人教版高中物理选修3-2第五章

A．功率损失是原来的n1 B．功率损失是原来的n12 C．电压损失是原来的n1 D．电压损失是原来的 n 倍
1.远距离输送一定功率的交流电，输电线 上的电压损失 ΔU＝UP·r。
2．远距离输送一定功率的交流电，输电线上功率损失 ΔP＝UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线 路总电阻为 r，则输电电流 I＝UP，线路的功率损失 ΔP＝I2r ＝PU22r，可知 ΔP∝U12，当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时， 功率损失变为原来的n12，A 错误，B 正确；线路上的电压损 失 ΔU＝Ir＝PUr，可知 ΔU∝U1 ，当输电电压升高为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的n1，C 正确，D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的

电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线
路损耗的电功率为 P2，则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR，n1
B.kPU2R，n1
C.PkUR，n12 D.kPU2R，n12
解析 原线圈的电流为 I1＝UP，由于 P、U 不变，故 I1 不变，由II12＝nn21＝k 得 P1＝I22R＝kPU2R；由I2I′1 ＝nn21′ ′＝nk 得 P2＝I2′2R＝nkPU2R，则PP21＝n12，故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时，输送的电功率为
P，输电电压为 U，所用导线的电阻率为 ρ，横截面积为 S，
总长度为 l，输电线损失的功率为 ΔP，用户得到的功率为
P′，则下列关系式正确的是( )
A．ΔP＝Uρ2lS
B．ΔP＝PU22ρSl
C．P′＝P－Uρ2lS
D．P′＝P1－UPρ2Sl

A．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表的读数变 大 B．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表的读数变 小 C．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表的读数变 大 D．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表的读数变 小
U1 n1 解析：保持 Q 的位置不动，副线圈匝数不变，由 ＝ 知 U2 n2 U2 U2 不变，当 P 向上滑动时，由 I2＝ 知 I2 减小，故电流表的 R0＋R 读数变小，B 项正确、A 项错误；保持 P 的位置不动，将 Q 向 U1 n1 U2 上滑动时， 副线圈的匝数增多， 由 ＝ 知， U2 增大， 由 I2＝ U2 n2 R＋R0 知 I2 增大，故 I1 增大，C 项正确、D 项错误．
答案：BCD
8. 如图所示， 在铁芯上、 下分别绕有匝数 n1 ＝800 匝和 n2 ＝200 匝的两个线圈，上线圈两端与 u ＝51sin314t V 的交流电 源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能 是 ( )
A．2.0 V C．12.7 V
B．9.0 V D．144.0 V
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是 10∶1 B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 10∶1 D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为 1∶1
解析：对理想变压器，B 选项认为无磁通量损漏，因而穿过 两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生 的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；D 选项可以认为 忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．
U1 n1 解析：理想变压器忽略能量损失，所以 P1＝P2； ＝ 且 n1 U2 n2 I1 n 2 ＜n2，所以 U1＜U2；由 ＝ ，n1＜n2 可得 I1＞I2.故选项 A 正确． I2 n 1

人教版物理选修3-2第五章交变电流章末测试卷三一、单选题(共30分)1．(本题3分)如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大（）A．I0B．32I0C．02+I0D．022．(本题3分)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO’匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数N=100匝，外接电阻R=70Ω，线圈电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（）A．通过线圈的最大电流为1.25A B．线圈的角速度为50rad/sC．电压表的示数为502V D．穿过线圈的最大磁通量为2πWb3．(本题3分)如图所示，矩形闭合导线框abcd处于水平方向的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接有一只“11V，33W”的灯泡.当灯泡正常发光时，变压器输入电压u=33√2cos10πt(V).下列说法正确的是（）A．图示位置可能是计时起点B．图示位置通过线框的磁通量变化率最小C．变压器原、副线圈匝数之比为3√2:1D．电流表A的示数为√2A4．(本题3分)如图所示，电阻不计面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，产生e＝2202sin100πtV的正弦交流电，理想变压器的原、副线圈匝数比为10:1，灯泡的电阻R L＝10Ω(不考虑电阻的变化)，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是()A．线圈从t＝0时刻到转过180°的过程中矩形线圈的磁通量变化量为零B．交流电压表的示数为202VC．闭合开关S后，电阻R上不产生焦耳热D．灯泡的功率小于48.4W5．(本题3分)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时，下列说法错误的是（）A．升压变压器的原线圈中的电流变大B．升压变压器的输出电压升高C．降压变压器的输出电压降低D．输电线上损失的功率增大6．(本题3分)如图所示,某小型发电站发电机输出的交变电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处输电,要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6% ,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个输电过程,下列说法正确的是()A．升压变压器的匝数比为1:100B．输电线上的电流为100AC．输电线上损失的功率为300WD．降压变压器的输入电压为4700V7．(本题3分)当交流发电机的转子线圈平面与磁感线平行时，电流方向如图所示，当转子线圈平面旋转到中性面位置时（）A ．线圈中的感应电流最大，方向将不变B ．线圈中的感应电流最大，方向将改变C ．线圈中的感应电流等于零，方向将不变D ．线圈中的感应电流等于零，方向将改变8．(本题3分)如图所示，边长为L=0.2 m 的正方形线圈abcd ，其匝数n=10，总电阻为r=2Ω，外电路的电阻为R=8Ω，ab 的中点和cd 的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B=1T ，若线圈从图示位置开始计时，以角速度ω= 2 rad/s 绕OO'轴匀速转动．则以下判断中正确的是（ ）A ．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=0.8sin 2tB ．从t=0到t=4π 时间内，通过R 的电荷量q=0.02C C ．从t=0到t=4π时间内，电阻R 上产生的热量为Q = 3.2π×10-4J D ．在t=4π时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，此时线圈中的磁通量随时间变化最慢 9．(本题3分)如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈一侧接一输出电压恒为U 1的正弦交流电源，电阻R 1，R 2，R 3，R 4的阻值相等。

