新课标大纲解读高考物理重点难点核心考点全演练专题08恒定电流和交变电流

1、专题8恒定电流和交变电流K2蛆手有左刀吃J启觉】(1)直流电路的功率、焦耳定律及伏安特性曲线.(2)直流电路的动态分析(这个考点对新课标卷来讲近几年是冷考点，应该重视；其他省份一般都是热考点).(3)交变电流的产生图象和函数表达式.(4)交变电流的四值：有效值、最大值、瞬时值和平均值.(5)理想变压器的原理及应用.【命题趋势】2014年可能从以下角度蛆织命题(I)闭合电路的欧姆定律和电功及电功率的计菖(含动态分析).Q)交变电流的产生、图彖、公式及相关物理量.(3)交变由流的他值f的物理意义及其不同方面的应用.(4)多数题目与交变电流的图象、瞬时值表达式等相结合进行综合考查.(5)变压器电压、

2、电标及功率关系与远距离输电相结合进行综合考查.塾点刚加I一、直流电路的动态分析1.直流电路的动态变化分析在高考中是以选择题形式考查的，往往以下列变化方式探究整个电路中的电流、电压变化情况：(1)某支路的滑动变阻器的阻值变化；(2)某支路开关闭合或断开；(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。2.闭合电路的动态分析方法(1)程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化(或开关的通断)，引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析此类问题的基本步骤是：由局部电阻变化判断总电阻的变化；由1=科¥判断总电流的变化；据U=E-Ir判断路端电压的变化；由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。

3、(2)极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的阻值分别取两个极端去讨论。(3)特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论。【规律方法】闭合电路动态分析的两种方法。(1)程序分析法：(2)利用结论法：“串反并同”法所谓“串反”即一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都减小(增大)；所谓“并同”即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都增大(减小)。二、交变电流的产生及描述该热点常以选择题形式考查，主要考查交流电的两种表达式、函数表示法与图象表示法及交流电的有效值、最大值等基本知识。命题主要从以下两方面

4、进行：(1)交流电的产生、图象、公式及相关物理量；(2)与变压器知识进行综合考查。L交变电流的产生酸通量最大仁中性面"电流为零线圈经过中性面时，电流变向2.交流电的哂值，最大值=EsNB$3=计算电容器的耐压值瞬时值"Easinstn计售闪光电器的闪光时间等(中性面)p1X正、余弦交流电的有效值？e=T?电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值？-t?计算通过导体的电荷量【方法思路】交变电流瞬时值表达式的基本书写思路E=NBSo,求出相应最大值。(1)确定正、余弦交流电的峰值，根据已知图象或公式(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。线圈从中性面开始计时，

5、e=Bsincot。线圈从垂直于中性面开始计时,e=Ecoswt。三、变压器问题的分析与计算该知识点常以选择题的形式出现在高考题中，命题思路大致有以下两种：(1)多数题目与交变电流的图象、表达式等知识结合进行考查；(2)变压器与远距离输电知识综合考查。1 .理想变压器的基本关系式功率关系：P入=P出。(2)电压关系：旺吃。若ni>r)2,为降压变压器；若m<n2,为升压变压器。(3)电流关系：只有一个副线圈时，h即；有多个副线圈时，UlI1=L2I2+UI3+UIno2 .原、副线圈中各量的因果关系(1)电压关系：U决定U2。(2)电流关系：I2决定I1。(3)功率关系：P2决定R

6、。【方法规律】理想变压器的动态分析技巧：(1)由题意弄清变量与不变量。如：原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可能随电路的变化而发生变化。(2)弄清动态变化过程中的决定关系：U决定U,Pl、I1由P2、I2决定。(3)基本思路及方法：由X二:分析u变化情况。&由I2=R分析I2的变化情况。P1=F2=I2U2判断输入功率。由R=LU分析I1的变化情况。【误区警示】不明确电流和功率变化的决定因素(1)变压器的输出电流I2决定输入电流I1,如当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大。(2)输出功率的决定输入功率R,对于理想变压器R=F2,在输入电压U一定的情况下，当负载电

7、阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2=I2U增大，则输入功率P1也将增大。考点1、直流电路中的电功、电热及动态分析【例1】如图4-84所示为一直流电路,图4一8一4电源内阻不能忽略，但R大于电源内阻，滑动变阻器的最大阻值小于R当滑动变阻器滑片P从滑动变阻器的最右端滑向最左端的过程中，下列说法正确的是().A.电压表的示数一直增大B.电流表的示数一直增大C.电阻R消耗的功率一直增大D.电源的输出功率一直增大解析滑动变阻器的最大阻值小于电阻R,在滑片P向左滑动的过程中，由路中的总电阻噌大，总电流减小,电流床的示效减小，B项错误；电阻助消耗的功率减小，C项错误；内电压一直减小，外电压一直噌大，

