板塊整合提能(五)電磁感應(yīng)和交變電流

【高考原題】(2024·浙江卷)如圖為某燃?xì)庠铧c火裝置的原理圖。直流電經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出u=5sin(100πt)V的交流電,經(jīng)原、副線圈匝數(shù)分別為n1和n2的變壓器升壓至峰值大于10kV,就會在打火針和金屬板間引發(fā)電火花,實現(xiàn)點火。下列說法正確的是()A.n2nB.n1nC.用電壓表測原線圈兩端電壓,示數(shù)為5VD.副線圈輸出交流電壓的頻率是100Hz[回歸教材]教材是高考命題的發(fā)源地,很多高考試題在教材中能找到“根源”。此高考試題源于人教版選擇性必修第二冊第三章“復(fù)習(xí)與提高”,屬于對教材試題的改造。[鏈接教材]圖3-4甲是某燃?xì)庠铧c火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖3-4乙所示的正弦交流電壓,并加在一臺理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓表為交流電表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時,就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點燃?xì)怏w。(1)圖中開關(guān)閉合時電壓表的示數(shù)是多少?(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)滿足怎樣的關(guān)系才能實現(xiàn)點火?甲乙圖3-4【教考融合】高考試題與教材試題做到了神似形異,對教材試題進(jìn)行了改造。兩題均考查了變壓器的電壓比,高考題還深入考查了變壓器的原、副線圈中電流的頻率相同這一特點?！究碱}示例】(2024·全國甲卷)兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌距離為l,固定在同一水平面(紙面)內(nèi),導(dǎo)軌左端接有電容為C的電容器和阻值為R的電阻。開關(guān)S與電容器并聯(lián);導(dǎo)軌上有一長度略大于l的金屬棒,如圖所示。導(dǎo)軌所處區(qū)域有方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。開關(guān)S閉合,金屬棒在恒定的外力作用下由靜止開始加速,最后將做速率為v0的勻速直線運動。金屬棒始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好。導(dǎo)軌電阻和金屬棒電阻忽略不計。(1)在加速過程中,當(dāng)外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍時,金屬棒速度大小是多少?(2)如果金屬棒達(dá)到(1)中的速度時斷開開關(guān)S,改變外力使金屬棒保持此速度做勻速運動。之后某時刻,外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍,求此時電容器兩極間的電壓及從斷開S開始到此刻外力做的功。

【審題與建?！筷P(guān)鍵表述物理狀態(tài)或過程物理模型開關(guān)S閉合電容器被短路金屬棒、電阻R構(gòu)成閉合回路金屬棒在恒定的外力作用下由靜止開始加速,最后將做速率為v0的勻速直線運動先加速,后勻速電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題當(dāng)外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍時功率關(guān)系依題意列出功率的表達(dá)式金屬棒達(dá)到(1)中的速度時斷開開關(guān)S電容器接入電路金屬棒、電阻R和電容器構(gòu)成閉合回路,電容器充電改變外力使金屬棒保持此速度做勻速運動金屬棒處于平衡狀態(tài)根據(jù)平衡條件列方程外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍功率關(guān)系依題意列出功率的表達(dá)式求此時電容器兩極間的電壓某一瞬時狀態(tài)有充電電流,電容器兩極間電壓等于感應(yīng)電動勢與電阻R兩端電壓之差從斷開S開始到此刻外力做的功涉及功能的過程對金屬棒應(yīng)用動能定理列方程規(guī)范答題區(qū)評價(100分)自評書寫規(guī)范,卷面整潔(20分)指明研究對象,針對哪個物理狀態(tài)或過程,依據(jù)什么規(guī)律(20分)列出原型式,無連等式,無變形后公式(20分)聯(lián)立方程解結(jié)果,無化簡及運算過程(20分)結(jié)果