物理高考热点预测复习：5.10恒定电流与交变电流名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

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流,i=_,E,m,sint,U,m,sint,I,m,sint,第7页,3.,有效值,由电流,_,来定义。计算交流电路电功、电功率，测定,交流电路电压、电流都是指,_,。,4.,平均值,平均电动势,=,，惯用来计算,_,。,热效应,有效值,经过电路电荷量,第8页,三、变压器和远距离输电,1.,理想变压器基本关系,功率关系,P,入,=P,出,频率关系,基本关系,电压关系,电流关系,=,，与负载、副线圈个数无关,(1),只有一个副线圈：,=,(2),多个副线圈,I,1,n,1,=_,或,U,1,I,1,=_,_,I,2,n,2,+I,3,n,3,+I,n,n,n,U,2,I,2,+U,3,I,3,+U,n,I,n,f,1,=f,2,第9页,2.,为减小远距离输电功率损失和电压损失，远距离输电采取,_,输电。,高压,第10页,【,热点考向,1】,直流电路动态分析,【,典题训练,1】,(,黄冈一模,),如图所表示，平行金属板中带,电质点,P,处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路影,响，当滑动变阻器,R,4,滑片向,b,端移动时，则,(),A.,电压表读数减小,B.,电流表读数减小,C.,质点,P,向上运动,D.R,3,上消耗功率逐步增大,第11页,【,解题指导,】,解答本题应注意以下几点：,(1),明确滑片向,b,端移动时滑动变阻器电阻改变，进而分析总电阻、总电流、路端电压改变。,(2),依据串、并联电路特点和部分电路欧姆定律确定各部分电路电压、电流、功率改变情况。,(3),依据金属板间电压改变判断电场、电场力改变，确定带电质点,P,运动情况。,第12页,【,解析,】,选,A,。当滑动变阻器,R,4,滑片向,b,端移动时，,R,4,接入电路电阻减小，外电路总电阻减小，电源输出电流增大，平行金属板两极电压减小，带电质点,P,所受电场力减小，质点,P,将向下运动，选项,C,错误；,R,3,两端电压减小，,R,3,中电流减小，电流表读数增大，选项,B,错误；,R,3,上消耗功率逐步减小，选项,D,错误；因为,R,2,中电流增大，,R,2,两端电压增大，电压表读数减小，所以选项,A,正确。,第13页,【,典题训练,2】,(,合肥一模,),某同学做电学试验,(,电源内阻,r,不能忽略,),，经过改变滑动变阻器电阻大小，观察到电压表和,电流表读数同时变大，则他所连接电路可能是下列图中,(),第14页,【,解题指导,】,解答本题能够采取假设法和排除法，假设电路中电压表示数变大，分析电路中电流表示数是否变大，排除错误选项，得出正确答案。,【,解析,】,选,C,。在,A,、,B,、,D,图中，电路电压表读数变大，表示电源,(,或等效电源,),路端电压变大，则内电压变小，电流表读数一定减小，与题目已知条件相矛盾，可排除。,C,图中电压表示数为定值电阻两端电压，由欧姆定律能够判断电流、电压能够同时增大，选项,C,正确。,第15页,【,拓展提升,】,【,考题透视,】,直流电路动态改变分析在高考试题中是以选择题形式考查，是近年来高考重点。往往以以下改变方式探究整个电路电流、电压改变情况：,(1),某一支路滑动变阻器阻值改变；,(2),某一支路电键闭合、断开或出现故障；,(3),热敏电阻或光敏电阻阻值改变。,第16页,【,借题发挥,】,直流电路动态分析问题解题方法,1.,程序法：闭合电路中，因为局部电阻改变或开关通断，引,起各部分电压、电流或灯泡明暗发生改变，分析这类问题基,本步骤：,第17页,2可直接应用,“,部分电路中,R,、,I,、,U,关系,”,中两个结论：,(1),任一电阻,R,阻值增大，必引发经过该电阻电流,I,减小和,该电阻两端电压,U,增大。即,R,(2),任一电阻,R,阻值增大，必将引发与之并联支路中电流,I,并,增大和与之串联各电阻两端电压,U,串,减小。