8、心两端总压一直减小，电压表示数噌大，A项正确f由于电源的内阻小于却，因此在滑动变阻器滑动过程中电源的输出功率一直够小，D项错误.答案A【特别提醒】电路动态分析的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化.(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化.(3)根据闭合电路欧姆定律I总=口E,确定电路的总电流如何变化.r(4)由U内=I总r确定电源的内电压如何变化.(5)由UU=E-U内确定路端电压如何变化.(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化.【变式探究】如图4-8-5所示是测定小灯泡伏安特性的电路图,图425电源电动势为E,内阻不计，两电表可看做理想

9、电表，那么下列说法中正确的是（）.A.闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最右端B.该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法C.将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮D.将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变暗解析电路中滑动变阻器采用的是分压式接法，当滑动变阻器的滑片在最左端时，灯泡两端的电压为零，所以本题限选C答案C考点2、交变电流的产生及描述例2（2013山东卷，17）图487甲是小型交流发电机的示意图，两磁极NS间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，砂为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是（）

10、.图4-g7A.电流表的示数为10AB,线圈转动的角速度为50兀rad/sC. 0.01s时线圈平面与磁场方向平行D. 0.02s时电阻R中电流的方向自右向左图4-8-S所示的正方形线框abcd边长为L,每边电阻均为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀解析电流表测量的是电路中电流的有效值1=10A,选项A正确.由图冢可知，7=0.02s,所以母=竽=lOOnads,选项B错误.001占时，电流最尢然圈平面与磁场方向平行，选项C正瓯时,线圉所处的状态就是图示状况，此时立中电流的方向自左向右，选项D错误.交流电的产生及“四值”的应用1.交变电流的产生2.交流电的PS值”的应用【变式探

11、究】n最大值=3(4)1变式探究】如图4-8T计菖通过导体的电荷量电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流续圈经过中性面时，电流变向一次正，余弦交流电的有效值计算闪光电器的闪光时间等计算电容器的耐压值_NJ4>E一丁磁通量最大电流为本瞬时值中性面平均值速转动，c、d两点与外电路相连，外电路中连接一定值电阻r,则下列说法中正确的是（）.A.此线圈产生的电流为恒定电流B.此线圈产生的电流为交变电流C.当S断开时，电压表的示数为D.当S闭合时，电流表的示数为2BL214r解析本题产生的电流是交变电流，电动势有效值E=坐5嫡。入当5断开时，aby儿、ad三边的电阻之和为电源内阻，4边为外电阻

12、，电压表的示数为必两端电压，即半5闭合后，破、加、平区电流表的示数为寺二IJ必三边的电阻之和为电源内阻，4边与定值电阻并联作为外电阻，电流/=上，故B、D选项正确.答案BD考点3、理想变压器及远距离输电1.变压器的基本规律2.输电过程功率的关系鼻P出=P+P用1=丁丁Uk【例3】（2013广东卷，16）如图4810,理想变压器原、副线圈匝数比ni：龛=2：1,和伽均为理想电表，灯泡电阻R=6,AB端电压U1=1242sin100兀t（V）,下列说法正确的是（）.图4-8-10A.电流频率为100HzB.的读数为24VC.®的读数为0.5AD.变压器输入功率为6W解析由=现片1。兀闭1

13、£得工尸50Hz,A错.有效值q=12V,又分=上得1LT；=6V,上得=1A,CrtlALE,C项错.由能量守恒得知=%=已m=6皿口对.答案D【特别提醒】分析变压器问题时的两个易错点1 .对副线圈电压的决定因素分辨不清误认为负载阻值变化，副线圈电压也随之变化，实际上输入电压U决定输出电压12,这是因为输出电压12n2=1U,若U不变，不论负载电阻R变化与否，U都不会改变.ni2 .不明确电流和功率变化的决定因素(1)变压器的输出电流I2决定输入电流Il,如当负载电阻R减小时，I2增大，则Il相应增大.(2)输出功率P2决定输入功率P1,对于理想变压器P1=B，在输入电压U一定的情

