教科版高中物理选择性必修第二册第三章章末综合提升课件

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章末综合提升第三章　交流电巩固层·知识整合提升层·题型探究主题1　交变电流的四值及其应用1．瞬时值：它反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交变电流瞬时值表达式为i＝Imsin ωt，应当注意以上表达式必须从中性面开始计时。2．最大值：它是瞬时值的最大值，它反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝NBSω(转轴垂直于磁感线)。电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。       2．理想变压器的动态分析问题首先应明确“不变量”和“变化量”，对变化量要把握它们之间的制约关系，依据程序分析的思想，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。(1)首先明确变压器各物理量间的制约关系。变压器原、副线圈匝数n1、n2确定，U1决定了U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关。U2与负载电阻R，决定了输出电流I2的大小，输出功率P2决定输入功率P1，P1＝U1I1，从而决定I1大小。(2)分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点、欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定。3．变压器原线圈接有用电器的问题由于原线圈中接有用电器，所以原线圈两端电压不等于电源电压，这种情况下电源两端电压等于用电器两端电压与原线圈两端电压之和。若从电压与匝数关系分析，难以得出结论，所以这类问题一般由电源关系入手解决比较方便。【典例2】　如图所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑片P来改变。副线圈连接交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则(　　) A．保持P的位置不动，将R的阻值增大，电流表的读数变小B．保持P的位置不动，将R的阻值增大，R0消耗的电功率变大C．保持R的阻值不变，将P向上滑动，电流表的读数变大D．保持R的阻值不变，将P向上滑动，R0消耗的电功率变大√ 一语通关　(1)首先抓住三个决定原则：输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率。(2)把副线圈当成电源，研究副线圈电阻变化。(3)根据欧姆定律判断副线圈电流、功率的变化。主题3　远距离输电问题1．输电示意图：如图所示。   3．处理思路(1)根据具体问题画出输电线路示意图。(2)研究三个回路，分析其中的已知量、可求量、待求量。(3)研究两个变压器，分析其中的已知量、可求量、待求量。(4)确定求解思路，根据回路及变压器上的电压、电流、功率关系列式求解。【典例3】　某学校有一台应急备用发电机，内阻为R＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为r＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V　40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则：(1)输电线上损耗的电功率多大？(2)发电机的输出功率多大？(3)发电机的电动势多大？  [答案]　(1)144 W　(2)5 424 W　(3)250 V章末综合测评(三)　交流电题号13524687910111213√1415161718  题号21345687910111213√14151617182．以下四种情境中产生正弦交变电流的是(　　)A．图甲中矩形线圈绕与匀强磁场方向垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动B．图乙中矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈按图示方向绕轴线OO′匀速转动C．图丙中圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈abcd，铁芯绕轴线以角速度ω转动D．图丁中矩形线圈绕与匀强磁场方向平行的中心轴OO′转动题号213456879101112131415161718B　[题图甲中有换向电刷，线圈在匀强磁场中转动，得到的是直流电，A错误；题图乙中虽然只有一半线圈处于磁场，但线圈转动得到的是正弦交流电，B正确；题图丙为辐向磁场，无论线圈转到何位置，感应电动势大小不变，得到的不是正弦交流电，C错误；题图丁中矩形线圈转轴平行于磁场方向，线框不切割磁感线，感应电动势为0，感应电流为0，D错误。故选B。]题号32456879101112131141516√1718 题号324568791011121311415161718 题号42356879101112131√1415161718  题号24536879101112131√14151617185．(2022·广东卷)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是(　　)A．两线圈产生的电动势的有效值相等B．两线圈产生的交变电流频率相等C．两线圈产生的电动势同时达到最大值D．两电阻消耗的电功率相等题号245368791011121311415161718 题号24536879101112131√14151617186．如图所示是某风力发电节能路灯的电路简化图。风速为v时，交流发电机的电动势表达式为e＝2v·sin ωt(V)，能感应风速大小的调节器(不消耗副线圈电路的电能)可以控制变压器副线圈的滑片P上下移动，使灯泡始终保持额定电压正常发光，下列说法正确的是(　　)A．风速变大时，流过灯泡的电流变大B．风速变大时，滑片P将向上移动C．风速变大时，变压器的输入电压变大D．风速变大时，变压器的输出电压变大题号245368791011121311415161718 题号24537689101112131√14151617187．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时(　　)A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压C　[此时用电器多，负载大，电阻小(因为用电器都是并联的)，由欧姆定律可知，干路电流增大，输电线上损失电压增大，电灯两端电压减小，故电灯在用电高峰时比深夜暗，故C正确。]题号24538679101112131√1415161718 题号245386791011121311415161718D　[由u＝311sin 100πt(V)可知，交变电压的有效值为220 V，故交流电压表的示数为220 V，选项A错误；由两用电器的额定功率为660 W，根据P＝UI可知，保险丝的额定电流应不小于3 A，选项B错误；因抽油烟机220 W包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍还要多，选项C错误；根据W＝Pt可得1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104 J，选项D正确。]题号924538671011121311415161718二、多项选择题9．(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(　　)题号924538671011121311415161718 √√题号924538671011121311415161718 题号924538671011121311415161718 题号92453867101112131√1415161718 √题号924538671011121311415161718 题号92453867101112131141516171811．