适用于老高考旧教材广西专版2023届高考物理二轮总复习第二部分专题四第11讲恒定电流和交变电流课件

第11讲恒定电流和交变电流专题四内容索引010203考情分析•备考定向核心梳理•规律导引高频考点•探究突破04新题演练•能力迁移05怎样得高分考情分析•备考定向命题热点考题统计第11讲

恒定电流和交变电流热点一

直流电路的动态分析2020卷Ⅰ,17热点二

交变电流的产生和描述2018卷Ⅲ,16热点三

变压器和远距离输电问题2020卷Ⅱ,19;2020卷Ⅲ,20命题热点考题统计第12讲

电磁感应及综合应用热点一

电磁感应中的图像问题2018卷Ⅱ,18;2018卷Ⅲ,20;2019卷Ⅰ,20;2019卷Ⅱ,21热点二

电磁感应中的动力学问题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热点三

电磁感应中的能量问题2022甲卷,20命题规律

近几年高考命题点主要集中在:直流电路功率的计算和动态分析,变压器和交流电路与日常生活、生产相结合,电磁感应现象和楞次定律,电磁感应中的图像问题、动力学问题和能量问题。其中,法拉第电磁感应定律结合动力学和能量的综合应用,常以计算题形式出现;其他命题点主要以选择题的形式考查。复习备考时要特别注意电磁感应中的路和场、力和运动、功和能的问题。核心梳理•规律导引【知识脉络梳理】

【规律方法导引】

1.知识规律(1)闭合电路的欧姆定律。②U路=E-Ir。(2)交变电流的“四值”。①最大值:Em=nBSω。②瞬时值:e=Emsinωt。③有效值:由电流的热效应定义求解。(3)理想变压器的四个基本关系。①功率关系:P出=P入。④频率关系: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:图像法、等效法、程序法、分析推理法、特殊值法。高频考点•探究突破命题热点一直流电路的动态分析常以选择题的形式考查闭合电路的欧姆定律。例1(多选)(2021·广西南宁高三一模)在如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,电流表A和电压表V1、V2均为理想电表,C为电容器。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从上向下滑动一段距离,电路稳定后与滑动前相比,下列说法正确的是(

)A.电流表A的示数变大B.电压表V1的示数变大C.电压表V2的示数变大D.电容器C的电荷量变大思维导引

答案:BD解析:

滑动变阻器的滑片P从上向下滑动一段距离,接入电路的总电阻增加,总电流减小,电流表A的示数变小,外电压增大,电压表V1的示数变大,R1两端电压减小,电压表V2的示数变小,R2两端电压增加,电容器C两端电压增加,电荷量变大,故选BD。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”即某一电阻增大(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)。拓展训练1(2022·广西玉林期末)如图甲所示,电源的电动势E=4V,电表均为理想电表。闭合开关S,让滑动变阻器的滑片C从B端向左滑动的过程中,电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示,其中,U、I分别是电压表V、电流表A的示数,R是滑动变阻器AC间的电阻,P出是电源的输出功率,η是电源的效率。则(

)甲

乙A.电源的内阻为3ΩB.滑动变阻器最大阻值为5ΩC.Ⅰ图c点的坐标为(3.2V,2.56W)D.Ⅱ图a点的坐标为(0.8A,2V)答案:C

功率P出=UI=3.2×0.8

W=2.56

W,故Ⅰ图c点的坐标为(3.2

V,2.56

W),选项C正确。题图乙中Ⅱ图a点滑动变阻器达到了最大阻值,此时I=0.8

A,U=3.2

V,a点的坐标为(0.8

A,3.2

V),选项D错误。命题热点二交变电流的产生和描述常以选择题的形式考查交变电流的产生原理和图像。例2(多选)图甲为小型旋转电枢式交流发电机示意图,电阻为r=2Ω的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接,右侧电路中滑动变阻器线圈转动过程中理想交流电压表示数是10V,图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图像,则下列说法正确的是(

)思维导引

答案:AD

规律方法

1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大。(2)线圈中的感应电动势为零。(3)线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次。2.交变电流“四值”的应用(1)最大值:分析电容器的耐压值。(2)瞬时值:计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况。(3)有效值:电表的读数及计算电热、电功、电功率和保险丝的熔断电流。(4)平均值:计算通过电路截面的电荷量。拓展训练2(多选)如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中,以ad边与bc边中点连线为轴,绕其做逆时针方向匀速转动,线圈中产生交变电流如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向,则(

)甲

乙A.乙图中t3时刻对应甲图中的③图B.乙图中Ot1时间段对应甲图中①至②图的过程C.若乙图中t2等于0.02s,则交变电流的频率为50HzD.若乙图中t4等于0.02s,则1s内电流方向改变100次答案:BD

解析:

乙图中t3时刻对应电动势最大,而甲图中的③图对应电动势为零,故①错误;O时刻对应电动势为零,和①对应,t1时刻电动势最大,和②对应,从①命题热点三变压器和远距离输电问题常以选择题形式考查含变压器的动态电路。例3(2020·山东卷)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3,输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15Ω,额定电压为24V。定值电阻R1=10Ω、R2=5Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(

)A.1ΩB.5ΩC.6ΩD.8Ω甲

乙思维导引

答案:A

例4(2022·四川宜宾二诊)国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统,假设该发电系统的输出电压恒为250V,通过理想变压器向远处输电,如图所示,所用输电线的总电阻为8Ω,升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16。下列说法正确的是(

