学科内与“电流”综合的实际题例析，本文主要内容关键词为：电流论文,学科论文,题例析论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
根据高考改革方案及对前两年理科综合试题的分析发现，目前的综合主要是学科内的综合，并强调与实际问题的结合。对物理学科而言，有关“电流”的学科内综合问题也很普遍，其中不乏联系实际的问题，现举例说明。
例1 某商场安装了一台倾角30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下，以0.4m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW。不载人时测得电动机的电流为5A， 若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少？（设人的平均质量为60kg，g＝10m/s[2]）
解 当自动扶梯空载时的功率为P[,0]＝IU＝5×380＝1.9（kw），满载时自动扶梯能提供的有效输出功率为P＝P[,m]－P[,0]＝4.9－1.9＝3（kw）。由于匀速上升时扶梯对人的支持力N与重力nmg平衡，所以
P＝Nvsin30°＝nmgvsin30°
从而有
评析 此题为1998年上海高考题，涉及到功率（包括电流做功的功率）、运动状态、平衡条件、能量守恒等多个知识点，又与日常生活紧密联系起来，较好地考察了学生应用所学知识解决实际问题的能力。
例2 为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图a所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录仪图中未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各个位置的速度和加速度，如图b所示，假设磁体端部磁感应强度B＝0.004T，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体的宽度与线圈宽度相同且都很小，线圈匝数n＝5，长L＝0.2m，电阻R＝0.4 Ω（包括引出线的电阻），测试记录下来的电流——位移图线如图c所示。
（1）试计算在离O点（原点）30m和130m处列车的速度v[,1]和v[,2]的大小。
（2）假设列车做匀加速直线运动，求列车的加速度大小。
（2）从图上读得s＝100m，则
a＝（v[2][,2]－v[2][,1]）/2s＝0.405m/s[2]
评析 本题是以铁路营运、火车提速问题为背景、结合火车测速的实际问题，考察了物理学中的有关电磁感应的计算、匀变速直线运动公式的应用，同时还考察了运用i－s图象提取有关信息的能力（看出不同位置的感应电流的大小及方向）。
例3 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机， 它可以把气体的内能直接转化为电能，如图表示出了它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的带正电和带负电的微粒，而从整体上呈中性，）喷射入磁场，在场中有两块金属板a、b，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的离子体速度为v， 金属平板的面积为S，板间距离为d，匀强磁场磁感强度为B，方向与v垂直，可调节的电阻R接在两极之间，设电离气体充满两极间的空间， 其电阻率为ρ。求通过电阻R的电流的大小和方向。
解 把两极间的整个气体看作是一个导体，导体在磁场中做切割磁感线运动，因而产生感应电动势ε＝Bvd，导体的电阻为r＝ρd/S，它相当于电源的内电阻，则电路的电流
方向：a→R→b。
评析 磁流体发电是一项新兴技术，从原理上看，它有许多的优点，此题用到的规律和方法都是书本上的（包括气体的电离），但是解法又是非常规的。因此，在学习的过程中，应注重对知识的理解，加强知识的应用。
例4
“西电东送”是我国经济实现跨地区可持续性快速发展的重要保证。为此在相距为L的AB 两地间铺有两条并在一起的彼此绝缘的均匀输电线，通常称为“双线电缆”。
（1）远距离输送交流电都采用高压输电， 我国正在研究用比330kV高得多的电压输电，采用高压输电的优点是（ ）
A.可节省输电线的铜材料
B.可根据需要调节交流电的频率
C.可减少输电线的能量损失
D.可加快输电的速度
（2）将低压交流电变成高压交流电向远处输送。应用了______装置；将直流电变成交流电的装置称为________；将交流电变成直流电的装置称为________。
（3）通电后输电线常“嗡嗡”作响， 除了风的吹动引起电线振动以外，试分析其它可能的原因。
（4）受15 号强台风影响，发生了一次事故，科技人员经检查后断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线接了一个电阻。检查人员经过下面的实验测量可以确定损坏处的位置：
a.将B端的双线断开，在A处测出双线两端间的电阻为R[,A]；
b.将A端的双线断开，在B处测出双线两端间的电阻为R[,B]；
c.在A端加上已知电压U[,A]，在B 端用内阻很大的电压表测出两线间的电压为U[,B]。
试由题给测量结果确定损坏处的位置。
答：（1）A、C （2）变压器、逆变器、整流滤波器
（3）相互作用的磁场力；地磁场的影响；静电荷的相互吸引
（4）设单位长度电阻为r，漏电处电阻为R，漏电处距A端为x， 则等效电阻为
R[,A]＝rx＋R，R[,B]＝r（L－x）＋R
评析 本题以“西电东送”为背景，其实是一个远距离输电的问题，涉及了电场力、磁场力、欧姆定律等多方面内容。
例5 由于光照而产生电动势的现象称为光电效应， 太阳能电池就是依据光电效应设计的单晶硅太阳能电池。在能的利用中，它有许多优点，但是也存在着一些问题，如受到季节、昼夜及阴晴等气候条件限制，为了能尽量地解决这些问题，可把太阳能电池送到太空中并通过一定的方式让地面上的固定接受站接受电能。
（1）太阳能电池应该置于（ ）
A.返回式卫星B.异步卫星C.同步卫星
（2）这种发电卫星有什么好处？说明理由。
（3）发电卫星输出的总电能是巨大的，可达几百万伏， 几十万安，你认为选择什么材料做母线导体为佳？
（4）巨大电能从母线到地面的输出方式可采用（ ）
A.直接用粗长导体输送
B.转化成红外线的形式向地面辐射
C.转化成激光输送
D.转化成微波输送
答：（1）C；（2）无污染，光能利用率高，使用寿命长， 经济效益高；（3）超导体母线。损失的电能极小，且导体质量小， 利于送入天空，能源利用率高，经济效益好。（4）D
评析 太阳能电池是一种理想的能源，其制成的基础是光电效应。除考察了电流的传送问题外，还考察了万有引力、地球同步卫星等内容。
以上几例用到的规律和方法都是书本上的，但似乎又超出了书本的内容：背景材料密切联系实际，物理情景设计新颖，正是未来高考的命题趋势。因此，我们在学习的过程中，应注重对知识的理解，加强知识的应用，切莫死记硬背。