2010高考物理总复习名师学案--交变电流、电磁场和电磁波(5)

时L1两端电压减小，因此通过灯L1的电流减小，C正确.由于此时P出=I2U2，U2不变，I2变大，P出变大，而输入功率始终等于输出功率，因此P入=I1U1，I1U1变大，而U1不变，因此原线圈中电流I1变大，D错.?

【答案】 C?

4.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?

A.升压变压器的副线圈的电压变大? B.高压输电线路的电压损失变大? C.降压变压器的副线圈上的电压变大?

D.降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大?

【解析】 发电机的输出电压稳定，即升压变压器原线圈中电压一定，所以副线圈中电压不变，故A错.因用电总功率增加，所以输电线中电流变大，输电线路的电压损失变大，故降压变压器原线圈中的电压变小，所以副线圈中电压也变小，故B对C错.用电高峰期，白炽灯不够亮，说明各用户的输电线中电流变小，所以各用户的输电线上的电压损失变小，故Ｄ错.?

【答案】 B?

5.如图13—7所示，一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是?

A.52 A

B.5 A? D.3.5 A?

图13—7

对应直流电热为：?

C.3.52 A

【解析】 交流电的有效值意义即等于与之热效应相等的值，在一个周期（T=0.02 s）内，此交变电流在电阻R上发

Q=（I12·R·

T2）+I22·R·

T2=（42）2×0.01×R+(-32)2×0.01×R=I2·R·T?

所以有效值I=5 A，选B.? 【答案】 B? 二、填空题?

6.如图13—8所示电路，已知交流电源电压U＝152sin100πt V，加在电阻R上时，产生的电功率为25 Ｗ，则电压表示数为________V，______A，电阻值是______Ω.(保留二位有效数字)?

【解析】 UV＝

Um2将此交流电压电流表示数为

＝15 V，P＝UVI，R＝

UVI.?

图13—8

速转动，磁势的最大值刻，线圈平

【答案】 15 1.7 9.0?

7.一面积为S的单匝矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀场方向与轴垂直，线圈中的感应电动势如图13—9，感应电动和周期可由图中读出，则磁感应强度B＝_______.在t＝面与磁场方向的夹角为_________.?

T2时

图13—9

【解析】 Em=BωS=B·

2?TS,得B=

EmT2?S;?

由图知t=0时，线圈平面与磁感线平行，t=T/12时，线圈平面与磁场方向的夹角θ= ω2?T?t=.? ??T126【答案】 EmT/2πS π/6?

8.一交流电压随时间变化的图象如图13—10所示.则此交流电的频率是_______Hz，若将该电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_______V；若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_______A.?

图13—10

【解析】 由f=

1001?10231T?10.02Hz＝50Hz，电容器的耐压值不能低于交流电的最大值200 V.用电器正常工

作电流I＝A＝0.14 A，所以电路中保险丝的额定电流不能低于0.14 A.

【答案】 50 200 0.14 ?

9.建在雅砻江上的二滩水电站于1991年9月动工，1997年11月10日下闸蓄水，1998年开始向西南电网送电，设计装机容量为330×104 kW，2000年竣工之后，年发电量将达到170亿度，大坝为混凝土双曲拱坝，坝高240 m，是20世纪亚洲装机容量、库容最大的水利枢纽工程.设想将二滩的电能输送到成都地区，如果使用相同的输电线，从减少输电线上的电能损失来看，在50×104 V超高压和11×104 V高压输电方案中应先用_______输电方案，因为该方案的输电线损失为另一种的________%.?

【解析】 P损=IR线=

P损P损?2U?2

PU22R线，故选50×104 V超高压输电可减少输电线路的电能损失.

?U2?115022=0.0484=4.84%?

【答案】 50×104 V;4.84? 三、计算题?

10.如果你用通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话?(已知地球的质量M=6.0×1024 kg，地球半径R=6.4×106 m，万有引力恒量G＝6.67×10-11 N·m2／kg2)?

