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专题十恒定电流和交变电流高考二轮复习——电场和磁场第一课时2考查内容物理思想和方法①欧姆定律;②电阻定律;③电阻的串联、并联;④电源的电动势和内阻;⑤闭合电路的欧姆定律;⑥电功率、焦耳定律;⑦交变电流的产生与描述;⑧理想变压器与远距离输电。①图象法;②解析法;③等效法;④模型法(远距离输电模型);⑤比值法;⑥分析综合法。本专题以电路为核心,侧重电路中电阻、电压、电流、电功率的计算和动态分析。高考对本部分内容的考查一般以选择题形式出现。其中直流电路的动态分析、交变电流的产生及描述、变压器及远距离输电是高考的热点问题,预计2015年高考仍会考查以上热点问题。41.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:①由局部电阻变化判断总电阻的变化;②由I=ER+r判断总电流的变化;③据U=E-Ir判断路端电压的变化;④由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。(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。知识梳理（自学3min）【例1】(2014·山东潍坊联考)在如图所示的电路中,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P缓慢向右移动①,则()A.灯泡L变暗B.电源内部消耗的功率②先变大后变小C.电容器C上的电荷量增加D.流过R1的电流方向由左向右分析推理①R的阻值如何变化?R总如何变化?I总如何变化?②Pr决定式如何?-6-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四规范解答步骤1:单个电阻的变化步骤2:总电阻的变化步骤3:总电流的变化步骤4:其他各元件的变化步骤5:结论以题说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总(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)。-7-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四【例1】分析推理①分析结论:R变小。R总变小。I总变大。②分析结论:Pr=I2r。-8-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四规范解答:步骤1:单个电阻的变化滑片P向右移动,使得滑动变阻器的阻值变小步骤2:总电阻的变化回路总电阻变小步骤3:总电流的变化根据闭合电路欧姆定律可得总电流变大步骤4:其他各元件的变化由PL=I2RL可知灯泡L变亮,A项错;电源内部消耗的电功率Pr=I2r,随电流的增大,电源内部消耗功率一直变大,B项错;由U=IR可知,灯泡两端电压和电源内电压均增大,所以滑动变阻器两端电压减小,故与之并联的电容器两端电压减小,由Q=CU可知,电容器C上的电荷量减小,C项错;电容器带电量减小,故电容器处于放电状态,故流过R1的电流方向由左向右,D项正确步骤5:结论选项D正确1.交变电流的产生磁通量最大⇐中性面⇒电流为零⇓线圈经过中性面时,电流变向2.交变电流的“四值”最大值⇒Em=NBSω⇒计算电容器的耐压值瞬时值⇒e=Emsinωt⇒计算闪光电器的闪光时间等(中性面)正、余弦交变电流的有效值⇒E=E𝑚2⇒电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值⇒E=N𝛥Φ𝛥t⇒计算通过导体的电荷量知识梳理（自学2min）【例2】(2014·黑龙江大庆质检二)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交变电流的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦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错误的是()①A.交变电流b电压的有效值为1023VB.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零C.交变电流a的电压瞬时值为u=10sin5πt(V)D.线圈先后两次转速②之比为3∶2能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四-11-分析推理①通过图象可以得到交变电流瞬时值表达式如何?②转速与线框转动的角速度有何关系?规范解答步骤1:图象的直观信息步骤2:图象隐含信息步骤3:结论以题说法交变电流瞬时值表达式的基本书写思路(1)确定正、余弦交变电流的峰值,根据已知图象或公式Em=NBSω,求出相应最大值。(2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。①线圈从中性面开始计时,e=Emsinωt。②线圈从垂直于中性面开始计时,e=Emcosωt。能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四-12-【例2】分析推理①分析结论:u=10sin5πt(V)②分析结论:成正比。能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四-13-规范解答:步骤1:图象的直观信息根据图象可得线框调整转速前后的周期、峰值步骤2:图象隐含信息由图象可知:交变电流a的周期Ta=0.4s,Tb=0.6s,线圈的转速n=1T,则线圈先后两次转速之比为3∶2,选项D正确;交变电流a的电压瞬时值表达武为u=Umsin2𝜋Tat,即u=10sin5πt(V),选项C正确;在t=0时,交变电流产生的电动势为零,由法拉第电磁感应定律,可知此时穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,故选项B错误;由正弦交变电流a最大值Um=nBSω=nBS2𝜋Ta=10V,则交变电流b的电压最大值Um'=nBS2𝜋Tb,两方程相比可得:Um'=203V,交变电流b电压的有效值U=U𝑚'2=1023V,选项A正确步骤3:结论应选B1.