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第 13 章 交变电流 电磁波 传感器
第 1 节 交变电流的产生与描述
五年高考
1.★(2021浙江6月,5,3分)如图所示,虚线是正弦交流电的图像,实线是另一交流电的
图像,它们的周期T和最大值U 相同,则实线所对应的交流电的有效值U满足 (
m
)
1 √2
A.U= U B.U= U
2 m 2 m
√2 √2
C.U> U D.U< U
2 m 2 m
答案 D
2.★★(2024河北,4,4分)R 、R 为两个完全相同的定值电阻,R 两端的电压随时间周
1 2 1
期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的√3倍),R 两
2
端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示,则两电阻在一个周期T内产生的热
量之比Q ∶Q 为 ( )
1 2
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A.2∶3 B.4∶3 C.2∶√3 D.5∶4
答案 B
3.★★★(2024山东,8,3分)如图甲所示,在-d≤x≤d,-d≤y≤d的区域中存在垂直xOy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 ( )
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答案 C
4.★★★(2021浙江1月,16,2分)(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U 为已知量。则金属
m
框转动一周( )
A.框内电流方向不变
B.电动势的最大值为U
m
2BL2
C.流过电阻的电荷量q=
R
πU BL2
D.电阻产生的焦耳热Q= m
R
答案 BD
三年模拟
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1.★★(2024届宁波镇海中学适应考)某些共享单车的内部有一个小型发电机,通过骑
行者的骑行踩踏,可以不断地给单车里的蓄电池充电,蓄电池再给智能锁供电。小
型发电机的发电原理可简化为图甲所示,矩形线圈abcd处于匀强磁场中,通过理
想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下,线圈绕垂直
磁场方向的轴OO'匀速转动,图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Ф随时间
t变化的图像,则 ( )
A.t=0时刻线圈处于中性面位置
B.t 时刻,穿过线圈的磁通量变化率为零,感应电动势为零
1
C.t 时刻电流表示数为0,t 时刻电流表的示数最大
2 3
D.t 时刻电流方向发生改变,线圈转动一周,电流方向改变两次
4
答案 B
2.★★★(2025届湖丽衢一模)两个形状不同但所围面积和电阻均相同的单匝闭合线
圈,分别放在如图甲、乙所示的磁场中。甲图中是磁感应强度为B 的匀强磁场,
0
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2π
线圈在磁场中以周期T绕OO'轴匀速转动;乙图中磁场变化规律为B=B cos t,
0
T
从图示位置开始计时。比较两个线圈,下列说法正确的是( )
A.磁通量的变化规律相同
B.电流方向变化的频率不同
C.相同的时间内产生的焦耳热不同
D.产生的电动势有效值不同
答案 A
3.★★★(2024届浙大附中3月考)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁
感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下
列说法正确的是( )
T
A. 时刻线框平面与中性面垂直
2
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B.线框的感应电动势最大值为√2πΦ
m
T
C.线框转一周外力所做的功为2π2Φ2
m
RT
T πΦ
D.从t=0到t= 过程中线框的平均感应电动势为 m
4 T
答案 C
4.★★★★(2024届北斗星盟月考)一电阻为R=10 Ω的单匝闭合线框处于变化的磁场
中,在一个周期T=2π×10-2 s内穿过线框的磁通量Φ随时间t的变化情况如图所
示,已知图中的曲线部分按正弦规律变化,取π2=10,则下列说法正确的是 ( )
A.线框中电流的有效值为6√5A
π
B.t= ×10-2 s时,电流达到最大值
2
C.π×10-2~2π×10-2 s时间内,线框产生的焦耳热为8π J
D.0~4π×10-2 s内电流方向变化2次
答案 A
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第 2 节 变压器 远距离输电
五年高考
1.★★(2024浙江1月,5,3分)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=5 sin 100πt V的交流电,经原、副线圈匝数分别为n 和n 的变压器升压至
1 2
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
( )
A.n < 7
2
n 20000
1
B.n < 1
1
n 2000
2
C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
答案 B
2.★★★(2022湖北,9,4分)(多选)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 ( )
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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
3.★★★(2023山东,7,3分)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U =250
1
V,输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n ∶n =50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其
3 4
余线路电阻不计,用户端电压U =220 V,功率88 kW,所有变压器均为理想变压
4
器。下列说法正确的是 ( )
