章末整合提升3 交流电（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

该高中物理交流电单元复习课件系统梳理了交流电的产生、表征物理量（四值）、电感电容特性、理想变压器及远距离输电等核心知识，通过体系构建将“产生-表征-应用”逻辑脉络串联，形成从基础概念到实际应用的完整知识网络。 其亮点在于融合科学思维与科学态度与责任，采用“概念辨析-例题解析-针对训练”分层模式，如通过四值辨析例题培养科学推理能力，结合远距离输电问题渗透社会责任，助力学生巩固知识，教师精准把握学情，提升复习针对性。

第三章　交流电 章末整合提升 第三章　交流电 1 交流电 垂直磁场方向的轴 最大 零 最大 sin ωt NBSω nBSω ImR 热效应 第三章　交流电 1 交流电 交流 高频 直流 低频 互感 I2n2＋I3n3 I2R IR 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 答案　D 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 第三章　交流电 1 谢谢观看 第三章　交流电 1 eq \f(1,f) eq \f(1,T) N eq \f(ΔΦ,Δt) eq \f(Em,R＋r) eq \f(Em,\r(2)) eq \f(n1,n2) eq \f(n2,n1) 一、交变电流的“四值”的理解与应用[科学思维] 1．瞬时值是指交变电流在某一时刻的值，书写瞬时值表达式，要弄清线圈的起始位置，若线圈处于中性面位置，可直接写成正弦函数形式；若处于与中性面垂直位置，则在正弦函数的角度处需要加上eq \f(π,2)(或写成余弦函数)。 2．峰值是指交变电流的最大值，一般可从图像中读出。当线圈平面与磁感线平行时，线圈中产生的感应电动势最大，为Em＝nBSω，与转轴在线圈上的位置、线圈的形状无关。涉及电容器的耐压值时，要考虑峰值。 3．有效值：是根据电流的热效应规定的。涉及电功、电热、交流电表的读数等问题时要用有效值。 4．平均值：eq \f(1,4)个周期或eq \f(1,2)个周期内交变电流的平均值可以根据交变电流图像中图线与横轴(时间轴)所围面积与时间的比值得出。也可以利用法拉第电磁感应定律eq \x\to(E)＝Neq \f(ΔΦ,Δt)计算得出。求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值q＝eq \x\to(I)t。 　如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度为ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求： (1)转动过程中感应电动势的最大值； (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势； (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； (4)交流电压表的示数； (5)转动一周外力做的功； (6)eq \f(1,6)周期内通过R的电荷量。 [解析]　(1)感应电动势的最大值 Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2π V≈3.14 V。 (2)转过60°时的瞬时感应电动势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 eq \x\to(E)＝N·eq \f(ΔΦ,Δt)＝Neq \f(BSsin 60°－0,\f(π,3ω))≈2.6 V。 (4)电压表示数为外电路电压的有效值U＝eq \f(\f(Em,\r(2)),R＋r)R≈1.78 V。 (5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量W＝Q＝I2Rt≈0.8 J。 (6)eq \f(1,6)周期内通过电阻R的电荷量q＝eq \x\to(I)t＝eq \f(\x\to(E),R＋r)·eq \f(T,6)≈0.087 C。 [答案]　(1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.6 V (4)1.78 V　(5)0.8 J　(6)0.087 C 1．某正弦交流发电机产生的电动势波形如图所示，已知该发电机线圈匝数n＝100 匝，线圈面积为S＝0.1 m2，线圈内阻为r＝1 Ω，用一理想交流电压表接在发电机的两个输出端。由此可知(　　) A．线圈在匀强磁场中转动的角速度为50π rad/s B．线圈所在处的磁感应强度是B＝1 T C．交流电压表的读数为220 V D．0～eq \f(T,4)时间内交变电动势的平均值为eq \x\to(E)＝200 V 解析　由正弦交流发电机产生的电动势波形图可知，周期T＝0.02 s，而T＝eq \f(2π,ω)，解得线圈在匀强磁场中转动的角速度为ω＝100π rad/s，选项A错误；由正弦交流发电机产生的电动势波形图可知，电动势最大值为Em＝314 V，而Em＝nBSω，解得B＝0.1 T，选项B错误；由于电压表是理想交流电压表，测量值等于交变电压的有效值，为U＝eq \f(Um,\r(2))＝eq \f(Em,\r(2))＝314×eq \f(\r(2),2) V≈222 V，选项C错误；由法拉第电磁感应定律，交变电压的平均值为eq \x\to(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)，0～eq \f(T,4)时间内，磁通量变化量ΔΦ＝BS，所以eq \x\to(E)＝eq \f(nBS,\f(T,4))＝200 V，选项D正确。 二、变压器基本规律的应用[科学思维] 解决变压器问题的几种思路 1．原理思路 变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中eq \f(ΔΦ,Δt)相等。 2．电压思路 变压器原、副线圈的电压之比为eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)；当变压器有多个副线圈时，只要绕在同一闭合铁芯上，任意两线圈之间总有eq \f(UP,UQ)＝eq \f(nP,nQ)。 3．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＋… 4．