第11講恒定電流和交變電流專題四內(nèi)容索引010203考情分析?備考定向核心梳理?規(guī)律導(dǎo)引高頻考點(diǎn)?探究突破04新題演練?能力遷移05怎樣得高分考情分析?備考定向命題熱點(diǎn)考題統(tǒng)計(jì)第11講

恒定電流和交變電流熱點(diǎn)一

直流電路的動(dòng)態(tài)分析2020卷Ⅰ,17熱點(diǎn)二

交變電流的產(chǎn)生和描述2018卷Ⅲ,16熱點(diǎn)三

變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題2020卷Ⅱ,19;2020卷Ⅲ,20命題熱點(diǎn)考題統(tǒng)計(jì)第12講

電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用熱點(diǎn)一

電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題2018卷Ⅱ,18;2018卷Ⅲ,20;2019卷Ⅰ,20;2019卷Ⅱ,21熱點(diǎn)二

電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題2018卷Ⅰ,17;2019卷Ⅲ,19;2020卷Ⅰ,21;2020卷Ⅲ,24;2021卷Ⅰ,25;2021卷Ⅱ,21;2022乙卷,24熱點(diǎn)三

電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題2022甲卷,20命題規(guī)律

近幾年高考命題點(diǎn)主要集中在:直流電路功率的計(jì)算和動(dòng)態(tài)分析,變壓器和交流電路與日常生活、生產(chǎn)相結(jié)合,電磁感應(yīng)現(xiàn)象和楞次定律,電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題和能量問(wèn)題。其中,法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合動(dòng)力學(xué)和能量的綜合應(yīng)用,常以計(jì)算題形式出現(xiàn);其他命題點(diǎn)主要以選擇題的形式考查。復(fù)習(xí)備考時(shí)要特別注意電磁感應(yīng)中的路和場(chǎng)、力和運(yùn)動(dòng)、功和能的問(wèn)題。核心梳理?規(guī)律導(dǎo)引【知識(shí)脈絡(luò)梳理】

【規(guī)律方法導(dǎo)引】

1.知識(shí)規(guī)律(1)閉合電路的歐姆定律。②U路=E-Ir。(2)交變電流的“四值”。①最大值:Em=nBSω。②瞬時(shí)值:e=Emsinωt。③有效值:由電流的熱效應(yīng)定義求解。(3)理想變壓器的四個(gè)基本關(guān)系。①功率關(guān)系:P出=P入。④頻率關(guān)系:f1=f2。2.思想方法(1)物理思想:等效思想、守恒思想。(2)物理方法:圖像法、等效法、程序法、分析推理法、特殊值法。高頻考點(diǎn)?探究突破命題熱點(diǎn)一直流電路的動(dòng)態(tài)分析常以選擇題的形式考查閉合電路的歐姆定律。例1(多選)(2021·廣西南寧高三一模)在如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r,R1是定值電阻,R2是滑動(dòng)變阻器,電流表A和電壓表V1、V2均為理想電表,C為電容器。閉合開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器的滑片P從上向下滑動(dòng)一段距離,電路穩(wěn)定后與滑動(dòng)前相比,下列說(shuō)法正確的是(

)A.電流表A的示數(shù)變大B.電壓表V1的示數(shù)變大C.電壓表V2的示數(shù)變大D.電容器C的電荷量變大思維導(dǎo)引

答案:BD解析:

滑動(dòng)變阻器的滑片P從上向下滑動(dòng)一段距離,接入電路的總電阻增加,總電流減小,電流表A的示數(shù)變小,外電壓增大,電壓表V1的示數(shù)變大,R1兩端電壓減小,電壓表V2的示數(shù)變小,R2兩端電壓增加,電容器C兩端電壓增加,電荷量變大,故選BD。規(guī)律方法

閉合電路動(dòng)態(tài)分析的兩種方法(1)程序分析法:(2)利用結(jié)論法:“串反并同”法所謂“串反”即某一電阻增大(減小)時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都減小(增大);所謂“并同”即某一電阻增大(減小)時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都增大(減小)。拓展訓(xùn)練1(2022·廣西玉林期末)如圖甲所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E=4V,電表均為理想電表。閉合開關(guān)S,讓滑動(dòng)變阻器的滑片C從B端向左滑動(dòng)的過(guò)程中,電路中的一些物理量的變化規(guī)律如圖乙所示,其中,U、I分別是電壓表V、電流表A的示數(shù),R是滑動(dòng)變阻器AC間的電阻,P出是電源的輸出功率,η是電源的效率。則(

)甲

乙A.電源的內(nèi)阻為3ΩB.滑動(dòng)變阻器最大阻值為5ΩC.Ⅰ圖c點(diǎn)的坐標(biāo)為(3.2V,2.56W)D.Ⅱ圖a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.8A,2V)答案:C