,即,R,第18页,【,创新预测,】,如图所表示，当滑动变阻器,R,2,滑片,P,向,左滑动时，以下说法不正确是,(),A.,电阻,R,3,消耗功率变大,B.,电容器,C,上电荷量变大,C.,灯,L,变暗,D.R,1,两端电压改变量绝对值小于,R,2,两端电压改变量绝,对值,第19页,【,解题指导,】,解答本题时可按以下步骤进行求解：,(1),首先考虑,R,2,滑片向左滑动，,R,2,阻值变小，电路总电阻变小，总电流变大，路端电压变小。,(2),应用串、并联电路特点对局部电路进行分析，得出,R,3,功率变小，,R,1,电压变大，灯泡变暗。,(3),电容器两端电压与,R,1,两端电压相等。,第20页,【,解析,】,选,A,。滑动变阻器,R,2,滑片,P,向左滑动时，,R,2,阻值变小，电路中总电流变大，路端电压变小，经过,R,3,电流变小，故,R,3,消耗功率变小，,A,错误；流过,R,1,电流变大，则,R,1,两端电压变大，即电容器两端电压也变大，故电容器上电荷量变大，,B,正确；而灯,L,两端电压变小，故灯,L,变暗，,C,正确；因为路端电压变小，故,R,1,两端电压改变量绝对值小于,R,2,两端电压改变量绝对值，,D,正确。,第21页,【,热点考向,2】,交流电产生和描述,【,典题训练,3】,(,石家庄二模,)(,多项选择,),如图，正方形线框,abcd,长为,L,，每边电阻均为,r,，在磁感应强度为,B,匀强磁场中,绕,cd,轴以角速度,转动，,c,、,d,两点与外电路相连，外电路电阻,也为,r,，则以下说法中正确是,(),第22页,A.S,断开时，电压表读数为,B.S,断开时，电压表读数为,C.S,闭合时，电流表读数为,D.S,闭合时，线框从图示位置转过过程中流 过电流表电量为,第23页,【,解题指导,】,解答此题应明确以下几点：,(1),线框绕,cd,轴转动产生正弦交流电，其电动势最大值,E,m,=BL,2,。,(2),电压表示数为电路中电压有效值，,S,断开时，电压表两端电压为,cd,边上电压有效值。,(3)S,闭合时，电流表示数为流过外电路电阻,r,电流有效值，而流过电流表电量利用电流平均值计算。,第24页,【,解析,】,选,B,、,D,。正方形线框在磁感应强度为,B,匀强磁场中,绕,cd,轴以角速度,转动，产生感应电动势最大值为,BL,2,，,电源电动势有效值为,E=S,断开时，内电路电流,电压表读数等于,cd,两点之间电压为,选项,B,正确，,A,错误；,S闭合时，电路总电阻,为,ab,中电流为 电流表读数为,选项,C,错误。,S,闭合时，线框从图示位置转过,过程中，磁通量改变,=BL,2,，时间,t=,，产生感应,第25页,电动势平均值为 电流平均值为,流过电流表电流平均值为 电量为,q=It=,选项,D,正确。,第26页,【,典题训练,4】,(,江苏高考,),某兴趣小组设计了一个发电装置，如图所表示,.,在磁极和圆柱状铁芯之间形成两磁场区域圆心角,均为,，磁场均沿半径方向,.,匝数为,N,矩形线圈,abcd,边长,ab=cd=,l,、,bc=ad=2,l,.,线圈以角速度,绕中心轴匀速转动，,bc,和,ad,边同时进入磁场,.,在磁场中，两条边所经过处磁感应强度大小均为,B,、方向一直与两边运动方向垂直,.,线圈总电阻为,r,，外接电阻为,R.,求：,第27页,(1),线圈切割磁感线时，感应电动势大小,E,m,.,(2),线圈切割磁感线时，,bc,边所受安培力大小,F.,(3),外接电阻上电流有效值,I.,第28页,【,解题指导,】,解答本题第,(2),问时可按以下思绪分析：,【,解析,】,(1)bc,、,ad,边运动速度,v=,感应电动势,E,m,=4NB,l,v,解得,E,m,=2NB,l,2,第29页,(2),电流,I,m,=,安培力,F=2NBI,m,l,解得,F=,(3),一个周期内，通电时间,t=T,R,上消耗电能,W=Rt,且,W=I,2,RT,，解得,I=,答案：,看法析,第30页,【,拓展提升,】,【,考题透视,】,交变电流产生与描述是每年高考热点，常以选择题形式考查；考题主要考查交变电流两种表示方式：函数表示法与图象表示法，以及交流电有效值、最大值等基本知识。高考命题普通从以下两方面进行考查：,(1),交变电流产生、图象、公式及相关物理量。,(2),交变电流,“,四值,”,物理意义及其不一样方面应用。,第31页,【,借题发挥,】,交流电产生及,“,四值,”,应用,1.,交变电流产生,第32页,2.,交流电,“,四值,”,应用,第33页,【,创新预测,】,1.