解析： (1)感应电动势的最大值为 Em＝nBωS＝3.14 V. (2)转过 60° 时的瞬时感应电动势为 e＝Emcos 60° ＝3.14×0.5 V＝1.57 V. (3)转过 60° 角过程中产生的平均感应电动势为 3 0.5×0.1×0.1× 2 ΔΦ BSsin 60° E ＝n ＝n ＝100× V＝2.6 V. Δt 1 1 2π T × 6 6 2π (4)电压表示数为外电路电压的有效值 3.14 2 E U＝ · R＝ ×4 V＝1.78 V. R＋r 4＋1
交变电流
专题 1 交流电瞬时值、最大值、有效值、平均值的计算和应用 1．瞬时值：它反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值 是时间的函数，正弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，应当注意此式表示从中性面开始计时． 2． 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．
图 5－2
现将开关 S 闭合， 则图中所有交流电表的示数以及输入功率 的变化情况是( ) A. 、 的示数不变， 的示数增大， 的示数减小，P 入 增大 B. 、 的示数不变， 、 的示数增大，P 入增大 C. 、 的示数不变， 、 的示数减小，P 入减小 D. 的示数不变， 的示数增大， 的示数减小， 的示 数增大，P 入减小
专题 2理想变压器的基本关系和动态分析问题 U1 n1 1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为 ＝ ；当 U2 n2 变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭合铁芯上，任意两线圈 UP nP 之间总有 ＝ . UQ nQ 2．功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系为 P 入＝P 出，即 P1＝P2；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋„ I1 n2 3．电流思路：对只有一个副线圈的变压器有 ＝ ；当变压 I2 n1 器有多个副线圈时 n1I1＝n2I2＋n3I3＋„

【知识概要】一、传感器：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_________量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等________量，或转换为电路的通断。

把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。

传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换_______信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。

常见的传感器有：__________、____________、_____________、___________、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。

二、常见传感器元件：（1）光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把__________这个光学量转换为电阻这个电学量。

它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。

（2）金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而_________，用金属丝可以制作___________。

它能把___________这个热学量转换为________这个电学量。

热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而_______或_________。

与热敏电阻相比，金属热电阻的___________好，测温范围___________，但_____________较差。

（3）电容式位移传感器能够把物体的__________这个力学量转换为______这个电学量。

（4）霍尔元件能够把_______________这个磁学量转换为电压这个电学量【课堂例题】例1．如图－3所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。

若往Rt上擦一些酒精，表针将向_____________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向______________（填“左”或“右”）移动。

第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）第五章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第六章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性第七章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应1、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜3、照相机第三章光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振第四章光源与激光1、光源2、常用照明光源3、激光4、激光的应用第五章放射性与原子核1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 感生电动势和动生电动势6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度的温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽和饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应第十三章光1 光的折射2 光的干涉3 实验：用双缝干涉测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 波的干涉7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定的关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型5 激光第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙。

题目 21
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
22
A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
16
例1、 一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别 为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功 率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
18
例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器

幻灯片1高中物理选修3-2第五章《交流电》教材分析与教学建议青岛十七中高二物理集备组2007.9.26幻灯片2第五章交流电交变电流2 描述交变电流的物理量电感和电容对交变电流的影响变压器电能的输送2007考试说明1 交变电流.交变电流的图像Ⅰ2 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ3 理想变压器Ⅰ4 远距离输电Ⅰ幻灯片3一教学的思考●1教学的难点●2教学的重点●3考试的热点有效值的概念,远距离输电过程的有关计算.交流电的变化规律及其应用,理想变压器的应用.交流电的变化规律及其应用.幻灯片4教学的时间安排第1单元§5.1 交变电流（1学时）§5.2 描述交变电流的物理量（1学时）习题课（1 学时）第2单元§5.3 电感和电容对交变电流的影响（1学时）第3单元§5.4 变压器（2学时）§5.5 电能的输送（1学时）幻灯片5二、教学设计思路及教学建议1、交变电流2、描述交变电流的物理量3、电感和电流对交变电流的影响4、变压器5 、电能的输送幻灯片6第一节、交变电流教学目标（一）知识与技能1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。

2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。

3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。

（二）过程与方法1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。

2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。

3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性重点：交变电流产生的物理过程的分析。

难点：交变电流的变化规律及应用。

幻灯片75.1 交变电流一.交变电流的产生过程1.理论探究教材并没有直接给出线圈在各个位置时电流的方向,而是以问题的方式引导学生自己分析. 幻灯片8建议:将一个周期内的四个位置和四个过程的电流大小、方向从中性面起依次以问题的形式展现,让学生对交变电流的产生过程有一个完整的认识（1）图5.1-3中，甲图所示时刻线圈中电流为多大？在线圈由甲转到乙的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到乙图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？（2）在线圈由乙转到丙的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丙图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？幻灯片9（3）在线圈由丙转到丁的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丁图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？（4）在线圈由丁转到甲的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？幻灯片102.实验验证(1)幻灯片11(2)给出交流电和直流电的概念.(强调方向的区别)在课后的问题与练习中有两道题用到Em==NBSω二.交变电流的变化规律教材中未对交变电流的瞬时值表达式作理论推导，建议在实际教学中对交变电流的瞬时值表达式进行推导。

第四章电磁感应【本章知识框架】
【重点概念和方法梳理】
2.电磁感应中的电路问题
受力情况、运动情况的动态分析：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力作用→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，最终结果是加速度等于0，导体达到稳定运动状态。

处理此类问题要画好受力示意图，抓住加速度a=0时，速度v达到最值的特点。

4.电磁感应中的能量问题
电磁感应中涉及的功能关系，有：①克服安培力做功是将其他形式的能量转化为电能，且克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量转化为电能；②感应电流通过电阻或者安培力做功，又可使电能转化为电阻的内能或机械能，且做多少功就转化多少能量。

