第三章學(xué)案7章末素養(yǎng)提升物理觀念交變電流的產(chǎn)生和描述(1)產(chǎn)生：閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(2)交變電流的四值①瞬時值：e＝Emsinωti＝Imsinωt(從線圈位于中性面開始計時)②峰值：Em＝NBSω③有效值：U＝

，I＝

(只適用于正弦式交變電流)④平均值：

＝

，

＝______一、再現(xiàn)素養(yǎng)知識物理觀念變壓器

，I1n1＝I2n2(只有一個副線圈時)；P1＝P2電能的輸送(1)輸電線路上的功率損失：ΔP＝I2R線，電壓損失：ΔU＝IR線，在線路電阻R線一定時，要減少輸電損耗，需要減小輸電電流，提高輸電電壓(2)遠(yuǎn)距離輸電的基本原理：先用升壓變壓器升壓到幾百千伏后再向遠(yuǎn)距離輸送，到達(dá)用戶地區(qū)再通過降壓變壓器進行降壓科學(xué)思維1.會用右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律得出正弦式交變電流的大小和方向2.會根據(jù)電流的熱效應(yīng)計算有效值3.會推導(dǎo)理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系科學(xué)探究通過實驗，探究并了解變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過實驗，養(yǎng)成安全操作、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度；通過高壓輸電的學(xué)習(xí)，了解我國電網(wǎng)事業(yè)的高速發(fā)展二、提能綜合訓(xùn)練1.(2023·河南鄭州市高二期末)一線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生正弦式交流電。如圖所示，圖線a(實線)和圖線b(虛線)是線圈在不同轉(zhuǎn)速時，所產(chǎn)生正弦式交流電的圖像。以下關(guān)于這兩個正弦式交流電的說法正確的是A.兩種轉(zhuǎn)速下，t＝0時刻穿過線圈的磁

通量均為零B.線圈在兩種轉(zhuǎn)速下周期之比為Ta∶Tb

＝2∶1C.圖線a所對應(yīng)交流電的電壓有效值為5VD.圖線b所對應(yīng)的交流電的瞬時值表達(dá)式為e＝5sin(50π·t)V√由題圖可知，兩種轉(zhuǎn)速下，t＝0時刻感應(yīng)電動勢為零，則穿過線圈的磁通量最大，故A錯誤；由題圖可知2Ta＝Tb則周期之比為Ta∶Tb＝1∶2，故B錯誤；由題圖可知，圖線b所對應(yīng)的交流電的周期為Tb＝4×10－2s交流電的電壓最大值為5V，則交流電的瞬時值表達(dá)式為e＝5sin(50π·t)V，故D正確。2.(2022·廣東卷)如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是A.兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B.兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C.兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達(dá)到最大值D.兩電阻消耗的電功率相等√因兩線圈放在同一個旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交變電流的頻率相等，選項B正確；當(dāng)磁鐵的磁極到達(dá)線圈軸線時，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，由題圖可知兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不可能同時達(dá)到最大值，選項C錯誤。3.(2023·福建廈門市高二期末)貫徹新發(fā)展理念，福建省風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛。某種風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電、輸電簡易模型如圖甲所示。風(fēng)輪機葉片通過升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的輸出電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，輸出功率為1500kW。降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n3∶n4＝130∶1，輸電線總電阻為R，其余線路電阻不計，用戶端的電壓為U4＝220V，功率1430kW，所有變壓器均為理想變壓器，則A.每個周期內(nèi)電流方向改變1次B.發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動頻率為100HzD.輸電線總電阻R為28Ω√每個周期內(nèi)電流方向改變2次，故A錯誤；根據(jù)理想變壓器電壓規(guī)律可知輸電線路上損失的功率為ΔP＝P1－P3＝I32R＝70kW解得R＝28Ω，故D正確。4.如圖甲所示，虛線(磁場邊界)左側(cè)有一豎直向下的勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)，一正方形線框(邊長為L，匝數(shù)為N，不計線框內(nèi)阻)從圖示位置以水平上邊O為軸順時針勻速轉(zhuǎn)動，以角速度為ω進入磁場區(qū)域?，F(xiàn)將該線框產(chǎn)生的交流電接入圖乙電路的CD端，定值電阻R1阻值為R，L1電阻為4R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化，A1為理想交流電流表，K為理想二極管，P為理想自耦變壓器上的滑動觸頭，P′為滑動變阻器上的滑片。下列說法正確的是C.P不動，P′向下滑動時，U2減小D.P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度，同時P′向下滑動時，小燈泡L2的亮度可能不變√線框轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的電動勢最大值為Em＝NBL2ω，故A錯誤；P不動，P′向下滑動時，由于變壓器的匝數(shù)比不變，可知電壓U2不變，故C錯誤；P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度，副線圈匝數(shù)減小，電壓U2減小；同時P′向下滑動時，接入電路的電阻R′減小，所以I2可能不變，小燈泡L2的亮度可能不變，故D正確。5.(2023·福建寧德市月考)如圖所示，作為北京奧運會主場館之一的國家體育場“鳥巢”擁有9.1萬個座位，其扇形屋面和大面積的玻璃幕墻不僅給人以賞心悅目之感，還隱藏著一座年發(fā)電量約為98550kW·h的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，供給體育場內(nèi)的照明燈等使用。假如該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為1×105W。(1)按平均每天太陽照射6小時，該發(fā)電系統(tǒng)一年(365天)能輸出多少電能？答案7.884×1011J設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)一年能輸出的電能為E，P＝1×105W，t＝365×6×3600s，E＝Pt解得E＝7.884×1011J(2)若發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓為250V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電。所用輸電線的總電阻為8Ω，要求輸電時在輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%，用戶獲得220V電壓，應(yīng)選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器和降壓變壓器？答案1∶16

190∶11依題意作出如圖所示的輸電示意圖當(dāng)輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%時，設(shè)輸電線中的電流為I2，則