高二物理3-2《习题课》(课件)
人教版高中物理3-2复习习题课PPT(共19张PPT)
D．电阻每秒种产生的热量为10J
7．如图所示，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速 拉出磁场区，如果两次拉出的速度之比为1∶2，则两次线
圈所受外力大小之比F1∶F2、线圈发热之比Q1∶Q2、通
过线圈截面的电量q1∶q2之比分别为（ B ）
A．F1∶F2＝2∶1，Q1∶Q2＝2∶1，q1∶q2＝2∶1 B．F1∶F2＝1∶2，Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶1 C．F1∶F2＝1∶2，Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶2 D．F1∶F2＝1∶1，Q1∶Q2＝1∶1，q1∶q2＝1∶1
C.感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D.感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
i
T
i
O
T/2
-i0
甲
乙
4.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡， L是一个理想电感线圈，当S闭合与断开时，A、 B的亮度情况是（ AC ）
A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭
B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
A.ABCD回路中没有感应电流
B.A与D、B与C间有电势差
C.电容器a、b两极板分别带上负电和正电
D.电容器a、b两极板分别带上正电和负电
B
a b
D
C
6.阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交 流电源上。以下说法中正确的是 （ BC）
A．电压的有效值为10V B．通过电阻的电流有效值为
2
A
C．电阻消耗电功率为5W 2
成的，都是10匝，半径为，内有以线圈作
为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，
则、环中感应电动势E1∶E2=
，产生
的感应电流I1∶I2= 。
2021人教版物理选修3-2同步课件：第五章
01题型1ꢀ交变电流的产生及判断1．[陕西西安长安区一中2018高二上期末](多选)下列各图中(A、B、C选项中的虚线为转轴；D选项中O 点为固定点，线圈在纸面内绕O点转动)，线圈中能产生交流电的是(ꢀꢀ)AC解析A、C选项中线圈绕转轴转动时，磁通量发生变化，能产生交变电流，故A、C正确．2．在下列几种电流的波形图中，不能表示交变电流的是(ꢀꢀ)ꢀA解析A图中的电流均为正值，说明电流的方向不随时间变化，则此电流不是交变电流，故A正确．B、C、D图中电流的方向都随时间做周期性变化，都是交变电流，故B、C、D错误．题型2ꢀ对中性面的理解3．[广西河池高级中学2018高二上期末]一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示．下列判断正确的是(ꢀꢀ)AA．t＝0.01ꢀs时刻，线圈平面处于中性面位置B．t＝0.02ꢀs时刻，线圈平面与磁感线平行C．该交变电流的频率为100ꢀHzD．1ꢀs内电流的方向变化50次解析由图像知t＝0.01ꢀs和t＝0.02ꢀs时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，线圈平面处于中性面位置，A正确，B错误；由图像知该交变电流的周期T＝0.02ꢀs，所以频率f＝50ꢀHz，C错误；一个周期内电流方向变化两次，1ꢀs内电流的方向变化100次，D错误．4．[重庆市巴蜀中学2018高二上期末]如图所示，一个N匝矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为E m，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则(ꢀꢀ)CA．线圈电动势的表达式为e＝E m sinꢀωt(V)B．在ꢀꢀ这段时间内，线圈中的感应电流先减小后增大C．穿过线圈的磁通量的最大值为D．在ꢀ解析ꢀ这段时间内，穿过线圈的磁通量一直减小从线圈平面与磁感线平行时开始计时，线圈电动势的表达式为e＝E m cosꢀωt(V)，故A项错误；在时间内，即这段时间内线圈中的感应电流逐渐减小，故B项错误；线圈产生的电动势的最大值Em ＝NBSω，则穿过线圈的磁通量的最大值ꢀꢀ，故C项正确；在时间内，即ꢀ时间内，线圈时间内，线圈从线圈平面与磁感线平行转动到线圈平面与磁感线垂直，从线圈平面与磁感线平行转动到线圈平面与磁感线垂直，这段时间内穿过线圈的磁通量一直增大，故D项错误．题型3ꢀ线圈转动过程中的平均电动势和瞬时电动势5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50ꢀV，那么该线圈由图示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°，线圈中的感应电动势大小为(ꢀꢀ)CA．50ꢀVꢀꢀB．25ꢀVꢀꢀC．25ꢀꢀꢀꢀꢀVꢀꢀD．10ꢀV解析线圈绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，从垂直中性面的位置开始计时，感应电动势的瞬时值为e＝E m cosꢀθ，故当θ＝30°时，感应电动势的瞬时值为ꢀ，故选C．6．在磁感应强度为1ꢀT的匀强磁场中有一匝数为10匝的矩形线圈ABCD，如图所示，线圈绕OO′轴以转匀速转动．AB＝20ꢀcm，BC＝25ꢀcm，线圈的总电阻为r＝1ꢀΩ，定值电阻的阻值为R＝9ꢀΩ速，从图示位置开始计时．(1)写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式．(2)线圈转过30°，流过R的电荷量为多少？(3)线圈转过30°时，磁通量的变化率为多少？答案与解析(1)e＝50cos100t(V)ꢀ(2)0.025Cꢀ(3)4.33Wb/s(1)感应电动势最大值E＝NBSω＝NBL L·2πn＝50ꢀV，整个线圈中的感应电动势的瞬时值表达m12式为e＝E cosωt＝50cos100t(V)．m(2)线圈转过30°，q＝IΔt，其中ꢀꢀꢀꢀ代入数据得q＝0.025ꢀC.(3)线圈转过30°时，ꢀ此时，易错点ꢀ不能正确认识交变电流图像的意义7．(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图所示，则(ꢀꢀ)BCA．在t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2ꢀs时刻，感应电动势最大C．在t＝2×10－2ꢀs时刻，感应电动势为零D．在0～2×10－2ꢀs时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析在t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故A错误；在t＝1×10－2ꢀs时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故B正确；在t＝2×10－2ꢀs时刻，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C正确；在0～2×10－2ꢀs时间内，磁通量变化量不为零，线圈中感应电动势的平均值不为零，故D错误．易错分析分析交流电图像问题时，首先要明确坐标轴的含义；其次要注意物理量的大小与变化率的大小是不同的，物理量按正弦规律变化时，物理量最大时，其变化率为零，物理量为零时，其变化率最大；另外还要把图像与线圈在磁场中的转动情况对应起来．02题型1ꢀ对交变电流周期和频率的理解 1．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表 ．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像 如图乙所示．以下判断正确的是(ꢀꢀ)ꢀ BA ．线圈转动的转速为25r/sB ．电流表的示数为10AC ．1s 内线圈中电流的方向改变50次D ．t ＝0.01s 时线圈平面与中性面重合 解析周期T ＝0.02s ，转速 ，电流表的示数为有效值，故电流表的示 ꢀ，故A 错误；由题图乙可知交变电流的最大值是ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ，故B 正确；交变电流的频率为50Hz ，每个 周期内电流的方向改变2次，故1ꢀs 内线圈中电流的方向改变100次，故C 错误；t ＝0.01s 时线圈中的感应电流最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故D 错误．2．图甲为风速仪的结构示意图．在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动，线圈中产生的电流随时间变化的关系如图乙所示．若风速减小到原来的一半，则电流随时间变化的关系图可能是(ꢀꢀ)Cꢀ解析若风速减小到原来的一半，则永磁体转速减小到原来的一半，感应电动势最大值变小，所以感应电流ꢀ最大值变小；根据转速与周期成反比，可知若风速减小到原来的一半，则周期变为原来的两倍，故C正确．题型2ꢀ交变电流有效值的计算3．[河南西华第一高级中学2018高二上期末]如图所示为一交变电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值为(ꢀꢀ)Bꢀ解析根据有效值的定义可得，ꢀ,解得I＝5ꢀA.4．[四川南充高级中学2018高二下期中]两个相同的电阻，分别通以如图甲、乙所示的正弦式交变电流和方波式交变电流，两种交变电流的最大值相等、周期相等．则在一个周期内，正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q之比等于(ꢀꢀ)Bꢀ12A．3∶1ꢀꢀB．1∶2C．2∶1ꢀꢀD．