第十二章电路中的能量转化

1.一块数码相机的锂电池电动势为3.7V，容量为1000mA·h。电池充满后，关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，打开液晶屏时可拍摄照片150张左右。在关闭和打开液晶屏时每拍摄一张照片消耗的电能各是多少？

2.使用功率为2kW的电加热装置把2kg的水从20℃加热到100℃，用了10min。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），那么这个装置的效率是多少？

3.LED灯是一种半导体新型节能灯。已知某种型号的LED灯在一定电压范围内的工作电流是20mA，在不同电压下发出不同颜色的光：当两端电压为1.8V时，发黄光；当两端电压为1.4V时，发红光；当两端电压为3.2V时，发蓝光。

（1）上述LED灯发黄光时消耗的电功率有多大？

（2）广告牌上LED灯数量为10000个/m2，那么一块8m2的LED广告牌发红光时，需要供给的电功率大约有多少？

4.在图12-1所示的U-I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，求此时电源的输出功率和内、外电路消耗的电功率之比。

5.如图12-2，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R1为1Ω，R2为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻RM为0.5Ω，问：电动机正常工作时产生的机械功率是多大？

6.如图12-3，照明电路的电压为220V，并联了20盏电阻R都是807Ω（正常发光时的电阻）的电灯，两条输电线的电阻r都是1.0Ω。只开10盏灯时，整个电路消耗的电功率、输电线上损失的电压和损失的电功率各是多大？20盏灯都打开时，情况又怎样？

7.在图12-4甲的电路中，R1是可变电阻，R2是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节R1的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图12-4乙中AB所示。

（1）图12-4乙中a、b、AB的斜率各等于多少？

（2）结合图12-4甲，说明a、b、AB的斜率各表示什么物理量。

1.在图12-5所示的并联电路中，保持通过干路的电流I不变，增大R1的阻值。（1）R1和R2两端的电压U怎样变化？增大还是减小？（2）通过R1和R2的电流I1和I2各怎样变化？增大还是减小？（3）并联电路上消耗的总功率怎样变化？增大还是减小？

2.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图12-6所示，已知汽车电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到60A。问：电动机启动时，车灯的功率减少了多少？

3.电鳗是一种放电能力很强的淡水鱼类，它能借助分布在身体两侧肌肉内的起电斑产生电流。某电鳗体中的起电斑并排成140行，每行串有5000个起电斑，沿着身体延伸分布。已知每个起电斑的内阻为0.25Ω，并能产生0.15V的电动势。该起电斑阵列一端在电鳗的头部而另一端接近其尾部，与电鳗周围的水形成回路。假设回路中水的等效电阻为800Ω，请计算：电鳗放电时，其首尾间的输出电压是多少？

提示：电鳗的诸多起电斑构成了一个串、并联电池组。已知n个相同电池并联时，电池组的电动势等于一个支路的电动势，内阻等于一个支路内阻的n分之一。

4.如图12-7，电源的电动势不变，内阻r为2Ω，定值电阻R1为0.5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，求：

（1）当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？

（2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R2消耗的功率最大？

（3）当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？

5.某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）按图12.3-3的电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S后，调节电阻箱得到各组实验数据如下表。

表电阻箱的电阻、电压及电流

（1）由电阻箱的电阻和电阻箱两端的电压，计算通过电阻箱的电流，把每组电流的数据填在表中的空格处。

（2）根据表中电压和电流的数据，在图12-8中描点，作出U-I图像。

（3）根据U-I图像，计算水果电池的电动势和内阻。

物理电磁感应中的能量问题基础篇

物理总复习：电磁感应中的能量问题【考纲要求】理解安培力做功在电磁感应现象中能量转化方面所起的作用。【考点梳理】考点、电磁感应中的能量问题要点诠释：电磁感应现象中出现的电能，一定是由其他形式的能转化而来的，具体问题中会涉及多种形式能之间的转化，如机械能和电能的相互转化、内能和电能的相互转化。分析时应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做功就可以知道有哪些形式的能量参与了相互转化，如有摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功就可能有机械能参与转化；安培力做负功就是将其他形式的能转化为电能，做正功就是将电能转化为其他形式的能，然后利用能量守恒列出方程求解。电能求解的主要思路：（1）利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。（2）利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能。（3）利用电路特征求解：通过电路中所产生的电流来计算。【典型例题】类型一、根据能量守恒定律判断有关问题例1、如图所示，闭合线圈abcd用绝缘硬杆悬于O点，虚线表示有界磁场B，把线圈从图示位置释放后使其摆动，不计其它阻力，线圈将（） A.往复摆动 B.很快停在竖直方向平衡而不再摆动 C.经过很长时间摆动后最后停下 D.线圈中产生的热量小于线圈机械能的减少量【思路点拨】闭合线圈在进出磁场的过程中，磁通量发生变化，闭合线圈产生感应电流，其机械能转化为电热，根据能量守恒定律机械能全部转化为内能。【答案】B 【解析】当线圈进出磁场时，穿过线圈的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电流，机械能不断转化为电能，直至最终线圈不再摆动。根据能量守恒定律，在这过程中，线圈中产生的热量等于机械能的减少量。【总结升华】始终抓住能量守恒定律解决问题，金属块（圆环、闭合线圈等）在穿越磁场时有感应电流产生，电能转化为内能，消耗了机械能，机械能减少，在磁场中运动相当于力学部分的光滑问题，不消耗机械能。上述线圈所出现的现象叫做电磁阻尼。用能量转化和守恒定律解决此类问题往往十分简便。磁电式电流表、电压表的指针偏转过程中也利用了电磁阻尼现象，所以指针能很快静止下来。举一反三【变式】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线（图中的虚线所示）．一个小金属块从抛物线上y＝b（b＞a）处以速度v沿抛物线下滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( )

