鲁科版高中物理选择性必修第二册第3章章末综合提升课件+学案+测评含答案

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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 ωti＝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＝NBSωIm＝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。求：(1)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)交流电压表和电流表的读数；(4)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/sIm＝＝16 Ai＝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，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。2．正确理解几个基本关系(1)功率关系：P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4。(2)电压关系：＝，U2＝U线＋U3，＝。(3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝。(4)输电电流：I线＝＝＝。(5)输电导线上损耗的电功率P损＝P2－P3＝IR线＝＝U线I线。(6)输电导线上的电压损失U线＝I线·R线＝U2－U3。【典例3】　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？[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。本题可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。(1)由线路损耗的功率P线＝IR线可得I线＝＝ A＝6 A又因为P输出＝U2I线所以U2＝＝ V＝1 500 VU3＝U2－I线R线＝(1 500－6×10) V＝1 440 V。根据理想变压器规律得＝＝＝＝＝＝。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)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图所示)，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′R线＝182×10 W＝3 240 W用户得到的电压U用户＝U－I′线R线＝(500－18×10)V＝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[一语通关]远距离输电问题的处理思路(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。