高中物理选修32课后习题和答案以及解释.docx

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高中物理选修32课后习题和答案以及解释

课后练习一

第1讲电磁感应和楞次定律

1．如图17-13所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中

将有感应电流产生（）

A．向右做匀速运动B．向左做匀速运动

C．向右做减速运动D．向右做加速运动

答案：

CD

详解：

导体棒做匀速运动，磁通量的变化率是一个常数，产生稳恒电流，那么被线圈缠绕的磁铁将产生稳定的磁场，该磁场通过线圈c不会产生感应电流；做加速运动则可以；

2．磁单极子”是指只有S极或N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。

物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子，如题图4所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路，该回路旋转在防磁装置中，可认为不受周围其它磁场的作用。

设想有一个S极磁单极子沿abcd的轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是：

A.回路中无感应电流；

B.回路中形成持续的abcda流向的感应电流；

C.回路中形成持续的adcba流向的感应电流；

D.回路中形成先abcda流向而后adcba流向的感应电流

答案：

C

详解：

参考点电荷的分析方法，S磁单极子相当于负电荷，那么它通过超导回路，相当于向左的磁感线通过回路，右手定则判断，回路中会产生持续的adcba向的感应电流；

3．如图3所示装置中，线圈A的一端接在变阻器中点，当变阻器滑片由a滑至b端的过程

中，通过电阻R的感应电流的方向（）

A．由c流向dB．先由c流向d，后由d流向c

C．由d流向cD．先由d流向c，后由c流向d

答案：

A

详解：

滑片从a滑动到变阻器中点的过程，通过A线圈的电流从滑片流入，从固定接口流出，产生向右的磁场，而且滑动过程中，电阻变大，电流变小，所以磁场逐渐变小，所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这通过A线圈的电流从滑片流入，从固定接口流出种变化，此时通过R点电流由c流向d；从中点滑动到b的过程，通过A线圈的电流从固定接口流入，从滑片流出，产生向左的磁场，在滑动过程中，电阻变小，电流变大，所以磁场逐渐变大，所以此时B线圈要产生向右的磁场来阻止这种变化，通过R的电流仍从c流向d。

4．金属圆环的圆心为O，金属棒Oa、Ob可绕O在环上转动，如题图所示。

当外力使Oa逆时针方向转动时，Ob将：

A.不动B.逆时针转动；

C.顺时针转动；D.无法确定。

答案：

B

详解：

aob是一个闭合回路，oa逆时针运动，通过回路的磁通量会发生变化，为了阻止这种变化，ob会随着oa运动；

5．M和N是绕在一个矩形铁心上的两个线圈，绕法和线路如图12-5所示。

现将开关K从a处断开，然后合向b处．在此过程中，通过电阻R2的电流方向是（）

（A）先由c流向d，后又由c流向d

（B）先由c流向d，后由d流向c

（C）先由d流向c，后又由d流向c

（D）先由d流向c，后由c流向d

答案：

A

详解：

开关在a时，通过上方的磁感线指向右，开关断开，上方的磁场要消失，它要阻止这种变化，就要产生向右的磁场来弥补，这时通过R2的电流从c指向d；开关合到b上时，通过上方线圈的磁场方向向左，它要阻止这种变化，就要产生向右的磁场来抵消，这时通过R2的电流仍从c指向d；

6．图12-13为地磁场磁感线的示意图。

在北半球地磁场的竖直分量向下。

飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。

由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。

设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2¬（）

A、若飞机从西往东飞，U1比U2高

B、若飞机从东往西飞，U2比U1高

C、若飞机从南往北飞，U1比U2高

D、若飞机从北往南飞，U2比U1高

答案：

AC

详解：

注意地理南北极与地磁南北极恰好相反，用右手定则判断即可。

0（大纲版）高二物理同步复习课程

第4讲电磁感应中的功与能

主讲人：

徐建烽

1．下列说法中正确的是（）

（A）ab下落过程中，机械能守恒

（B）ab达到稳定速度以前，其减少的重力势能全部转化为电阻增加的内能

（C）ab达到稳定速度以前，其减少的重力势能转化为其增加的动能和电阻增加的内能

（D）ab达到稳定速度以后，其重力势能的减少全部转化为电阻增加的内能

答案:

C、D

详解：

ab下落过程中，要克服安培力做功，机械能不守恒，速度达到稳定之前其减少的重力势能转化为其增加的动能和电阻增加的内能，速度达到稳定后，动能不再变化，其重力势能的减少全部转化为电阻增加的内能。

选CD

2．如题图3所示，先后两次将一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动的速度相同。

第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1，第二次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W2，则：

A．W1>W2B．W1=W2C．W1

答案：

A

详解：

E=BLv

I=E/R=BLv/R

F=BIL=B^2L^2v/RW=Fd=B^2L^2dv/R=B^2SLv/R,选A

3．如图所示，竖直放置的平行金属导轨的一端跨接电阻R，质量一定的金属棒ab紧贴导轨无摩擦地自由滑动，在整个装置的空间加有垂直于导轨的匀强磁场，若导轨足够长，则在ab从静止开始下滑过程中，下列说法中正确的是（）

（A）ab将作自由落体运动

（B）ab的加速度将逐渐减小为零

（C）下滑过程中重力做功的功率逐渐增大到某一定值

（D）下滑过程中电阻R上消耗的功率将逐渐减小为零

答案:

B、C

详解：

开始重力大于安培力，ab做加速运动，随着速度的增大，安培力增大，当安培力等于重力时，加速度为零；当速度稳定时达到最大，重力的功率为重力乘以速度，也在此时达到最大，最终结果是安培力等于重力，安培力不为0，热损耗也不为0.选BC

4．如图所示。

足够长U形导体框架的宽度l=0.5m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成α=37°角，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m=0.2kg、有效电阻R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5。

导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时通过导体棒截面的电量为Q=2C。

求：

（1）导体棒做匀速运动时的速度。

（2）导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动时这一过程中，导体棒的有效电阻消耗的电功。

（sin37o=0.6，cos37o=0.8）

答案：

（1）5m/s。

（2）1.5J。

详解：

（1）导体棒做匀速运动时，重力沿斜面向下的分量等于安培力与摩擦力的和，即

（2）

5．如题图8所示的线圈A通有交变电流，图8—1为线圈A中电流随时间的变化图线。

在线圈A左侧固定放置一个闭合金属圆环B，设电流由a端流入、b端流出为正，那么t=0开始计时的第二个半周期内，B环中感应电流i和B环受到安培力F的变化正确的是：

①i大小不变，F先变小后变大；

②i先变大后变小，F先变小后变大；

③i的方向改变，F的方向不变；

④i的方向不变，F的方向改变。

A．①④B．②④C．①③D．②③

答案：

A

详解：

因为第二个半周期内，电流是均匀变化的，所以通过B的磁通量也是均匀变化的，它产生的感应电流不变，B中电流的大小方向均不变，但是A中的电流发生了变化，所以F的方向发生了改变。

选A

6．如图11所示，一个矩形导线框有一部分置于磁场中且其平面与磁场方向垂直，已知磁感强度B=0.10T，导线框ab=0.50m，ad=1.0m，当导线框以速度v=6.0m/s向右匀速运动时，导线框中的感应电动势________V。

若导线框每米长的电阻为0.1Ω,则线框中的感应电流为________A。

答案：

0.3，1.0

详解：

（1）

（2）导线框每米长的电阻为0.1Ω，则导线总电阻为0.3Ω，感应电流I=/R=1.0A

7．如图16所示，宽为l、光滑的导电轨道的弧形部分处于磁场外，轨道的水平部分处于垂直轨道平面向上、磁感强度为B的匀强磁场中，质量为2m的金属杆cd静止在水平轨道上，另一质量为m的金属杆ab，从弧形轨道上h高处由静止开始下滑。

设ab杆和cd杆始终与轨道垂直，且接触良好，ab杆与cd杆不会相碰，ab和cd杆的电阻均为R，轨道电阻不计。

求：

（1）回路abcd内电流的最大值。

（2）在ab杆运动的整个过程中可产生的热量。

答案：

（1），

（2）

详解：

设杆ab刚刚滑到水平轨道时的速度为，由机械能守恒得：

两杆儿在水平轨道上运动时，两杆儿组成的系统动量守恒，设最终达到共同速度为，有

由上述两式得：

由于两杆儿的电阻相等，电流强度时刻相等，因此产生热量相等，设每根杆儿上产生的热量为Q，根据能量守恒，有

解得：

8．如图所示，一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，线框在磁场中运动时只受重力和磁场力，线框平面始终与磁场方向垂直。

向上经过图中1、2、3位置时的速率按时间依次为v1、v2、v3，向下经过图中2、1位置时的速率按时间依次为v4、v5，下列说法中一定正确的是（）

A．v1＞v2B．v2＝v3C．v2＝v4D．v4＜v5

答案：

AC

详解：

从1到2，只受阻力，一定有v1＞v2，2到3，受重力，v2

选AC

9．固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长为l,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线．磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上（如图12-19），以恒定的速度v从ad滑向bc。

当PQ滑过的距离时，通过aP段电阻丝的电流强度是多大？

方向如何？

答案：

，由P流向a.