功率P出=UI=3.2×0.8

W=2.56

W,故Ⅰ圖c點(diǎn)的坐標(biāo)為(3.2

V,2.56

W),選項(xiàng)C正確。題圖乙中Ⅱ圖a點(diǎn)滑動(dòng)變阻器達(dá)到了最大阻值,此時(shí)I=0.8

A,U=3.2

V,a點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.8

A,3.2

V),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。命題熱點(diǎn)二交變電流的產(chǎn)生和描述常以選擇題的形式考查交變電流的產(chǎn)生原理和圖像。例2(多選)圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)示意圖,電阻為r=2Ω的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接,右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中理想交流電壓表示數(shù)是10V,圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像,則下列說(shuō)法正確的是(

)思維導(dǎo)引

答案:AD

規(guī)律方法

1.線圈通過(guò)中性面時(shí)的特點(diǎn)(1)穿過(guò)線圈的磁通量最大。(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。(3)線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次,感應(yīng)電流的方向改變一次。2.交變電流“四值”的應(yīng)用(1)最大值:分析電容器的耐壓值。(2)瞬時(shí)值:計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)刻的受力情況。(3)有效值:電表的讀數(shù)及計(jì)算電熱、電功、電功率和保險(xiǎn)絲的熔斷電流。(4)平均值:計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量。拓展訓(xùn)練2(多選)如圖甲所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以ad邊與bc邊中點(diǎn)連線為軸,繞其做逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),線圈中產(chǎn)生交變電流如圖乙所示,設(shè)沿abcda方向?yàn)殡娏髡较?則(

)甲

乙A.乙圖中t3時(shí)刻對(duì)應(yīng)甲圖中的③圖B.乙圖中Ot1時(shí)間段對(duì)應(yīng)甲圖中①至②圖的過(guò)程C.若乙圖中t2等于0.02s,則交變電流的頻率為50HzD.若乙圖中t4等于0.02s,則1s內(nèi)電流方向改變100次答案:BD

解析:

乙圖中t3時(shí)刻對(duì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,而甲圖中的③圖對(duì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,故①錯(cuò)誤;O時(shí)刻對(duì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,和①對(duì)應(yīng),t1時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)最大,和②對(duì)應(yīng),從①命題熱點(diǎn)三變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題常以選擇題形式考查含變壓器的動(dòng)態(tài)電路。例3(2020·山東卷)圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=22∶3,輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω,額定電壓為24V。定值電阻R1=10Ω、R2=5Ω,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為(

)A.1ΩB.5ΩC.6ΩD.8Ω甲

乙思維導(dǎo)引

答案:A

例4(2022·四川宜賓二診)國(guó)家體育館“鳥巢”隱藏著一座年發(fā)電量比較大的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),假設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓恒為250V,通過(guò)理想變壓器向遠(yuǎn)處輸電,如圖所示,所用輸電線的總電阻為8Ω,升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比為1∶16。下列說(shuō)法正確的是(

)A.若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1×105W,則輸電線損失的功率為5×103WB.若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1×105W,用戶獲得220V電壓,則降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為200∶11C.若用戶消耗功率減少,則升壓變壓器T1輸出電壓U2減小D.若用戶消耗功率增加,則用戶電路兩端電壓U4增大思維導(dǎo)引

答案:A

輸電線路上的電流增大,損失的電壓增大,故降壓變壓器原線圈兩端的電壓減小,用戶得的電壓減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。規(guī)律方法

1.原、副線圈中各量的因果關(guān)系(1)電壓關(guān)系:U1決定U2。(2)電流關(guān)系:I2決定I1。(3)功率關(guān)系:P出決定P入。2.輸電過(guò)程的電壓關(guān)系3.輸電過(guò)程功率的關(guān)系

拓展訓(xùn)練3(2021·浙江高三二模)手機(jī)無(wú)線充電技術(shù)越來(lái)越普及,圖甲是某款手機(jī)無(wú)線充電裝置,其工作原理如圖乙所示,其中送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比n1∶n2=5∶1,兩個(gè)線圈中所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦式交變電流后,受電線圈中產(chǎn)生交變電流實(shí)現(xiàn)給手機(jī)快速充電,這時(shí)手機(jī)兩端的電壓為5V,充電電流為2A。若把裝置線圈視同為理想變壓器,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.若充電器線圈中通以恒定電流,則手機(jī)線圈中將產(chǎn)生恒定電流B.流過(guò)送電線圈與受電線圈的電流之比為5∶1C.快速充電時(shí),受電線圈cd兩端的輸出電壓為42.5VD.若送電線圈中電流均勻增加,則受電線圈中電流也一定均勻增加答案:C

解析:

若充電器線圈中通以恒定電流,則手機(jī)線圈中將不會(huì)產(chǎn)生電流,所以A錯(cuò)誤。根據(jù)理想變壓器的工作原理,原、副線圈的電流與匝數(shù)成反比,則流過(guò)送電線圈與受電線圈的電流之比為1∶5,所以B錯(cuò)誤。根據(jù)理想變壓Uab=U1+I1R

