2018高考物理专题12交变电流

2018高考物理专题12交变电流第一页，共71页。目录Contents考情精解读考点1考点2考法3考法2考法1考法4考法5方法1A.考点全通关B.题型全突破C.能力大提升方法2第二页，共71页。考情精解读第三页，共71页。考纲解读命题趋势命题规律考情精解读1

高考帮·物理专题十二交变电流1考试大纲01·交变电流、交变电流的图像Ⅰ·正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ·理想变压器Ⅱ·远距离输电Ⅰ第四页，共71页。考纲解读命题趋势命题规律考情精解读2高考帮·物理专题十二交变电流2知识体系构建02第五页，共71页。考纲解读命题规律考情精解读3命题趋势

高考帮·物理专题十二交变电流考点2016全国2015全国2014全国自主命题地区交变电流的产生,理想变压器【60%】·全国Ⅰ,16,6分·全国Ⅲ,19,6分·全国Ⅰ,16,6分·全国Ⅱ,21,6分·2016四川,2,6分·2016天津,5,6分·2016海南,9,5分·2016江苏,4,3分·2015天津,6,6分·2015江苏,1,3分·2014天津,7,6分第六页，共71页。考纲解读命题规律考情精解读4命题趋势高考帮·物理专题十二交变电流远距离输电【40%】·2014江苏,3,3分·2014浙江,15,6分第七页，共71页。考纲解读命题规律考情精解读5返回目录1.热点预测交变电流的产生及变化规律,交变电流“四值”的计算及应用,变压器工作原理,远距离输电仍是高考考查的热点内容,题型一般为选择题,分值为6分左右.2.趋势分析题目多以发电机为载体,考查交变电流的相关知识,考题与生活实际相联系是未来的命题趋势.命题趋势

高考帮·物理专题十二交变电流第八页，共71页。考点全通关第九页，共71页。考点全通关1考点1

交变电流的产生及其描述继续学习

高考帮·物理专题十二交变电流一、交变电流1.定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫作交变电流.2.图像:图(a)、(b)、(c)、(d)所示电流都属于交变电流,其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电,如图(a)所示.交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变化.第十页，共71页。考点全通关2二、正弦交流电的变化规律1.中性面(1)中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面.(2)中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较

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中性面峰值面含义线圈平面与磁场方向垂直线圈平面与磁场方向平行磁通量最大(BS)0磁通量的变化率0最大感应电动势0最大(nBSω)电流方向发生改变方向不变第十一页，共71页。考点全通关3

高考帮·物理专题十二交变电流继续学习2.正弦交流电的图像:用以描述交流电随时间变化的规律,如果从线圈位于中性面位置时开始计时,其图像为正弦曲线.如图甲、乙所示.

图甲图乙第十二页，共71页。考点全通关4

高考帮·物理专题十二交变电流继续学习3.正弦交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律:e=Emsin

ωt,,其中ω表示线圈转动的角速度,

Em=nBSω.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=Umsin

ωt..(3)电流i随时间变化的规律:i=Imsinωt..通关秘籍1.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生正弦交变电流,电流的变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.2.线圈转动一周两次经过中性面,所以一个周期内电流方向改变两次.分析交流电问题的常见方法见本书258页第十三页，共71页。考点全通关5

高考帮·物理专题十二交变电流继续学习三、电阻、感抗、容抗的比较

电阻感抗容抗产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用第十四页，共71页。考点全通关6

高考帮·物理专题十二交变电流继续学习决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定,与温度有关由线圈本身的自感系数和交流的频率决定由电容的大小和交流的频率决定在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流如交流有阻碍作用.通直流阻交流,通低频阻高频不能通直流,只能通交流.对直流的阻碍作用无限大,对交流的阻碍作用随频率的降低而增大电能的转化与做功电流通过电阻做功,电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转化第十五页，共71页。考点全通关7

高考帮·物理专题十二交变电流返回目录电感器或电容器接到交流电源上时,电能与磁场能或电场能往复转化,所以不会消耗电能.而电流通过电阻时,一定会产生焦耳热,从而造成电能的损耗.第十六页，共71页。考点全通关8高考帮·物理专题十二交变电流继续学习一、理想变压器1.构造:如图所示.变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.(1)原线圈:指与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈.(2)副线圈:指与负载连接的线圈,也叫次级线圈.2.理想变压器:不考虑能量损失的变压器称为理想变压器,即理想变压器的输出功率等于输入功率.考点2变压器远距离输电第十七页，共71页。考点全通关9

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第十八页，共71页。考点全通关10

高考帮·物理专题十二交变电流继续学习【通关秘籍】1.变压器不能改变恒定直流电压.2.变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率.3.理想变压器本身不消耗能量.4.理想变压器基本关系式中的U1、U2、I1、I2均为有效值.第十九页，共71页。考点全通关11二、远距离输电1.输电导线上的能量损失:主要由输电导线的电阻发热产生,表达式为Q=I2Rt,,I为输电导线中的电流,R为输电导线的电阻.2.降低输电损耗的方法(1)减小输电导线的电阻;(2)减小输电导线中的电流.在输送功率P一定的情况下,由P=UI可知,提高输电电压U可以减小输电电流I.