详解：

此时感应电动势为，电路为ap段电阻与bp段电阻并联，并联电路总电阻为，所以并联电路分压为，，方向由P流向a

10（大纲版）高二物理同步复习课程

第5讲电磁感应现象在现实生活中的应用

主讲人：

徐建烽

1．如图所示，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置．A线圈中通有如图（a）所示的交流电i，则：

A.在t1到t2时间内A、B两线圈相吸

B.在t2到t3时间内A、B两线圈相斥

C.t1时刻两线圈间作用力为零

D.t2时刻两线圈间作用力最大

答案：

ABC

详解：

在t1到t2时间内，正方向的电流减小，向右的磁场减小，通过B的磁场与A同方向，为力阻止磁场的减小，B要产生同方向的磁场来补偿，通过右手定则判定，B线圈的感应电流与A线圈一致，电流同向，线圈相吸；同理可以判断B正确；t1时刻，A的电流变化率为0，B中没有感应电流，作用力为0；t2时刻A的电流为0，作用力也为0；选ABC

2．如图11－9所示，一个U形导体框架，其宽度L=1m，框架所在平面与水平面的夹用α=30°。

其电阻可忽略不计。

设匀强磁场与U形框架的平面垂直。

匀强磁场的磁感强度B＝0.2T。

今有一条形导体ab，其质量为m＝0.5kg，有效电阻R=0.1Ω，跨接在U形框架上，并且能无摩擦地滑动，求:

（1）由静止释放导体，导体ab下滑的最大速度vm；

（2）在最大速度vm时，在ab上释放的电功率。

（g=10m/s2）

答案：

（1）2.5m/s

（2）2.5W

详解：

（1）导体ab受G和框架的支持力N，而做加速运动由牛顿第二定律

mgsin30°=ma

a=gsin30°=5（m/s2）

　　但是导体从静止开始运动后，就会产生感应电动势，回路中就会有感应电流，感应电流使得导体受到磁场的安培力的作用。

设安培力为FA

　　随着速度v的增加，加速度a逐渐减小。

当a=0时，速度v有最大值

（2）在导体ab的速度达到最大值时，电阻上释放的电功率

3．如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则（）

A．磁铁的振幅不变B．磁铁做阻尼振动

C．线圈中有逐渐变弱的直流电D．线圈中逐渐变弱的交流电

答案：

B

详解：

1、磁铁上下振动，使闭合线圈中的磁通量发生周期性变化，所以产生交流电流；

2、交流电流产生感应磁场，会阻碍磁铁的振动，所以振动幅度逐渐减弱，即磁铁做阻尼振动；

3、由于磁铁振动减弱，所以磁通量的变化变弱，所以产生的感应电流也变弱。

4．图12-1中T是绕有两组线圈的闭合铁心,线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里,若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动可能是（）

（A）向左匀速运动（B）向右匀速运动

（C）向左匀加速运动（D）向右匀加速运动

答案：

C

详解：

匀速运动时，右边线圈产生磁场是稳定的，通过左边线圈的磁场也是稳定的不能产生电流，AB错；向左匀加速运动时，右边线圈产生磁场向下，且增大，那么通过左边线圈的磁场也增大，产生感应电流刚好通过二极管，C对，D错；

5．如图所示，L1、L2、L3、L4是四根足够长的相同的光滑导体棒，它们彼此接触，正好构成一个正方形闭合电路，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，现设法使四根导体棒分别按图示方向以相同大小的加速度a'同时从静止开始做匀速平动．若从开始运动时计时且开始计时时abcd回路边长为l，求开始运动后经时间t回路的总感应电动势．