4∶3解析两种交变电流的最大值均为I m，正弦式交变电流的有效值为ꢀ，方波式交变电流的有效值为I＝I.2m根据焦耳定律得Q＝I2RT，Q＝I2RT，则Q∶Q＝1∶2，故选B.1122125．[四川眉山一中2018高二下月考]已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，今将这个电阻元件与一个多用电表串联(已调至交变电流电流挡)，则多用电表的读数为(ꢀꢀ)Aꢀꢀ解析多用电表的读数是有效值，设该电流的有效值为I，根据交变电流有效值的定义，有ꢀ，解得I＝5ꢀA，所以多用电表的读数为5ꢀA．故选A.题型3ꢀ交变电流“四值”的计算及应用6．(多选)如图所示，某交流发电机的线圈共n匝，面积为S，内阻为r，线圈两端与电阻R构成闭合回路．当线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω绕轴OO′匀速转动时，下列说法正确的是(ꢀꢀ)AD A．线圈产生的感应电动势的有效值ꢀB．从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R横截面的电荷量C．线圈经过中性面时，感应电流达到最大值D．线圈中的电流每经过时间方向改变一次ꢀ解析线圈中产生的感应电动势的最大值E m＝nBSω，是正弦交流电，则感应电动势的有效值，A正确；从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R横截面的电荷量q＝IΔt，而平均感应电ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ，平均感应电动ΔΦ＝BS，可ꢀꢀꢀꢀ，而线圈从图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量大小ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ，B错误；线圈经过中性面时，磁通量最大，但磁通量的变化率最小，因此感应电动势最小，故感应电流达到最小值，C错误；交变电流周期向改变2次，则线圈中的电流每经过时间方向改变一次，D正确．ꢀꢀꢀꢀ，一个周期内线圈中电流方7．交流发电机线圈电阻r＝1ꢀΩ，用电器电阻R＝9ꢀΩ，闭合开关S，电压表示数为9ꢀV，如图所示，则该交流发电机(ꢀꢀ)DꢀA．产生的感应电动势的峰值为10ꢀVB．产生的感应电动势的有效值为9ꢀVC．线圈通过中性面时产生的感应电动势的瞬时值为D．线圈自中性面转过90°的过程中平均感应电动势为ꢀV解析用电器电阻R＝9ꢀΩ，电压表示数为9ꢀV，则电路中的电流ꢀ＝I(R＋r)＝1×(1＋9)V＝10ꢀV，其最大值ꢀ，所以感应电动势有效值E ，故A、B错误；交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值最小，为零，故C错误；线圈自中性面转过90°的过程中平均感应电动势为ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ，8．[山西省实验中学2018高二下月考](多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(ꢀꢀ)CDꢀA．图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为2∶3C．交流电b的电动势最大值为ꢀD．交流电a的电动势瞬时值为u＝10sin5πt(V)ꢀ解析t＝0时刻电动势的瞬时值均为零，即两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合，磁通量最大，故A错误；由题图可知，周期T＝0.4ꢀs，T＝0.6ꢀs，则线圈先后两次转速之比n∶n＝T∶T＝3∶2，故a b a b b aB错误；由电动势的最大值E＝NBSω，则两个电动势最大值之比U∶U＝ω∶ω＝3∶2，则m ma mb a b交流电b电动势的最大值为ꢀꢀ，故C正确；由题图可知交流电a的电动势最大值U m＝10ꢀV，周期T a＝0.4ꢀs，ꢀ，则交流电a的电动势的瞬时值表达式为u＝U m sinꢀωt＝10sinꢀ5πt(V)，故D正确．9．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的电动势为ꢀ．关于这个交变电流，下列说法中正确的是(ꢀꢀ)AꢀA．电动势的有效值为220VB．交变电流的频率为100HzC．电动势的最大值为220VD．t＝0时，线圈平面与中性面垂直ꢀ解析由ꢀꢀ可知该交变电流的电动势的最大值为ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ，即311V，有效值为220V，故A正确，C 错误；线圈转动的角速度为100πꢀrad/s，ꢀ，故其频率为ꢀ，故B错误；当t＝0时，e＝0，此时线圈处在中性面的位置，故D错误．10．如图所示为交流发电机示意图，匝数n＝100匝的矩形线圈的边长分别为10ꢀcm和20ꢀcm，电阻为5ꢀΩ，在磁感应强度B＝0.5ꢀT的匀强磁场中绕OO′轴以50ꢀꢀꢀrad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20ꢀΩ的电阻R相连接．求：(1)ꢀ线圈绕OO′轴转动时产生的感应电动势的最大值E mꢀ；(2)ꢀ从中性面开始计时，线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式；(3)ꢀ电阻R上消耗的电功率；(4)由图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量是多少？ꢀ答案与解析(1)感应电动势最大值ꢀ.(2)感应电动势的瞬时值为ꢀ(3)感应电动势的有效值ꢀꢀ．，闭合开关S后，由闭合电路欧姆定律得ꢀꢀꢀ，U＝IR＝2×20ꢀV＝40ꢀV.电阻R上消耗的电功率P＝IU＝2×40ꢀW＝80ꢀW.(4)由图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量ꢀꢀ.易错点1ꢀ忽视了公式的适用条件而出错11．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1ꢀmin的时间，两电阻消耗的电功之比W∶W为(ꢀꢀ)C甲乙A．1∶ꢀꢀꢀꢀꢀꢀB．1∶2ꢀꢀC．1∶3ꢀꢀD．1∶6ꢀ解析图甲中，在一个周期内，根据电流的热效应有ꢀ图乙中，在一个周期内，根据电流的热效应有据W＝I2Rt知，在相同时间内两电阻消耗的电功之比ꢀ易错分析ꢀ，代入数据解得电流的有效值ꢀ，代入数据解得电流的有效值I′＝I1＝1ꢀA．根ꢀ.故C正确．公式ꢀꢀ只适用于正弦或余弦式交变电流，本题所给图像不是正弦(余弦)函数图像，不能直接用ꢀꢀ求有效值，另外在求有效值时，应注意通电时间．易错点2ꢀ忽视交变电流“四值”的区别而出错12．[山西太原五中2018高二下月考](多选)如图所示，内阻为r的线圈面积为S，共N匝，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值为R的电阻连接，V为理想交流电压表，则下列说法正确的是(ꢀꢀ)CDA．以图示位置为计时起点，电流的表达式为B．线圈从图示位置开始转过90°的过程中，通过线圈导线截面的电荷量为C．电压表的读数为D．电阻R上消耗的功率为解析线圈产生的电动势的最大值为e m＝NBSω，以图示位置为计时起点，电流的表达式为ꢀ，A错误；通过线圈导线截面的电荷ꢀꢀꢀꢀꢀ，B错误；电压表的读数为外电路电压的有效值，故ꢀ，C正确；电流的有效值为ꢀ，故电阻R上消耗的电功率为ꢀꢀꢀ，D正确．易错分析要区分交流电的有效值和平均值．有效值是由交流电的热效应定义的，故计算交流电产生的热量、热功率时要用有效值；平均值是由法拉第电磁感应定律来计算的，在计算电荷量时要用平均值．1．关于交变电流，下列说法中正确的是(ꢀꢀ)BꢀA．在一个周期内交变电流的方向只改变一次B．电风扇铭牌上标出的电压值和电流值都是指有效值C．某正弦式交流电压的最大值为311ꢀV，则该交流电压最小值为－311ꢀVD．用交流电流表或交流电压表测交流电流或电压时，测量的是交流电流或电压的最大值ꢀ解析在一个周期内交变电流的方向改变两次，故A错误；电风扇铭牌上标出的电压值和电流值都是指有效值，B正确；正弦式交流电压的最大值为311ꢀV，最小值为零，故C错误；交流电流表和交流电压表测量的是有效值，故D错误．2．[天津武清区等五区县2018高二下期中]如图所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，已知从图示位置转过30°时，感应电动势的瞬时值大小为25ꢀV，则感应电动势的峰值为(ꢀꢀ)Aꢀꢀ解析感应电动势的瞬时值表达式为e＝E sinꢀωt，可知25ꢀV＝E sinꢀ30°(V)，解得E＝50ꢀV，故A正确．m m m3．[河南中原名校2018高三上质检](多选)甲图为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5ꢀΩ，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45ꢀΩ，电压表为理想交流电表．则下列判断正确的是(ꢀꢀ)BDꢀꢀA．线圈转动的周期为6.28ꢀsB．t＝0时刻线圈平面与磁感线平行C．线圈转动过程中产生的最大电动势为D．电压表的示数为ꢀ解析ꢀ由图乙可知，线圈转动的周期为T＝6.28×10－2ꢀs，A项错误；由图乙可知，t＝0时刻，磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，B项正确；线圈中的最大电动势ꢀ，C项错误；电压表测的是电阻R两端的电压，示数为ꢀꢀD项正确．4．(多选)如图所示，由导线制成的单匝正方形线框边长为L，每条边的电阻均为R，其中ab边较粗且材料电阻率较大，其质量为m，其余各边的质量均可忽略不计．线框可绕与cd边重合的水平轴OO′自由转动，不计空气阻力及摩擦．若线框始终处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，线框从水平位置由静止释放，历时t到达竖直位置，此时ab边的速度为v，重力加速度为g.则(ꢀꢀ)CDꢀA．线框在竖直位置时，ab边两端的电压为BLvB．线框在竖直位置时，ab边所受安培力大小为C．这一过程中感应电动势的有效值为ꢀD．