数据恢复精华(图解)

winhex教程 winhex 数据恢复分类：硬恢复和软恢复。所谓硬恢复就是硬盘出现物理性损伤，比如有盘体坏道、电路板芯片烧毁、盘体异响，等故障，由此所导致的普通用户不容易取出里面数据，那么我们将它修好，同时又保留里面的数据或后来恢复里面的数据，这些都叫数据恢复，只不过这些故障有容易的和困难的之分；所谓软恢复，就是硬盘本身没有物理损伤，而是由于人为或者病毒破坏所造成的数据丢失（比如误格式化，误分区），那么这样的数据恢复就叫软恢复。这里呢，我们主要介绍软恢复，因为硬恢复还需要购买一些工具设备（比如 pc3000,电烙铁，各种芯片、电路板），而且还需要懂一点点电路基础，我们这里所讲到的所有的知识，涉及面广，层次深，既有数据结构原理，为我们手工准确恢复数据提供依据，又有各种数据恢复软件的使用方法及技巧，为我们快速恢复数据提供便利，而且所有软件均为网上下载，不需要我们投资一分钱。数据恢复的前提：数据不能被二次破坏、覆盖！关于数码与码制：关于二进制、十六进制、八进制它们之间的转换我不想多说，因为他对我们数据恢复来说帮助不大，而且很容易把我们绕晕。如果你感兴趣想多了解一些，可以到百度里面去搜一下，这方面资料已经很多了，就不需要我再多说了。数据恢复我们主要用十六进制编辑器：Winhex （数据恢复首选软件）我们先了解一下数据结构：下面是一个分了三个区的整个硬盘的数据结构 MBR C盘EBR D盘EBR E盘 MBR，即主引导纪录，位于整个硬盘的0柱面0磁道1扇区，共占用了63个扇区，但实际只使用了1个扇区（512字节）。在总共512字节的主引导记录中，MBR 又可分为三部分：第一部分：引导代码，占用了446个字节；第二部分：分区表，占用了64字节；第三部分：55AA，结束标志，占用了两个字节。后面我们要说的用winhex软件来恢复误分区，主要就是恢复第二部分：分区表。引导代码的作用：就是让硬盘具备可以引导的功能。如果引导代码丢失，分区表还在，那么这个硬盘作为从盘所有分区数据都还在，只是这个硬盘自己不能够用来启动进系统了。如果要恢复引导代码，可以用DOS下的命令：FDISK /MBR；这

2019版必修3第十二章电路中的能量转化

电路中的能量转化如图 12.1-3 ，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？【例题】一台电动机，线圈的电阻是0.4 Ω，当它两端所加的电压为220V 时，通过的电流是 5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？分析本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率 P 电、电动机发热的功率 P 热和对外做功转化为机械能的功率 P 机。三者之间遵从能量守恒定律，即 P 电＝ P机＋ P热解由焦耳定律可知，电动机发热的功率为 P热＝I2R＝52×0.4W＝10W电动机消耗的电功率为 P电＝ UI＝ 220× 5W＝ 1100W 根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为 P机＝ P电－ P热＝ 1100W －10W ＝1090W 这台电动机发热的功率为10W，对外做功的功率为 1090W 。练习与应用 1.试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？

2.电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。图 12.1-4 是电饭锅的电路图， R1是电阻， R2是加热用的电阻丝。（ 1）自动开关 S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状在保态？说明理由。（2 ）要使电饭锅温状态下的功率是加热状态的一半， R1R2 应该是多少？