(,多项选择,),如图甲是阻值为,5,线圈与阻值为,15,电阻,R,构,成回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向轴匀速转,动，产生电动势随时间改变规律如图乙所表示。则,(),第34页,A.,电压表示数为,14.14 V,B.,经过电阻电流为,0.707 A,C.,电阻,R,上消耗功率为,7.5 W,D.,经过电阻电流方向每秒改变,100,次,第35页,【,解析,】,选,B,、,C,。依据题中图乙可知交流电电压有效值为,电压表示数为,15 V=7.5 V=,10.6 V,，,A,项错误；经过电阻电流为,0.707 A,，,B,项正确；电阻,R,上消耗功率为,C,项正确；依据交流电特点，线圈每转一周，,电流方向改变两次，则电流方向每秒改变,2=50,次，,D,项,错误。,第36页,2.(,多项选择,),某交流电源电动势与时间成正弦函数关系，如图所表示，此电源与一个,R=10,电阻组成闭合电路，不计其它电阻，以下说法正确是,(),第37页,A.,交变电流周期为,0.02 s,B.,交变电流频率为,0.5 Hz,C.,交变电流有效值为,2 A,D.,交变电流有效值为,2 A,【,解析,】,选,A,、,D,。交变电流周期为,0.02 s,，频率为,50 Hz,，,选项,A,正确、,B,错误。交变电流最大值为,2 A,，有效值为,2 A,，选项,C,错误、,D,正确。变压器和远距离输电问题,第38页,【,热点考向,3】,变压器和远距离输电问题,【,典题训练,5】,(,山东高考,)(,多项选择,),图甲是某燃气炉点火,装置原理图。转换器将直流电压转换为图乙所表示正弦交变,电压，并加在一理想变压器原线圈上，变压器原、副线圈,匝数分别为,n,1,、,n,2,，为交流电压表。当变压器副线圈电压,瞬时值大于,5 000 V,时，就会在钢针和金属板间引发电火花进,而点燃气体。以下判断正确是,(),第39页,A.,电压表示数等于,5 V,B.,电压表示数等于,V,C.,实现点火条件是,1 000,D.,实现点火条件是,5 000,，所以,1 000,，,C,对，,D,错。,第41页,【,典题训练,6】,(,常州二模,)(,多项选择,)有一台交流发电机,E,，,经过理想升压变压器,T,1,和理想降压变压器,T,2,向远处用户供电，,输电线总电阻为,R,。,T,1,输入电压和输入功率分别为,U,1,和,P,1,，,它输出电压和输出功率分别为,U,2,和,P,2,；,T,2,输入电压和输入,功率分别为,U,3,和,P,3,，它输出电压和输出功率分别为,U,4,和,P,4,。,设,T,1,输入电压,U,1,一定，当用户消耗电功率变大时，有,(),第42页,A.U,2,不变，,U,3,变小,B.U,2,减小，,U,4,变大,C.P,1,变小，,P,2,变小,D.P,2,变大，,P,3,变大,【,解题指导,】,解答此题应注意以下两点1),分析电压关系，从,U,1,保持不变开始，,U,2,不变，,U,3,=U,2,-IR,，最终由变压器关系确定,U,4,。,(2),分析功率关系，从,P,4,变大开始，,P,3,和,P,4,相同，,P,2,=P,3,+I,2,R,，,P,1,=P,2,。,第43页,【,解析,】,选,A,、,D,。因,U,1,和两线圈匝数不变，依据 得,U,2,不变，,B,错误。依据,U,损,=IR,，,U,3,=U,2,-U,损,，因,P,变大，,I,变,大，所以,U,损,变大，所以降压变压器初级电压,U,3,变小，故选项,A,正确；用户消耗电功率变大时，则,P,3,变大，从而,I,变大，线路,消耗电功率变大，由能量守恒得,P,2,变大，所以选项,D,正确，,C,错误。,第44页,【,拓展提升,】,【,考题透视,】,本考点为每年高考重点和热点，常以选择题形式考查，命题规律有以下两点：,(1),多数题目与交变电流图象、瞬时值表示式等相结合进行综合考查。,(2),变压器电压、电流及功率关系与远距离输电相结合进行综合考查。,第45页,【,借题发挥,】,理想变压器动态分析技巧,(1),依据题意搞清变量和不变量。如原线圈电压不变、原副线圈匝数比不变，其它物理量可能随电路改变而发生改变。,(2),搞清动态改变过程中决定关系。如,U,2,由,U,1,决定，,P,1,、,I,1,由,P,2,、,I,2,决定。,第46页,(3),分析流程以下：,由 分析,U,2,情况。,由 分析,I,2,情况。