在这一过程中，通过线框某一横截面的电荷量为ꢀ解析ꢀ线框运动到竖直位置时，ab边切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv，线框中的电流为ꢀ，ab两端的电压为，故A错误．ab边所受安培力大小为ꢀ，故B错误．线框下落过程中机械能的减少量等于线框中产生的焦耳热，所以有ꢀꢀ，故C正确．对于线框的下摆过程，在垂直于磁场方向线框的面积变化为Δs＝L2，通过线框某一横截面的电荷量ꢀꢀ，故D正确．5．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10ꢀV．已知R＝10ꢀΩ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是(ꢀꢀ)CꢀA．线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流为零B．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流的瞬时值表达式为i＝ꢀꢀꢀsin100πt(A)C．流过电阻R的电流最大值为ꢀꢀꢀꢀAD．电阻R上的热功率等于5ꢀW解ꢀ析线圈位于图中位置时，磁通量为零，线圈中的瞬时电流不为零，而是最大值，A错误；电压表示数为10ꢀV，即，ω＝25×2πꢀrad/s＝50πꢀrad/s，所以从线圈有效值为10V，则最大值为10ꢀꢀꢀV，电流的最大值为ꢀ平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流的瞬时值表达式为i＝ꢀꢀꢀcosꢀ50πt(A)，故B错误，C正确；电阻R上的热功率等于ꢀ，D错误．6．[湖北宜昌一中2018高二上期末]图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻r＝10ꢀΩ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值R＝90ꢀΩ，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．(取π＝3.14)求：(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)从t＝0时刻开始计时，线圈转过60°时线圈中感应电流的瞬时值及回路中的电流方向；(3)电路中交流电压表的示数；(4)从图示位置转过90°，通过线圈的电荷量和整个回路的焦耳热．ꢀ答案与解析(1)200ꢀVꢀ(2)1ꢀAꢀ电流方向为abcdaꢀ(3)90ꢀꢀꢀVꢀ(4)0.02ꢀCꢀ3.14ꢀJ(1)由Φ－t图线可知Φ＝2.0×10－2ꢀWb，T＝6.28×10－2ꢀs，因为Φ＝BS，所以E＝nΦω＝200ꢀV.m m m m(2)因为e＝E m cosꢀωt(V)，所以ꢀ，得i＝2cosꢀ60°(A)＝1ꢀA，电流方向为abcda.(3)电动势的有效值ꢀꢀ，由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为，交流电压表的示数为U＝IR＝90ꢀꢀꢀꢀV.(4)通过线圈的电荷量ꢀꢀ，根据焦耳定律可得ꢀ.03题型1ꢀ电感元件对交变电流的阻碍作用1．[江西抚州临川一中2018高二上月考](多选)如图所示的实验电路中，若交流电压的有效值与直流电压相等，S为双刀双掷开关，下列叙述中正确的是A(ꢀCꢀ)A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D．S掷向c、d，电源电压不变，频率减小时灯变暗解析线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，故选项A正确，B错误；抽出铁芯时感抗变小，频率减小时感抗变小，灯均变亮，故选项C正确，D错误．2．[浙江金华一中2018高二上段考]如图所示的电路中，两只小灯泡的规格相同．在开关S闭合一段时间后，发现两个灯泡的亮度相同．断开开关S后，进行如下操作，下列对小灯泡发光的描述正确的是(ꢀDꢀ) A．开关S闭合瞬间，两灯一样亮B．开关S闭合后，灯A一直比A亮21C．若将电源换成交流电，两灯一样亮D．断开开关S时，两灯都逐渐熄灭解析由于A与电感线圈串联，开关S闭合瞬间，电感线圈中产生自感电动势，所以A的亮度比A暗，112故A错误；由题可知，开关S闭合电路稳定后，两灯一样亮，故B错误；若将电源换成交流电，电感线圈对交流电的阻碍作用为直流电阻和感抗，所以A1灯较暗，故C错误；断开开关S时，由于电感线圈中的电流减小，在电感线圈中产生自感电动势，电感线圈与两灯、滑动变阻器组成回路，所以两灯中的电流变化相同，故D正确．题型2ꢀ电容元件对交变电流的阻碍作用3．(多选)对交变电流能够通过电容器的正确理解是(ꢀꢀ)BCA．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动B．在有电容器的交流电路中，有电荷定向移动C．当电容器接到交变电源上时，电容器交替进行充、放电，电路中才有交变电流D．当电容器接到交变电源上时，因为有自由电荷通过电容器，所以电路中才有交变电流解析交变电流能够通过电容器，是通过电容器交替充、放电而进行的，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，故C正确，D错误．因电容器交替进行充、放电，电路中就有了电荷的定向移动，故B正确，A错误．4．[甘肃兰州一中2018高二下期中]如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1ꢀmH，C＝200ꢀpF)，此电路的重要作用是(ꢀꢀ)DA．阻直流通交流，输出交流B．阻交流通直流，输出直流C．阻低频通高频，输出高频交流D．阻高频通低频，输出低频交流和直流解析线圈的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，电容的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”．因线圈的自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，直流和低频成分能通过线圈；电容器并联在电路中，因电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，高频成分就会被电容器滤掉，最终输出的是低频交流和直流．故选D.题型3ꢀ含电感、电容元件电路的分析5．(多选)在电子技术中，从某一装置输出的交流信号常常既含有高频成分，又含有低频成分．为了在后面一级装置中得到高频成分或低频成分，我们可以在前面一级装置和后面一级装置之间设计如图所示的电路．关于这种电路，下列说法中正确的是(ꢀBꢀC)A．要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号，应该选择图甲所示电路B．要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号，应该选择图乙所示电路C．要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号，应该选择图甲所示电路D．要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号，应该选择图乙所示电路解析甲电路中有一个电容器，它具有“通高频、阻低频”的作用，所以“向后级输出”端得到的主要是低频信号，A错误，C正确；乙电路中有一个电感线圈，它具有“通低频、阻高频”的作用，故“向后级输出”端得到的主要是高频信号，选项D错误，B正确．6．[吉林吉化一中2018高二上期末](多选)如图所示，变频交变电源的频率可在20ꢀHz到20ꢀkHz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同．则下列说法中正确的是(ꢀꢀ)BCA．如果将频率增大，A炽热程度减弱、A炽热程度加强12B．如果将频率增大，A炽热程度加强、A炽热程度减弱12C．如果将频率减小，A炽热程度减弱、A炽热程度加强12D．如果将频率减小，A炽热程度加强、A炽热程度减弱12解析在某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，则两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A的电流增大，通过A的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确．故选12B、C.易错点ꢀ对影响感抗、容抗的因素认识不正确导致分析具体电路问题时发生错误7．如图所示，三个灯泡是相同的，而且耐压值足够大，电源内阻忽略不计．当S接A时，三个灯泡亮度相同，当S接B时，稳定后，下列说法正确的是(ꢀꢀ)DA．三个灯泡亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．乙灯比甲灯亮，丙灯不亮解析由题意可知，当S接A时，三个灯泡亮度相同，则线圈的感抗及电容器的容抗与电阻R相同，当S接B时，线圈没有感抗，电容器具有隔直流的作用，而交流与直流对电阻R作用相同，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，乙灯最亮，故D正确．易错分析交流电能通过电容器的原因是不断地充、放电，形成充、放电电流，电流频率越高，阻碍作用就越小．电感线圈能对交流电产生阻碍作用是因为变化的电流在线圈中产生了自感电动势．一定要掌握感抗、容抗如何变化．。
人教版高二物理选修3-2课件(共14张PPT)
【答案】BD
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5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
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主题2：交流电的有效值
定义：让交流与恒定电流分别通过大 小相同的电阻，如果在交流的一个周期 内它们产生的热量相等，则这个恒定电
流的E、U、I 为这个交流的有效值。
意义：能量的直流等效
①铭牌②功率计算③交流电表④变压器⑤默认
