立足教材 挖掘问题 提升能力

许多高考试题往往源于教材，稳而不难、新而不偏、活而不怪，但肯定是能体现“以能力测试为主导，考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力”的理科综合命题指导思想.

笔者发现，许多高三学生在交流电这一章的复习中，虽然能较好的掌握交流电的产生，瞬时值、有效值的辨别，变压器的公式计算以及远距离输电问题，但对教材内容不能仔细阅读，或者阅读时囫囵吞枣、粗枝大叶，对一些问题不能很好的审视.而这些问题往往可以作为考题的背景或原型，如果在高三复习备考时，对这些问题若没有很好把握，可能会造成不必要的失分而导致终身遗憾.

下面针对人教版物理选修3-2第五章《交变电流》教材中的内容，设置问题，引导阅读，提高复习效率，提升学生能力.

问题1 如图1所示，在输电线路的三条输电线上方还有两条导线与大地相连，它们有什么作用？

这是一幅来自人教版物理选修3-2第五章《交变电流》P30中的图片，问题的设置来自于人教版物理选修3-1第一章《静电场》P27的内容，考查的是静电屏蔽的知识，但可以跟交流电的实际问题结合，现实生活中在野外也经常能观察到高压输电的铁塔，这个问题的设置对学生运用知识联系生活实际，并能解答一些实际问题的帮助非常大.

答：野外高压输电线受到雷击的可能性很大，输电线上方另装两条导线不是用来输电，而是与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击.

问题2 交、直流发电机的区别

问题的设置可以结合下面的一道例题的求解来进行.

如图4所示是交流发电机的示意图，图中甲、丙两个位置都是中性面，没有感应电流，在图乙和图丁位置，都是B∥S，是感应电动势最大的两个位置.转动到这个位置的AB和CD上的电流方向都如图乙和丁所示，都是向外的.由于AB引出端始终与滑环K相连、CD引出端始终与滑环L相连，使得流过电阻R的电流方向相反，即流过电阻R的电流是交变电流.

而图2所示的装置示意图中，线框的引出端与两个半圆形的滑环相接触，使得在转动过程中每一根引出端每转动半周便与不同的半圆形滑环相接触，从而使得若在前半周电流从线框引出端流向上面的半圆形滑环，后半周仍能从上面的半圆形滑环流出，保证 始终为电源的正极，因此此题的正确选项为B.

可见，交流与直流发电机的区别在于线框引出端与滑环的连接方式不同.

问题3 使用220 V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳与电源之间都有良好的绝缘，但是，有时候用手触摸外[JP3]壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管也会发光，这是为什么？[JP]

这个问题直接来源于人教版物理选修3-2第五章《交变电流》P39.不少学生虽然知道电容器“通交流，隔直流，通高频，阻低频”，电感线圈“通直流，阻交流，通低频，阻高频”的结论，但有时真要用起来，又联系不起来了.

答：与电源相连的机芯和金属外壳可以看做电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这个“电容器”，虽然这一点点“漏电”一般不会造成人身伤害，但是为了确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地.

另外，在复习“电感和电容对交变电流的影响”时，还可以设置这样的问题来引起学生的思考：[TP11GW35.TIF，Y#]

问题4 如图5所示，滑动变阻器也是线圈绕组，它是否也要考虑电感？

滑动变阻器是中学物理中最常用的电子元件之一，学生觉得变阻器只有电阻，哪里还会去考虑电感这个问题.[TP11GW36.TIF，Y#]因此对这个问题在复习中让学生思考一下，很能引起他们的兴趣.我们可以结合图6讲解一下双线绕法使学生明白消除自感的方法.对于这个问题的解答，我们只要点到为止，理解就可以了，不必做过多的解读.

另外，我们还要提醒学生注意人教版物理选修3-2第五章《交变电流》中下面的这一段话：

“电容不仅存在于成型的电容器中，也存在于电路的导线、元件及机壳间.有时候这种电容的影响是很大的，当交流的频率很高时更是如此.

同样，电感也不仅存在于成型的线圈中.在远距离输电，输电线的电感和电容都很大，它们造成的损失常常比电阻造成的还要大.”

针对这一段话，可以设置下面这样的一个问题：

问题5 就你所掌握的物理知识，请你阐述觉得是直流输电好还是交流输电好？

对于这个问题的解答，可以参考人教版物理选修3-2第五章《交变电流》P47的“科学漫步”结合图7的列表讲述输电技术的发展.

由图7可知，人类历史上最早的输电线路是直流的，输电电压从最初的100 V逐步提高到1885年的6 kV.但由于受制造高电压、大功率直流发电机的制约，又不能直接给直流升压，而远距离输电又需要高电压，这限制了直流输电的发展.而19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器，使交流输电获得长足发展.但交流输电又受线路电阻和电感、电容产生的感抗和容抗的制约，甚至在导线粗、线路长度情况下，感抗和容抗的作用会超过电阻.另外交流输电时，为同一电网供电的所有发电机都必须同步运行，即保持相位相同.而要使电网内所有发电机同步运行，在技术上是很困难的.这就使得人们又把目光转向了直流输电，因为，对稳定的直流来说只有电阻，没有感抗和容抗问题，同时直流输电也不存在同步问题.

因此，现代的直流输电模式可以采用图8这样的模式进行：即仍采用交流发电机来进行发电，经升压后在送电端用专用的“整流”设备将交流变换为直流，在用户端再用专用的“逆变”设备将直流电变换为交流电这样只在输电环节使用直流，就很好地解决了交流输电当中的感抗、容抗和发电机的同步问题.我们国家现在采用直流输电工程的有：三峡至常州正负500 kV直流输电工程、三峡至广东正负500 kV直流输电工程、宁夏至山东正负660 kV直流输电工程、四川至上海正负800 kV直流输电工程等.

问题6 在学校或小区配电房里，往往有如图9所示的配电板，正面有大电流表，量程为400 A，猜测其内部的结构为怎样？

以上的几个问题的挖掘都来自于教材，虽然看上去都是一些微不足道的小问题，但都是学生在复习中容易忽视和遗忘的知识，而这些问题往往又可以作为题目的背景或情景展现.如果教师在高考复习备考过程中能经常有意识的渗透这些问题，不仅对学生备考有帮助，同时能在潜移默化中提升学生的能力，而这又是我们最终追逐的目标.