电流思路 对只有一个副线圈的变压器有eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)；当变压器有多个副线圈时，I1n1＝I2n2＋I3n3＋… 　(2022·湖南卷)如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是(　　) A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变 B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大 D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小 [解析]　由题意可知，原、副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为U2＝2IR1，则变压器原线圈的电压有效值为U1＝2U2＝4IR1，设输入交流电的电压有效值为U0，则U0＝4IR1＋IR2，可得I＝eq \f(U0,4R1＋R2)，保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I不断变大，根据欧姆定律U1＝4IR，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则R2两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原、副线圈的功率相等，可知R1消耗的功率增大，故B正确，A错误；设原、副线圈的匝数比为n， 同理可得U1＝n2IR1，则U0＝n2IR1＋IR2，整理可得I＝eq \f(U0,n2R1＋R2)，保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对R2由欧姆定律可知U＝IR2，可知U不断变小，根据原、副线圈的功率相等可知R1消耗的功率P1＝IU1＝eq \f(U0,n2R1＋R2)·(U0－eq \f(U0R2,n2R1＋R2))，整理可得P1＝eq \f(U02,n2R1＋\f(R22,n2R1)＋2R2)＝eq \f(U02,\f(n2R1－R22,n2R1)＋4R2)，可知n＝3时，R1消耗的功率有最大值，可知R1消耗的功率先增大后减小，故C、D错误。故选B。 [答案]　B 2．如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中匝数为n1的原线圈接到220 V的交流电源上，匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻R2＝110 Ω，则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是(　　) A．10 A,12 A　　　 B．10 A,20 A C．1 A,0.7 A D．1 A,3 A 解析　由于eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)，且n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，U1＝220 V，解得U2＝110 V，U3＝22 V，根据欧姆定律得I2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(110,110) A＝1 A；根据理想变压器的输入功率和输出功率相等可得U1I1＝U2I2＋U3I3，代入数据得I1＝0.7 A，故C正确，A、B、D错误。 答案　C 三、远距离输电问题[科学态度与责任] 1．理清三个回路 回路1：发电机回路。该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机。 回路2：输送电路。I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3。 回路3：输出电路。I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。 2．抓住两个关系 (1)理想升压变压器连接回路1和回路2，两回路中重要的关系式有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，I1n1＝I2n2，P1＝P2。 (2)理想降压变压器连接回路2和回路3，两回路中重要的关系式有eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，I3n3＝I4n4，P3＝P4。 3．掌握两种损耗 (1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，UR＝U2－U3＝IRR。 (2)功率损耗：输电线上电阻发热导致的功率损耗，PR＝P2－P3＝IR2R。输电线上的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式PR＝IR2R或PR＝eq \f(UR2,R)。 　如图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的总电阻为10 Ω，变压器均为理想变压器，现在a、b两端输入如图乙所示的交流电压，输送功率为33 kW。下列说法正确的是(　　) A．输送的交变电流的周期为0.01 s B．输电线中电流为150 A C．降压变压器原线圈输入电压为3 200 V D．输电线上功率损失为500 W [解析]　由题图乙所示的正弦式电压图像知周期T＝2×10－2 s，选项A错误；升压变压器原线圈电压的有效值U1＝eq \f(311,\r(2)) V＝220 V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得升压变压器副线圈的输出电压U2＝eq \f(n2,n1)U1＝15×220 V＝3 300 V，输电线中电流为I2＝eq \f(P,U2)＝10 A，选项B错误；输电线电压损失ΔU＝I2R线＝100 V，降压变压器原线圈输入电压为U＝U2－ΔU＝3 200 V，选项C正确；输电线上功率损失为P损＝I22R线＝1 000 W，选项D错误。 [答案]　C 3．如图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4＜n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时(　　) A．A1、A2两表的示数相同 B．L1、L2两灯泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2两端的电压小于R4两端的电压 解析　由题意可知为模拟远距离输电，先采用升压变压器，将输入电压升高，这是减小输电线路中的电流I1，其目的是减小输电线路中的电能损失和电压降落，使用户得到更多的电能，因此，I1＜I2，L1的亮度大，选项A、B、C错误，选项D正确。 答案　D $