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5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
例、如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线，i＞0 部分的图线是一个x正弦曲线的正半周，i＜0部分电流为0，其 最大值Im如图中所示，则这种交变电流的有效值为( )
【答案】B
下午2时36分
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
忻州强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三 分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒 定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为
第五章 第3-5节 —2020高中物理选修3-2训练课件2
解析
因为P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，则T2副线圈中电流变大，T2原线圈中电流也变
大，由ΔP＝I2R可知ΔP、P3及P1、P2均变大，选项A正确，B错误；
，U1一定，所以U2
不变，U3＝U2－IR，IR增大，所以U3变小，选项C正确，D错误．
A．输电线上损失的功率减小 B．电流表的示数一定增大 C．电压表的示数减小 D．灯泡的亮度增大
解压变压器副线圈匝数增加，根据理想变压 器电压比可知升压变压器副线圈电压增大，所以最终降压变压器的输出电压也变大，所以电压 表的示数变大，通过灯泡的电流变大，由于降压变压器原、副线圈匝数比不变，所以输电线上 电流变大，电流表的示数变大，输电线上损失的功率变大．故B、D正确．
6．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则( B )
A．输电线上损失的电压减少到原来的 B．输电线上损失的电压减少到原来的 C．输电线上损失的电能减少到原来的 D．输电线上损失的电能不变
解析
输送的功率一定，根据P＝UI，可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n 倍，则电流减小到原来的 ，根据ΔU＝Ir，可知输电线上损失的电压减少到原来的 ，故A错误 ，B正确；根据P损＝I2R，可知输电线上损失的功率减少到原来的 ，则输电线上损失的电能减 少到原来的 ，故C、D错误．
第5节 电能的输送
刷基础
4．[河南南阳一中2018高二上期末](多选)如图所示，有一台交流发电机通过理想升压变压器T1和理想降压 变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和 输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和 P4，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( AC )
2021-2022学年高二物理教科版选修3-2课件：2.9 习题课 变压器的应用及输电中的损耗
答案 B
第9讲 习题课 变压器的应用及输电中的损耗
28
3.如图 8 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 1∶5, 原 线圈两端的交变电压为 u＝20 2sin (100πt) V.氖泡在两端电 压达到 100 V 时开始发光.下列说法中正确的有( )
A.开关接通后，氖泡的发光频率为100 Hz
B.开关接通后，电压表的示数为100 V
答案 A
第9讲 习题课 变压器的应用及输电中的损耗
26
变压器电路的动态问题分析 2.如图7所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电
压u＝311sin (314t) V的正弦交流电源上，变压器右侧部分
为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制
成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的
数增大，P入增大
图4
C.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小
D.V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数
增大，P入减小
第9讲 习题课 变压器的应用及输电中的损耗
17
解析 电压表 V1 的示数由输入电压决定；电压表 V2 的
示数由输入电压 U1(大小等于电压表 V1 的示数)和匝数 比nn12决定；电流表 A2 的示数即 I2 由输出电压 U2(大小等 于电压表 V2 的示数)和负载电阻 R 负决定；电流表 A1 的 示数即 I1 由变压器的匝数比nn21和输出电流 I2 决定；P 入随 P 出而变化，由 P 出决定.因输入电压不变，所以电压表 V1 的示数不变；据公式 U2＝n2nU1 1，可知 U2 也不变，即电
第9讲 习题课 变压器的应用及输电中的损耗
31
A.T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B.T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V C.T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D.有6×104盏灯泡(220 V 60 W)正常发光
教科版物理选修3-2：习题课法拉第电磁感应的综合应用知能演练轻松闯关
1.如图所示的装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A 中产生感应电流的是( )A ．开关S 接通的瞬间B ．开关S 接通后，电路中电流稳定时C ．开关S 接通后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间D ．开关S 断开的瞬间解析：选ACD.开关S 接通的瞬间，开关S 接通后滑动变阻器滑片滑动的瞬间，开关S 断开的瞬间，都使螺线管线圈中的电流变化而引起磁场变化，线圈A 中的磁通量发生变化而产生感应电流．2.如图所示，在匀强磁场中，MN 、PQ 是两条平行金属导轨，而ab 、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒，两只电表可看成理想电表．当两棒以相同速度向右匀速运动时(运动过程中两棒始终与导轨接触)( )A ．电压表有读数，电流表有读数B ．电压表无读数，电流表无读数C ．电压表有读数，电流表无读数D ．电压表无读数，电流表有读数解析：选B.在两棒以相同速度向右匀速运动的过程中，磁通量不变，无电流产生，因无电流产生，根据电压表和电流表的测量原理知，两表均无读数．3.(2011·高考广东卷)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )A ．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B ．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C ．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D ．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析：选C.由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt 可知感应电动势的大小E 与n 有关，与ΔΦΔt即磁通量变化的快慢成正比，所以A 、B 错，C 正确．由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，即原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相反．原磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，故D 错误．4.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向内．一个矩形闭合导线框abcd ，沿纸面方向由左侧位置运动到右侧位置，则( )A ．导线框进入磁场时，感应电流的方向为abcdaB ．导线框离开磁场时，感应电流的方向为abcdaC ．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D ．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向左解析：选AD.只有导线框的cd 边或ab 边在磁场中运动时电路中才有感应电流，所以，cd 边在磁场中切割磁感线时，用右手定则判断知感应电流方向为abcda ，ab 边在磁场中切割磁感线时，产生的感应电流方向为adcba ；由楞次定律知，当线框进入时会受到阻碍，线框所受的安培力与运动方向相反，即向左；当线框离开磁场时，线框同样会受到阻碍，所受的安培力方向向左．综上所述，选项A 、D 正确．5.如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd ，在细长的磁铁的N 极附近竖直下落，保持bc 边在纸外，ad 边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中，线圈中感应电流( )A ．沿abcd 流动B ．沿dcba 流动C ．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd 流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba 流动D ．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba 流动，由Ⅱ至Ⅲ是沿abcd 流动解析：选A.穿过线圈的磁感线方向相反．