主要解题方法有：①运用功的定义求解；②运用功能关系求解；③运用能的转化及守恒定律求解。

第五章交变电流
【本章知识框架】
【重点概念和方法梳理】
第六章传感器【本章知识框架】
【重点概念和方法梳理】。

第五章交变电流第一节交变电流同步练习一、单选题1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A. 该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）VB. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为100D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A. t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B. t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C. t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值D. t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3.单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A. 2Bl1l2ωcosθB. 3Bl1l2ωsinθC. Bl1l2ωcosθD.Bl1l2ωsinθ4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A. 乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C. 乙图中d时刻对应甲图中的D图D. 若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次5.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最小B. 在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C. 线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6.矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（）A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零第1页，共9页C. 每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次D. 线框经过中性面时各边切割线的速度为零7.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（）A. 在t=0 s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C. 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向D. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8.在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B. t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大C. 该线框匀速转动的角速度大小为100πD. 电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9.如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻R．在线圈由图示位置转过90°的过程中（）A. 磁通量的变化量△φ=nBSB. 平均感应电动势=C. 通过电阻的电量为D. 电阻R产生的焦耳热Q=10.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（）A. 周期为0.02sB. 电路中的电压表的示数为220VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e =220sin（100πt）D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11.如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是（）A. 此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B. 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC. P向下移动时，电流表示数变小D. P向下移动时，发电机的电功率增大12.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中（）A. 0时刻感应电动势最大B. 0.05s时感应电动势为零C. 0.05s时感应电动势最大D. 0～0.05s这段时间内平均感应电动势为0.4V13.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，当线框的转速为n1时，产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（）A. t=0时，穿过线框的磁通量均为零B. 当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C. n1：n2=3：2D. 乙的交变电动势的最大值是V三、计算题14.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n =r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．第3页，共9页15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以角速度ω=100πrad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值．16.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．答案和解析【答案】1. D2. D3. D4. B5. C6. C7. B8. CD9. BCD10. AC11. BD12. ABD13. BCD14. 解：（1）角速度ω=2πn=200rad/s电动势的最大值E m=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V表达式e=E m sinωt=40sin200t（V）（2）电压有效值E =V电压表示数U ==18V从中性面开始转过T时的感应电动势e =40×sin（3）外力做的功转化为电能W=EIt=E=4800J答：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，电动势瞬时植表达式为e=40sin200t（V）；（2）从中性面开始转过T 时的感应电动势为V，电压表的示数为18V；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功为4800J．15. 解：（1）感应电动势最大值为E m=NBS ω=200××0.05×100πV=1000V由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=E m sin（ωt）=1000sin（100πt）V（2）流过电阻R的最大电流I m ===100A通过电阻R的电流有效值I ===50A．答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100πt）V；（2）通过电阻R的电流有效值是50A．16. 解：（1）产生的感应电动势的最大值为瞬时表达式为闭合s 时，有闭合电路的欧姆定律可得电压为U=IR=40V（3）通过R 的电流最大值为（4）电阻R上所消耗的电功率P= IU=2×40 W=80 W．答：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为（2）电键S合上时，电压表和电流表示数分别为40V，2A；（3）通过电阻R 的电流最大值是（4）电阻R上所消耗的电功率是80W【解析】1. 解：A、由图象可知交变电流的周期T=0.04s ，角速度，频率f =Hz，故该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（50πt）V，故AB错误；第5页，共9页C、该交流电的电压的有效值为，故C错误；D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为：P=，故D正确故选：D从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．2. 解：A、t1时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大．故AB 错误．C、t3时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零．故C错误．D、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大．故D正确．故选：D．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小．解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小．3. 解：矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m=nBSω=nBL1L2ω根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl1l2ωsinθ．故选：D发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m=nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，即可得出结论．本题关键是记住交流电最大值表达式E m=nBSω，然后结合电动势的瞬时值表达式即可．4. 解：从线圈转过中性面的位置开始计时，所以电流在开始时为0；线圈在匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，根据右手定则可以判定；A、乙图中ab，感应电流为正方向，且大小在减小，根据楞次定律，则有：感应电流方向abcda，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中B至C图的过程，故A错误；B、乙图中bc，感应电流为负方向，且大小在增大，根据楞次定律，则有：感应电流方向adcba，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中C至D图的过程，故B正确；C、乙图中d时刻，感应电流为零，则磁通量的变化率最小，即磁通量最大，且电流有负变为零，故对应A 图，故C错误；D、若乙图中D等于0.02s，则周期为0.02s，则交流电的频率为50Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变了100 次；故D错误；故选：B．该位置的磁通量最大，感应电流为0，是中性面．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时，在线圈中产生正弦交流电该题考查交流电的产生、中性面与交流电的图象，要明确线圈的转动图象与交流电的瞬时电动势的图象之间的关系．5. 解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误．B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故B错误．C、线圈每次通过中性面，电流的方向均会发生改变；故C正确；D、穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大．故D错误．故选：C．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．6. 解：A、在中性面时感应电流为零，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；B、当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势最大；故B错误；C、每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次；故C正确；D、左右两边要切割磁感线的速度不为零，但由于相互抵消而使磁通量为零；故D错误；故选：C．线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．7. 解：A、在t=0 s和t=0.2 s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；B、在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；C、在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；D、在在t=0.1s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误；故选：B．交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；结合Φ-t图象分析答题．要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题．8. 解：A、由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故AB错误；C、由图象得出周期T=0.02s，所以ω==100πrad/s，故C正确D、当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin（100πt）V，电动势瞬时值为22V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sinα=，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45°，故D正确；故选：CD．从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系．9. 解：A、图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS，△Φ=Φ2-Φ1=BS．故A错误．B 、根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，△t =解得=，故B正确；C、通过电阻R的电量q=It =t=n，得到q =，故C正确；D、电流的有效值为I =，E =，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q =，故D正确．故选：BCD．图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS=Φ2-Φ1．根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动第7页，共9页势．根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，I为有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量．对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．注意磁通量与线圈的匝数无关．10. 解：A、由甲图可知交流电的周期T=0.02s，故A正确；B、由甲图可知交流电的最大值为E m=220V，故有效值E=220V，电压表示数U=V=209V．故B错误；C、角速度，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=220sin（100πt），故C正确；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D错误．故选：AC．由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值．11. 解：A、此时线圈位移中性面，穿过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B、产生的感应电动势的最大值为E m=NBSω，从中性面开始计时，故e=NBSωsinωt，故B正确；C、当P位置向下移动、R不变时，副线圈匝数增大，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入功率变大，故C错误，D正确故选：BD正弦式交流发电机从中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωsinωt；电压表和电流表读数为有效值本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系，注意求解电量用平均值12. 解：A、由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确；B、由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，C错误；D、由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势：E===0.4V，故D正确；故选：ABD．根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．本题关键是掌握好图象的含义，磁通量比时间其物理含义为感应电动势，即图象的斜率表示感应电动势．13. 解：A、由图象知t=0时，电动势为零，穿过线框的磁通量最大，A错误；B、当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零，B正确；C、由图象知=37.5，=25，所以n1：n2=3：2，C正确；D、由图象知NBS×2πn1=10V，所以，乙的交变电动势的最大值是NBS×2πn2=V，D正确；故选BCD根据图象判断初始时刻电动势为零，所以是从中性面开始计时，磁通量最大，磁通量变化率为零，由图象知道周期，求出转速之比，根据最大值的表达式判断D．本题考查了交流电的产生和原理，能够从图象中获取对我们解决问题有利的物理信息．14. （1）交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，从线圈通过中性面时开始计时，电动势表达式为e=E m sinωt．（2）交流电压表测量的是路端电压有效值，根据闭合电路欧姆定律和最大值是有效值的倍，进行求解．（3）根据焦耳定律Q=EIt求解整个回路发热量，即可得到外力做功．解决本题的关键掌握正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，知道从中性面计时，电动势表达式为e=E m sinωt，要注意求电功时必须用有效值求解．15. 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=E m s inωt，由E m=NBSω求出E m．根据闭合电路欧姆定律求最大电流I m，通过电阻R的电流有效值I =．本题考查对交流发电机原理的理解能力．对于交流电表，显示的是交流电的有效值．瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．16. （1）由E m= nBSω求得最大值，根据e=E m cosωt求得瞬时表达式；（2）电压表和电流表测量的是有效值，根据闭合电路的欧姆定律即可判断；（3）根据求得最大值；（4）有P=UI求得产生的功率本题考查了求电压表与电流表示数、求电阻消耗的功率问题，求出感应电动势的最大值、掌握最大值与有效值间的关系、应用欧姆定律即可正确解题．第9页，共9页。