答案：

4B（l+a't2）a't

详解：

经时间t后，4根导体棒又构成边长为l'=l+a't2的正方形闭合电路，每根导体棒产生的感应电动势为e1=Bl'vt，式中vt=a't．题中所求的总电动势

e总=4e1=4B（l+a't2）a't．

6．图所示，甲中两条轨道不平行而乙中的两条轨道是平行的，其余物理条件都相同，金属棒MN都正在轨道上向右匀速平动，在棒运动的过程中，将观察到：

A.L1、L2小电珠都发光，只是亮度不同B.L1、L2都不发光

C.L2发光，L1不发光D.L1发光，L2不发光

答案：

D

详解：

乙中右边闭合回路的磁通量变化是稳定的，所以导体棒产生的电流是恒定的，在左边的线圈不能产生感应电流，L2不发光，甲中右边闭合回路的磁通量变化率是变化的，导体棒产生的电流也是变化的，所以在左边的线圈能够产生感应电流，L1能发光。

选D

7．一根质量为m的条形磁铁，在光滑的水平塑料板上向右运动，穿过一个固定着的金属环，如题图10所示，如果它通过位置A时的速度是v1，通过位置B时的速度是v2，那么在磁铁经过AB这段路程的时间内，金属环中电流产生的热量为。

答案：

详解：

根据能量守恒判断，金属环中产生的热量等于初动能减去末动能，即

10（大纲版）高二物理同步复习课程

第6讲自感与互感

主讲人：

徐建烽

1．如图，甲乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，使电路达到稳定，灯泡S发光。

下面说法中正确的是（）

A．在电路甲中，断开K，S将渐渐变暗。

B．在电路甲中，断开K，S将先变亮，然后渐渐变暗。

C．在电路乙中，断开K，S将渐渐变暗。

D．在电路乙中，断开K，S将先变亮，然后渐渐变暗。

答案：

AD

详解：

断开K时，电路（a）中线圈L产生自感电动势，与电阻R和灯S组成回路，使回路中电流I1逐渐减小至零。

所以灯S是渐渐变暗的。

电路（b）中，K断开时，线圈L中产生的自感电动势要阻碍原来的电流I1减小，它与灯S和电阻组成闭合回路，回路中电流方向是顺时针的，电流从I1渐渐减小为零。

可见，断开K后，电路（b）中原来通过灯S的电流I2立刻消失，而由自感电动势提供的电流I1从右至左流过灯S，然后再逐渐减小为零，所以灯S是先变亮（闪亮），后变暗。

2．如题图7所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，如果断开开关S1，接通S2，A、B两灯都能同样发光。

最初S1是接通的，S2是断开的。

那么，可能出现的情况是：

（）

①刚一接通S2，A灯就立即亮，而B灯则迟延一段时间才亮；

②刚接通S2时，线圈L中的电流为零；

③接通S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗；

④断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下然后熄灭。

A．②③B．①③④C．①②④D．②③④

答案：

D

详解：

开始时S1接通，刚接通S2时AB都在回路中，所以AB都亮，由题设正常发光，A错，这时对于电感而言电流从0到有，所以感抗极大，瞬间由于电感抑制作用过电感电流为0，故B对，接通瞬间相当于电感断路。

但是电感不阻止电流改变，所以一段时间后电流稳定，相当于电感吧B短路了，所以C对断开S2之前B无电流通过，电流过A和L，断开后，A不在任何闭合回路中，立即灭，L中原来有电流，由于抑制电流改变的作用（你也可以理解为本来L中的电流使L成为电磁铁，电流有减小趋势，所以通过L的磁通量变化，电磁感应产生电动势，作用在L与B的回路中产生电流）总之B有电流通过，断开瞬间过B的电流很大（就是稳定态过L的电流，相当于只有一盏灯接在电路里的电流），所以B亮，但是后来电流还是会变小直至为0，B灭。

3．如图3所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在测实验完毕后，将电路拆去时应（）

A.先断开开关S1B.先断开开关S2

C.先拆去电流表D.先拆去电阻R

答案：

B

详解：

断开S1，拆除电流表，拆除电阻，效果都是一样的，由于L的自感作用，它要阻止电流的变化会产生a到b的感应电流，这时，如果S2没有断开，就会有电流反向流入电压表，相当于电压表反接，会损坏电压表；所以要先断开S2