由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最少为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减小，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd .6.(2012·宁夏高二检测)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5T ．一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m ，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是( )A ．电压表记录的电压为5 mVB ．电压表记录的电压为9 mVC ．河南岸的电势较高D ．河北岸的电势较高解析：选BD.海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁感线．根据右手定则，北岸是正极电势高，南岸电势低，所以D 正确C 错．根据法拉第电磁感应定律E ＝BL v ＝4.5×10－5×100×2 V ＝9×10－3 V ，所以B 正确A 错．7.如图所示为利用高频交变电流焊接金属工件的原理示意图，图中A 是高频交流线圈，C 是工件，a 是工件上的待焊接缝．当线圈A 中通往高频电流时，会产生一个交变磁场．假设焊接时，工件C 内磁场分布均匀，方向垂直于C所在平面，该磁场在C 中产生的感应电动势可视为变化率为k 的均匀变化磁场所产生的电动势．已知C 所围面积为S ，焊接时a 处的电阻为R ，工件其余部分电阻为r .求：(1)焊接时工件中产生的感应电动势E ；(2)焊接时接缝处产生的热功率P .解析：(1)根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt知 焊接时工件中产生的感应电动势E ＝ΔB ΔtS ＝kS . (2)根据闭合电路欧姆定律焊接时工件中的电流I ＝E R ＋r ＝kS R ＋rP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫kS R ＋r 2·R . 答案：见解析8.如图所示，水平面上有两根相距0.5 m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5 m，其电阻为r，与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T．现使ab以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动．(1)ab中的感应电动势多大？(2)若定值电阻R＝3.0 Ω，导体棒的电阻r＝1.0 Ω，则电路电流多大？解析：(1)ab中的感应电动势为：E＝BL v代入数据得：E＝2.0 V.(2)由闭合电路欧姆定律，回路中的电流I＝ER＋r 代入数据得：I＝0.5 A.答案：(1)2.0 V(2)0.5 A。
人教版高中物理选修3-2课件ZXXKCOM2011051716430147705
通直流，阻交流 通低频，阻高频
低频扼流圈（L大） 高频扼流圈（L小）
电容对交变电流的作用：
通交流，隔直流 通高频，阻低频
隔直电容器
高频旁路电容器 （C小）
例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频 成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图 示电路，其L的作用是________________，C的作用 是__________。
解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因 此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少 量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特 点，使绝大部分高频成分从C流过。
P38说一说
例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝ 220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相 同（L无直流电阻）。
高中物理课件
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第五章交变电流
第三节电感和电容对 交变电流的影响
引入：
在直流电路中，电压、电流和电阻的关系 遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电 路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等， 实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适 用．但是如果电路中包括电感、电容， 情况就要复杂了．
一、电感对交变电流的阻碍作用
电容器，接入交流电时，灯泡亮了，说明交流
能够通过电容器。
电容器对交流电路存在阻碍作用，且电容越大、
频率越高，阻碍作用越小。
（2）实验结论： 电容器有“通交流，隔直流”的作用。
(3)、实验现象分析：——电容通交隔直的原因
电容器通过充电和放电电路中就有了电流， 表现为交流通过了电路。
2.容抗
（1）反映电容对交流的阻碍作用
（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（A）C （2）将电源改为U＝220V的直流电源，则（）BC A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮 C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮
教科版物理选修3-2：习题课正炫式交变电流的变化规律及其图形问题知能演练轻松闯关
1.如图所示，下列对图像的描述正确的是( )A ．该电压是直流电压B ．该电压是交流电压C ．该电压的周期是0.2 sD ．该电压的频率是10/3 Hz解析：选BD.从图像可以看出每经过0.3 s 开始重复上一个过程，所以0.3 s 是一个周期，频率是103Hz ，在一个周期内，前0.1 s 电压为正值，后0.2 s 电压为负值，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，B 、D 对，A 、C 错．2.在相同时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则( ) A ．此交变电流的有效值为3 A ，峰值为3 2 AB ．此交变电流的有效值为3 2 A ，峰值为6 AC ．电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，峰值为300 2 VD ．电阻两端的交流电压的有效值为300 2 V ，峰值为600 V解析：选AC.根据交变电流有效值的定义方法可知，此交变电流的有效值即为该直流电的电流值为3 A ；根据正弦交变电流有效值与峰值的关系(I ＝I max /2)可知，交变电流的峰值为3 2 A ；根据部分电路欧姆定律，由U ＝IR 、U max ＝I max R ，得电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，峰值为300 2 V ，所以选项A 、C 正确，B 、D 错误．3.两只相同的电阻，分别通过简谐波形的交流电和方形波的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图所示，在简谐波形交流电的一个周期内，简谐波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q 1与方形波交流电在电阻上产生的焦耳热Q 2之比为Q 1Q 2等于( )A ．3∶1B ．1∶2C ．2∶1D ．4∶3解析：选B.题图甲为正弦交流电，其有效值为I 1＝I m 2＝12 A ．题图乙为方波电流，由于电流的热效应与电流的方向无关，所以其有效值为I 2＝I m ＝1 A ，因此Q 1Q 2＝I 21RT I 22RT ＝12.4.将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是( ) A ．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B ．通过电阻的电流为 2 A C ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V解析：选C.由图可读出E max ＝5 V ，T ＝4×10－2 s ，由f ＝1T 得f ＝0.25×102 Hz ，故A 错．由I max ＝E max R ＝1 A ，而I ＝I max 2＝22 A ，故B 错．由P R ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫222×5 W ＝2.5 W ，故C 正确．交流电压表测得有效值为522 V ，故D 错．5.(2011·高考安徽卷)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为 ( ) A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD. BL 2ω4R解析：选D.扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径L ，各点的平均速度v ＝L ω2，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义有：E ＝BL 2ω2，E 2R ×T 4＝I 2RT ，可得I ＝BL 2ω4R ，故D 正确，A 、B 、C 错误．6.如图所示，两只阻值不相同的电阻，阻值之比为1∶2，分别通以正弦波和方波电流．电流的最大值相等，则两只电阻产生的热功率的比是( )A ．1∶4B ．1∶2C ．1∶1D ．