探究问题：
为什么灯泡B的亮度很暗，而灯泡A的亮度与原来相同?
电能的损耗
二、探究降低输电损耗的途径
1：讨论产生损耗的原因，影响因素有：
解析：由公式P热=I2R 知，影响因素为输电线上的电流和电阻
2：如何解决导线中电能的损耗？ 减小输电线中的电阻 方案一： 减小输电线中的电流 方案二： 3：讨论、分析两个方案的可行性 方案一:由电阻定律 R=ρL/S 可知，在输电线长度 L一定的情况下，为了减小电阻，应当选 用 电阻率小 、 横截面积大 的导线。
2.某电厂原采用电压U1输电，后改用U2 = AB） 20U1电压输电，不考虑其它变化，则（ A. 输电电流变为原来的1/20 B. 输电线上电压损失降为原来的1/20 C. 输电线上电能损失降为原来的1/40 D. 输电效率比原来提高了39倍
• 课下巩固： 一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用 户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为 500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5， 两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器 的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）输电导线上的功率损失； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； （4）用户得到的功率。
5.5
电能的输送
知识回顾： 1、欧姆定律的表达式： 定律的表达式： R=ρL/S
思考问题：
• 利用一个小灯泡A与学生电源连接构成闭合回路， 小灯泡发光。坐在教室后排的同学那里有一个相 同的灯泡B，想让B也发光怎么办？
• 连接导线，接通电源 ，远距离输电
• 课堂检测：
1、某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改 用升压变压器将电压升高到2 20 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 （ AC ） A.根据公式，I=P／U，提高电压后输电线上的电 流降为原来的1／20 B.根据公式I=U／R，提高电压后输电线上的电流 增为原来的20倍 C.根据公式P=I2R，提高电压后输电线上的功率损 耗减为原来的1／400 D.根据公 式P=U2／R，提高电压后输电线上的 功 率损耗将增大为原来的400倍

2020年线上课程单元知识图谱及重难点解析高二物理高中物理选修3—2第四章电磁感应一、“电磁感应”知识结构图二、本章主要物理思维方法电磁感应现象和导体切割磁感线产生的感应电流方向的判别——右手定则；磁通量变化时产生感应电流方向的判别方法——楞次定律；电磁现象中的基本定律之一，即法拉第电磁感应定律：感应电动势与磁通量变化快慢的定量关系。

通过实验探究“感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”，运用控制磁通量变化、时间、线圈匝数等变量的方法进行探究。

从法拉第的发现到信息化时代的发展历程，感悟科学技术是社会发展的动力。

掌握法拉第电磁感应定律内容，系统地认识电磁感应现象的规律，通过探究实验、DIS 实验，学会运用控制变量法探究感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系，在电磁感应与其他相关内容综合的新情景下，应用法拉第电磁感应定律解决一些简单的物理问题，学会运用分析、综合、类比等科学推理方法。

从电磁感应规律在电话、测量仪器等现代技术中的应用，感悟科学和技术是社会发展的动力。

三、本章重难点分析及其突破的方法本章重难点：实验探究感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系。

法拉第电磁感应定律内容：E ＝ΔΦΔt。

法拉第电磁感应定律的应用，导体切割磁感线产生的感应电动势（E ＝BLv ）与法拉第电磁感应定律的一致性。

1．对感应电动势概念的理解在电磁感应现象的学习过程中，我们知道，不仅在闭合电路中会产生感应电流，在电路不闭合的情况下，只要线圈中磁通量发生变化，线圈两端就有电压输出，可见，这时虽无感应电流，但仍有电磁感应现象，用恒定电流的闭合电路跟它进行类比：恒定电流的闭合电路中，要产生电流必须有电源（有电动势）；在电磁感应现象中，闭合回路里有感应电流，也会有感应电动势。

而且，感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质。

2．法拉第电磁感应定律中的k 为什么等于1课本“大家谈”中提出的比例常数是的问题，是单位制中的一个普遍问题。

高中物理人教版本选修3-2第五单元《交变电流》单元测试卷注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）一、选择题abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )A. 乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中c时刻对应甲图中的C图C. 若乙图中d等于0.02s，则1s内电流的方向改变50次D. 若乙图中b等于0.02s，则交流电的频率为50Hz2.正弦交变电动势的最小值出现在（）A.线圈经过中性面时B.穿过线圈的磁通量为零时C.穿过线圈的磁通量变化最快时D.线圈边框的速度与磁感线垂直时3.一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311V，当它接入220V的照明电路时，这盏灯A.将不亮B.灯丝将烧断C.只能暗淡发光D.能正常发光4.如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。

