1、专题十三交变电流备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容交变电流的产生和描述1.通过实验,认识交变电流2.能用公式和图像描述正弦式交变电流本专题知识是电磁感应知识的应用和延伸,因此运用电磁感应定律来理解交变电流的产生及变压器的原理是关键和核心(1)交变电流的变化规律,如交变电流瞬时值表达式、交变电流图像的考查(2)交变电流瞬时值、峰值、有效值、平均值的理解和计算(3)变压器的原理、远距离输电的考查(4)含有变压器的动态分析问题从近几年命题规律来看,高考对本专题内容考查频率较低,主要体现在“三突出”:(1)突出考查交变电流的产生过程(2)突出考查交变电流的图像和交变电流的“四值”(3)
2、突出考查变压器及远距离输电考查难度不大,多以选择题的形式命题。变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点变压器、电能的输送1.通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系2.知道远距离输电时通常采用高压输电的原因3.理解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用【真题探秘】命题立意以生活中常用的变压器为命题情境,构建电路模型,并根据正弦式交变电流的u-t图像和变压器的构造和原理解决问题。山东卷考查交变电流的内容时多以选择题的形式出现,图像是常用载体,涉及多个知识点的应用(欧姆定律、正弦式电流的图像和三角函数表达式、变压器的构造和原理),体现山东卷多综合的特点
3、。考查考生推理能力、论证能力。解题指导根据图乙电压u随时间t的变化关系,确定理想变压器的输入电压,再由变压器的电压与匝数关系,求得变压器的输出电压,依据灯泡能正常工作,求得通过其电流,由灯泡分压得并联的R1和R2两端电压;求得通过R1的电流,结合通过灯泡的电流从而算出通过滑动变阻器的电流,最后由R=UI,解得滑动变阻器接入电路的电阻。拓展延伸考查理想变压器的变压比公式,掌握电路串、并联的特点,理解欧姆定律的应用,注意交流电的有效值与最大值的区别,副线圈两端的电压是等效电路的电源电动势(不考虑内阻),灯泡在额定电压下的电阻是一定值,故副线圈所在的电路是个混联电路,根据闭合电路欧姆定律进行求解,此
4、电路中含有滑动变阻器,亦可以出电路的动态分析问题。教师专用题组1.真题多维细目表真题涉分考点题型设题情境学科素养交变电流的产生和描述变压器、电能的输送2020山东,53理想变压器单选理想变压器与电路模型建构、科学推理2020课标 ,196电能输送多选特高压输电模型建构、科学推理2020浙江1月选考,103理想变压器单选模型建构、科学推理2018课标 ,166交变电流的有效值单选模型建构、科学推理2016课标 ,166理想变压器单选模型建构、科学推理2016课标 ,196理想变压器多选模型建构、科学推理2016课标 ,216交变电流的有效值多选模型建构、科学推理2015山东理综,196电动势随时
5、间变化图像单选模型建构、科学推理2.命题规律与趋势本专题高考考查内容主要有:交变电流的产生及变化规律,交变电流的四值及应用,理想变压器的工作原理与规律,理想变压器的动态电路分析,远距离输电的模式以及电压和功率的损耗,传感器的简单应用。题型主要为选择题,物理核心素养上面主要考查学生的模型建构和科学推理要素。能力主要考查理解与推理能力。整体难度中偏易。3.备考方法与策略复习时要重点关注:交变电流的产生过程,交变电流的图像和交变电流的四值,理想变压器电路中原、副线圈与各物理量之间的制约关系,理想变压器的工作原理,远距离输电的特点。我国远距离输变电设备远远领先世界,与之相关的信息给予题多多训练。现代技
6、术与人工智能的发展,传感器的应用越来越广泛,与传感器有关的信息题和实验题应增加关注。变压器的动态变化问题应作为本专题复习的重点和难点。基础篇【基础集训】考点一交流电的产生和描述1.(2020山东疫情开学摸底考,5)如图甲所示,在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有一矩形单匝线圈,其面积为S,总电阻为r,线圈两端外接一电阻R和一个理想交流电流表。若线圈绕对称轴OO以角速度做匀速转动,图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像,下列说法正确的是()A.在t1t3时间内,穿过线圈平面的磁通量的变化量为BSB.在t3t4时间内,通过电阻R的电荷量为BSRC.在t1时刻穿过线圈平面的磁通量的
7、变化率为2BSD.在t1时刻电流表的示数为BS2(R+r)答案D2.(2020山东疫情开学摸底考,10)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是()A.T2时刻线框平面与中性面垂直B.线框的感应电动势有效值为2mTC.线框转一周外力所做的功为22m2RTD.从t=0到t=T4过程中线框的平均感应电动势为mT答案BC考点二变压器、电能的输送1.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,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,
