(共54张PPT)
第十三章
交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器
●命题热点诠释
1．命题热度：本章属于热点内容，10年来，从命题频次上看，全国卷10年5考，地方卷49考。
2．考查热点：(1)交变电流的产生和描述。
(2)理想变压器的变化规律。
(3)远距离输电问题。
第68讲 交变电流的产生及描述
基础梳理·易错辨析
核心考点·重点突破
名师讲坛·素养提升
基础梳理·易错辨析
一、交变电流
1．定义：大小和方向都随时间做______________的电流叫作交变电流。
2．图像：如图所示
图__________________所示电流都属于交变电流，图______所示电流属于恒定电流。
周期性变化
甲、乙、丙、丁
戊
二、正弦式交变电流的产生和变化规律
1．产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕________磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。
注意：交变电流的种类有很多，但同时具备这三个条件才会产生正弦式交变电流：匀强磁场；线圈转轴和磁场垂直；匀速转动。
垂直
2．中性面及其特点
(1)定义：与磁场方向________的平面。
(2)特点
①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______。
②线圈转动一周，________经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。
垂直
最大
零
零
2次
3．变化规律(线圈从中性面位置开始计时)
(1)电动势e随时间变化的规律：
e＝___________。
(2)电压u随时间变化的规律：
u＝____________。
(3)电流i随时间变化的规律：i＝___________。
其中ω是线圈转动的__________，E m＝_________。
E msin ωt
U msin ωt
I msin ωt
角速度
nBSω
三、描述交变电流的物理量
1．周期和频率
(1)周期(T)：交变电流完成_____________变化，即线圈_________
所需要的时间，单位是__________，公式T＝______。
(2)频率(f)：交变电流在_____________________的次数，单位是___________。
(3)周期和频率的关系：__________或__________。
一次周期性
转一周
秒(s)
1 s内完成周期性变化
赫兹(Hz)
2．最大值和有效值
(1)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的__________。
(2)有效值：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内______________相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值。
最大值
产生的热量
1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。( )
2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。( )
3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。( )
×
×
√
4．交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。 ( )
5．交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。( )
√
×
×
核心考点·重点突破
1
交变电流的产生及变化规律
(基础考点·自主探究)
1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
2．正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置
3．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路
(2)根据公式Em＝nBSω求出相应峰值。
(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
①开始计时线圈与中性面重合，则i－t函数式为i＝Imsin ωt；
②开始计时线圈与中性面垂直，则i－t函数式为i＝Imcos ωt；
③开始计时线圈与中性面夹角为θ，则i－t函数式为i＝Imsin(ωt＋θ)。
【跟踪训练】
(交变电流的产生)(多选)(2024·新课标卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中( )
A．电流最小
B．电流最大
C．电流方向由P指向Q
D．电流方向由Q指向P
1
[答案] BD
[解析] 当磁极从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量为零，穿过线圈的磁通量的变化率最大，感应电动势和感应电流最大，A错误，B正确；磁极从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流方向为由Q到P，C错误，D正确。
(交变电流的变化规律)(2024·山东卷)如图甲所示，在－d≤x≤d、 －d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为( )
2
[答案] C
(交变电流的图像)(2024·广东卷)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
A．该交流电的频率为100 Hz
B．通过电阻的电流峰值为0.2 A
C．电阻在1 s内消耗的电能为1 J
3
[答案] D
(交变电流的图像)(多选)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是( )
A．t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合
B．t＝1×10－2 s时，线圈中磁通量变化率最大
C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3 Wb
D．线圈转动的角速度为100π rad/s
4
[答案] CD
2
交变电流有效值的求解
(基础考点·自主探究)
1．正弦式交变电流的有效值的计算
2．非正弦式交变电流的有效值的计算
【跟踪训练】
5
[答案] B
(含二极管的有效值问题)(2024·湖北卷)在如图所示电路中接入正弦式交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为( )
A．2∶1
B．1∶1
C．1∶2
D．1∶4
6
[答案] C
(电磁感应与有效值综合应用)如图所示，将一根均匀导线围成圆心角为60°的扇形导线框OMN，O为圆心，半径为R，线框总电阻为r，将线框O点置于坐标系的原点，在第二、四象限有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。从t＝0时刻开始，导线框绕O点以角速度ω匀速转动，则导线框中感应电流的有效值为( )
7
[答案] C
3
交变电流“四值”的比较