现闭合开关，灯泡正常发光。

若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则A. U=110V，I=0.2AB. U=110V，I=0.05AC. U=110√2V，I=0.2AD. U=110√2V，I=0.2√2A5.在交变站里，经常要用交流电表取检测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器，如图所示的四个图中，能正确反应工作原理的是（ ）A. B. C. D.6.如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V ，额定功率为22W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则A.U="110V" , I="0.2A"B.U="110V" , I="0.05" AC.U=110V, I="0.2A"D.U=110V, I="0.22" A7.线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图所示，下列说法中正确的是AB ．交流电动势的最大值为2 VC ．交流电的频率为0.2 HzD ．交流电的周期为0.2s8.一矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴转动，产生的交流电动势e=10sin4πt （V ），以下说法正确的是A.交流电的频率是4πHzB.当t=0时，线圈平面跟中性面垂直C.当t=0.5s 时，e 有最大值D.交流电的周期是0.5s9.如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为n 1=1000匝，副线圈匝数为n 2=200匝，电阻R=8.8Ω，原线圈接入一电压u t π= (V)的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则（ ）/sOA. 副线圈交变电流的频率是100 HzB. t=1s的时刻，电压表的示数为0C. 变压器的输入电功率为220WD. 电流表的示数为10A10.如图，将R＝220Ω的电阻接入电压u＝311sin314t V的交流电路中，则()A. 电压表示数是311VB. 电压表示数是157VC. 电流表示数是1AD. R消耗的功率是311W11.某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器，如果正常工作时输入电压为220 V，输出电压为4.2 V，输出电流为0.65 A，则( )A. 原线圈输入电流约为0.20 AB. 原线圈输入电流约为0.01 AC. 原、副线圈的匝数比约为52∶1D. 原、副线圈的匝数比约为1∶5212.一个小水电站，输出的电功率为20 kW，输电线总电阻为0.5 Ω，如果先用400 V电压输送，后又改用2 000 V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是（）A.减少50 WB.减少1 200 WC.减少7.68×106WD.增大7.68×106W13.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( )A. 线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B. 线圈每转动一圈，感应电流方向就改变一次C. 线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D. 线圈每转动一圈，感应电动势和感应电流方向都要改变一次第II卷（非选择题）二、解答题20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．15.如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100Ω的电阻构成闭合回路．求：(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量．16.发电机转子是边长为0.2m的正方形，线圈匝数为100匝，内阻为8Ω，初始位置如图所示，以ad、bc中点连线为轴以600T的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24Ω，则：r/min的转速在磁感应强度为1π(1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值表达式；三、新添加的题型（）C. D.四、填空题U=15 sin100πt ，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25W，那么这个电阻的阻值 __________Ω。

5 电能的输送1.(2018·江苏南京期中)远距离输送交变电流都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV高得多的电压进展输电.采用高压输电的优点是( C )A.可提高用户端电压B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度解析:采用高压输电减小了输电电流,可减少能量损失,但不能改变交变电流的频率和输电速度,用户端电压由降压变压器决定,应当选项C正确.2.某用电器离供电电源的距离为l,线路上的电流为I.假设要求线路上的电压降不超过U.输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是( C )A.B.I2ρ C. D.解析:因为导线的总长度为2l,所以电压降U=IR=Iρ,解得S=,应当选项C正确.3.(2019·安徽芜湖检测)如下列图为远距离输电线路的示意图,假设发电机的输出电压不变,如此如下表示中正确的答案是( C )A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析:变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A,B错误;用户用电器总电阻减小,据P=,消耗功率增大,输电线中电流增大,线路损失功率增大,选项C正确;升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压,选项D错误.4.远距离输电中,当输送的电功率为P,输送电压为U时,输电线上损失的电功率为ΔP,假设输送的电功率增加为4P,而输电线中损失的电功率减为,输电线电阻不变,那么输电电压应增为( C )A.32UB.16UC.8UD.4U解析:根据题意知ΔP=()2·r,ΔP=()2·r得U′=8U,故C正确.5.(多项选择)如图为模拟远距离输电电路,两理想变压器的线圈匝数n1=n4<n2=n3,A1,A2,A3为一样的理想交流电流表.当a,b端接入低压交流电源时,如此( AC )A.A1,A3的示数相等B.A1,A2,A3的示数相等C.A1的示数大于A2的示数D.A2的示数大于A3的示数解析:因为=,=,n1=n4<n2=n3,故I1>I2,I4>I3,即A1的示数大于A2的示数,A2的示数小于A3的示数;又I2=I3,所以I1=I4,即A1,A3的示数相等,选项A,C正确,B,D错误.6.