3.四个定值电阻连成图 12.1-5 所示的电路。 RA 、 RC 的规格为 “ 10V4W ”，RB 、RD 的规格为“ 10V2W ”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。 4.如图 12.1-6 ，输电线路两端的电压 U 为 220V ，每条输电线的电阻 R 为 5Ω，电热水器 A 的电阻 RA 为 30 Ω。求电热水器 A 上的电压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻 RB 为 40Ω的电热水壶 B ，则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少？闭合电路的欧姆定律练习与应用 1.某个电动势为 E 的电源工作时，电流为 I ，乘积 EI 的单位是什么？从电动势的意义来考虑， EI 表示什么？ 2.小张买了一只袖珍手电筒，里面有两节干电池。他取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“ 2.2V0.25A ” 的字样。小张认为，产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。由此，他推算出了每节干电池的内阻。如果小张的判断是正确的，那么内阻是多少？提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。 3.许多人造地球卫星都用太阳电池供电（图 12.2-7 ）。太阳电池由许多片电池板组成。某电池板不接负载时的电压是 600μV ，短路电流是 30 μA 。这块电池板的内阻是多少？ 4.电源的电动势为 4.5V 、外电阻为 4.0Ω时，路端电压为 4.0V 。如果在外电路并联一个 6.0Ω的电阻，路端电压是多少？如果 6.0Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多少？ 5.现有电动势为 1.5V 、内阻为 1.0Ω的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个工作电压为 6.0V 、工作电流为 0.1A 的用电器供电。问：最少需要用几节这种电池？电路还需要一个定值电阻来分压，请计算这个电阻的阻值。 6.图 12.2-8 是汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动S 闭合，电动机工作，车

第37课时闭合电路中的能量转化含容电路故障分析(A)

第37课时闭合电路中的能量转化含容电路故障分析（A 卷）考测点导航 1、电源的功率和效率。 ⑴功率：①电源的功率（电源的总功率）P E =EI ②电源的输出功率P 出=UI ③电源内部消耗的功率P r =I 2 r ⑵电源的效率：%100?= ε η··I U I 2、根据能量的转化和守恒定律，在闭合电路中应有，即内出总P P P += 2I I U I r ε=+··· 3、电源的输出功率（在纯电阻电路中）电源输出功率随外电阻变化的图线如图37—A--1所示，而当外电路电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。即r P r R m 42 ε= =时当 4、恒定电流中有关电容器问题，在中学阶段一般只研究稳态情况，电容器的“隔直”性质决定了恒定电流电路中含有电容器的支路具有断路的特点。 5、关于电路的故障的分析与排除电路出现的故障有两个原因：（1）短路；（2）断路（包括接线断或接触不良、电器损坏等情况）。一般检测故障用电压表．如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联段内有短路．如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联段之外无断路，或并联段内无短路. 典型题点击 1、（2003江苏）在如图37—A--2所示的电路中，电源的电动势ε＝3.0V ，内阻r ＝1.0Ω，电阻R 1＝10Ω，R 2＝10Ω，R 3＝30Ω，R 4＝35Ω；电容器的电容C ＝uF ，电容器原来不带电.求接通电键K 后流过R 4的总电量。（本题主要考查闭合电路中的电容问题） 2、如图37—A--3所示理想伏特表和安培表与电阻R 1、R 2、R 3连接的电路中，已知：R 3=4Ω，安培表读数为0.75A ，伏特表读数为2V ，由于某一电阻断路，使安培表读数为0.8A ，而伏特表读数为3.2V 。(1)哪一只电阻发生断路。(2)电源电动势和内阻各为多大？（本题主要考查闭合电路的欧姆定律和故障问题的处理） 3、如图37—A--4，电源电动势=9.0V 内阻r=1.0Ω R 1=0.5Ω，求R 2 阻值多大时， (1) 电源输出的电功率最大?最大输出功率是多少? 此时效率? (2)电阻R 1的电功率最大?最大电功率是多少? (3)滑动变阻器R 2的电功率最大? 最大电功率是多少?（本题主要考查纯电阻电路的电功率的计算，注意考虑等效电源的处理） 4、在图37—A--5所示电路中，ε为电源电动势，r 为电源内阻，R 1为可变电阻，R 0、R 2、R 3、R 皆为固定电阻，当调大R 1时，试定性推论R 2、R 3、R 0及R 上的功率将如何变化？(本题主要考查电压、电流、电阻和欧姆定律，考查推理能力) 新活题网站一、选择题 1、将两个阻值不同的电阻R 1、R 2分别单独与同一电源连接，如果在相同的时间内，R 1、R 2发出的热量相同，则电源内阻为[ ] （A ） 12 2 R R + （B ）1212R R R R + （C （D ） 12 12 R R R R + （本题主要考查闭合电路的欧姆定律中的电热问题，本题还可以从U —I 图象上来理解） 2、电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是 [ ] (A)电源的路端电压一定逐渐变小 (B)电源的输出功率一定逐渐变小 (C)电源内部消耗的功率一定逐渐变大 (D)电源的供电效率一定逐渐变小（本题主要考查闭合电路的欧姆定律中的动态变化分析问题及有关基本概念） 3、如图37—A--6所示，A 、B 两盏电灯完全相同，当滑动变阻器的滑头向左移动时，则[ ] （A ）A 灯变亮，B 灯变亮（B ）A 灯变暗，B 灯变亮（C ）A 灯变亮，B 灯变暗（D ）A 灯变暗，B 灯变暗（本题主要考查闭合电路的欧姆定律中的动态变化分析中的功率问题）图37—A--4 图37—A--1 图37—A--5 图37—A--2 图37—A--3 图37—A--6