2∶1解析：选A.正弦波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q 正＝⎝⎛⎭⎫122RT ，则P 正＝Q 正T ＝12R ，方波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q 方＝12×2RT ，则P 方＝Q 方T ＝2R ，P 正P 方＝14，A 正确．7.(2012·咸阳高二检测)10匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势e ＝102sin(20πt )V ，求：(1)t ＝0时线圈的磁通量和磁通量的变化率；(2)线圈从中性面开始转过180°过程中，感应电动势的平均值和最大值之比． 解析：线圈转动过程中，根据线圈的磁通量的变化和电动势的变化关系，有 (1)因为E m ＝nBS ω＝n Φm ω.所以Φm ＝E m n ω＝10210×20π Wb ＝220πWb. t ＝0时，电动势e ＝0，磁通量为最大，如上式．根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化率就是电动势，所以，t ＝0时磁通量的变化率为0. (2)线圈从中性面开始转过180°过程的时间 t ＝12T ＝0.05 s ，感应电动势平均值E＝n×Φm－（－Φm）t＝10×2Φmt＝202πV.E m＝10 2 V，EE m＝202/π102＝2π.答案：(1)0(2)2π8.(2012·宝鸡市金台区高二检测)右图为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B＝0.5 T，线圈匝数N＝50匝，每匝线圈面积为0.48 m2，转速为150 r/min.在匀速转动过程中，从图示位置线圈转过90°开始计时．(1)写出交流感应电动势瞬时值的表达式．(2)画出e－t图线．解析：(1)从线圈平面经过中性面开始计时，则线圈在时间t内转过角度ωt，于是瞬时感应电动势e＝E m sinωt，其中E m＝2NBL v＝NBSω.画线时，最大值是正弦图线的峰值，由纵轴上的刻度值标出．交流电的角频率与正弦图线的周期相对应，ω＝2π/T.而周期由时间轴上的刻度值标出．由题意知：N＝50，B＝0.5 T，ω＝2πnT＝2π×15060rad/s＝5π rad/s，S＝0.48 m2，e＝E m sinωt，E m＝NBSω＝50×0.5×0.48×5πV＝188 V；所以e＝188sin(5πt) V，T＝2π/ω＝0.4 s. (2)e－t图线如图所示：答案：见解析。
高中物理复习_人教版高中物理选修3-2辅导课件
图29－5
解析
A．向右平动，其中磁通量不发生改变；
B．向下平动，其中磁通量增加； C ．转动时，虽磁场分布不变，但线圈的有效面积改 变，故磁通量改变； D．转动时，线圈中的磁通量不变； E．向上平动，虽磁通量减少，但线圈开路，仍无感应 电流；
F．变形时，正对有效面积增大，磁通量增大．
因此，B、C、F中有感应电流产生．
甲 乙 (1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？ (2)当线框沿图甲所示方向转过60°时，通过线圈的磁通 量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化量ΔΦ1为多少？ (3) 当线框绕轴沿图示方向由图乙中的 a′b′ 位置再转过 60°位置时，磁通量Φ3为多少？这一过程中ΔΦ2＝Φ3－Φ2为 多少？
解析
解析
放音时，是被磁化的磁带把磁隙软铁磁化，由于
磁带上的磁分布不均匀，形成变化的磁场，使绕在磁头 b 上 的线圈的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电流；录 音时，则是磁头 b 上线圈的电流发生变化，从而导致磁隙软 内的磁场发生变化，当磁带经过时，对磁带上磁的作用不同 而导致磁带上的磁重新分布，记录了声音信号，是线圈中电 流的磁效应． 动电生磁、动磁生电是两个不同的过程，要抓住过程的
解析
(1)由磁通量的定义可得：
Φ1＝B· S＝5×10－3 Wb． (2)Φ2＝B· S· cos 120°＝－2.5×10－3 Wb ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝7.5×10－3 Wb． 答案 (1)5×10－3 Wb
(2)－2.5×10－3 Wb
点评
7.5×10－3 Wb
磁通量的变化量一般用变化的绝对值表示即可．
答案 点评 B 对感应电流产生条件的阐述要严密：既要求电路
闭合，又要求磁通量变化．
二、关于磁通量的计算 例 2 如图 29 － 7 所示，一边长为 10 cm 的正方形线圈 abcd放在磁感应强度B＝0.5 T 的匀强磁场中，平面与磁场方 向垂直，规定此时线圈的磁通量为正，则：
人教版高中物理选修3-2第5章习题课4变压器的应用课件(41张)
串联在待测高流电路中 连接电流表
将大电流变成小电流
I1n1＝I2n2
(1)电压互感器是降压变压器，据UU12＝nn12，知n1＞n2. 电流互感器是升压变压器，据II12＝nn21，知n1＜n2. (2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志 ①测量仪器不同，前者 后者 ； ②原、副线圈匝数关系不同； ③原线圈接线方式不同，前者接在火线和零线间，后者接在火线上． (3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地．
AD [由题图可知A为电流互感器，B为电压互感器，因此a是
电流表，b是电压表，在A中，有I1n1＝I2n2，要把大电流变为小电
流，有n2＞n1；在B中，有
U3 U4
＝
n3 n4
，要把高电压变成低电压
2.如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路 图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压 有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈 匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝．电动机M的内 阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W．下列判断正确的是 ()
C [当理想变压器的输入电压U，以及原、副线圈的匝数比不
变时，副线圈两端的电压也不变，A项错误；由P出＝
U′2 R＋R0
知R增大
时，输出功率减小，又由P入＝P出得原线圈中的电流表读数要减小，
B项错误；Q向上滑动时，U′增大，而负载电阻不变，则输出功率
要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，C项正
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈 AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动 触头P的位置就可以调节输出电压U2.
最新-2021学年高二物理选修32课件：习题课43 电磁感应
要点提示:重力做功和安培力做功。重力势能减少,动能增加,电
能增加。重力做的功等于重力势能的减少量,克服安培力做的功等
于电能的增加量,合力的功等于动能的增加量。
探究一
探究二
当堂检测
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.电磁感应现象中的能量守恒
电磁感应现象中的“阻碍”是能量守恒的具体体现,在这种“阻碍”
答案:(1)10 m/s
(2)见解析图
⑥
⑦
探究一
探究二
当堂检测
问题导引
名师精讲
典例剖析
归纳总结解决电磁感应现象中的力学问题的思路
(1)对电学对象要画好必要的等效电路图。
(2)对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图。
(3)电磁感应中切割磁感线的导体要运动,产生的感应电流又要受
到安培力的作用。在安培力作用下,导体的运动状态发生变化,这
场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L=0.2 m,电阻
R=0.3 Ω接在导轨一端,ab是跨接在导轨上质量m=0.1 kg、电阻
r=0.1 Ω 的导体棒,已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2。从零
时刻开始,对ab棒施加一个大小为F=0.45 N、方向水平向左的恒定
拉力,使其从静止开始沿导轨滑动,过程中棒始终保持与导轨垂直
时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是(
)
探究一
探究二
当堂检测
问题导引
名师精讲
典例剖析
2 2
解析:设 ab 棒的有效长度为 l,S 闭合时,若
>mg,先减速再匀
2 2
2 2
高中物理选修3-2练习课件：5.4 变压器
7．(多选)[2014·山东高考]如图，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在 正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电 表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是( )
A．变压器输入功率为484 W B．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3
解析 因为变压器输入电压 U1 不变，即 V1 不变，而变压器原、副线圈的匝数比是固定
的，根据U1＝n1，所以 U2 n2
U2 不变，即
V2 不变。当负载电阻的滑片向上滑动时，电阻增大，I2
＝UR2则负载电路的电流 I2 减小，即 A2 减小。又知道nn21＝II12，所以 A1 减小。根据 P1＝U1I1，
故输入功率减小。选 C。
