高考物理二轮复习专题整合高频突破专题四电路和电磁感应11恒定电流和交变电流课件

专题四电路和电磁感应命题热点考题统计命题规律第11讲恒定电流和交变电流热点一直流电路的动态分析2016Ⅱ卷,17近几年高考命题点主要集中在:变压器和远距离输电,电磁感应现象和楞次定律,电磁感应中的图象问题和动力学问题。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图象及其电磁感应中涉及的路和场、力和运动、功和能的问题。热点二交变电流的产生和描述2016Ⅲ卷,21热点三变压器和远距离输电问题2012卷,17;2014Ⅱ卷,21;2016Ⅰ卷,16;2016Ⅲ卷,19考情分析·备考定向命题热点考题统计命题规律第12讲电磁感应及综合应用热点一电磁感应中的图象问题2012卷,20;2013Ⅱ卷,16;2013Ⅰ卷,17;2014Ⅰ卷,18;2017Ⅱ卷,20近几年高考命题点主要集中在:变压器和远距离输电,电磁感应现象和楞次定律,电磁感应中的图象问题和动力学问题。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图象及其电磁感应中涉及的路和场、力和运动、功和能的问题。热点二电磁感应中的动力学问题2015Ⅰ卷,20;2015Ⅱ卷,15;2016Ⅱ卷,20;2016Ⅱ卷,24;2017Ⅰ卷,18;2017Ⅲ卷,15热点三电磁感应中的能量问题近五年无直接命题第11讲恒定电流和交变电流-5-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。①I=𝐸𝑅+𝑟。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。④平均值:𝐸=nΔ𝛷Δ𝑡。-6-知识脉络梳理规律方法导引(3)理想变压器的四个基本关系。①功率关系:P入=P出。②电压关系:𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2。③电流关系:𝐼1𝐼2=𝑛2𝑛1(只有一个副线圈时)。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:图象法、等效法、模型法、比值定义法、特殊值法。-7-命题热点一命题热点二命题热点三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已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大。为探测磁场的有无,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路。电源的电动势E和内阻r不变,在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光。若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则()A.小灯泡L变亮B.电压表的示数变小C.磁敏电阻两端电压变小D.通过滑动变阻器的电流变大A-8-命题热点一命题热点二命题热点三解析因为磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大,所以当它从无磁场区进入强磁场区时,其电阻会变大,所以它与滑动变阻器串联的总电阻也变大,再与灯泡并联的总电阻也变大,故外电路的电阻增大,所以外电路的电压增大,即灯泡的两端电压变大,小灯泡变亮,选项A正确;电压表的示数变大,故选项B错误;由欧姆定律可知,电路中的总电流变小,而小灯泡的电流变大,故流过滑动变阻器的电流变小,则其两端电压变小,又由于滑动变阻器所在支路的电压变大,故磁敏电阻两端电压变大,选项C、D错误。-9-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引-10-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法闭合电路动态分析的两种方法(1)程序分析法:R局(增大减小)I(减小增大)U内(减小增大)U外(增大减小)I支U支(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)。-11-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练1如图甲所示,M为一电动机,当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2A以下时,电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是()A.电路中的电源电动势为3.4VB.滑动变阻器的滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小C.此电路中,电动机的最大输出功率为0.9WD.滑动变阻器的最大阻值为30ΩD-12-命题热点一命题热点二命题热点三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象。-13-命题热点一命题热点二命题热点三例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R的最大阻值为R0=407Ω,滑片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=𝑅02,其他电阻不计。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,闭合开关S,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变化的图象,则下列说法正确的是()-14-命题热点一命题热点二命题热点三A.电阻R2上的热功率为57WB.0.02s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零C.线圈产生的电动势e随时间t变化的规律是e=102cos100πtVD.线圈由开始转动到t=1600s的过程中,通过R1的电荷量为2200πC答案AD-15-命题热点一命题热点二命题热点三解析外电路R总=R1+𝑅02+𝑅04=74R0=10Ω,I=1010A=1A,UR2=107V,根据公式P=𝑈2𝑅得电阻R2上的热功率为PR2=57W,故选项A正确;0.02s时通过线圈的磁通量为零,感应电动势最大,故选项B错误;T=0.02s,ω=2π𝑇=100πrad/s,E=10V+1×2V=12V,e=122cos100πtV,故选项C错误;电动势的最大值为Em=122V=nBSω,Φm=BS=122𝑛×100π(Wb),Φ=122𝑛×100πsin100πtWb,从线圈开始转动到t=1600s的过程中,通过电阻R1的电荷量为𝑛Δ𝛷𝑅总+𝑟=2200πC,故选项D正确。