A.发电机的输出电流为368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
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D.升压变压器的匝数比n ∶n =1∶44
1 2
答案 C
4.★★★(2022山东,4,3分)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18
V、30 V电压,匝数为n 的原线圈中电压随时间变化为u=U cos (100πt)。单匝
1 m
线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω 的电阻R
接在BC两端时,功率为12 W。下列说法正确的是 ( )
A.n 为1 100,U 为220 V
1 m
B.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4 A
C.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 Hz
D.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A, 周期为0.02 s
答案 D
三年模拟
1.★★★(2025届宁波三中10月月考)风力发电模型如图所示。风轮机叶片转速为m,
并形成半径为r的圆面,通过1∶n转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的
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发电机线圈高速转动,产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。已
知空气密度为ρ,风速为v,匀强磁场的磁感应强度为B,忽略线圈电阻,则 ( )
1
A.单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为 ρπr3v2
2
B.经升压变压器后,输出交变电流的频率高于mn
C.变压器原、副线圈的匝数比为√2πNBSmn∶U
D.高压输电有利于减少能量损失,因此电网的输电电压越高越好
答案 C
2.★★★(2025届稽阳联谊学校11月联考)如图所示,在a、b之间接有交流电源,其电
压的有效值为U。电路中共接有六个相同的定值电阻。S断开时,滑动变阻器滑
片滑到最下面时,恰好理想变压器的输出功率最大。S闭合后,滑动变阻器滑片仍
然滑到最下面时,下列说法正确的是 ( )
A.变压器原、副线圈匝数之比为1∶4
B.R 两端电压为0.4U
4
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C.R 两端电压为0.8U
2
D.R 的功率是R 的功率的4倍
1 2
答案 D
3.★★★(2025届天域联盟一模)如图(a)是液化气炉的电子点火装置示意图。一节
1.5 V的干电池通过晶体管电路控制,产生的脉动电压加在变压器匝数为n 的原
1
线圈的两端,并在磁芯中激发出磁场,其B-t图像如图(b)所示(磁场方向为逆时针
时,磁感应强度为正值)。磁芯的横截面积为S=0.8 cm2。匝数为n 的原线圈一端
2
连接燃气炉的金属外壳E,另一端通过二极管与钢针A连接,调整A与E的间距,使
A与E间的电压达到10 kV以上时,A与E间就会引发电火花从而点燃燃气。下
列说法正确的是( )
A.当A与E的间距减小时,所需的最小打火电压U 增大
AEmin
B.当n 大于2 500匝时,A、E间可以激发电火花
2
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C.n 越大,打火越容易
1
D.若将钢针A替换为金属板,打火更容易
答案 B
4.(2024届杭二中12月月考)如图所示为可拆卸式学生变压器,若在图中左侧接线柱
“0”和“1”之间接入学生电源的交流5 V挡,则应该用多用电表的 挡
(选填“ Ω”“V”“V”或“ mA”)在右侧线圈进行相关测量,此时原线圈接入电路的
~ —
匝数为 匝,现测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流电压10.3 V,小
明认为原、副线圈电压之比与匝数比有较大误差,分析其原因,主要是
。
A.铁芯未闭合
B.副线圈有电阻
C.铁芯中存在涡流
D.未用电表测定原线圈的电压
答案 V 100 D
~
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微专题 29 含变压器电路的动态分析
五年高考
1.★★(2021福建,3,4分)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中
R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑
变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数
变化情况是( )
A.A 增大,V 不变,V 增大
1 2 3
B.A 增大,V 减小,V 增大
1 2 3
C.A 增大,V 增大,V 减小
2 2 3
D.A 增大,V 不变,V 减小
2 2 3
D
2.★★(2024浙江6月,7,3分)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u
的交流电源连接,副线圈接有三个支路,如图所示。当S接a时,三个灯泡均发光,
若 ( )
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A.电容C增大,L 灯泡变亮
1
B.频率f增大,L 灯泡变亮
2
C.R 上光照增强,L 灯泡变暗
G 3
D.S接到b时,三个灯泡均变暗
答案 A
3.★★★(2021湖南,6,4分)
如图,理想变压器原、副线圈匝数比为n ∶n ,输入端C、D接入电压有效值恒定的
1 2
交变电源,灯泡L 、L 的阻值始终与定值电阻R 的阻值相同。在滑动变阻器R的
1 2 0
滑片从a端滑动到b端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列
说法正确的是 ( )
A.L 先变暗后变亮,L 一直变亮
1 2
B.L 先变亮后变暗,L 一直变亮
1 2
C.L 先变暗后变亮,L 先变亮后变暗
1 2
D.L 先变亮后变暗,L 先变亮后变暗
1 2
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答案 A