12．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环 形的铁芯上。AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压。在 输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变压器的滑动触头为Q。则( )
A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大 B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小 C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大 D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小 解析 当 P 的位置不动时，U2＝nn21U1 不变，将 Q 向下移动，R 变大，由 I2＝UR2知：I2 减小，故选项 B 正确；保持 Q 不变，R 就不变，将 P 逆时针旋转，则 n2 增大，U2 增大，所
4．电压与匝数的关系 原、副线圈的电压之比等于两个线圈的_匝__数__之比，即UU12＝__nn_12__。 5．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_降__压__变压器；副线圈的电压比原线圈电压高 的变压器叫_升__压__变压器。
2019-2020学年高二物理人教版选修3-2课件第五章习题课 变压器与电能的输送
答案:ABD
-7-
习题课:变压器与电能的输送
课堂篇 探究学习
随堂检测
探究一
探究二
1.匝数比不变的情况(如图甲所示)
确;由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V,根据电压与
匝数成正比知副线圈电压为25
000
V,所以输电线中的电流为I=
������ ������
=30 A,输电线损失的电压为ΔU=IR=30×100 V=3 000 V,输电线路
损耗功率为ΔP=ΔUI=90 kW,B错误;当传感器R2所在处出现火警时 其阻值减小,副线圈两端电压不变,副线圈中电流增大,定值电阻的
分压增大,所以电压表V的示数变小,C错误;由C知副线圈电流增大,
根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大,D正确。
答案:AD
-19-
习题课:变压器与电能的输送
课堂篇 探究学习
随随堂堂检检测测
12 3
1.(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的 滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的 方法有 ( ) A.向下滑动P B.增大交流电源的电压 C.增大交流电源的频率 D.减小电容器C的电容 解析:要使灯泡变亮,可以采取的方法有:向上滑动P,或增大交流电 源的电压,增大交流电源的频率,或增大电容器C的电容,选项B、C 正确,A、D错误。 答案:BC
A.保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大 B.保持P的位置及U1不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小 C.保持U1不变,S合在a处时,使P上滑,I1将增大 D.保持P的位置不变,S合到a处时,若U1增大,I1将增大
人教版高中物理选修3-2课件5.15.2习题课
(1)交变 电流的频率;
(2)交变 电流的有效
值; (3)写出
该电流的瞬时值表达式; (4)在什么时刻该电流的大小与
其有效值相等？
•
[变式题6]如图所示，为了一交变电流随 时间变化的关系图线，试求其有效值(后 半个周期为正弦交流)。
•
[变式题7] 一小型发电机 内的矩形线圈 在匀强磁场中 以恒定的角速 度ω绕垂直于 磁场方向的固 定轴转动，线圈匝数n=100，穿过每匝线圈 的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图所 示。发电机内阻r=5.0Ω，外电路电阻R=95Ω, 已• 知感应电动势最大值Em=nωΦm，
其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大 值。求：
(1)串联在外电路中的交流 电流表(内 阻不计)的读数;
(2)线圈 从t 0开始
1 周时时间 4 内通过电流 表的电荷量。
•
6.某交流发电机产生的感应电动势与时 间的关系如图所示，如果其他条件不变， 仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的 最大值和周期分别为( )
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•
[变式题1]下列有关交变电流的说法正确 的是( )
A.大小发生变化的电流就是交变电 流
B.只有图象是正弦曲线的电流才是交变 电流
C.按正弦规律变化的交流电和按余弦规 律变化的变流电有相同的变化特点
D.线圈在匀强磁场中转动产生按正弦规 律变化的交流电，就不能产生按余弦规 律变化的交流电
()
•
A .磁通量的变化
量为 NBS
B .平均感应电动
势为E 2NBS /
C .电阻R所产生的
热量为( NBS / 2 )2 /R
D .通过电阻R的电荷量为q NBS
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(3)图实716是测量Rx的实验器材实物图， 图中已连接了部分导线，滑动变阻器的 滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所 选的电路图，补充完成图实716中实物 间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压 表或电流表不至于被烧坏。
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2018年下学期
(3)图实716是测量Rx的实验器材实物图， 图中已连接了部分导线，滑动变阻器的 滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所 选的电路图，补充完成图实716中实物 间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压 表或电流表不至于被烧坏。
图所示，其读数应为__0_.3_9__7__mm(该值接近多次测量的平均值)。
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(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组 (电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约 3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若 干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量， 记录数据如下：
)
A. 0 C. 2πr2qk
B. 1 r2qk
2
D. πr2qk
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1、英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感 生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存 在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋q的小球。已知 磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动
着垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场，已知内部三角形
容器ABC边长为2a，内部磁感应强度大小为B，质量为m的粒子从AB边中点D
垂直AB进入内部磁场。如果要使粒子恰好不经过碰撞在磁场中运
动一段时间后又能从D点射入，下列说法正确的是(
)
A. 容器ABC与A′B′C′之间的磁感应强度大小也为B
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2018年下学期
8．(多选)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规
定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线
框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导
线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙
所示规律变化时，下列选项中正确的是( BD )
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5. (多选)如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有 一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到 达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2<v1)。若 小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则( )
A. 小物体上升的最大高度为 v12 v22 4g
B. 容器A′B′C′的边长为 2 3a
C. 粒子的速度大小为 Bqa
D.
m
粒子再次回到D点的最短时间为
7m
3Bq