(2019·湖北宜昌检测)“西电东送〞工程中,为了减少输电损耗,必须提高输电电压.从西部某电站向华东某地区输送的电功率为 106 kW,输电电压为 1 000 kV,输电线电阻为100 Ω.假设改用超导材料作为输电线,如此可减少输电损耗的功率为( A )A.105 kWB.104 kWC.106 kWD.103 kW解析:输电电流I=,输电线路损失的电功率P损=I2R=()2R=1×105kW;当改用超导输电时,就不损失电能,因此减少的输电损耗就等于P损,故A正确.7.(2019·江西景德镇检测)某发电站的输出功率为 104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向 80 km 远处用户供电.输电线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%.求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失.解析:(1)导线电阻r=ρ=Ω=25.6 Ω输电线路损失功率为输出功率的4%,如此4%P=I2r代入数据得I=125 A由理想变压器P入=P出与P=UI得输出电压U== V=8×104 V.(2)输电线路上电压损失U′=Ir=125×25.6 V=3.2×103 V.答案:(1)8×104 V (2)3.2×103 V8.(2019·湖南岳阳检测)关于高压直流输电,如下说法正确的答案是( A )A.高压直流输电系统在输电环节是直流B.变压器能实现直流电和交流电的转换C.稳定的直流输电存在感抗和容抗引起的损耗D.直流输电时,要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题解析:直流输电在发电环节和用电环节是交流,而输电环节是直流,A正确;换流器的功能是实现交流电和直流电的转换,B错误;稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗,不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题,C,D错误.9.(2018·江苏徐州检测)(多项选择)为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.假设在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,如此除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( AD )A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为U解析:输电线上的热耗功率P线=I2R线,热耗功率由P变为9P,如此电流由I变为3I,选项A正确.输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压为U,选项D正确.10.(2019·江西赣州检测)如下列图,某发电机输出功率是100 kW,输出电压是250 V,从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220 V,如此升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( C )A.16∶1 190∶11B.1∶16 11∶190C.1∶16 190∶11D.16∶1 11∶190解析:输电线损失功率P损=100×103×5% W=5×103 W,所以,输电线电流I2==25 A,升压变压器原线圈电流I1==400 A,故升压变压器原、副线圈匝数比==.升压变压器副线圈两端电压U2=U1=4 000 V,输电线损失电压U损=I2R总=200 V,降压变压器原线圈电压U3=U2-U损= 3 800 V,故降压变压器原、副线圈匝数比为==,应当选项C正确.11.(2019·安徽合肥检测)如下列图,(甲)是远距离输电线路的示意图,(乙)是发电机输出电压随时间变化的图象,如此( D )A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由u t图象可知,交流电的周期T=0.02 s,故频率f==50 Hz,选项A错误;交流电压的最大值 U m=500 V,故有效值U==250 V,选项B错误;输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定,选项C错误;当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的电流减小,根据=,原线圈(输电线)上的电流减小,根据P=R,输电线损失的功率减小,选项D正确.12.如图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1,n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U max sin ωt的交流电源,假设输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,如此输电线上损失的电功率为( C )A.()B.()C.4()2()2rD.4()2()2r解析:由瞬时值表达式知,原线圈电压的有效值U1=,根据理想变压器的电压规律可得=,由理想变压器的输入功率等于输出功率得P=I2U2,输电线上损失的电功率P损=·2r,联立可得P损=4()2()2r,故C正确.13.某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9 kW,输出电压为500 V,输电线的总电阻为10 Ω,允许线路损耗的功率为输出功率的4%,求:(1)村民和村办小企业需要220 V电压时,所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?(不计变压器的损耗)(2)假设不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率是多少?解析:(1)建立如下列图的远距离输电模型.由线路损耗的功率P线=R线,可得I线== A=6 A,又因为P输出=U2I线,所以U2== V=1 500 V,U3=U2-I线R线=(1 500-6×10)V=1 440 V,根据理想变压器规律===,===所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2)假设不用变压器而由发电机直接输送(模型如下列图),由P输出=UI线′,可得I线′== A=18 A所以线路损耗的功率P线=I线′2R线=182×10 W=3 240 W用户得到的电压U用户=U-I线′R线=320 V用户得到的功率P用户=P输出-P线=(9 000-3 240)W=5 760 W.答案:(1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W。