4.★★★(2024重庆,9,5分)(多选)小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图
甲、乙所示,图中额定电压为6 V的灯泡电阻恒定,R为滑动变阻器,理想变压器
原、副线圈匝数分别为n 、n 。原线圈两端接电压为220 V的交流电,滑片P可
1 2
调节灯泡L的亮度,P在R最左端时,甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作,则
( )
A.n ∶n =110∶3
1 2
B.当P滑到R中点时,图甲中L功率比图乙中的小
C.当P滑到R最左端时,图甲所示电路比图乙更节能
D.图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大
答案 AC
三年模拟
1.★★(2025届七彩阳光联盟开学考)如图为理想的可调式自耦变压器,铁芯上只有一
组线圈,将其两端接在A、B间作为原线圈,副线圈是线圈的一部分,接有定值电阻
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R 和滑动变阻器R,U 、U 分别为原、副线圈两端电压,其大小均可调节,I 、I 分
0 1 2 1 2
别为原、副线圈中的电流,则( )
A.U 保持不变,当滑动触头P顺时针转动一小角度,U 变小
1 2
B.U 保持不变,当滑动触头P'向下移动时,U 变小
1 2
C.U 保持不变,当滑动触头P顺时针转动一小角度,I 变大
2 1
D.U 保持不变,当滑动触头P'向下移动时,I 变小
2 1
答案 A
2.★★★(2024届名校新高考研究联盟联考二)在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线
圈,绕垂直磁场的轴匀速转动,产生如图甲所示的正弦交变电压,把该电压接在图
乙中理想变压器的A、B两端,电压表和电流表均为理想电表,R 为热敏电阻(温度
t
升高,阻值减小),R为定值电阻。下列说法正确的是 ( )
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A.变压器原线圈两端电压的瞬时表达式为u=36√2 sin (50πt)(V)
B.在t=0.01 s时,穿过该矩形线圈的磁通量为零
C.R 处温度升高时,电压表V 、V 的示数之比不变
t 1 2
D.R 处温度升高时,电流表示数变大,变压器输入功率变大
t
答案 D
3.★★★(2024届台州教学质量评估)如图所示,一理想变压器可通过移动触头P的位
置改变原线圈接入电路的匝数,b为原线圈的中点,当P接端点a时,原、副线圈匝
数之比为10∶1,原线圈接在u=110√2 cos ωt(V)的交流电源上,则下列说法正确的
是 ( )
A.增大电源的频率,灯泡L变暗
B.当P接a时,通过原、副线圈的磁通量之比为10∶1
C.当P接b时,滑动变阻器R两端的电压为22 V
D.当滑动变阻器的滑片向下滑动时,变压器的输入功率变小
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答案 C
4.★★★(2024届北斗星盟月考)如图所示,面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应
强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动,通过滑环向理
想变压器供电,灯泡L 、L 、L 均正常发光。已知L 、L 、L 的额定功率均为P,
1 2 3 1 2 3
额定电流均为I,线框及导线电阻均不计,则 ( )
A.理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2
B.在图示位置时,穿过线框的磁通量变化率最小
C.若在副线圈一侧再并联一个相同的小灯泡,则灯泡L 将变暗
3
3√2P
D.线框转动的角速度为ω=
NBSI
答案 D
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第 3 节 电磁振荡与电磁波 传感器
1.★(2024届杭州二模)1886年,赫兹做了如图所示实验,关于该实验,以下说法正确的
是( )
A.实验证实了电磁波的存在
B.实验证实了法拉第的电磁场理论
C.实验可以说明电磁波是一种纵波
D.在真空环境下进行实验,仍能观察到明显的火花放电
答案 A
2.★(2020北京,3,3分)随着通信技术的更新换代,无线通信使用的电磁波频率更高,
频率资源更丰富,在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简
称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力,“4G改变生活,5G改变社会”。
与4G相比,5G使用的电磁波 ( )
A.光子能量更大 B.衍射更明显
C.传播速度更大 D.波长更长
答案 A
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3.★★(2024浙江6月,14,3分)(多选)下列说法正确的是 ( )
A.中子整体呈电中性但内部有复杂结构
B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同
C.增加接收电路的线圈匝数,可接收更高频率的电台信号
D.分子间作用力从斥力变为引力的过程中,分子势能先增加后减少
答案 AB
4.★★(2020浙江1月,8,3分)
如图所示,单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b
端,t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(
)
A.LC回路的周期为0.02 s
B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大
D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
答案 C
5.★★(2024届杭州学军中学期末)以下关于传感器的说法错误的是 ( )
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A.图a为电容式话筒的组成结构示意图,振动膜片与固定电极间的距离发生变化,
从而实现将声信号转化为电信号
B.图b为电熨斗的构造示意图,熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,此时应降低升
降螺钉的高度
C.图c为加速度计的示意图,当向右减速时,P点电势高于Q点电势