(能力考点·深度研析)
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
[答案] C
【跟踪训练】
(交变电流最大值的应用)(多选)如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 320 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是( )
8
[答案] BC
(有效值和平均值的应用)(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周( )
9
[答案] BD
(交变电流有效值与力、电知识的综合应用)(多选)(2023·湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角
速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转
轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连
接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光
且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
10
[答案] AC
名师讲坛·素养提升
交变电流规律的“等效”应用
有些题目中，产生交变电流的方式与发电机不同，但产生的交变电流的规律相似，可以等效应用交变电流规律求解相应的物理量。
A．水平拉力F的最大值为8 N
B．拉力F的最大功率为12.8 W
C．拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区
D．拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区
[答案] C
(2025·江苏常州联考)如图1所示为音响中的扬声器，结构图和沿对称轴的截面图如图2所示。当交变电流通过线圈时，圆形线圈在磁场中往复运动从而带动振膜发出声音。已知线圈由粗细均匀的钢丝绕制而成，线圈的半径a＝2.5 cm、匝数n＝100匝，电阻r＝8 Ω。某实验小组扬声器与阻值R＝8 Ω的电阻相连，将扬声器充当话筒让振膜振动，带动线圈以速度v＝0.2sin 2 000t(m/s)垂直磁场振动。线圈所在处的辐向磁场与线圈平面垂直，磁场磁感应强度大小为B＝0.5 T。π取3。求：
(1)线圈受到的安培力的最大值；
(2)10 s内电阻R上产生的热量Q。
[答案] (1)0.70 N (2)0.35 J(共57张PPT)
第十三章
交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器
第69讲 理想变压器 电能的输送
基础梳理·易错辨析
核心考点·重点突破
名师讲坛·素养提升
基础梳理·易错辨析
一、理想变压器
1．构造和原理
(1)构造：如图所示，变压器是由____________和绕在铁芯上的____________组成的。
(2)原理：电磁感应的互感现象。
闭合铁芯
两个线圈
2．基本关系式
(1)功率关系：______________。
(2)电压关系：①有一个副线圈时__________。
P入＝P出
3．电压互感器和电流互感器
(1)电压互感器：把高电压变成__________，如图A所示。
(2)电流互感器：把大电流变成__________，如图B所示。
低电压
小电流
二、电能的输送
如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R。
1．输出电流
2．电压损失
(1)ΔU＝U－U′；
(2)ΔU＝________。
3．功率损失
(1)ΔP＝P－P′＝ΔU·I；
IR
I2R
4．减少输电线上电能损失的方法
(2)减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高____________。
横截面积
电阻率小
输电电压
1．变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。( )
2．理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。( )
3．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大。( )
4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小。( )
×
√
√
×
核心考点·重点突破
1
理想变压器基本关系的应用
(基础考点·自主探究)
1．理想变压器的基本特点
2．关于理想变压器的四点说明
(1)变压器不能改变直流电压。
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。
(3)理想变压器本身不消耗能量。
(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。
3．分析变压器电路的两个难点
(1)分析原线圈有串联负载的变压器电路问题时要注意：变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即U1＝U源－U串。
(2)分析含有二极管的变压器电路问题时要注意：理想二极管具有单向导电性，正弦式交变电流通过二极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。
【跟踪训练】
(变压器的原理)(多选)(2022·湖北卷)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是( )
1
A．接收线圈的输出电压约为8 V
B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
[答案] AC
(变压器基本关系的应用)(2024·浙江1月卷)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是( )
2
[答案] B
(理想变压器原线圈接电阻问题分析)手机无线充电技术越来越普及，如图甲所示是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220 V的正弦交流电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5 V，充电电流为2 A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是( )
3
A．快速充电时，送电线圈的输入电压U1＝212.5 V
B．快速充电时，cd间电压U2＝44 V
C．快速充电时，送电线圈的输入功率为10 W
D．R的值为187.5 Ω
[答案] A
(含二极管变压器电路问题)(2023·河北卷)除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备，某型除颤仪电路原理如图。某次调试时交流电压表示数为20 V，电容器充电完毕，开关由“1”掷向“2”，放电电流平均值为2.8 A，放电时间约为10－2 s，已知电容器电容为20× 10－5 F。则升压变压器原、副线圈的匝数比约为( )
A．1∶25
B．1∶50
C．1∶70
D．1∶100
4
[答案] B