高中物理电磁感应现象中的能量问题

电磁感应现象中的能量问题能的转化与守恒，是贯穿物理学的基本规律之一。从能量的观点来分析、解决问题，既是学习物理的基本功，也是一种能力。电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能量转化为电能。当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量。“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。同理,安培力做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程。安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。认真分析电磁感应过程中的能量转化、熟练地应用能量转化和守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题的常用方法,下面就几道题目来加以说明。一、安培力做功的微观本质 1、安培力做功的微观本质设有一段长度为L、矩形截面积为S的通电导体，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v，如图所示。所加外磁场B的方向垂直纸面向里，电流方向沿导体水平向右，这个电流是由于自由电子水平向左定向运动形成的，外加磁场对形成电流的运动电荷（自由电子）的洛伦兹力使自由电子横向偏转，在导体两侧分别聚集正、负电荷，产生霍尔效应，出现了霍尔电势差，即在导体内部出现方向竖直向上的横向电场。因而对在该电场中运动的电子有电场力f e的作用，反之自由电子对横向电场也有反作用力-f e作用。场强和电势差随着导体两侧聚集正、负电荷的增多而增大，横向电场对自由电子的电场力f e也随之增大。当对自由电子的横向电场力f e增大到与洛伦兹力f L相平衡时，自由电子没有横向位移，只沿纵向运动。导体内还有静止不动的正电荷，不受洛伦兹力的作用，但它要受到横向电场的电场力f H的作用，因而对横向电场也有一个反作用力-f H。由于正电荷与自由电子的电量相等，故正电荷对横向电场的反作用-f H和自由电子对横向电场的反作用力-f e相互抵消，此时洛伦兹力f L与横向电场力f H相等。正电荷是导体晶格骨架正离子，它是导体的主要部分，整个导体所受的安培力正是横向电场作用在导体内所有正电荷的力的宏观表现，即F=(nLS)f H=(nLS)f L。由此可见，安培力的微观本质应是正电荷所受的横向电场力，而正电荷所受的横向电场力正是通过外磁场对自由电子有洛伦兹力出现霍尔效应而实现的。

winhex数据恢复完整图文教程

winhex 数据恢复分类：硬恢复和软恢复。所谓硬恢复就是硬盘出现物理性损伤，比如有盘体坏道、电路板芯片烧毁、盘体异响，等故障，由此所导致的普通用户不容易取出里面数据，那么我们将它修好，同时又保留里面的数据或后来恢复里面的数据，这些都叫数据恢复，只不过这些故障有容易的和困难的之分；所谓软恢复，就是硬盘本身没有物理损伤，而是由于人为或者病毒破坏所造成的数据丢失（比如误格式化，误分区），那么这样的数据恢复就叫软恢复。这里呢，我们主要介绍软恢复，因为硬恢复还需要购买一些工具设备（比如pc3000,电烙铁，各种芯片、电路板），而且还需要懂一点点电路基础，我们这里所讲到的所有的知识，涉及面广，层次深，既有数据结构原理，为我们手工准确恢复数据提供依据，又有各种数据恢复软件的使用方法及技巧，为我们快速恢复数据提供便利，而且所有软件均为网上下载，不需要我们投资一分钱。数据恢复的前提：数据不能被二次破坏、覆盖！关于数码与码制：关于二进制、十六进制、八进制它们之间的转换我不想多说，因为他对我们数据恢复来说帮助不大，而且很容易把我们绕晕。如果你感兴趣想多了解一些，可以到百度里面去搜一下，这方面资料已经很多了，就不需要我再多说了。数据恢复我们主要用十六进制编辑器：Winhex （数据恢复首选软件）我们先了解一下数据结构：下面是一个分了三个区的整个硬盘的数据结构 MBR，即主引导纪录，位于整个硬盘的0柱面0磁道1扇区，共占用了63个扇区，但实际只使用了1个扇区（512字节）。在总共512字节的主引导记录中，MBR又可分为三部分：第一部分：引导代码，占用了446个字节；第二部分：分区表，占用了64字节；第三部分：55AA，结束标志，占用了两个字节。后面我们要说的用winhex软件来恢复误分区，主要就是恢复第二部分：分区表。引导代码的作用：就是让硬盘具备可以引导的功能。如果引导代码丢失，分区表还在，那么这个硬盘作为从盘所有分区数据都还在，只是这个硬盘自己不能够用来启动进系统了。如果要恢复引导代码，可以用DOS下的命令：FDISK /MBR；这个命令只是用来恢复引导代码，不会引起分区改变，丢失数据。另外，也可以用工具软件，比如DISKGEN、WINHEX等。但分区表如果丢失，后果就是整个硬盘一个分区没有，就好象刚买来一个新硬盘没有分过区一样。是很多病毒喜欢破坏的区域。 EBR，也叫做扩展MBR（Extended MBR）。因为主引导记录MBR最多只能描述4个分区项，如果想要在一个硬盘上分多于4个区，就要采用扩展MBR的办法。 MBR、EBR是分区产生的。比如MBR和EBR各都占用63个扇区，C盘占用1435329个扇区……那么数据结构如下表：而每一个分区又由DBR、FAT1、FAT2、DIR、DATA5部分组成：比如C 盘的数据结构： Winhex Winhex是使用最多的一款工具软件，是在Windows下运行的十六进制编辑软件，此软件功能非常强大，有完善的分区管理功能和文件管理功能，能自动分析分区链和文件簇链，能对硬盘进行不同方式不同程度的备份，甚至克隆整个硬盘；它能够编辑任何一种文件类型的二进制内容（用十六进制显示）其磁盘编辑器可以编辑物理磁盘或逻辑磁盘的任意扇区，是手工恢复数据的首选工具软件。首先要安装Winhex，安装完了就可以启动winhex了，启动画面如下：首先出现的是启动中心对话框。

