章末素养提升 物理观念 交变电流的 产生和描述 （1）产生：闭合线圈在匀强磁场中绕 匀速转动 （2）交变电流的四值 ①瞬时值： （从线圈位于中性面开始计时） ②峰值：Em= ③有效值：U=，I=(只适用于正弦式交变电流) ④平均值：=N，= 变压器 =，I1n1=I2n2(只有一个副线圈时)；P1=P2 电能的输送 功率损失：ΔP=I2R线 电压损失：ΔU=IR线 科学思维 1.会用右手定则和法拉第电磁感应定律得出正弦式交变电流的大小和方向 2.会根据电流的热效应计算有效值 3.会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系 科学探究 通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系 科学态度与责任 通过实验，养成安全操作、严谨认真、实事求是的科学态度；通过高压输电的学习，了解我国电网事业的高速发展 例1 （2023·浙江6月选考）我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（ ） A.送电端先升压再整流 B.用户端先降压再变交流 C.1 100 kV是指交流电的最大值 D.输电功率由送电端电压决定 例2 （多选）（2023·湖南卷）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。 大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ） A.线圈转动的角速度为4ω B.灯泡两端电压有效值为3nBL2ω C.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D.若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 例3 （2023·南通市高二期末）如图所示，ab边长为L1、ad边长为L2的N匝矩形线圈abcd处于匀强磁场中，线圈绕垂直于磁感线的OO'轴以角速度ω匀速转动，t=0时线圈平面与磁感线平行。已知磁感应强度为B，线圈电阻为r，外电路电阻为R，电流表为理想电流表。则（ ） A.电流表的示数为 B.感应电动势的瞬时表达式e=NBL1L2ωsin ωt C.t= D.从图示位置转过90°过程中，通过外电路电阻的电荷量为 例4 （2023·雅安市高二期末）如图所示为一理想调压变压器，从左边输入端输入正弦交流电压u=220sin 100πt（V），L1和L2为两相同的灯泡，阻值均为R=110 Ω且恒定不变，定值电阻的阻值R0=55 Ω。滑片P处于图示位置时，AB端与PB端匝数比为3∶1，现闭合S1、S2，两灯泡均正常发光。则（ ） A.灯泡中的电流为1 A B.灯泡的电功率为55 W C.将P沿逆时针方向转动，L1变亮 D.断开S1，将P沿逆时针方向转动，R0消耗的电功率变小 例5 （2023·宁波市北仑中学校考）地球是个巨大的磁体，它周围空间存在的磁场叫地磁场，但地磁场看不到，摸不着。为了研究地磁场，赵老师指导的一个学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”，等效示意图如图所示。他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连。摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直。摇动时，转动的铜芯线所围成区域近似半圆，面积为S，转动角速度为ω，用电流表测得电路中电流为I，电路总电阻为R。（已知S=5 m2、ω=10=2.25） （1）求该处地磁场的磁感应强度B的大小； （2）从铜芯线所在平面与该处地磁场垂直开始计时，求其转过半圈的过程中，通过电流表的电荷量q； （3）求铜芯线转动100圈过程中，电路产生的焦耳热 ... ...
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