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:P2决定P1。知识梳理（自学2min）【例3】(2014·云南一模)如图所示,将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u=2202sin100πV①的交流电源上,在副线圈两端并联接入规格为“22V②,22W”的灯泡10个,灯泡均正常发光③。除灯泡外的电阻均不计,下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈匝数比为102∶1B.电流表示数为1AC.电流表示数为10AD.副线圈中电流的频率为5Hz分析推理①通过瞬时值表达式可以得到哪些信息?②22V是有效值,还是峰值?③每个灯泡通过的电流是多少?规范解答步骤1:确定原、副线圈匝数比步骤2:确定原线圈电流步骤3:确定交变电流频率步骤4:结论以题说法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:U1决定U2,P1、I1由P2、I2决定。(3)基本思路及方法:①由U1U2=n1n2分析U2变化情况。②由I2=U2R分析I2的变化情况。③P1=P2=I2U2判断输入功率。④由P1=I1U1分析I1的变化情况。-17-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四【例3】分析推理①分析结论:可得输入电压最大值、有效值、发电机线圈转动的角速度。②分析结论:有效值。③分析结论:1A。-18-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四规范解答:步骤1:确定原、副线圈匝数比原线圈输入电压有效值U1=220V,副线圈输出电压U2=22V,根据电压与匝数成正比可得U1U2=n1n2=101,选项A错误步骤2:确定原线圈电流10个灯泡并联正常发光,可得I2=10A,根据I1I2=n2n1可得I1=1A,选项B正确、C错误步骤3:确定交变电流频率根据输入电压瞬时值表达式u=2202sin100πtV,可得频率为f=1T=100π2πHz=50Hz,选项D错误步骤4:结论应选B处理远距离输电问题,关键是正确建立输电的流程图,透彻理解题意,从“输电线”开始,或者从“发电”,或者从“用户”开始,把握好各物理量之间的相互关系,依次解决即可。常用的关系有:1.输电过程的电压关系2.输电过程功率的关系知识梳理（自学2min）【例4】(2014·河北石家庄一模)某电站采用6000V的电压进行远距离输电,输送总功率为500kW,测得安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜读数相差4800kW·h①,下列说法正确的是()A.输送电流为12AB.用户得到的功率为400kWC.输电效率为60%D.输电导线的电阻②为86.4Ω分析推理①输电线损耗功率是多少?②从什么角度计算输电线的电阻?-21-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四规范解答步骤1:计算输电电流步骤2:输电线损耗功率步骤3:用户得到功率步骤4:输电效率步骤5:结论以题说法(1)求解远距离输电的关键是:熟悉“交流发电机→升压变压器→输电线→降压变压器→用户”这一过程,并画出这一过程的示意图,把需要的物理量都标在图中的相应位置上。(2)以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈为回路,利用电路知识分析三者的电压关系和功率关系。-22-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四【例4】分析推理①分析结论:P损=4800kW·h24h=200kW②分析结论:输电导线两端电压无法确定,故无法确定输电线电阻。C解析:由电功率P=UI可知输电电流为I=𝑃𝑈=5×1056×103A=2503A,选项A错误;损失的功率P损=4800kW·h24h=200kW,用户得到的功率为300kW,选项B错误;输电效率η=𝑃-𝑃损𝑃×100%=60%,选项C正确;由P损=I2R线得R线=28.8Ω,选项D错误。-23-能力突破点一能力突破点二能力考查方向能力突破方略能力突破模型能力迁移训练能力突破点三能力突破点四规范解答:步骤1:计算输电电流由电功率P=UI可知,输电电流为I=PU=5×1056×103A=2503A,选项A错误步骤2:输电线损耗功率损失的功率P损=4800𝑘𝑊·ℎ24ℎ=200kW步骤3:用户得到功率用户得到功率P用户=500kW-200kW=300kW,选项B错误步骤4:输电效率输电效率η=P-P损P×100%=60%,选项C正确步骤5:结论因为输电导线两端电压无法确定,故无法确定输电导线电阻,选项D错误24课堂小结——规律方法总结1.交变电流的产生磁通量最大⇐中性面⇒电流为零⇓线圈经过中性面时,电流变向2.交变电流的“四值”最大值⇒Em=NBSω⇒计算电容器的耐压值瞬时值⇒e=Emsinωt⇒计算闪光电器的闪光时间等(中性面)正、余弦交变电流的有效值⇒E=E𝑚2⇒电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值⇒E=N𝛥Φ𝛥t⇒计算通过导体的电荷量作业P56~1-1、1-2P57~2-1、2-2P58~3-1、3-2P59~4-1、4-2