14、况下，当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2=I2U增大，则输入功率R也将增大.【变式探究】如图4-8-11所示，图4-811一理想变压器的原线圈匝数m=1000匝，副线圈匝数年=200匝，电阻R=88.原线圈接入一电压u=220点sin100兀t(V)的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则().A.t=1s的时刻，电压表的示数为0B.电流表的示数为2.5AC.变压器的输入功率为22WD.副线圈交变电流的频率是100兀Hz解析电压表示效应该为有效值,由浮=里可得；5二44V,A错误Y=：K.5A,故1：=%*Q1A,02712K月】即电流表示数为01A,B错误f对于理

15、想变压器，电源的输入功率与输出功率相等，由尸=5可知C正确f根据片言=喑&=的取可知口错误.答案C通力光侬11等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种思维方法.常见的等效类型有：(1)物理量的等效：如等效电阻、等效电源、等效长度、等效力等.(2)过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动等.【解题思路】(1)分析所研究的问题是否属于等效问题.(2)确定该问题属于哪一类等效问题.(3)分析问题等效后的求解思路.【例1】如图4-814所示，图4814R为定值电阻，R为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下

16、说法中正确的是().A.当R=R+r时，R上获得最大功率B.当R=R+r时，R上获得最大功率C.当R=0时，R上获得最大功率D.当R=0时，电源的输出功率最大解析在讨论比的电功率时，可将却视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻影与电动势为人内阻为(N:+r)的电源(等效电源)连成的闭合由路，如图所示，息的电功率是等效电源的输出功率，显然当长=西+广时，星获得的电功率最大，选项A正确.在讨论k的电功率时,由六点存尸:=以河知上二°时,R:获得的电功率最大故选项B错误,选说C正确.当艮十电=/时，电源的输出功率最大，由于题目没有给出舄和r的具体数值，所以当是=0时，电源输出功率笄不

17、一定最大，故选原D错误.答案AC例2如图4-815所示,图4-8-15MN与MNa是位于同一水平面内的两条平行金属导轨，一个半径为L的半圆形硬导体ef和金属杆ab均与导轨垂直且可在导轨上无摩擦滑动，金属杆ab上有一电压表（其电阻为R）,半圆形硬导体ef的电阻为r,其余电阻不计，则下列说法正确的是（）.A.若ab固定、ef以速度v滑动时，电压表读数为BLvRR+rB.若ab固定、ef以速度v滑动时,ef两点间电压为2BLvRR)+r2BLvRR+rC.当ab、ef以相同的速度v同向滑动时，电压表读数为零D.当ab、ef以大小相同的速度v反向滑动时，电压表读数为解析若依固定，4以速度v滑动时，其等

18、效切割长度为乜，则感应电动势为五=加工v,由闭合电路欧姆定律可知，守两点间的电压为警辔；当成、以相同的速度¥同向滑动时，由楞沈定律可知回路中没有Kg十尸感应电流,故此时电压表读数为零:当北、力以大小相同的速度v反向滑动时,E=45工V,电压表读数喏誉综上所述，B,C选项正确.答案BC【变式探究】如图4816所示,X在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距d=0.1m的平行金属导轨MNPQ导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点MQ之间连接一阻值R=0.3Q的电阻，导轨上跨放着一根长为L=0.2m、每米长电阻为r=2.0Q的金属棒ab,ab与导轨正交放置，交点

19、为c、d.当金属棒以速度v=4.0m/s向右做匀速运动时，试求(1)金属棒ab两端点的电势差；(2)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小.解析由豆=助得；5=8多+LtXD联立解得：=0.32V靠)由闭合电路欧姆定律得；f=bi(5)联立得：77=002N答案(1)0,32V(2)0.02NK鬲指我叫】1.(2013福建卷，15)如图4817所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0外接R=9.0Q的电阻.闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=102sin107tt（0，则（）.®1图48一17A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为102V

20、C.外接电阻R所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表砂的示数为1.0A解析由电=l（A/5siuig；rMV）知电动势的有效值=隼=应当枚B选项错误,电路中的理想电流表蔻为电流的有效值；/左=1.0%故D选项正确；电阻式消耗的电功率尸=区£=9.0W，故r+RC选项错误；转子的角速度0=lOmd§,所以频率户果=5Hz,故A选项错误Z7T答案D2. （2013天津卷，4）普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图4-8-18中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I。cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd,为了使电

