高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送 新人教版选修3-2

1 第5章 交变电流

章末复习课

【知识体系】

[答案填空] ①垂直于磁场的轴 ②最大 ③零 ④最大 ⑤sin ωt ⑥nBSω ⑦电流的热效应 ⑧Em2 ⑨1f ⑩1T ⑪nΔΦΔt ⑫交流 ⑬高频 ⑭直流 ⑮低频 ⑯n1n2 ⑰I2n2

⑱I2r ⑲Ir

主题1 交流电四值的计算及应用

1．瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为：e＝Emsin

ωt，i＝Imsin ωt.应当注意必须从中性面开始．在研究某一时刻或某状态的问题时，要用瞬时值．

2．峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值． 2 3．平均值：平均值需用E＝nΔΦΔt和进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用电流的平均值，.

4．有效值：正弦式交流电的有效值E＝Em2，I＝Im2，U＝Um2，其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算，求电功、电功率、焦耳热、确定保险丝的熔断电流，要用电流的有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、额定电流都是有效值．

【典例1】 如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：

(1)t＝0时感应电流的方向；

(2)感应电动势的瞬时值表达式；

(3)线圈转一圈外力做的功；

(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．

解析：(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.

word

1 / 11 市第四中学高中物理 第五章 交变电流的产生和变化规律巩固练习〔含解析〕新人教版选修3-2

【巩固练习】

一、选择题

1．如下列图，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO＇匀速转动，沿着OO＇观察，线圈沿逆时针方向转动。匀强磁场的磁感应强度为B。线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。如此当线圈转至图示位置时〔 〕

A．线圈中感应电流的方向为abcda

B．穿过线圈的磁通量为0

C．线圈中的感应电流为2nBlR

D．穿过线圈磁通量的变化率为0

2．线圈在匀强磁场中转动时的电动势e=Emsinωt。如果使感应电动势的最大值增加1倍，其他物理量不变，可采取的方法是〔 〕

A．线圈面积增加1倍 B．线圈匝数增加1倍

C．角速度增加1倍 D．磁感应强度增加1倍

3．如下列图，电阻为尺的正方形导线框，边长为l，在磁感应强度为B，方向水平向右的匀强磁场中，在t=0时，线框所在平面与磁场垂直，线框处于竖直平面内，现使它绕水平轴OO＇以角速度ω匀速转过180°，如此在转动过程中〔 〕

A．通过导线任意截面的电荷量为零

B．通过导线任意截面的电荷量为22BlR

C．导线框中磁通量的最大变化率为2Bl

D．导线框中感应电流方向改变一次

4．如图甲所示，A、B为两个一样的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图乙所示的电流i，如此〔 〕 word 2 / 11

①在t1到t2时间内A、B两线圈相吸；②在t2到t3时间 内A、B两线圈相斥；③t1时刻两线圈间作用力为零；④t2时刻两线圈的相互作用最大。

A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④

5．如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO＇以角速度ω逆时针匀速转动。假设以线圈平面与磁场夹角θ=45°时〔如图乙〕为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。如此图丙中正确的答案是〔 〕

1 5 电能的输送

◎必做部分

1．下列关于电能输送的说法正确的是( )

A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济

B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电

C．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积

D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等

解析： 输送电能的基本要求是可靠、保质、经济．减少输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济．实际输电时，应综合考虑各种因素．

答案： AD

2．某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为r，则下列说法中正确的是( )

A．据公式I＝PU，提高电压后输电线上的电流降为原来的120

B．据公式I＝Ur，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍

C．据公式P＝I2r，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1400

D．据公式P＝U2r，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍

解析： 由I＝PU得电压损失ΔU＝Ir＝PUr，因U2＝20U1故ΔU2＝120ΔU1，A正确；又因为ΔP＝I2r＝P2U2r，故ΔP2＝1400ΔP1，C正确．

答案： AC

3．远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是( )

A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比

B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比

C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比

D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比

解析： 此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由P＝U2R而选B.正确的思路是由I线＝P送U送可知ΔP＝P2送U2送·R线，C对．ΔU＝P送U送·R线，A错．ΔP＝ΔU2R线，D对． 2 答案： CD

4．如图为远距离输电线路的示意图：

若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )

1 2 描述交变电流的物理量

[学习目标] 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值，知道有效值是与热效应有关的量.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．

一、周期和频率

1．周期(T)

交变电流完成一次周期性变化所需的时间．

2．频率(f)

交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．

3．T＝1f或f＝1T.

二、峰值和有效值

1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大值叫峰值．

2．有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相同，则此恒定电流的数值叫做交流电的有效值．

3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系

E＝Em2＝0.707Em U＝Um2＝0.707Um I＝Im2＝0.707Im

三、相位和相位差

1．定义：正弦式交变电流u＝Umsin (ωt＋φ)，其中“ωt＋φ”叫做交变电流的相位．两支交流的相位之差叫做它们的相位差．

2．正弦式交流电u1＝Umsin (ωt＋φ1)和u2＝Umsin (ωt＋φ2)的相位差是φ1－φ2.

[即学即用]

1．判断下列说法的正误．

(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．( × )

(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．( × )

(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．( × )

(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值．( √ )

2．我国电网中交流电的频率为50 Hz，则我国提供市电的发电机转子的转速为________r/min.

答案 3 000 2

一、周期和频率

[导学探究] 如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成多少次周期性变化？

图1

答案 完成一次周期性变化需要0.02 s；在1 s内完成50次周期性变化．