(多个副线圈的变压器电路)(多选)如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是( )
5
答案] BC
2
理想变压器的动态分析
(能力考点·深度研析)
理想变压器的制约关系
1．电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。
2．功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。
3．电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。
(多选)(2024·全国甲卷)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以( )
A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变
C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
[答案] AC
[解析] 保持T不动，变压器的输出电压不变，并联电路两端电压不变，滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，接入电路的电阻减小，由串联电路分压原理可知R1两端的电压增大，R1的热功率增大，A正确；T向b端移动时，变压器副线圈接入电路的匝数减少，变压器的输出电压减小，各电阻两端的电压减小，R1的热功率减小，B错误；T向a端移动时，变压器的输出电压增大，并联电路两端电压增大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则R1两端的电压增大，R1的热功率增大，C正确；T向b端移动时，变压器副线圈接入电路的匝数减少，变压器的输出电压减小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则R1两端的电压减小，R1的热功率减小，D错误。
反思提升
解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法
(1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路的欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
【跟踪训练】
在如图所示的理想降压变压器电路中，在a、b之间加上电压稳定的交流电源，R1为定值电阻，P为滑动变阻器的滑片，滑动变阻器的总电阻R2>R1，电压表、电流表均为理想交流电表。当滑片P由d端向c端滑动过程中，下列说法正确的是( )
A．电流表的示数一直变大
B．电压表的示数保持不变
C．R1的功率一直变大
D．R2的功率先增大后减小
6
[答案] D
3
两种特殊的变压器模型
(基础考点·自主探究)
1．自耦变压器
自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图所示。
2．互感器
【跟踪训练】
7
A．仅将P顺时针旋转到合适位置
B．仅将P逆时针旋转到合适位置
C．仅将灯泡并联一个阻值为144 Ω的电阻
D．仅将灯泡串联一个阻值为144 Ω的电阻
[答案] AD
(互感器)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，T2接在两根输电线的正中间，T1接在其中一根输电线上。输电线电阻不可忽略，若输电线电阻率相同，发电站端的理想升压变压器副线圈输出电压为U1，输出功率为 22 800 kW，用户端理想降压变压器原线圈两端电压为U2＝220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，T2的原、副线圈匝数比为10 000 ∶1，a的示数为1 A，则下列说法正确的是( )
8
A．U1＝248 kV
B．b的示数为22.8 V
C．输电线总电阻为40 Ω
D．输电效率约为96%
[答案] D
4
远距离输电问题
(能力考点·深度研析)
1．理清输电电路图的三个回路(如图)
2．升压变压器和降压变压器的基本关系
(1)升压变压器基本关系
[答案] C
反思提升
处理远距离输电问题的一般思维步骤
(1)画出远距离输电的示意图，并在图上标出相应物理量。
(2)以变压器铁芯为界线区分各个回路。各回路独立，运用串联电路的特点和性质，分析回路中的电压、电流和功率等问题。
(3)各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。
【跟踪训练】
(高压输电电压损失、功率损失的计算)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则( )
9
[答案] AD
(远距离输电电路的动态分析问题)(多选)我国能源分布很不均匀，远距离大容量输电有着特别重要的意义。远距离高压交流输电的示意图如图所示，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n，输电线的总电阻为r。U、I分别表示电压表V、电流表A的示数，输入电压U0保持不变。下列说法正确的是( )
10
A．若仅闭合开关S，则U减小
B．若仅闭合开关S，则U增大
C．仅增大R2，则U减小
[答案] AD
名师讲坛·素养提升
等效电阻法分析变压器问题
如图(a)所示，我们可以将变压器与负载看为一个整体，等效为一个新的电阻R′，即为a、b间的等效电阻，等效电路图如图(b)所示。
(2024·湖南卷)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是( )
A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P
B．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4P
C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8P
D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P
[答案] A(共44张PPT)
第十三章
交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器
第70讲 电磁振荡与电磁波
基础梳理·易错辨析
核心考点·重点突破
基础梳理·易错辨析
一、电磁振荡
1．振荡电流：大小和方向都做__________迅速变化的电流。
2．振荡电路
产生____________的电路。由电感线圈L和电容器C组成最简单的振荡电路，称为________振荡电路。
周期性
振荡电流
LC
3．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地________和________，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的__________、电容器内的电场强度E、线圈内的________________发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。
4．电磁振荡中的能量变化
(1)放电过程中电容器储存的________能逐渐转化为线圈的________能。
(2)充电过程中线圈中的________能逐渐转化为电容器的________能。