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7. (多选)如图所示，两个重心重合的正三角形容器内分别存在 着垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场，已知内部三角形 容器ABC边长为2a，内部磁感应强度大小为B，且每条边的中点开 有一个小孔。有一带电荷量为＋q、质量为m的粒子从AB边中点D 垂直AB进入内部磁场。如果要使粒子恰好不经过碰撞在磁场中运
为B。当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面 之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导 电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为
()
A. IB , 负 q aU
B. IB , 正 q aU
C. IB , 负 q bU
D. IB , 正 q bU
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2(R r)
D. 从图示位置开始计时，则感应电动势
随时间变化的规律为e＝NBSωsin ωt
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6. (多选)如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内 阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO′以角度速ω匀速转动，从图示
位置转90°的过程中，下列说法正确的是( BC )
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3、如右图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀 强磁场。在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀 速运动，t＝0时刻，其四个顶点M′、N′、P′、Q′恰好在磁场边界 中点。下列图像中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规
律的是( ) B
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2、如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长
都为a和b，内有带电荷量为q的某种自由运动电荷。导电材料置
于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小
为B。当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面 之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导 电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为
A. 在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大 B. 在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大 C. 在t1～t2时间内， 金属圆环L内有逆时针方向的感应电流 D. 在t1～t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势
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9、在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校 准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。
动一段时间后又能从D点射入，下列说法正确的是( ACD )
A. 容器ABC与A′B′C′之间的磁感应强度大小也为B
B. 容器A′B′C′的边长为 2 3a
C. 粒子的速度大小为 Bqa
D.
m
粒子再次回到D点的最短时间为
7m
3Bq
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8．(多选)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规
速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体
棒的电阻，重力加速度为g。下列选项正确的是( C )
A. P＝mgv sinθ
B. P＝3mgv sinθ
C. 当导体棒速度达到 为 g sinθ
v 时加速度大小
2
D. 在速2 度达到2v以后匀速运动的过程中，
R上产生的焦耳热等于拉力所做的功
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B. 从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小 C. 从M到N的过程中，电场力 对小物体先做负功后做正功
D. 从N到M的过程中，小物体 受到的摩擦力和电场力均是先增大
后减小
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2018年下学期
5. (多选)如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有
一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到 达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2<v1)。若
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制作 10
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4、如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨
与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导
轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当
速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向
下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀
速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体
棒的电阻，重力加速度为g。下列选项正确的是( )
A. P＝mgv sinθ
B. P＝3mgv sinθ
C. 当导体棒速度达到 为 g sinθ
v 时加速度大小
2
D. 在速2 度达到2v以后匀速运动的过程中，
R上产生的焦耳热等于拉力所做的功
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(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如 图所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)。
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9、在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校 准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如
定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线
框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导
线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙
所示规律变化时，下列选项中正确的是(
)
A. 在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大 B. 在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大 C. 在t1～t2时间内， 金属圆环L内有逆时针方向的感应电流 D. 在t1～t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势
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4、如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨
与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导
轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当
速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向
下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀
A. 通过电阻R的电量 Q NBS
2 2(R r)
B. 通过电阻R的电量 Q NBS
Rr
C. 外力做功平均功率 P N 2B2S 2 2
2(R r)
D. 从图示位置开始计时，则感应电动势 随时间变化的规律为e＝NBSωsin ωt
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7. (多选)如图所示，两个重心重合的正三角形容器内分别存在
次数 1
2
3
4
5
6
7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30