(讲义)第3章 交变电流与远距离输电 章末综合提升-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

主题1　交变电流“四值”的辨析及应用 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析线圈某一时刻的受力情况 最大值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 确定用电器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所夹面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路截面的电荷量 【典例1】　如图所示为交流发电机示意图，矩形线圈的匝数N＝50匝，每匝线圈的边长lab＝0.4 m，lbc＝0.2 m，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度B＝0.2 T，线圈总电阻r＝1 Ω，外接电阻R＝9 Ω。线圈以n＝ r/s的转速在磁场中匀速转动。 (1)求线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)若线圈从通过中性面时开始计时，写出回路中电流随时间变化的关系式； (3)求交流电压表和电流表的读数； (4)求此交流发电机的总功率和输出功率。 [解析]　(1)Em＝NBSω＝NBlablbcω＝50×0.2×0.4×0.2××2π V＝160 V。 (2)ω＝2πn＝200 rad/s Im＝＝16 A i＝16sin 200t(A)。 (3)电流表的读数I＝Im＝8 A 电压表的读数U＝IR＝72 V。 (4)发电机的总功率P＝IE，E＝Em 所以P＝8××160 W＝1 280 W 发电机的输出功率等于外电路电阻消耗的电功率。即 PR＝IU＝8×72 W＝1 152 W。 [答案]　(1)160 V　(2)i＝16sin 200t(A) 　(3)72 V　8 A　(4)1 280 W　1 152 W [一语通关] 应用“四值”的几点技巧 (1)I＝只适用于正弦交变电流。 (2)计算时一般取一个周期，如果一个周期内各时段交变电流的规律不同，应分段计算然后求和。 (3)各种交流电表、交流电器上标注的额定值及与热效应有关的计算等都指的是有效值。 (4)计算流过导体横截面的电荷量时必须用平均值。 主题2　理想变压器的分析思路 1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为＝；当变压器有多个副线圈时＝＝＝…。 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＋…。 3．电流思路(方法上同功率思路)：由I＝知，对只有一个副线圈的变压器有＝；当变压器有多个副线圈时：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 4．制约思路(变压器动态问题) (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝。 (2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝。 (3)负载制约 ①变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2决定，I2＝。 ②变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…。 5．原理思路 变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中相等，即＝。此式适用于交流电或电压(电流)变化的直流电，但不适用于恒定电流。 【典例2】　(多选)如图所示，变压器输入电压恒定，输出端两个灯泡并联，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头。开始时，开关S断开，不计导线的电阻，则下列说法正确的是(　　) A．P向左滑动，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V1示数增大 B．P向右滑动，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V1示数不变 C．闭合开关S，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V2示数增大 D．闭合开关S，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V2示数减小 BD　[变压器输入电压恒定，输出电压不变，故电压表V1的示数不变。P向左滑动，输出端总电阻增大，输出电流减小，灯泡L1变暗，所以输入电流减小，输入功率减小，选项A错误；P向右滑动，输出端总电阻减小，输出电流增大，灯泡L1变亮，所以输入电流增大，输入功率增大，选项B正确；闭合开关S，输出端总电阻减小，输出电流增大，故输入电流增大，输入功率增大，R两端的电压增大，电压表V2的示数减小，灯泡L1变暗，选项C错误，D正确。] [一语通关] (1)变压器的副线圈相当于电源。 (2)先根据欧姆定律分析副线圈中电流的变化。 (3)再结合变压器规律分析原线圈中电流的变化。 主题3　远距离输电问题 1．输电示意图：如图所示，远距离输电的示意图包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和用户电阻。可设两个变压器的原、副线圈的匝数分别为n1、n2、n3、n4，相应的