21、流表能正常工作，则（）.图4-8-1SA. ab接MNcd接PQIab<IcdB. ab接MNcd接PQIab>IcdC. ab接PQcd接MNI北<IcdD. ab接PQcd接MNIab>Icd解析测电流时，需副线中的电流较小，由齐奈可知.咫技大，为较小,所以而接MV,以接Pg,1曲加.选项H正瞰答案B3. （2013江苏卷，4）在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图4819所示.M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻品发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时（）.s1|图4819A. ,变大，且R越大，U增大越明

22、显B,%变大，且R越小，U增大越明显C. ,变小，且R越大，U增大越明显D. M变小，且R越小，U增大越明显解析由题意知，S两端的电压噌大，则电路中的电浦增大，药液接触传感器的电阻变.小，则A、B选项是错误的；将与看侬外电路，其余看做等效电源，如右图根据二=五一方可判断，同样的变化电流，则内阻越大由压变化越大，因此答案为C，答案C图48204. （2013四川卷，2）用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V,通过负载的电流图象如图4-8-20所示，则（）.A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈匝数比是1：2,._兀D.

23、负载电流的函数表达式1=0.05sin（100兀t+5）A解析由题意知；U=220V5=1105所以导号=2：1,乙=110近V,选项以C均错误.由图家可加上h=9£5A,7=002务则负载电流的表达式为3=S05sm(100jrt)A,选项D错误.变压器的输入功率P=尸:=心5=平幻10W=3,9W7选项A正确.3答案A5.在如图4821所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,平行板电容器C的两金属板水平放置,R和R为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，A为理想电流表.开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m电荷量为q的油滴处于静止状态.在P向上移动的过程中，下

24、列说法正确的是().图4-8-21A.A表的示数变大B.油滴向上加速运动C.G中有a-b的电流D.电源的输出功率一定变大解析油滴静止时，它所受的重力等于向上的电场力F=亨，在向上移动的过程中,滑动变阻器的有效电阻变大，电路的总电阻变大，由闭合电路欧姆定律，知电路的总南流变小.路端电压二,变大，则选女A错误：而电阻比两端的电压£=/度:变小，由+知匕7变大，氏=口7变大，油滴所受包场力变大，将向上加速运动，Q?=CL，变大，电容器。充电，由流方向由则选项B正确，C错误】电源的输出功率变化不确定，选项D错误.答案B6.如图4-822所示，一个理想变压器，初级线圈的匝数为ni,a、b接交流

25、电源，次级线圈匝数为出,与负载电阻R相连接，R=40.图中电压表的示数为100V,初级线圈的电流为0.4A.下列说法正确的是().图4-8-22A.次级线圈中的电流的最大值为1AB.初级和次级线圈的匝数比ni：禀=2：5C.如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻并联，图中电流表的示数为2AD.如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻串联，变压器消耗的电功率是80W解析输送给变压器的功率=7：=0.4100W=40W因为P）二P±,所以P:=40W©巴=5由得A=1A,故选项A错误，两电阻并联，副线中电流为2A,选项C正确.副线圈两个电阻串联时，消耗功率尸=告=20讨，故选项D错误

26、.答案C7 .如图4-8-23所示,图4823一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，从O向O观察，线圈沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R,转动的角速度为3.则线圈转至图示位置时（）.UA.线圈中感应电流的方向为abcda_2nBl28 .线圈中的感应电流为一4RC.穿过线圈的磁通量为0D.穿过线圈磁通量的变化率为0L2酒斫打解析感应电流方向为"成如，a错误.感应电流手，B正确.线屋与磁场平行，穿过ICAA线圈祓通量为零，但是磁通量变化率最大，C正确，D错误.答案BC8 .现用电压为380V的正弦式交流电给额定

27、电压为220V的电灯供电，以下电路中可能使电灯正常发光的有（）.Eht-CD解析由图可知，A、E选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380V,不可行.答案ABC9 .如图4-824所示为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器.随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作.那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是（）.图4一824A.适当减小输电线的电阻r一,，一、r）4B.适当提高一r3C.适当

28、提高n2的同时，降低n4rin3D.适当降低盘的同时，提高n4rin3解析当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需凝小输电线上的功率损失，根据M=3,可以滥小输电线的电阻r,A对二也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高生，这样使线圈花电两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降f贬，C对.答案AC10.如图4825所示是通过街头变压器降压给用户供电的示意图.输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动.输出电压通过输电线输送给用户，每条输电线总电阻用R表示.当负载增加时，则（）.图4325A.电压表的读数减小B.电流表的读数减小C.电流表的读数减小D.电压表、的读数之差增大解析输入电压是市区电厢的电压，不随负载增加而变化，变压器原副线圈的匝额不变，由变压器的原理,