12-1电路中能量转化练习题

12-1电路中能量转化 1．关于电功，下列说法中正确的有( ) A ．电功的实质是静电力所做的功 B ．电功是电能转化为其他形式能的量度 C ．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D ．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 2．关于四个公式①P ＝UI ；②P ＝I 2R ；③P ＝U 2R ；④P ＝W t ，下列叙述正确的是( ) A ．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B ．公式②适用于任何电路的热功率的计算 C ．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D ．以上均不正确 3．两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100 Ω，10 W ”和“20 Ω，40 W ”，则它们的额定电流之比为( ) A.5∶5 B.10∶20 C.5∶10 D ．1∶2 000 4．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( ) A ．电风扇最多 B ．电烙铁最多 C ．日光灯最多 D ．一样多 5．额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为220 V 的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )

6．两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压U A>U B，则下列说法正确的是() A．两灯正常发光时，灯泡的电流I A>I B B．两灯电阻R A

基于FPGA的高速时钟数据恢复电路的实现_李湘琼

48 技术研发 Technology Research 0 引言时钟数据恢复电路是高速收发器的核心模块，而高速收发器是通信系统中的关键部分。随着光纤在通信中的应用，信道可以承载的通信速率已经可以达到GHz，从而使得接收端的接收速率成为限制通信速率的主要瓶颈。因此高速时钟数据恢复电路的研究是目前通信领域的研究热点。目前时钟数据恢复电路主要是模拟IC和数字IC，其频率已经可以达到几十GHz。而由于FPGA器件的可编程性、低成本、短的设计周期以及越来越大的容量和速度，在数字领域的应用逐渐有替代数字IC的趋势，已经广泛作为数字系统的控制核心。但利用中低端FPGA还没有可以达到100MHz以上的时钟数据恢复电路。由于上面的原因，许多利用FPGA实现的高速通信系统中必须使用额外的专用时钟数据恢复IC，这样不仅增加了成本，而且裸露在外的高速PCB布线使还会带来串扰、信号完整性等非常严重的问题。如果可以在中低端FPGA上实现高速时钟数据恢复电路，则可降低成本且提高整个电路系统的性能。目前利用FPGA实现时钟恢复电路的方法，基本都是首先利用FPGA内部的锁相环产生N*f的高频时钟，然后再根据输入信号控制对高速时钟的分频，从而产生与输入信号同步的时钟信号[1~3]，其中N决定了恢复时钟信号的相位精度，通常N等于8。因此如果输入信号的频率为100MHz，则系统的工作频率就必须达到800MHz，对于中低端FPGA，如此高的工作频率显然无法承受。虽然高端FPGA可以达到GHz的工作频率，但其高昂的价格不适合用于普通用户。而其它基于中低端FPGA实现高速时钟恢复电路的方法，要么需要外部VCO模块[4]，要么只能恢复数据而无法得到同步的时钟信号[5]。针对这种情况，本文提出了一种利用Altera FPGA中的锁相环及Logiclock 等技术，实现高速时钟恢复电路的方法。电路是在Altera 的EP2C5T144C6芯片上实现的，用于数字光端机的接收端基于FPGA的高速时钟数据恢复电路的实现李湘琼黄启俊常胜 (武汉大学，物理科学与技术学院电子科技系) 摘要：介绍了一种利用输出时钟在具有不同相位的时钟信号之间进行切换实现高速时钟恢复电路的方法。利用Altera公司Quartus软件提供的修改逻辑单元和逻辑块锁定及插入buffer的方法，消除了时钟切换产生的毛刺，弥补了不同相位时钟由于不同的传输延迟而造成的相位偏移。设计的电路实现了数字光端机要求的204.8MHz的工作频率。同时, 分析了决定该电路工作频率的主要因素，通过仿真验证使用EP3C10E144C7芯片最高工作频率可以达到400MHz。关键词：时钟恢复; Logiclock; 超前滞后鉴相器; 现场可编程逻辑门阵列 Design of high-speed clock and data recovery circuit Based on FPGA Li Xiangqiong Huang Qijun Chang Sheng (Department of Electronics Science and Technology, College of Physics Science and Technology, Wuhan University)Abstract : The paper presents a method to realize high-speed clock and data recovery circuit, which is based on the idea of utilizing output clock to make switching among the clocks whose phase are different. By using the modified logic elements, locking logic region provided by Altera's Quartus and inserting buffers, the burrs appearing in clock switching is eliminated and the phase offset generated from different transmitting delays of the clocks with different phases is compensated 。The designed circuit achieves the operation frequency, which meet the requirement of our project 。The main factor which affects the operation frequency of the presented circuits is also analyzed in this paper. The result of simulation based on the chip of EP3C10E144C7 shows that a highest operation frequency of 400 MHz can be achieved. Key words : clock recovery; logiclock ; the early-later phase detector; FPGA 从100路2.048MHz压缩视频码流合成的串行码流中正确提取100路视频码流，其工作频率为204.8MHz，通过硬件验证电路可以正确工作。 1 时钟恢复电路原理及环路结构时钟恢复电路的目的是从输入的数据流中，提取出与其同步的时钟信号。时钟信号不可能凭空产生，因此该电路本身必须有一个时钟信号产生机制，除此之外还必须有一个判断控制机制--能够判断并且调整该时钟信号与输入数据之间的相位关系，使其同步。传统的基于FPGA的时钟恢复电路的结构如图1所示。如前所述，这种结构的电路用中低端FPGA，工作频率不可能达到100MHz以上。本文采用的方法是利用锁相环产生不同相位的时钟信号，然后再根据控制信号控制输出时钟在这些时钟之间进行切换，从而使时钟与输入数据同步。具体结构如图2所示。下面详细介绍各个模块的工作原理及电路实现。图1 基于高频时钟分频的时钟恢复电路结构图