D.图d为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力F,则梁发生弯曲,
上表面应变片电阻变大,下表面应变片电阻变小
答案 B
6.★★(2025浙江1月,7,3分)有关下列四幅图的描述,正确的是 ( )
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A.图1中,U ∶U =n ∶n
1 2 2 1
B.图2中,匀速转动的线圈电动势正在增大
C.图3中,电容器中电场的能量正在增大
D.图4中,增大电容C,调谐频率增大
答案 C
7.★★★(2024届宁波余姚中学期中)如图甲所示电路,不计电感线圈的直流电阻,闭合
开关S后一段时间电路达到稳定状态。t=0时刻断开开关S,LC振荡电路中产生
电磁振荡。则 ( )
A.乙图可以表示电感线圈中的电流随时间变化的图像
B.乙图可以表示电容器所带电荷量随时间变化的图像
T
C.t= 时刻,磁场能最大
4
1
D.将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍,电磁振荡的频率变为原来的
4
答案 B
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8.★★★(2025届杭州一模)为了测量物体的位移,将与被测物体固定相连的电介质板
插入平行金属板电容器中,电容器C可通过开关S与电感线圈L或电源相连,如图
所示。当开关S从a拨到b时,由电感线圈L和电容器C构成的回路产生振荡电
流。通过检测振荡电流的频率变化,可以推知被测物体的位移。关于此装置,下列
说法正确的是 ( )
A.电源电动势越小,则振荡电流的频率越低
B.当电容器极板上电荷量最大时,电路中的电流也最大
C.当自感电动势最大时,电容器中电场能最大
D.检测到振荡电流的频率增加,说明被测物体向左运动
答案 C
9.★★★(2025届宁波一模)如图所示,线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的
bc边以角速度ω匀速转动,稳定后,电路中三个相同的灯泡均发光,且亮度相同,已
经知光敏电阻R随光强增大阻值减小,则 ( )
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A.若增大线圈角速度ω,则L 比L 亮
1 2
B.若增大电容器C两极板间距,则L 变亮
1
C.若抽掉电感线圈L内部的铁芯,则L 变暗
2
D.若增大照射在光敏电阻R上的光强,则L 变暗
3
答案 A
10.(2023湖南,12,9分)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测
量微小压力的装置,其电路如图(a)所示,R 、R 、R 为电阻箱,R 为半导体薄膜压力
1 2 3 F
传感器,C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测R 的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是 Ω;
F
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(2)适当调节R 、R 、R ,使电压传感器示数为0,此时,R 的阻值为 (用
1 2 3 F
R 、R 、R 表示);
1 2 3
(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等
于砝码重力大小),读出电压传感器示数U,所测数据如表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压U/mV 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制U-m关系图线;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体
薄膜压力传感器上施加微小压力F ,电压传感器示数为200 mV,则F 大小是
0 0
N(重力加速度取9.8 m/s2,保留2位有效数字);
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(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器
上施加微小压力F ,此时非理想毫伏表读数为200 mV,则F F (填“>”
1 1 0
“=”或“<”)。
答案 (1)1 000 (2)R R (3)见解析
1 3
R
2
(4)0.018(0.017或0.018) (5)>
解析 (1)欧姆表选择“×100”挡,由题图(b)可知读数为1 000 Ω。
(2)由题图(a)可知,要使电压传感器示数为0,上、下两条支路中R 和R 的分压应
1 2
相等,即 R = R ,可得R =R R 。
1 2 F 1 3
R +R R +R R
1 F 2 3 2
(3)根据题表中数据描点作图,注意使图线通过尽量多的点,如图所示。
(4)由图可得200 mV的电压对应砝码的质量约为1.8 g,则F =mg≈0.018 N。
0
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(5)非理想毫伏表测得的电压偏小,即要达到相同的电压,所需压力会偏大,则
F >F 。
1 0
11.(2024浙江1月,16-Ⅲ,4分)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中,测得热敏电
阻R 在不同温度时的阻值如表
t
温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0
电阻/(102 Ω) 220 160 100 60
温度/℃ 28.0 38.2 45.5 60.4
电阻/(102 Ω) 45 30 25 15
某同学利用上述热敏电阻R、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值
t
有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统,设计了A、B、C
三种电路。因环境温度低于20 ℃,现要求将室内温度控制在20 ℃~28 ℃范围,且
1、2两端电压大于2 V,控制开关开启加热系统加热,则应选择的电路是 ,
定值电阻R的阻值应选 kΩ,1、2两端的电压小于 V时,自动关闭加
热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
答案 C 3 1.8
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