【解析】 由

GMm(R?h)2?m(2?T)(R?h)

2

所以地球同步卫星离地面高度h=3GMT4?22-R＝3.59×107 m，则需要的时间t=

4hc=0.48 s.

【答案】 0.48 s?

11.一小型发电站的输出电压为250 V，输出功率为100 kW，向远处输电所用导线的总电阻R=8 Ω.为使输电线上的功率损失等于输送功率的5%，用户正好得到220 V电压，则供电站处所用升压变压器和用户所用降压变压器的匝数比各是多少?(变压器均为理想的)?

【解析】 P损＝5％P＝5×103 Ｗ，输电线中电流为I，P损＝I2R，I＝

P损R＝25 A，输送电压U2＝

PI＝4000 V，因为发电站输出电压U1＝250 V，所以升压变压器n1/n2＝U1／U2＝1／16，输电线路上损失电压U损＝IR＝200 V，降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝3800 V，所以降压变压器原副线圈匝数比U3∶U4＝190∶11.?

【答案】 升压变压器匝数比1∶16?降压变压器匝数比190∶11?

12.如图13—11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ω＝ 2πrad／s，外电路电阻R＝4 Ω.求：?

图13—11

(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°角时的瞬时感应电动势；? (3)由图示位置转过60°角的过程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.?

【解析】 (1)Ｅm＝NBSω＝3.14 V?

??(2)从图示位置计时转过时，瞬时感应电动势e=Em·cos＝1.57 V?

33???t0.5?0.01?sin60?(3)由图示位置转过60°角产生的平均感应电动势E?N＝100×

?3V＝2.60 V

/2??

（4）交流电压表测的是有效值，所以其示数U＝

EmRR?r/2＝1.78 V.?

(5)ＷF＝I（R＋r）t＝NBSR?r＝0.99 J?

【答案】 (1)3.14 V (2)1.57 V?(3)2.60 V (4)1.78 V (5)0.99 J? ●教学建议?

1.教材中虽然没给出交变电动势最大值Em=nBωS这一公式，但对其仍应让学生熟记、掌握，并告诉学生这一公式对任意形状的线圈都适用.?

2.在复习交变电流的变化规律时，要引导学生抓住中性面这一关键位置.? 3.交变电流的有效值是复习中的难点，也是重点.因此必然是高考中考查交变电流知识的热点.要使学生准确把握有效值的物理意义——反映交变电流产生的平均效果(热效应)，但不是交变电流的平均值.交变电流的有效值体现了电能与内能的等效转换.要明确E＝Em／2，U＝Um/2和I＝Im/2只适用于正弦式交变电流，其他非正弦式交变电流，必须按有效值的定义去推导，切忌乱套公式.?

4.要使学生区分瞬时值、最大值、有效值、平均值.让学生知道，计算线圈在某一位置受力情况时应采用瞬时值；计算通过某一截面电量时应采用平均值；计算有关热效应的问题时(如保险丝的熔断等)应采用有效值；考虑电容器击穿电压时应采用最大值.?

5.理想变压器的动态分析问题是个难点.此类问题，大致有两种情况：一是负载电阻不变，原副线圈的电压U1、U2，电流I1、I2，输入和输出功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻变化而变化的情况.不论哪种情况，都要注意：（1）根据题意分清变量和不变量；（2）要弄清“谁决定于谁”的制约关系.?

6.对于远距离高压输电问题，一般地我们认为，需要传输的电功率是一定的.必须抓住这个不变量.即对输配电系统，输入总功率＝输电线上损失的功率+用电器得到的功率.?

7.对麦克斯韦电磁理论的复习，使学生了解并记住三个要点就可以了：（1）变化的磁场(或电场)才能产生电场(或磁场)；（2）均匀变化的磁场(或电场) 产生稳定的电场(或磁场)；（3）正弦式变化的振荡磁场(或电场)产生同频率的正弦式变化的振荡电场(或磁场).?

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