如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V　900 W”的电饭锅及“220 V　200 W”的抽油烟机。现接入u＝311sin 100πt(V)的交流电，下列说法正确的是(　　) A．交流电压表的示数为311 VB．1 s内流过保险丝的电流方向改变100次C．电饭锅的热功率是抽油烟机热功率的4.5倍D．为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A√√题号924538671011121311415161718 题号92453867101112131141516171812．自行车的发电花鼓可以在骑行时为车灯提供不超过额定值的电能，其原理简化为图甲所示，图中N、S是与摩擦小轮同轴转动的一对磁极，磁极周围固定一个与理想变压器原线圈相连的矩形线框，变压器的输出端与车灯相连。匀速骑行时，摩擦小轮在车轮的驱动下带动磁极旋转，变压器输出正弦式交流电。某辆装有发电花鼓的自行车的部分结构如图乙所示，其中大齿轮与踏板相连，半径较小的小齿轮1和半径较大的小齿轮2与后轮同轴固定，骑行者可调节变速器使链条挂在不同的小齿轮上，骑行时摩擦小轮与车轮、车轮与地面均不打滑。下列说法正确的是(　　)题号924538671011121311415161718A．行车速度越快，车灯一定越亮B．行车速度越快，交流电的周期一定越大C．同样的行车速度，链条挂在小齿轮1上和挂在小齿轮2上，灯泡亮度相同D．同样的行车速度，变压器的原线圈匝数越多，车灯越亮√√题号924538671011121311415161718 题号924538671011121311415161718三、非选择题13．在“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验中：(1)为了人体安全，电源的交流电压不要超过(　　)A．12 V 　B．24 V 　C．36 V 　D．220 V(2)下列器材中，本实验需要用到的是(　　)A　　　　　　BC　　　　　　D√√√题号924538671011121311415161718(3)如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于(　　)√A．平面abcd 　 B．平面aehdC．平面abgh 　 D．平面dcfe题号924538671011121311415161718(4)若有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，该变压器可近似看作理想变压器。某同学欲测量它的初级、次级线圈匝数：先在上端铁轭(闭合铁芯中不套绕组只起磁路作用的部分)处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表接成闭合回路。然后在次级线圈两端的接线柱上输入8.0 V 低压交流电压，理想交流电压表示数为2.0 V，则次级线圈的匝数为________匝。400　题号924538671011121311415161718(5)某同学组装变压器时，由于疏忽，上端铁轭漏装。实验时，若变压器左右两侧线圈分别选用匝数n左＝400匝和n右＝800匝进行实验，一侧线圈与交流低压电源相连，另一侧线圈与理想交流电压表接成闭合回路，实验数据如下表(左侧线圈电压U左可能是交流低压电源显示的供电电压，也可能是交流电压表测量的电压，右侧线圈电压U右同样如此)：根据实验数据可判断________(选填“左”或“右”)侧线圈与交流低压电源相连。左题号924538671011121311415161718[解析]　(1)变压器的原线圈接低压交流电，为了保证人身安全，电源电压不要超过12 V。故选A。(2)实验中需要交流电源和交流电压表(万用表)，不需要干电池和直流电压表，故选BD。(3)磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律和安培定则，产生的电流方向平行于abcd平面，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，钢片应与涡流方向垂直，即应平行于aehd平面。故选B。题号924538671011121311415161718 题号92453867101112131141516171814．有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线；题号924538671011121311415161718(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)如果把它看成理想变压器，若A、B线圈的匝数比为k，则当A线圈接在U1的蓄电池两端以后，B线圈的输出电压为________。A0　题号924538671011121311415161718(3)现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。实验的步骤如下：①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压电源接B线圈，测得副线圈的输出电压U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA。则A线圈的匝数为nA＝________(用物理量n、U、UA等表示)。(4)如果把它看成理想变压器，则A、B线圈上的交变电流一定具有相同的________。A．电压 　B．电流 　C．频率 　D．功率 CD题号924538671011121311415161718[解析]　(1)多用电表欧姆挡读数＝指针指示值×倍率。A的读数大于B的读数，倍率为×1，所以A的电阻大于B的电阻，根据电阻定律，导线越长，电阻越大，所以A线圈匝数多。(2)如果把它看成理想变压器，若A、B线圈的匝数比为k，则当A线圈接在U1的蓄电池两端以后，因为蓄电池是直流电，变压器输入线圈磁场不变，输出线圈没有感应电流，B线圈的输出电压为0。题号924538671011121311415161718 题号92453867101112131141516171815．在空间中足够大的范围内存在匀强磁场，磁感应强度为B，置于其中的闭合矩形线圈abcd，ab边与磁场平行，bc边与磁场垂直，如图甲所示。线圈匝数为n、总电阻为R、边长ab＝L1、bc＝L2。线圈既可绕ad边转动，也可绕ab边转动，如图甲、乙所示。若转动角速度都为ω，求：题号924538671011121311415161718(1)绕ad边转动至图甲所示位置时，线圈中感应电流的大小和方向；(2)由图甲所示位置转过90°这段时间内，线圈中平均感应电动势的大小；(3)绕ab边如图乙所示转动时，d、a两点之间的电压Uda；(4)两种情况下线圈产生的热功率各为多少。 题号924538671011121311415161718  题号924538671011121311415161718 题号924538671011121311415161718 题号924538671011121311415161718  17．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，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)若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？题号924538671011121311415161718[解析]　建立如图所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比。本题以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求出U3。题号924538671011121311415161718 题号924538671011121311415161718 题号924538671011121311415161718[答案]　(1)1∶3　72∶11　(2)320 V　5 760 W 题号924538671011121311415161718