(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生__________的转化。
充电
放电
电流I
磁感应强度B
电场
磁场
磁场
电场
周期性
5．电磁振荡的周期和频率
(1)周期T＝__________。
(2)频率f＝____________。
二、电磁场与电磁波
1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生________，变化的电场产生________(如图所示)。
2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个____________统一的电磁场。
电场
磁场
不可分割
3．电磁波
(1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
(2)电磁波是横波，在空间传播__________介质。
(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝______________m/s。
(4)v＝λf对电磁波____________。
(5)电磁波能产生反射、折射、________、偏振和衍射等现象。
(6)________在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。
不需要
3×108
同样适用
干涉
赫兹
4．电磁波的发射
(1)发射条件：________电路和____________信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。
(2)调制方式
①调幅：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。
②调频：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。
开放
高频振荡
振幅
频率
5．无线电波的接收
(1)当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率________时，激起的振荡电流________，这就是电谐振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作________，能够调谐的接收电路叫作________电路。
(3)从经过调制的高频振荡信号中还原出调制信号的过程，叫作_______。这个过程是_______的逆过程。调幅波的解调也叫作______。
相同
最强
调谐
调谐
解调
调制
检波
6．电磁波谱
按照电磁波的____________或____________的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。
按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、__________、紫外线、X射线、γ射线。
波长大小
频率高低
可见光
1．电磁波在真空中和介质中的传播速度相同。( )
2．变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。( )
3．LC振荡电路中，回路中的电流值最大时回路中的磁场能最大。 ( )
4．电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。( )
5．振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。( )
6．制作天线必须用导体。( )
7．只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。( )
×
√
√
×
√
√
×
核心考点·重点突破
1
电磁振荡
(能力考点·深度研析)
振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
注意：电容器面板间电势差u、板间电场强度E、电路中的磁场能、自感电动势E规律与q－t图像相对应；磁感应强度B、电路中的电场能规律与i－t图像相对应。
考向1 电磁振荡各物理量的变化规律
[答案] C
反思提升
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程
根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程
根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电
(2025·眉山模拟)LC振荡电路的振荡周期为T，t＝0时刻线圈中的磁场最强，方向如图所示。LC振荡电路中的电流为i，电容器极板a带的电荷量为q，线圈中储存的磁场能为E磁(与通过线圈的电流的平方成正比)，极板间储存的电场能为E电(与电容器所带的电荷量的平方成正比)，以a极板所带的正电荷增加时的电流方向为正。下列图像可能正确的是( )
[答案] C
[解析] 由题意可知t＝0时刻线圈中的磁场最强，电路中电流最大，此时电容器电场能最小，电容器所带电荷量最小，根据安培定则可知，此时电流方向流向b板，电容器正在充电，电流为负方向，选项A、B错误；t＝0时刻电容器所带电荷量为零，之后磁场能转化为电场能，由于能量是标量，因此线圈中磁场能、电场能均在横轴上方，且图像是平滑的，选项C正确，D错误。
考向3 电磁振荡的周期和频率
某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是( )
[答案] B
2
麦克斯韦电磁场理论 电磁波的发射和接收
(基础考点·自主探究)
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
2．电磁波的发射示意图(如图所示)
3．电磁波接收的方法
(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。
(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。
【跟踪训练】
(麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
1
[答案] BC
[解析] 恒定的磁场不产生电场，A项错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，B项正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，C项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，二者相差四分之一个周期，D项错误。
(麦克斯韦电磁场理论的应用)将很多质量为m、带电荷量为＋q、可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为r的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是( )
2
A．在t＝0到t＝T0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动
B．在t＝T0到t＝2T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动
C．在t＝2T0到t＝3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在t＝3T0到t＝5T0时间内，涡旋电场沿顺时针方向