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第5章 第5节基础夯实1．(2010·浙江温州高二期中)远距离输送交流电都采用高电压输电，我国正在研究比330kV 高得多的电压进行输电，采用高压输电的优点是( )A ．可节省输电线的铜材料B ．可根据需要调节交流电的频率C ．可减小输电线上能量损失D ．可加快输电的速度 答案：AC解析：由于远距离输电，往往输送电功率一定，据P ＝UI ，输送电压U 越高，则输送电流I ＝PU 越小，据P 线＝I 2R ，当要求输电线损耗一定的情况下，输电线电阻可略大，导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料)；若输电线确定，即r 一定，则可减少线路上的能量损耗，故A 、C 正确，而交流电的频率是一定的，不能调节，输电的速度就是电磁波也就是光的传播速度，也一定，故B 、D 不正确．2．(2010·北师大附中高二期中)发电机的路端电压为U ，经电阻为R 的输电线向远方用户供电，发电机的输出功率为P ，则( )A ．输电线上的电流为P UB ．输电线上的功率损失为U 2RC ．用户得到的功率为P －(PU )2RD ．用户得到的电压为PRU答案：AC3．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )①升压变压器的副线圈的电压变大； ②高压输电线路的电压损失变大； ③降压变压器的副线圈上的电压变大；④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大． A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．②④答案：D解析：本题考查输电线路的电压损失．用电高峰期，用户端总电阻由于并联电灯增多而减小，从而电流增大，又由U 损＝Ir 可知，输电导线上的电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器原、副线圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大．故正确答案为D.4．下图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是( )A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C ．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D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 答案：ABD解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗，由P 失＝I 2R 可以看出，在保证输电功率的前提下有两种方式可减小输电中的能量损失：一是减少输电线的电阻，由R ＝ρLS 知，A 正确．二是减小输电电流，B 正确．若输电电压一定，由P ＝UI 知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电中能量损耗P 失＝I 2R 越大，C 错误．在影响高压输电的因素中另一个重要因素是电晕放电引起的电能损耗，在输出电压越高时，电晕放电引起的电能损失越大，D 正确．5．某发电厂用2.2kv 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kv 的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为________，要将2.2kv 的电压升高到22kv ，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈匝数应该是________匝．答案：100∶1 1800解析：由于前后两次输送的电功率相等，则有IU ＝I ′U ′，所以U ′U ＝I I ′＝101，p p ′＝I 2R I ′2R ＝100，由变压器的原理：U 1U 2＝n 1n 2，可得n 1n 2＝2.222＝110＝180n 2，所以n 2＝1800匝．本题主要考查了变压器以及远距离高压送电，在解题时要注意电路上损失的电功率的计算，以及变压器的升压比等于其匝数比．6．(2010·山东潍坊高二期中)某小型实验水电站输出功率P ＝38kW ，输电线路总电阻r ＝1Ω.(1)若采用U ＝380V 输电，求输电线路损耗的功率P 1. (2)若改用U 1＝10000V 高压输电，用户端利用n 1n 2＝的变压器降压，求用户得到的电压U 2.答案：(1)10kW (2)227.19V解析：(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝38×103380A ＝100A输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝1002×1W ＝10kW(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I 1＝P U 1＝38×10310000A ＝3.8A变压器原线圈两端的电压U ′＝U －I 1R ＝(10000－3.8×1)V ＝9996.2V 根据U ′U 2＝n 1n 2用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U ′＝144×9996.2V ＝227.19V .7．家庭电路的引线均有一定电阻(约几欧姆)，因此当家中大功率用电器如空调、电炉工作时，家中原来开着的电灯会变暗，下面通过一个简单的测试，可以估算出家庭电路引线部分的电阻，如图所示，用r 表示家庭电路引线部分的总电阻，V 为两表笔插入插座的交流电压表，M 为一个额定功率为P 额定电压为U 额的空调(P 较大)．测试时，先断开所有家电电路，测得电压为U 1，再闭合电键S ，测得电压为U 2.(1)试推导估算r 的表达式(设电源两端电压保持恒定)；(2)若P ＝2.0kW ，U 额＝220V ，测得U 1＝220V ，U 2＝210V ，则引线部分总电阻约为多少？答案：(1)r ＝U 1－U 2U 2P·U 2额(2)r ＝1.15Ω解析：(1)断开所有家电电路时，U 源＝U 1，S 闭合后， I r ＝U 2U 2额P ，U r ＝U 1－U 2，所以r ＝U r I r ＝U 1－U 2U 2P ·U 2额.(2)把U 1、U 2、U 额、P 代入公式得r ＝1.15Ω.能力提升1．用变压器进行远距离输电，输送的电功率为P ，输送的电压为U ，输电导线上的电阻率为ρ，导线横截面积为S ，导线总长为L ，输电线损耗的电功率P 1，用户得到的电功率为P 2则( )A ．P 1＝U 2SρLB ．P 1＝P 2ρLU 2SC ．P 2＝P －U 2SρLD ．P 2＝P －P 2ρLU 2S答案：BD解析：由导线输送的电功率P ＝UI 知，输电导线上的电流强度I ＝PU ，由电阻定律得R＝ρL S ，所以导线上损耗的功率为导线上产生的热功率P 1＝I 2R ＝P 2U 2ρL S ，B 正确，用户得到的电功率P 2应为输送的电功率减去导线损耗的热功率，即P 2＝P －P 1＝P －P 2ρLU 2S，D 正确．2．某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为200V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V 的用电器正常工作，则( )A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案：AD解析：由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率．故D 正确.U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4，选项A 正确．3．用U 1和U 2两种电压通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等，若输电导线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电导线截面积之比S 1S 2为( )A.U 2U 1 B.U 1U 2 C.⎝⎛⎭⎫U 2U 12D.⎝⎛⎭⎫U 1U 22答案：C解析：由输送的电功率P ＝IU ，损失的功率ΔP ＝I 2R 得ΔP ＝P 2U 2R 由题意知，P 2U 21R 1＝P 2U 22R 2，由此得R 1R 2＝U 21U 22因为R ＝ρL S ，所以S 1S 2＝U 22U 21.4．风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为100kW ，输出电压是250V ，用户需要的电压是220V ，输电线电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比． (2)用户得到的电功率是多少． 答案：(1)1∶20 240∶11 (2)96kW 解析：(1)输电线损失的功率 P 损＝P ×4%＝100kW ×4%＝4kW. 输电线是民流I 2＝P 损R 线＝4×10310A ＝20A. 升压变电器输出电压U 2＝P I 2＝100×10320V ＝5×103V.升压变压器原、副线圈匝数比：n 1n 2＝U 1U 2＝2505000＝120.电压损失U 损＝I 2R 线＝20×10V ＝200V . 降压变压器原线圈端电压U 3＝U 2－U 损＝4800V .降压变压器原、副线圈匝数比n 3n 4＝4800220＝24011.(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为 P 用＝P －P 损＝P (1－4%)＝100×96%kW ＝96kW.5．三峡水利枢纽工程是中国规模最大的水利工程，枢纽控制的流域面积为1.0×106km 2，占长江流域面积的56%，坝址所在位置的年平均流量为4.51×1011m 3，水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台(如图所示)，总装机容量(是指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P ＝1.82×107kW ，年平均发电量约为W ＝8.4×1010kW·h ，该工程将于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题．(水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，g 取10m/s 2)(1)若三峡电站上、下游水位差按H ＝100m 计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值；(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t 为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，输送电功率为P 1＝4.5×106kW ，采用超高压输电，输电电压为U ＝5×105V 而发电机输出的电压约为U 0＝1.8×104V ，要使输电线上损耗的功率小于输送电功率的5%.求：发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻的范围．答案：(1)67.1% (2)192.3天 (3)9250 2.78Ω解析：(1)发电站的能量转化效率η＝W 电W 机×100%＝W 年电ρVgH ×100%＝W 年电ρQgH ×100%.代入数据η＝8.40×1010×103×36001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈67.1%.(2)根据P ＝W t ，有t ＝WP ＝8.40×10101.82×107×24天≈192.3天．(3)升压变压器匝数比为n 1n 2＝U 0U ＝18×103500×103＝9250. 根据P 1＝IU 得I ＝9.0×103A.由P 损＝I 2R ＝5%P 1得R ＝2.78Ω，所以R 要小于2.78Ω.。