19电磁感应中的能量问题和电路

第十九讲：电磁感应中的能量问题和电路一、动生电动势和微观能量转化机制【例1】（1）如图1所示，固定于水平面上的金属框架abcd ，处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒MN 沿框架以速度v 向右做匀速运动。框架的ab 与dc 平行，bc 与ab 、dc 垂直。MN 与bc 的长度均为l ，在运动过程中MN 始终与bc 平行，且与框架保持良好接触。磁场的磁感应强度为B 。 a. 请根据法拉第电磁感应定律t Φ E ??= ，推导金属棒MN 中的感应电动势E ； b. 在上述情景中，金属棒MN 相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关。请根据电动势的定义，推导金属棒MN 中的感应电动势E 。（2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如下情景：如图2所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为l 的绝缘细管MN ，沿纸面以速度v 向右做匀速运动。在管的N 端固定一个电量为q 的带正电小球（可看做质点）。某时刻将小球释放，小球将会沿管运动。已知磁感应强度大小为B ，小球的重力可忽略。在小球沿管从N 运动到M 的过程中，求小球所受各力分别对小球做的功。二、能量流动和电路分析【例2】图中MN 和PQ 为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l 为0.40m ，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B 为0.50T 的匀强磁场垂直。质量m 为6.0×10-3 kg 、电阻为1.0Ω的金属杆ab 始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R 1。当杆ab 达到稳定状态时以速率v 匀速下滑，整个电路消耗的电功率P 为0.27W ，重力加速度取10m/s 2，试求速率v 和滑动变阻器接入电路部分的阻值R 2。图1 图2 B a P

电磁感应中的动力学和能量问题(教师版)