[答案] B
(电磁波的产生与传播)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
B．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
3
[答案] B
[解析] 均匀变化的电(磁)场产生恒定的磁(电)场，恒定的磁(电)场不会产生电(磁)场，也就不会产生电磁波，A错误；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，B正确；电磁波可以通过电缆、光缆传播，C错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，D错误。
(电磁波的反射和接收)关于电磁波的发射和接收，下列说法中不正确的是( )
A．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
4
[答案] B
[解析] 音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上，故A正确，不符合题意；为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故B错误，符合题意；当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，故C正确，不符合题意；解调就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制信号分离出来的过程，要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程，故D正确，不符合题意。本题选错误的，故选B。
3
电磁波的特点和应用
(基础考点·自主探究)
1．几种电磁波的产生机理、主要特性和用途
电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
波长 大于 1 mm 760～1× 106 nm 400～ 760 nm 5～ 370 nm 波长 更短 波长
最短
宏观 产生 机理 LC振 荡电路 一切物体都不停地发射红外线 太阳或 光源 高温物体发出的光含有紫外线 高速粒子流撞击固体物质时产生 核辐射
电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
微观 产生 机理 振荡电路中的电子运动 原子的外层电子受到激发 原子内层电子受到激发 原子核受到激发
主要 特性 波动性强，易衍射 热作用强 引起视觉、感光作用 化学作用、荧光效应 穿透能 力强 穿透能
力最强
主要 用途 通信、广播、导航 加热、遥测、遥感、红外摄影、夜视 照明、 照相 日光灯、灭菌消毒 检查、探 测、透视 探测、
医疗
2．对电磁波谱的三点说明
(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、明显衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。
(2)电磁波的能量随频率的增大而增大。
(3)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小。
3．电磁波与机械波的比较
(2)机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质。
(3)电磁波只能是横波，而机械波可以是横波，也可以是纵波。
【跟踪训练】
(电磁波的特点)使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如图所示。若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则( )
A．甲波的波长比乙波短
B．真空中甲波的传播速度比乙波小
C．甲波与乙波有可能发生干涉现象
D．甲、乙波都是横波，都能在真空中传播
5
[答案] D
[解析] 由题图可知甲波的频率小于乙波的频率，则甲波波长比乙波长，选项A错误；所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3× 108 m/s，选项B错误；甲波与乙波频率不同，不能发生干涉现象，选项C错误；所有频率的电磁波都是横波，且都能在真空中传播，选项D正确。
(电磁波与机械波的比较)(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
6
[答案] BCD
[解析] 机械波由波源振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波；任何波都能产生反射、折射、干涉和衍射现象，A错误，B、C、D正确。
(电磁波的应用)历史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。关于电磁波技术的应用，下列说法正确的是( )
A．医学上常用X射线杀菌消毒
B．电视机遥控器可用红外遥控
C．铁路、民航等安检口使用紫外线对行李内物品进行检测
D．用烤箱烤面包时，烤箱中会有淡红色的光，这是一种红外线
7
[答案] B
[解析] 医学上常用紫外线杀菌消毒，选项A错误；红外线可以用于遥控器，遥控器发出红外线，电视机接收红外线，实现无线控制，选项B正确；铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测，选项C错误；用烤箱烤面包时，烤箱中会有淡红色的光，这是一种可见光，红外线是不可见的，选项D错误。(共22张PPT)
第十三章
交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器
第71讲 实验十五 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验知识·自主回顾
核心考点·重点突破
实验知识 · 自主回顾
一、实验原理
1．实验电路图(如图所示)
2．实验方法采用控制变量法
(1)n1、U1一定，研究n2和U2的关系。
(2)n2、U1一定，研究n1和U2的关系。
二、实验器材
学生电源(低压交流电源，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。
三、实验过程
1．保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。
(1)估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。
(2)组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压。
2．保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响，重复1中步骤。
四、数据记录与处理
次序 n1(匝) n2(匝) n1∶n2 U1(V) U2(V) U1∶U2
1
2
3
4
五、注意事项
1．在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。
2．为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
核心考点·重点突破
1
教材原型实验
(基础考点·自主探究)
1
【跟踪训练】
