到一個(gè)空間受力問題時(shí)，將物體受到的力分解到兩個(gè)不同平面上再求解由于三維問題不好想像，選取適當(dāng)?shù)慕嵌?，可用降維法求解這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是把不易觀察的空間物理量的關(guān)系在二維圖中表示出來，使我們很容易找到各物理量之間的關(guān)系，從而正確解決問題二、典例分析如圖所示，傾角30的粗糙斜

25、面上放一物體，物體重為G，靜止在斜面上現(xiàn)用與斜面底邊平行的力FG/2推該物體，物體恰好在斜面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于多少？物體勻速運(yùn)動(dòng)的方向如何？【解析】物體在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四個(gè)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以受力平衡但這四個(gè)力不在同一平面內(nèi)，不容易看出它們之間的關(guān)系我們把這些力分解在兩個(gè)平面內(nèi)，就可以將空間問題變?yōu)槠矫鎲栴}，使問題得到解決甲【答案】見解析設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)，存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相同的，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E4.0 V/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0.15 T，今有一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)以v20 m/s的速度在此區(qū)域

26、內(nèi)沿垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，取g10 m/s2，求此帶電質(zhì)點(diǎn)的電量與質(zhì)量之比以及磁場(chǎng)的所有可能方向(角度可用反三角函數(shù)表示)【解析】因?yàn)閹ж?fù)電的質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明此質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為零又因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同，所以該帶電質(zhì)點(diǎn)所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向垂直共面，且必受重力作用，否則所受合外力不可能為零，設(shè)質(zhì)點(diǎn)速度方向垂直紙面向里由此該帶電質(zhì)點(diǎn)的受力圖如圖甲所示由平衡條件有水平方向：Eqcos Bqvsin ，豎直方向：Eqsin Bqvcos mg.甲解得tan 4/3，arctan4/3，2，同理，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)速度方向垂直紙面向外時(shí)受力情況如圖乙所示，由平衡條件可解出值與上式

27、解出的一樣，只是與紙平面的夾角不同，故此帶電質(zhì)點(diǎn)的電量與質(zhì)量之比為2.磁場(chǎng)可能方向?yàn)樾毕蛳虑遗c水平方向的夾角都是arctan4/3或tan 4/3.【答案】見解析(2011萊州模擬)一半徑R1.00 m的水平光滑圓桌面，圓心為O，有一豎直的立柱固定在桌面上的圓心附近，立柱與桌面的交線是一條凸出的平滑的封閉曲線C，如圖甲所示一根不可伸長(zhǎng)的柔軟的細(xì)輕繩，一端固定在封閉曲線上某一點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m7.5102 kg的小物塊將小物塊放在桌面上并把繩拉直，再給小物塊一個(gè)方向與繩垂直、大小為v04.0 m/s的初速度，物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩將纏繞在立柱上已知當(dāng)繩的張力為F02.0 N時(shí)，繩即斷開，在繩

28、斷開前物塊始終在桌面上運(yùn)動(dòng) 甲(1)問繩剛要斷開時(shí)，繩的伸直部分的長(zhǎng)度為多少(2)若繩剛要斷開時(shí)，桌面圓心O到繩的伸直部分與封閉曲線的接觸點(diǎn)的連線正好與繩的伸直部分垂直，問物塊的落地點(diǎn)到桌面圓心O的水平距離為多少？已知桌面高度H0.80 m，物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)未與立柱相碰，取重力加速度大小為10 m/s2.【解析】(1)繩斷開前，繩的張力即為物塊所受的向心力，因?yàn)槌跛俣扰c繩垂直，所以繩的張力只改變物塊的速度方向，而速度大小不變，繩剛要斷開時(shí)，繩的伸直部分的長(zhǎng)度可求出設(shè)繩的伸直部分長(zhǎng)為x，則由牛頓第二定律得F0mv02/x，代入已知數(shù)值得x0.60 m.乙【答案】(1)0.60 m(2)2.47 m