教学课题：交变电流 一．教学目标 [知识和技能] 1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的．知道中性面的概念． 2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义． 3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量． 4、理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值． 5、理解交流电的有效值的概念，能用有效值做有关交流电功率的计算． [过程和方法] 1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法． 2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力． 3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力． [情感、态度、价值观] 培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神． 二．教学重点、难点 重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点． 难点：交变电流产生的物理过程的分析． 三．教学仪器 交流发电机模型、演示电流表 四．教学方法 讲授、演示、探究 五．教学过程 引入 ［复习提问］ １．感应电动势的大小： 基本式：tn ∆∆Φ=ε导出式：⊥=BlV ε２．感应电动势的方向： 基本规律：楞次定律 导出规律：右手定那么〔口诀：“力左电右〞〕 ［教师演示］交变电流产生的实验：模型发电机产生的电流，大小和方向在不断的变化，这种电流叫做交变电流． 新课1、交变电流的产生演示1：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表． 当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次． 说明电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电． 2、交变电流的变化规律 投影显示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程． 分析：线圈bc 、da 始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用． 〔1〕线圈平面垂直于磁感线〔甲图〕，ab 、cd 边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流．教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面． 中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零． 〔2〕当线圈平面逆时针转过90°时〔乙图〕，即线圈平面与磁感线平行时，ab 、cd 边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大． 〔3〕再转过90°时〔丙图〕，线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势． 〔4〕当线圈再转过90°时，处于图〔丁〕位置，ab 、cd 边的瞬时速度方向，跟线圈经过图〔乙〕位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在〔图乙〕位置相反． 〔5〕再转过90°线圈处于起始位置〔戊图〕，与〔甲〕图位置相同，线圈中没有感应电动势． 在场强为的匀强磁场中，矩形线圈边长为l 1、l 2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t ．线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？ 线圈转动的线速度为ω，转过的角度为ωt ，此时ab 边线速度以磁感线的夹角也等于ωt ，这时ab 边中的感应电动势为：E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt同理，cd 边切割磁感线的感应电动势为：E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt就整个线圈来看，因ab 、cd 边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即，这时感应电动势最大值；E m =BS ω． 感应电动势的瞬时表达式为：e= BS ωsin ωt 可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的．即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化．当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为，那么电路的感应电流的瞬时值为表达式．感应电流瞬时值表达式为，这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流．3、交流电的图像：交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角〔或者表示线圈转动经过的时间〕，纵坐标表示感应电动势〔感应电流〕．规律：t Sin m ωεε=t Sin I i m ω=其中：ωεnBS m =，Rr I mm +=ε．4、交流发电机〔1〕发电机的基本组成①用来产生感应电动势的线圈〔叫电枢〕． ②用来产生磁场的磁极． 〔2〕发电机的基本种类①旋转电枢式发电机〔电枢动磁极不动〕． ②旋转磁极式发电机〔磁极动电枢不动〕． 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子． 例题与练习[例1]如下图各图线中表示交变电流的是 [][误解] 选〔A 〕，〔B 〕，〔C 〕，〔D 〕． [正确解答] 选〔B 〕，〔C 〕，〔D 〕．[错因分析与解题指导] 大小、方向随时间作周期性变化的电流为交变电流．[误解]选有〔A 〕，然而〔A 〕中电流大小虽周期性变化，但方向不变，是直流电流而不是交变电流．[例2] 一线圈中产生的正弦交变电流按i=10sin314tA 变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值． [分析] 通过跟正弦交变电流的标准式比较，直接代入计算． [解答] 线圈从中性面开始转动产生的正弦交变电流的标准式是 i=I m sin ωt ．式中ωt 表示线圈平面对中性面的夹角〔单位是rad 〕． 当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由得经历的时间和对应的电流值分别为同理，当θ2=60°时，得当θ3=90°时，得当θ4=120°时，得[说明] 用公式i=I m sin ωt 算出的是线圈在转动过程中某位置或某个时刻的电流值，所以它是一个瞬时值表达式． [例3] 在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t 的图象是 [][分析] 设匀强磁场的磁感强度为B ，矩形线圈abcd 的面积为S ，如图2所示从中性面位置开始逆时针方向匀速转动．设经时间t 转过的角度θ=ωt ，转到位置a 1d 1，画出它的正视图如图3所示．积〕可知，在时刻t 通过线圈平面的磁通量为[答]C ．[说明] 磁通量是标量．磁通量的正、负表示它穿过平面的方向．根据图3得出的上述表达式，是规定从左向右穿过平面左侧面〔用实线表示〕的方向为正．当转过θ=90°后，磁感线将从平面的右侧面〔用虚线表示〕穿过，磁通量为负．线圈转动时，穿过线圈的磁通量，线圈中产生的感应电动势随时间变化的对照关系，如图4所示．练习1．一矩形线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，以下说法正确的选项是〔 〕A ．电流方向改变B ．磁通量为零C ．圈中磁通量的变化率最大D ．线圈没有边切割磁感线2．如下图，线圈abcd 绕ab 和cd 的中点的连线OO ′转动，OO ′与匀强磁场垂直，线圈的单位长度的电阻值为定值，为了使线圈中电流值增为原来的2倍，可采用的办法有〔 〕A ．使线圈绕cd 边转动B ．使线圈的面积增为原来的2倍C ．使磁感强度和转速增加为原来的2倍D ．使磁感强度减为原来的1/2，转速增为原来的4倍小结1、交流电的产生强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流． 2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为：． 感应电流瞬时值表达式：． 3、交流电的图像 4、交流发电机〔1〕发电机的基本组成：①电枢．②磁极． 〔2〕发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机．②旋转磁极式发电机． 作业六．教学反思：教学课题：描述交变电流有物理量 一．教学目标 [知识和技能]1. 理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期〔频率〕的大小．2、理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算．3、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值 [过程和方法]1、培养学生阅读、理解及自学能力．2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．6、培养学生的实际动手操作能力． [情感、态度、价值观] 1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神． 2、让学生体会对称美． 二．教学重点、难点重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解 难点：1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。

《电能的输送》探究性教学设计教材分析本节内容是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理选修3-2》第五章《交变电流》的第5节，是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典型例子。

课程设计力求将理论分析与实验验证相结合，使学生理解高压输电原理，培养和提高学生运用物理知识综合分析、解决实际问题的能力，动手能力和合作探究的能力。

教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。

在内容的处理上，应注意以下几个方面：1．对于电路上的功率损失，可引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论。

2．学生常常容易将导线上的电压损失ΔU＝U－U′与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论。

要通过具体的例子，可引导学生进行讨论，澄清认识。

这样可达到事半功倍的效果。

要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考。

3．讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。

目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。

但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。

4．课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好。

希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法。

节后设的阅读材料《直流输电》既可以开阔学生眼界，也可以增加知识。

教学目标1、知识与技能（1）知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程，了解远距离输电的原理。

（2）知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。

（3）理解远距离输电要用高压。

理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系，能够正确分析相关问题及电网输电过程。

2、过程与方法（1）让学生体验理论分析与实验探究远距离高压输电的过程与方法。

（2）培养学生阅读、分析、综合和应用能力。