-16-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引-17-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法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、电功率及保险丝的熔断电流。(4)平均值:计算通过电路截面的电荷量。-18-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练2在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交流电动势的图象如图乙所示,则()A.t=0.005s时线框的磁通量变化率为零B.t=0.01s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交流电动势有效值为311VD.线框产生的交流电动势频率为100HzB-19-命题热点一命题热点二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如图所示的交流电路中,理想变压器输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表,则()A.当滑动变阻器R的滑片向下移动时灯L变亮B.当滑动变阻器R的滑片向上移动时灯L变亮C.当滑动变阻器R的滑片向下移动时各个电表读数均变大D.当滑动变阻器R的滑片向上移动时P1变大,且始终有P1=P2B-20-命题热点一命题热点二命题热点三解析当滑动变阻器R的滑片向下移动时,电流表读数增大,变压器输出电流增大,电阻R0两端电压增大,电压表读数减小,电灯L变暗,选项A、C错误;当滑动变阻器R的滑片向上移动时,电流表读数减小,变压器输出电流减小,电阻R0两端电压减小,电压表读数增大,电灯L变亮,选项B正确;当滑动变阻器R的滑片向上移动时,变压器输出电流减小,输出功率减小,根据变压器功率关系,P1变小,且始终有P1=P2,选项D错误。-21-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引-22-命题热点一命题热点二命题热点三例4(多选)下图为远距离输电的电路原理图,变压器均为理想变压器并标示了电压和电流,其中输电线总电阻为R,则()A.I2=𝑈2𝑅B.I2𝑈2𝑅C.用户得到的电功率与电厂输出的电功率相等D.用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等BD-23-命题热点一命题热点二命题热点三解析对于升压变压器副线圈、输电线和降压变压器的原线圈组成的电路,有U2=I2R+U3,解得,选项A错误,B正确;由于输电线有电阻R,所以用户得到的电功率与输电线损失功率之和等于电厂输出的电功率,选项C错误;根据变压器原理,变压器不改变交变电流的频率,用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等,选项D正确。I2=𝑈2-𝑈3𝑅-24-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引-25-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法1.理想变压器的基本关系式(1)功率关系:P入=P出。(2)电压关系:𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2。若n1n2,为降压变压器;若n1n2,为升压变压器。(3)电流关系:只有一个副线圈时,𝐼1𝐼2=𝑛2𝑛1;有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn。2.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。-26-命题热点一命题热点二命题热点三3.输电过程的电压关系4.输电过程功率的关系-27-命题热点一命题热点二命题热点三BC-28-1234561.如图所示电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻为R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端的过程中,下列描述正确的是()A.电路中的总电流先增大后减小B.电路的路端电压先增大后减小C.电源的输出功率先增大后减小D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大B-29-1234562.下图为某住宅区的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机中矩形线圈所围的面积为S,匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴OO'在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑片P上下移动时可改变输出电压,R0表示输电线的电阻。以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是()A.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电流瞬时值为零B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC.当用户负载增加时,为使用户电压保持不变,滑片P应向上滑动D.当滑片P向下移动时,变压器原线圈两端的电压将升高C-30-1234563.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则()A.U=66V,k=19B.U=22V,k=19C.U=66V,k=13D.U=22V,k=13A-31-1234564.(多选)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图象。当调整线圈转速后,所产生的正弦式交变电流的图象如图线b所示。以下关于这两个正弦交变电流的说法正确的是()A.线圈先后两次转速之比为2∶3B.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零C.交变电流a的电动势瞬时值的表达式为e=10sin5πtVD.交变电流b的电动势最大值为203VCD-32-1234565.图甲为一理想变压器的电路示意图,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,Rt为随着温度升高而阻值变小的热敏电阻,R1为定值电阻。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦式交变电流。下列说法正确的是()A.变压器原线圈输入的交流电压的表达式为B.变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1C.t=0.01s时,发电机的线圈平面位于中性面