4．如图所示，接通电路，待灯泡A正常发光，设此时刻为。

然后断开电路，设断开瞬间时刻为，最后电路在时刻达到稳定。

请作出这段时间里线圈和灯泡中各自电流的变化示意图。

答案：

5．如图所示，两灯D1、D2完全相同，电感线与负载电阻及电灯电阻均为R．

（1）在电键S闭合的瞬间，较亮的灯是____；

（2）电键S断开的瞬间，看到的现象是____。

答案：

（1）D1

（2）D2立刻熄灭，D1逐渐变暗，直至熄灭。

详解：

（1）在电键S闭合的瞬间，电流不能通过电感，流过D1的电流分流到D2和负载电阻，所以通过D1的电流比通过D2的电流大，D1较亮；

（2）电键S断开的瞬间，电感会产生反向的电流，在D1与电感构成的回路中流动，所以D1会逐渐变暗，最终熄灭；而D2则立即熄灭；

6．图12-16为一演示实验电路图，图中L是一带铁心的线圈，A是一灯泡，电键K处于闭合状态，电路是接通的．现将电键K打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从____端到____端．这个实验是用来演示____________现象的。

答案：

b，a，自感

详解：

在S断开前，自感线圈L中有向右的电流，断开S后瞬间，L的电流要减小，于是L中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零。

原来跟L并联的灯泡A，由于电源的断开，向右的电流会立即消失。

但此时它却与L形成了串联的回路，L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过，方向由b到a。

这就是自感现象；

7．如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。

电键K原来是合上的，在K断开后，分析：

（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？

（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？

答案：

（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。

（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。

第7讲交流电

主讲人：

徐建烽

1．如图4-7甲所示，一线圈边长L=ab=40cm，L′=bc=20cm，匝数N=100，绕通过ad与bc的中点的轴OO′以角速度ω逆时针方向转动，设匀强磁场的磁感强度B=1.5T，转动轴OO′与磁感线垂直，矩形线圈的总电阻r=1Ω，外电阻R=1Ω。

其它电阻不计。

若已知线圈所受到磁场力的最大力矩为Mmax=7.2N•m，求：

（1）感应电动势的最大值。

（2）线圈转动的角速度。

（3）线圈从图示位置转过90°时，感应电动势的平均值。

（4）在线圈转动一周的过程中，电路所产生的热功率。

（5）当线圈平面与磁感线夹角为60°时（如图4-7乙所示），所受的磁力矩。

答案：

（1）6V，

（2）0.5rad/s，（3）3.8V，（4）1.8W，（5）1.8N•m。

详解：

1）感应电动势的最大值为6V，

（2）线圈转动的角速度为0.5rad/s，

（3）线圈从图示位置转过90°时，感应电动势的平均值为3.8V，

（4）在线圈转动一周的过程中，电路所产生的热功率为1.8W，

（5）当线圈平面与磁感线夹角为60°时,所受的磁力矩为1.8N•m

2．使右图5中所示的交流电通过10Ω的电阻R，则R的发热功率为___________用交流电流表测量，此电流表的读数为___________。

答案：

45W，2.12A

详解：

交流电最大值为3A，有效值为2.12A，发热功率

3．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）

A.（2πl2nB）2/P

B.2（πl2nB）2/P

C.（l2nB）2/2P

D.（l2nB）2/P

答案：

B

详解：

感应电动势最大值，有效值为，灯泡的功率

4．钳形电流表的外形和结构如图4（a）所示.图4（a）中电流表的读数为1.2A.图4（b）中用同一电缆线绕了3匝，则（）

A.这种电流表能测直流电流，图4（b）的读数为2.4A

B.这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为0.4A

C.这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A

D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图4（b）的读数为3.6A

答案：

D

详解：

钳形电流表的工作原理是利用电磁感应原理,把电缆线中的高电流变成电流表是低电流,再用刻度来表示电缆线中的高电流,因为电流表的量程有限.它只能测交流电流.

设电缆线中的电流为I,电流表内线圈匝数为N,如图4（a）中电流表的读数为1．2A,则I/1.2=N/1,所以N=I/1.2（电流比等于匝数比的倒数）

图4（b）,设电流表的读数为I1,则I/I1=N/3=（I/1.2）/3=I/3.6,所以I1=3.6A

5．三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程，建成后将是中国规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积1×106km2，占长江流域面积的56％，坝址处年平均流量为Q=4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量指26台发电机组同时工作时的总发电功率为P=1.82×107KW.年平均发电约为W=8.40×1010kWh，该工程将于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两