高考帮·物理专题十二交变电流继续学习第二十页，共71页。考点全通关12

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第二十一页，共71页。题型全突破第二十二页，共71页。考法1交变电流变化规律的应用

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破1继续学习第二十三页，共71页。二、正弦交变电流中各物理量的变化规律若从线圈在中性面位置时开始计时,则正弦交变电流的变化规律如下表所示:

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破2继续学习规律物理量函数图像磁通量Φ=Φmcosωt=BScosωt电动势e=Emsinωt=nBSωsinωt第二十四页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破3继续学习电压电流第二十五页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破4

继续学习第二十六页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破5考法示例1

某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生的交变电流的图像如图所示,由图中信息可以判断(

)A.在A、C时刻线圈处于中性面位置B.在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A~D线圈转过的角度为2πD.若从O~D历时0.02s,则在1s内交变电流的方向改变了100次继续学习第二十七页，共71页。

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继续学习第二十八页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破7继续学习

第二十九页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破8考法示例2一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示,由图可知 (

)A.该交变电流的电压的瞬时值表达式为u=100sin25t(V)B.该交变电流的频率为4HzC.该交变电流的电压的有效值为100VD.若将该交变电压加在阻值为R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W继续学习第三十页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破9返回目录

第三十一页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破10继续学习考法2应用交流电“四值”解决问题

考法指导

一、几种典型交变电流的有效值交变电流名称交变电流图像有效值正弦式交变电流正弦式半波交变电流第三十二页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破11继续学习正弦单向脉冲电流矩形脉冲电流非对称性交变电流第三十三页，共71页。继续学习

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破12二、交变电流“四值”的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值从线圈位于中性面位置时开始计时:e=Emsinωti=Imsinωt计算线圈某时刻的瞬时情况最大值瞬时值中的最大值如电容器的击穿电压第三十四页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破13继续学习物理量物理含义重要关系适用情况及说明有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值1.计算与电流的热效应有关的物理量2.电气设备“铭牌”上所标值3.保险丝的熔断电流4.交流电流表、交流电压表的示数平均值交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值计算通过导线横截面的电荷量第三十五页，共71页。继续学习

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第三十六页，共71页。继续学习

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第三十七页，共71页。继续学习高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破16

第三十八页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破17返回目录第三十九页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破18继续学习考法3理想变压器原、副线圈之间的基本量的关系考法指导理想变压器①没有能量损失(铜损、铁损)②没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯内)基本关系功率关系P入=P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比,与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈时,电流与匝数成反比;有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定第四十页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破19继续学习考法示例4如图所示,理想变压器原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,原线圈的两端a、b接正弦交流电源时,电压表V的示数为220V,电流表A1的示数为0.20A.已知负载电阻R=44Ω,则下列判断中正确的是(

)A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为0.1AD.电流表A2的示数为0.4A第四十一页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破20返回目录第四十二页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破21继续学习

考法4理想变压器的动态变化问题分析第四十三页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破22继续学习

第四十四页，共71页。3.分析动态变化问题的思路流程U1U2I2I1P1关于理想变压器的动态分析问题,解题的关键是分清变量和不变量,弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约的关系,即明确变压器输入电压与输出电压、输入电流与输出电流跟匝数的关系,以及输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定.高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破23继续学习第四十五页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破24继续学习第四十六页，共71页。思路分析光敏电阻R减小→电流增大;抽出铁芯自感系数减小→感抗减小→电流增大.解析由图乙可知,交变电流的周期为0.02s,频率为50Hz,则交流电的方向每秒改变100次,A项错误;电压表的示数为变压器副线圈两端电压的有效值,即22V,B项错误;当有光照射R时,其阻值减小,因此负载电阻减小,电流增大,灯泡D变亮,C项正确;抽出线圈L中的铁芯,线圈的自感系数减小,对交流电的阻碍作用(感抗)减小,负载电流增大,故输入电流增大,电流表示数增大,D项错误.

答案C

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破25继续学习第四十七页，共71页。【突破攻略】高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破26由于理想变压器不消耗电能,动态分析交流电路时同样可以使用“整体法”和“隔离法”,首先将变压器副线圈回路从系统中隔离出来进行分析,然后从能量守恒的角度对整体输入功率、电流进行分析,判断变化结果.返回目录第四十八页，共71页。考法指导

一、弄清“三个回路”如图所示为远距离输电的简化电路原理图.我们可以把它划分为三个回路,即图中所示的回路1、回路2和回路3.

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破27继续学习考法5远距离输电问题的分析第四十九页，共71页。

继续学习高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破28第五十页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破29继续学习第五十一页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破30继续学习

第五十二页，共71页。考法示例6某河的水流量为4m3/s,水流下落的高度差为5m.现在利用河水来发电,设所用发电机的总效率为50%.(1)求发电机的输出功率.(2)设发电机的输出电压为350V,在输送途中输电线的电阻为4Ω,损耗的功率为输出功率的5%,问在用户需用电压为220V时,所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为多少?(g=9.8m/s2)

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破31继续学习第五十三页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破32继续学习第五十四页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破33继续学习第五十五页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流题型全突破34返回目录第五十六页，共71页。能力大提升第五十七页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升1继续学习方法1分析交流电问题的常见方法

第五十八页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升2继续学习第五十九页，共71页。【方法探究】利用交流电的图像可以直观地得出交流电的周期、最大值,再结合其他关系可得出交流电的频率、有效值等物理量.高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升3继续学习第六十页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升4继续学习第六十一页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升5继续学习第六十二页，共71页。【方法探究】

高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升6返回目录第六十三页，共71页。

高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升7继续学习方法2处理变压器及远距离输电问题的基本方法第六十四页，共71页。高考帮·物理专题十二交变电流能力大提升8思路分析由光敏电阻的阻值变化→确定副线圈中电流的变化→确定原线圈中电流的变化→确定变压器的输入功率变化.解析

原线圈中的输入电压为220