(实验原理、实验器材和误差分析)某实验小组用如图1所示电路探究“变压器的电压与匝数的关系”，图中变压器为可拆变压器。
实验提供的器材有
(1)电源应选________，测量电压应选________(均选填字母代号)。
(2)若用匝数N1＝100匝和N2＝200匝的变压器做实验，在原线圈N1的两端分别加上2 V、4 V、6 V和8 V的电压，测量出副线圈两端的相应的电压，记录在下面的表格中。表格中第2次实验，副线圈上电压的示数如图2所示，电压量程为0～10 V交流电压挡，读数为________，并计算出此次实验U1∶U2＝________。
(3)实验可得结论_________________________________________。
(4)导致实验误差的原因可能是________。
A．原线圈所加电压小
B．变压器的铁芯漏磁
C．变压器的铁芯产生涡流
[答案] (1)B D (2)7.9 1∶1.98 (3)在误差允许的范围内，理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比 (4)BC
[解析] (1)实验需要提供交流电源，干电池只能提供直流电源，所以电源应选学生电源。
实验中要测量的是交流电压，故不能选直流电压表，只能选用多用电表。
(2)电压量程为0～10 V交流电压挡，交流电压读数为7.9 V，则此次实验中U1∶U2＝1∶1.98。
(4)原线圈输入电压大小不会影响电压比和匝数比，故A错误；变压器的铁芯漏磁使得能量损耗，从而导致电压比与匝数比有差别，故B正确；变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗，从而会导致电压比与匝数比有差别，故C正确。
(对注意事项和实验操作的考查)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是________。
A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
2
(2)某同学在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
以上操作的合理顺序是________(只填步骤前数字序号)。
[答案] (1)D (2)①③②④
[解析] (1)为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 V，故A错误；连接好电路后，要先检查电路是否正确，然后再接通电源，故B错误；通电时，不可直接用手接触裸露的导线、接线柱，否则无形之中将人体连在电路中，导致所测数据不准确，同时也有安全隐患，故C错误；为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，应先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确。
(2)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。故合理的顺序是①③②④。
2
创新实验提升
(能力考点·深度研析)
有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。
(1)某同学用多用电表的“×1”欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。
(2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线，一只多用电表和低压交流电源。请完成以下实验步骤：
①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；
②将A线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和________(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U；
④则A线圈的匝数为________(用已知和测得量的符号表示)。(共43张PPT)
第十三章
交变电流 电磁振荡和电磁波 传感器
第72讲 传感器的组成和工作原理
实验十六 利用传感器制作简单的自动控制装置
基础梳理·易错辨析
核心考点·重点突破
基础梳理·易错辨析
一、六种敏感元件的作用和特点
敏感元件 作用 特点
热敏 电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大
金属 热电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，随温度的降低而减小
二、门窗防盗报警装置
1．实验目的
(1)了解门窗防盗报警装置的工作原理。
(2)练习使用传感器自动控制设备。
2．示意图及电路图
3．实验器材和装置
(1)干簧管SA：作为__________，感知磁体M磁场是否存在。
(2)继电器(虚线框部分)：作为执行装置。
(3)发光二极管LED：作为电路正常工作提示。
(4)电阻R：作为发光二极管的限流电阻，起________作用。
(5)蜂鸣器H：作为____________。
传感器
保护
报警提醒
4．电路工作原理
闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被____________而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁________，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起__________和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。
磁化相吸
断开
传感器
5．实验操作
(1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
(2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。
(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
三、光控开关
1．实验目的
(1)了解光控开关电路及控制原理。
(2)会组装光控开关。
2．电路如图所示
3．工作原理
当环境光比较______时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。当环境光比较______时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
4．实验器材
发光二极管LED、晶体三极管VT、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻RG、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸、小灯泡L。
强
弱
5．实验步骤
(1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。
(2)让________电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻________使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
(3)遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