8、工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则() A.ab接MN、cd接PQ,IabIcdC.ab接PQ、cd接MN,IabIcd答案B2.2020山东高考押题预测(三),10(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,原线圈接电压恒定的交流电,副线圈输出端接有R=4 的电阻和两个“18 V,9 W”相同小灯泡,当开关S断开时,小灯泡L1刚好正常发光,则()A.原线圈输入电压为200 VB.S断开时原线圈中的电流为0.05 AC.闭合开关S后,原、副线圈中的电流之比增大D.闭合开关S后,小灯泡L1消耗的功率减小答案ABD3.2020山东高考押题预测(一),10(多选)某兴趣小组用
9、实验室的手摇发电机和一个近似理想的小变压器给一个灯泡供电,电路如图所示。当线圈以较大的转速n匀速转动时,额定电压为U0的灯泡正常发光,电压表示数是U1。已知线圈电阻是r,灯泡电阻是R,则()A.变压器输入电压的瞬时值是u=U1 sin 2nt(V)B.变压器的原、副线圈匝数比是U1/U0C.电流表的示数是U02RU1D.线圈中产生的感应电动势最大值是Em=2U1答案BC4.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是()A.I1I2=n1n2B.I2=U2RC.
10、I1U1=I22RD.I1U1=I2U2答案D综合篇【综合集训】拓展一交流电有效值的求解1.已知某电阻元件在正常工作时,通过它的电流按如图所示的规律变化,其中0T4时间内为正弦交流电的一部分,将一个多用电表(已调至交变电流电流挡)与这个电阻元件串联,则多用电表的读数为() A.4 AB.17 AC.19 AD.52 A答案B2.电压u随时间t的变化情况如图所示,求电压的有效值。答案174 V拓展二交变电流“四值”的理解 1.(2020山东德州一模,9)(多选)如图所示,磁极N、S间的磁场看作匀强磁场,磁感应强度为B0,矩形线圈ABCD的面积为S,共n匝,内阻为r,线圈通过滑环与理想电压表V和阻
11、值为R的定值电阻相连,AB边与滑环E相连;CD边与滑环F相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴OO以角速度逆时针匀速转动,图示位置恰好与磁感线垂直。以下说法正确的是()A.线圈在图示位置时,电阻R中的电流方向为自M到NB.线圈自图示位置开始转过180的过程中,通过电阻R的电荷量为2nB0SR+rC.线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为n2B02S2R+rD.线圈在图示位置时电压表的示数为0答案BC2.(多选)如图甲所示是一种振动发电装置的示意图,半径为r=0.1 m、匝数n=20的线圈位于辐向分布的磁场中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示),线圈所在位置的磁感应强度的大小均为
12、B=0.20 T,线圈电阻为R1=0.5 ,它的引出线接有R2=9.5 的小电珠L,外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示(摩擦等损耗不计),则()A.小电珠中电流的峰值为0.16 AB.小电珠中电流的有效值为0.16 AC.电压表的示数约为1.5 VD.t=0.1 s时外力的大小为0.128 N答案AD教师专用题组【综合集训】1.(2020江苏南通栟茶高中月考)如图所示为一交变电流的图像,则该交变电流的有效值为多大()A.I0B.32I0C.I02+I0D.I02答案B设交流电电流的有效值为I,周期为T,电阻为R,则有I2RT=(22I0)
13、2RT2+I02RT2,解得I=32I0,选项B正确。2.(2020山东日照元月校级联考)电阻为R的单匝闭合金属线框,在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势的图像如图所示。下列判断正确的是()A.T2时刻线框平面与中性面平行B.穿过线框的磁通量最大为E0T2C.线框转动一周做的功为E02TRD.从t=T4到t=3T4的过程中,线框的平均感应电动势为E02答案B由图可知t=T2时刻感应电动势最大,此时线框所在平面与中性面垂直,A错误。当感应电动势等于零时,穿过线框回路的磁通量最大,且由Em=NBS得m=EmN=E012T=E0T2,B正确。线框转一周所做的功为转动一周的发热量,Q=E2RT=(Em2)2RT=E022RT,C错误。从T4到3T4的过程中平均感应电动势为