专题电磁感应中的动力学和能量问题一、电磁感应中的动力学问题 1．电磁感应与动力学、运动学结合的动态分析，分析方法是：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导线受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，直至达到稳定状态． 2．分析动力学问题的步骤 (1)用电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向． (2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中感应电流的大小． (3)分析研究导体受力情况，特别要注意安培力方向的确定． (4)列出动力学方程或平衡方程求解． 3．两种状态处理 (1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件——合外力等于零，列式分析． (2)导体处于非平衡态——加速度不为零．处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析．二、电磁感应中的能量问题 1．电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程．电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用，因此要维持感应电流存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能，“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．可以简化为下列形式：其他形式的能如：机械能 ――→安培力做负功电能 ――→电流做功其他形式的能如：内能同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能． 2．电能求解的思路主要有三种 (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功； (2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能； (3)利用电路特征求解：通过电路中所产生的电能来计算．例1 如图所示，MN 、PQ 为足够长的平行金属导轨，间距L ＝0.50 m ，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，N 、Q 间连接一个电阻R ＝5.0 Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B ＝1.0 T ．将一根质量为m ＝0.050 kg 的金属棒放在导轨的ab 位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.50，当金属棒滑行至cd 处时，其速度大小开始保持不变，位置cd 与ab 之间的距离s ＝2.0 m ．已知g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.求： (1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； (2)金属棒到达cd 处的速度大小； (3)金属棒由位置ab 运动到cd 的过程中，电阻R 产生的热量．解析 (1)设金属棒开始下滑时的加速度大小为a ，则 mg sin θ－μmg cos θ＝ma a ＝2.0 m/s 2 (2)设金属棒到达cd 位置时速度大小为v 、电流为I ，金属棒受力平衡，有mg sin θ＝BIL ＋ μmg cos θ I ＝BL v R 解得v ＝2.0 m/s (3)设金属棒从ab 运动到cd 的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ，由能量守恒，有mgs sin θ＝12 m v 2＋μmgs cos θ＋Q 解得Q ＝0.10 J 突破训练1 如图所示，相距为L 的两条足够长的平行金属导轨，与水平面的夹角为θ，导轨上固定有质量为m 、电阻为R 的两根相同的导体棒，导体棒MN 上方轨道粗糙、下方轨

闭合电路中的能量转化

闭合电路中的能量转化教学目标 1．理解电路中的能量转化情况，即在电路中哪部分发生由什么能转化成什么能的问题．加深对能的转化和守恒定律的认识． 2．掌握分析、计算电路中功率及能量的转化的方法．教学重点、难点分析 1．对电路中各部分做功情况（什么力做功）、能量转换情况（什么能之间的转化）的分析、理解． 2．认清电源输出功率与效率的联系与区别． 3．对非纯电阻电路中能量转化问题的理解、应用．教学过程设计教师活动一、电路中的功与能能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律．在电路中能量是怎么转化的？请参照图3-4-1所示电路回答并举例．学生活动答：电源是把其它能转化为电能的装置．内阻和用电器是电能转化为热能等其它形式能的装置．如化学电池将化学能转化成电能，而电路中发光灯泡是将电能转化成光、热能．对于一个闭合电路，它的能量应该是守恒的，但又在不同形式间转化，通过什么方式完成呢？（请结合电动势和电压的定义回答）

答：做功．在电源部分，非静电力做正功W非=q ，将其它形式的能转化成电能．而内阻上电流做功，将电能转化成内能W内=qU′（U′为内阻上的电势降），在外电路部分，电流做功W外=qU（U为路端电压），电能转化成其它形式的能．这些功与能量间的定量关系如何？总结：可见，整个电路中的能量循环转化，电源产生多少电能，电路就消耗多少，收支平衡．答：W非=W内+W外或q =qU′+qU 二、电功与电热这部分知识初中学过，可以列出一些问题，让学生回答，教师补充说明即可．如图3-4-2所示，用电器两端电压U，电流I．回答：（1）时间t内，电流对用电器做功；（2）该用电器的电功率；（3）若用电器电阻为R，时间t内该用电器产生的热量；（4）该用电器的热功率；（5）电功与电热是否相等？它们的大小关系如何？为什么？答：（1）W=UIt （2）P=W/t=UI （3）Q=I2Rt（焦尔定律）（4）P热=Q/t=I2R （5）若电路为纯电阻电路，则

电磁感应中的能量问题

电磁感应中的能量问题【考点解读】 1.本专题是运动学、动力学、恒定电流、电磁感应和能量等知识的综合应用，高考既以选择题的形式命题，也以计算题的形式命题。 2.学好本专题，可以极大地培养同学们数形结合的推理能力和电路分析能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决数形结合、利用动力学和功能关系解决电磁感应问题的信心。 3.用到的知识有：左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、牛顿运动定律、函数图象、动能定理和能量守恒定律等。【考点精讲】 1.题型简述电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功来实现的.安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程；外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。 2.解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)； (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化； (3)根据能量守恒定律或功能关系列式求解。 3.求解电能应分清两类情况 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W ＝UIt 或Q ＝I 2Rt 直接进行计算。 (2)若电流变化，则 ①利用安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功（理解发电机和电动机能量转化的区别）； ②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则减少的机械能等于产生的电能； ③常用电量求法，R Blx n R S B n R n t I q =?=?Φ=?=,有时会用它求金属杆的位移。还有时会用动量定理求电量，这两种方法经常结合使用。（一般在高三综合应用中使用） 4.物理术语焦耳热和摩擦热 ①电流通过电阻做功，将电能转化为内能，过程中产生的热量称为焦耳热（Rt I Q 2 =）； ②系统克服一对动摩擦力做功，将机械能转化为内能，过程中产生的热量称为摩擦热（x F Q ?=μ）。例1 如图1所示，间距为L 的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成.倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为θ，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r 的定值电阻.质量为m 、电阻也为r 的金属杆MN 垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度

(完整word版)电磁感应中的动力学和能量问题(一)