光敏
R1
6．注意事项
(1)安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。
(2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接。
(3)如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。
1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是将电学量转化为力学量。( )
2．传感器可以把非电学量转换为电学量。( )
3．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，起到开关的作用。( )
4．半导体制成的热敏元件，温度升高时电阻大幅度变化。( )
5．电子秤中应变片的电阻随形变大小而变化。( )
×
√
√
√
√
核心考点·重点突破
1
传感器的组成和工作原理
(基础考点·自主探究)
1．传感器及其工作原理
传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输处理和控制。
传感器应用的一般模式如图所示：
2．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。
【跟踪训练】
如图所示是一火灾报警器的部分电路示意图。其中R3为热敏电阻(随温度升高电阻减小)。值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器。当R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变大
B．I变大，U变小
C．I变小，U变小
D．I变小，U变大
1
[答案] C
(2022·北京卷)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开
关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U2
(U1、U2为定值)时，控制开关自动开启高水位预警。
下列说法正确的是( )
A．U1B．R2为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
2
[答案] C
2
实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
(能力考点·深度研析)
考向1 利用光敏电阻制作简单的自动控制电路
为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)。
(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线，由图像可求出照度为0.6 lx时的电阻约为________kΩ。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 5.8 3.7 2.3 2.0 1.8
(2)如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(填“AB”或“BC”)之间。
(3)用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙，则线圈的电阻为________Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合。图乙中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：
R1(0～200 Ω，1 A)、R2(0～2 000 Ω，0.1 A)。要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)端移动。
[答案] (1)2.8 (2)AB (3)140 R2 左
考向2 利用热敏电阻制作简单的自动控制电路
[答案] (1)见解析图 (2)R2 (3)①650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
[解析] (1)电路图连线如图所示。
(3)①电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值，即 650.0 Ω。滑动变阻器的滑片应置于b端，使开关接通后回路中电流最小，以保护报警器，即防止因过载而损坏报警器。
②应将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
考向3 利用压敏电阻制作简单的自动控制电路
某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值时，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝6 V，r＝2 Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。
(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为________Ω。
[答案] (1)见解析图 (2)318
[解析] (1)连接电路如图所示。
【跟踪训练】
(2024·河北卷)某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表(0～20 V)、数字电流表(0～20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0～50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。
3
(1)判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图2)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图2)。由此判断M端为二极管的________(填“正极”或“负极”)。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成，要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的________、________、________接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而________(填“增大”或“减小”)。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能
图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应________(填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值，直至发光二极管发光。
[答案] (1)负极 (2)①A A D(或C) ②减小 (3)增大
[解析] (1)
(2)①题目要求电压表、电流表读数从零开始，所以应该采用滑动变阻器分压式接法连接电路，故L1、L2接滑动变阻器A接线柱，L3必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或D。②由图像可知，随光照强度增加，I－U图像斜率增大，所以电阻减小。
(3)