,U2=I2R+U手機(jī),聯(lián)立解得Ucd=U2=42.5

V,所以C正確。若送電線圈中電流均勻增加,則受電線圈中電流為恒定電流,所以D錯(cuò)誤。新題演練?能力遷移1.(2022·廣東珠海校級(jí)四模)自行車的發(fā)電花鼓裝置可以在騎行時(shí)為車燈提供持續(xù)的電能,其原理可簡(jiǎn)化為圖甲所示,圖中N、S是可與摩擦小輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一對(duì)磁極,磁極周圍固定一個(gè)與理想變壓器相連的矩形線框,變壓器的輸出端與車燈相連。勻速騎行時(shí),摩擦小輪在車輪的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn),變壓器輸出正弦式交變電流。某輛攜帶發(fā)電花鼓裝置的自行車的部分結(jié)構(gòu)如圖乙所示,其中大齒輪與踏板相連,半徑較小的小齒輪1和半徑較大的小齒輪2與后輪同軸固定,騎行者可調(diào)節(jié)變速器使鏈條掛在不同的小齒輪上。騎行時(shí)摩擦小輪與車輪不打滑。下列說(shuō)法正確的是(

)甲

乙A.騎行速度越快,車燈一定越亮B.騎行速度越快,交變電流的周期一定越大C.同樣的騎行速度,鏈條掛在小齒輪1上相比掛在小齒輪2上,燈泡更亮D.同樣的騎行速度,變壓器原線圈的匝數(shù)越多,車燈越亮答案:A

解析:

騎行速度越快,摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)越快,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,通過(guò)車燈的電流越大,車燈一定越亮,選項(xiàng)A正確。騎行速度越快,摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)越快,摩擦小輪的角速度越大,根據(jù)T=,交變電流的周期一定越小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。同樣的騎行速度,車輪的線速度相同,摩擦小輪的線速度相同,摩擦小輪的角速度相同,無(wú)論鏈條掛在小齒輪1上還是掛在小齒輪2上,燈泡的亮度相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。同樣的騎行速度,車輪的線速度相同,摩擦小輪的線速度相同,摩擦小輪的角速度相同,變壓器原線圈的電壓相同,根據(jù)

,變壓器原線圈的匝數(shù)越多,變壓器副線圈兩端電壓越小,車燈越暗,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2021·遼寧高三三模)2021年2月24日,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭,成功將遙感三十一號(hào)03組衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道。衛(wèi)星兩翼的太陽(yáng)能電池板把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能供衛(wèi)星使用。如圖所示,圖線a是太陽(yáng)能電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像(電池內(nèi)阻不是常量),圖線b是某電阻R的U-I圖像。在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí),則(

)A.電源的電動(dòng)勢(shì)為E=5VB.電阻兩端的電壓為U=4VC.通過(guò)電阻的電流為I=0.4AD.太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻為5ΩD解析:

由歐姆定律可得U=E-Ir,當(dāng)I=0時(shí)E=U,由圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E=4

V,故A錯(cuò)誤。根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知,電阻兩端的電壓為U=3

V,電流為I=0.2

A,故B、C錯(cuò)誤。太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻為3.(2022·河北卷)張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一,其發(fā)電、輸電簡(jiǎn)易模型如圖所示。已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為z(單位為轉(zhuǎn)/秒),通過(guò)轉(zhuǎn)速比為1∶n的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)線圈面積為S,匝數(shù)為N,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,t=0時(shí)刻,線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過(guò)理想變壓器升壓后輸出電壓為U。忽略線圈電阻,下列說(shuō)法正確的是(

)答案:C

4.如圖所示,某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=100kW,發(fā)電機(jī)的電壓U1=250V,經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電,輸電線總電阻R線=8Ω,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知輸電線上損失的功率P線=5kW,假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器,下列說(shuō)法正確的是(

)A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=40AB.輸電線上的電流I線=625AC.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=190∶11D.用戶得到的電流I4=455AC怎樣得高分交變電流圖像與理想變壓器綜合問(wèn)題【典例示范】

(多選)在如圖甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,電流表、電壓表均為理想電表,R是光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小)。原線圈接入如圖乙所示的正弦式交流電壓,下列說(shuō)法正確的是(

)A.交流電壓的頻率為100HzB.電壓表的示數(shù)為22VC.照射R的光變強(qiáng)時(shí),燈泡變暗D.照射R的光變強(qiáng)時(shí),電流表的示數(shù)變大思維流程

以題說(shuō)法

(1)抓住理想變壓器問(wèn)題中的兩個(gè)“弄清”:①弄清變量和不變量。如原線圈電壓不變,原、副線圈的匝數(shù)比不變,其他物理量可隨電路的變化而發(fā)生變化。②弄清動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的決定關(guān)系。如U2

由U1決定,P1、I1由P2、I2決定。(2)理想變壓器問(wèn)題的分析流程:③由P1=P2=I2U2判斷輸入功率的情況