电磁感应中的动力学与能量问题(一) 制卷：田军审卷：张多升使用时间：第三周周一班级：姓名：考点一电磁感应中的动力学问题分析 1.安培力的大小由感应电动势E ＝Blv ，感应电流I ＝E R 和安培力公式F ＝BIl 得F ＝B 2l 2v R . 2.安培力的方向判断(如右图) 3.处理此类问题的基本方法：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向；（2）求回路中的电流的大小和方向；（3）分析导体的受力情况（含安培力）；（4）列动力学方程或平衡方程求解。 4.电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析 5.两种状态及处理方法 (1)平衡状态（静止状态或匀速直线运动状态）：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析； (2)非平衡状态（a 不为零）：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。考点二电磁感应中的能量问题分析 1.过程分析 (1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程． (2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能． (3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程．安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能． 2.求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W ＝UIt 或Q ＝I 2Rt 直接进行计算． (2)若电流变化，则：①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能．巩固练习 1.如上图所示，在一匀强磁场中有一U 形导线框abcd ，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一定值电阻，ef 为垂直于ab 的一根导体杆，它可以在ab 、cd 上无摩擦地滑动．杆ef 及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef 一个向右的初速度，则( ) A.ef 将减速向右运动，但不是匀减速 B.ef 将匀减速向右运动，最后停止 C.ef 将匀速向右运动 D.ef 将做往返运动 2.如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为（） A.a 1＞a 2＞a 3＞a 4 B.a 1=a 2=a 3=a 4 C.a 1=a 3＞a 2＞a 4 D.a 4=a 2＞a 3＞a 1 3.如图所示，两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B ，一质量为m 的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会达到最大值v m ，则( ) A.如果B 增大，v m 将变大 B.如果α增大，v m 将变大 C.如果R 增大，v m 将变大 D.如果m 减小，v m 将变大

第二章 6 焦耳定律电路中的能量转化

6 焦耳定律电路中的能量转化一、电功电功率 1．电功 (1)定义：电场力移动电荷所做的功，简称电功． (2)公式：W ＝UIt ，此式表明电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 与电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积． (3)单位：焦耳，符号是J. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h ＝3.6×106 J. (4)电流做多少功，就表示有多少电能转化为其他形式的能． 2．电功率 (1)电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功． (2)公式：P ＝W t ＝UI . (3)单位：瓦特，符号是W,1 W ＝1 J/s. 二、焦耳定律热功率 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比． (2)表达式：Q ＝I 2Rt . 2．热功率 (1)定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值．它在数值上等于单位时间内电阻通电所产生的热量． (2)表达式：P 热＝I 2R . (3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量．三、电路中的能量转化 1．电源是把其他形式的能转化为电能的装置．电源提供的能量一部分消耗在外电路上，电能转化为其他形式的能；一部分消耗在内电路上，电能转化为内能． 2．能量关系：电源提供的能量等于内、外电路消耗的能量之和，即：EIt ＝UIt ＋I 2rt . 功率关系：电源提供的电功率等于内、外电路消耗的电功率之和，即：EI ＝UI ＋I 2r . 对于外电路是纯电阻的电路，其能量关系和功率关系分别为：EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt ，EI ＝I 2R ＋I 2r . 当外电路短路时：I 0E ＝I 02r ，即发生短路时，电源释放的能量全部在内电路上转化成内能，这种状态很危险．

12.1 电路中的能量转化练习题(解析版)

第十二章电能能量守恒定律 12.1 电路中的能量转化一、单选题： 1.小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如下表所示，则这些电器一天消耗的电能约为( ) A.6.1×103 W B．6.1×102 J C．2.2×104 W D．2.2×107 J 答案 D 解析根据题表数据可知，每天消耗的电能为W＝2 kW×1 h＋1.2 kW×3 h＋0.1 kW×2 h＋0.016 kW×4 h＋0.009 kW×24 h＝6.08 kW·h≈2.2×107 J，故D正确． 2.关于电功W和电热Q的说法正确的是( ) A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立

D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立答案 B 解析W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，也适用于任何电路，如果是纯电阻电路W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，B对，A、C、D错． 3.图中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能为3×106 J．如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h．光电池的光电转换效率为( ) A．4.8% B．9.6% C．16% D．44% 答案 C 解析太阳能电池板每天(6 h)吸收的太阳能：W总＝0.3×3×106×6 J＝5.4×106 J，路灯正常工作，P＝P额＝30 W，路灯正常工作8 h消耗的电能：W有＝Pt＝30 W×8×3 600 s＝8.64 ×105 J，则光电池的光电转换效率为：η＝W 有 W 总 ×100%＝ 8.64×105 5.4×106 ×100%＝16%. 4.如图所示为甲、乙两灯泡的I－U图象，根据图象，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V 的电路中，实际发光的功率约为( )

第十二章 电路中的能量转化

物理 电磁感应中的能量问题 基础篇