)A.若该发电系统输送功率为1×105W,则输电线损失的功率为5×103WB.若该发电系统输送功率为1×105W,用户获得220V电压,则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200∶11C.若用户消耗功率减少,则升压变压器T1输出电压U2减小D.若用户消耗功率增加,则用户电路两端电压U4增大思维导引

答案:A

输电线路上的电流增大,损失的电压增大,故降压变压器原线圈两端的电压减小,用户得的电压减小,选项D错误。规律方法

1.原、副线圈中各量的因果关系(1)电压关系:U1决定U2。(2)电流关系:I2决定I1。(3)功率关系:P出决定P入。2.输电过程的电压关系3.输电过程功率的关系

拓展训练3(2021·浙江高三二模)手机无线充电技术越来越普及,图甲是某款手机无线充电装置,其工作原理如图乙所示,其中送电线圈和受电线圈的匝数比n1∶n2=5∶1,两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦式交变电流后,受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电,这时手机两端的电压为5V,充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想变压器,则下列说法正确的是(

)A.若充电器线圈中通以恒定电流,则手机线圈中将产生恒定电流B.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5∶1C.快速充电时,受电线圈cd两端的输出电压为42.5VD.若送电线圈中电流均匀增加,则受电线圈中电流也一定均匀增加答案:C

解析:

若充电器线圈中通以恒定电流,则手机线圈中将不会产生电流,所以A错误。根据理想变压器的工作原理,原、副线圈的电流与匝数成反比,则流过送电线圈与受电线圈的电流之比为1∶5,所以B错误。根据理想变压Uab=U1+I1R

,U2=I2R+U手机,联立解得Ucd=U2=42.5

V,所以C正确。若送电线圈中电流均匀增加,则受电线圈中电流为恒定电流,所以D错误。新题演练•能力迁移1.(2022·广东珠海校级四模)自行车的发电花鼓装置可以在骑行时为车灯提供持续的电能,其原理可简化为图甲所示,图中N、S是可与摩擦小轮同轴转动的一对磁极,磁极周围固定一个与理想变压器相连的矩形线框,变压器的输出端与车灯相连。匀速骑行时,摩擦小轮在车轮的驱动下带动磁极旋转,变压器输出正弦式交变电流。某辆携带发电花鼓装置的自行车的部分结构如图乙所示,其中大齿轮与踏板相连,半径较小的小齿轮1和半径较大的小齿轮2与后轮同轴固定,骑行者可调节变速器使链条挂在不同的小齿轮上。骑行时摩擦小轮与车轮不打滑。下列说法正确的是(

)甲

乙A.骑行速度越快,车灯一定越亮B.骑行速度越快,交变电流的周期一定越大C.同样的骑行速度,链条挂在小齿轮1上相比挂在小齿轮2上,灯泡更亮D.同样的骑行速度,变压器原线圈的匝数越多,车灯越亮答案:A

解析:

骑行速度越快,摩擦小轮转动越快,线圈的感应电动势越大,通过车灯的电流越大,车灯一定越亮,选项A正确。骑行速度越快,摩擦小轮转动越快,摩擦小轮的角速度越大,根据T=,交变电流的周期一定越小,选项B错误。同样的骑行速度,车轮的线速度相同,摩擦小轮的线速度相同,摩擦小轮的角速度相同,无论链条挂在小齿轮1上还是挂在小齿轮2上,灯泡的亮度相同,选项C错误。同样的骑行速度,车轮的线速度相同,摩擦小轮的线速度相同,摩擦小轮的角速度相同,变压器原线圈的电压相同,根据

,变压器原线圈的匝数越多,变压器副线圈两端电压越小,车灯越暗,选项D错误。2.(2021·辽宁高三三模)2021年2月24日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将遥感三十一号03组卫星发射升空,卫星进入预定轨道。卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示,图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常量),图线b是某电阻R的U-I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,则(

)A.电源的电动势为E=5VB.电阻两端的电压为U=4VC.通过电阻的电流为I=0.4AD.太阳能电池的内阻为5ΩD解析:

由欧姆定律可得U=E-Ir,当I=0时E=U,由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E=4

V,故A错误。根据两图线交点处的状态可知,电阻两端的电压为U=3

V,电流为I=0.2

A,故B、C错误。太阳能电池的内阻为3.(2022·河北卷)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示。已知风轮机叶片转速为z(单位为转/秒),通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动,发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B,t=0时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直,发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后输出电压为U。忽略线圈电阻,下列说法正确的是(

)答案:C

4.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100kW,发电机的电压U1=250V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是(

)A.发电机输出的电流I1=40AB.输电线上的电流I线=625AC.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11D.用户得到的电流I4=455AC怎样得高分交变电流图像与理想变压器综合问题【典例示范】

(多选)在如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,电流表、电压表均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)。原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电压,下列说法正确的是(

)A.交流电压的频率为100HzB.电压表的示数为22VC.照射R的光变强时,灯泡变暗D.照射R的光变强时,电流表的示数变大思维流程

以题说法

(1)抓住理想变压器问题中的两个“弄清”:①弄清变量和不变量。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。如U2

由U1决定,P1、I1由P2、I2决定。(2)理想变压器问题的分析流程:③由P1=P2=I2U2判断输入功率的情况