,由,P,1,=P,2,=I,2,U,2,判断输入功率情况。,由,P,1,=I,1,U,1,分析,I,1,改变情况。,第47页,【,创新预测,】,1.,如图所表示，匝数为,100,匝矩形线圈,abcd,处于磁感应强度,B=T,水平匀强磁场中，线圈面积,S=0.5 m,2,，内阻不计。线,圈绕垂直于磁场轴以角速度,=10 rad/s,匀速转动。线圈,经过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入,一只“,12 V,12 W”,灯泡，灯泡正常发光，以下说法中正确,是,(),第48页,A.,经过灯泡交变电流频率是,50 Hz,B.,变压器原、副线圈匝数之比为,101,C.,矩形线圈中产生电动势最大值为,120 V,D.,若将灯泡更换为“,12 V,，,24 W”,且确保其正常发光，需要增大矩形线圈转速,第49页,【,解析,】,选,B,。由,=2f,可得经过灯泡交变电流频率是,5 Hz,，选项,A,错误；矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应,电动势最大值为,NBS=100 0.510V=120 V,，,变压器输入电压为,120 V,，由变压器变压公式可知，变压器原、,副线圈匝数之比为,101,，选项,B,正确、,C,错误；若将灯泡更换,为,“,12 V,，,24 W,”,且确保其正常发光，不需要增大矩形线圈,转速，选项,D,错误。,第50页,2.,如图所表示为某小型水电站电能输送示意图，,A,为升压变压,器，其输入功率为,P,1,，输出功率为,P,2,，输出电压为,U,2,；,B,为降压,变压器，其输入功率为,P,3,，输入电压为,U,3,。,A,、,B,均为理想变压,器，输入电流为,I,，输电线总电阻为,r,，则以下关系正确是,(),A.U,2,=U,3,B.U,2,=U,3,+Ir,C.P,1,P,2,D.P,2,=P,3,第51页,【,解析,】,选,B,。依据高压电路输电电压关系和功率关系可知，,U,2,=U,3,+Ir,，,P,1,=P,2,，,P,2,=P,3,+I,2,r故,B,项正确。,第52页,交变电流综合问题,交变电流综合问题，包括交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律综合应用等。解答时应注意以下几点：,1.,分清交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值不一样计算方法和物理意义。,2.,学会将直流电路、闭合电路欧姆定律知识应用在交流电路中。,3.,掌握交流发电机问题中安培力问题、能量转化问题分析方法。,第53页,【,典题例证,】,【,典例,】,(,海淀区一模,)(15,分,),如图甲所表示，长、宽分别为,L,1,、,L,2,矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为,n,，总电阻为,r,，可绕其竖直中心轴,O,1,O2,转动。线框两个末端分别与两个彼此绝缘铜环,C,、,D,焊接在一起，并经过电刷和定值电阻,R,相连。线框所在空间有水平向右均匀分布磁场，磁感应强度,B,大小随时间,t,改变关系如图乙所表示，其中,B,0,、,B,1,和,t,1,均为已知。在,0,t,1,时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；,t,1,时刻后线框在外力驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度,匀速转动。求：,第54页,第55页,(1)0,t,1,时间内经过电阻,R,电流大小；,(2),线框匀速转动后，在转动一周过程中电流经过电阻,R,产生热量；,(3),线框匀速转动后，从图甲所表示位置转过,90,过程中，经过电阻,R,电荷量。解题关键,】,(1)0,t,1,时间内磁场均匀改变。,(2)t,1,之后线框产生正弦交变电流，依据电流有效值计算热量。,(3),依据磁通量改变计算经过,R,电荷量。,第56页,【,规范解答,】,(1)0,t,1,时间内，线框中感应电动势,E=(2,分,),依据闭合电路欧姆定律可知，经过电阻,R,电流,I=(2,分,),第57页,(2),线框产生感应电动势最大值,E,m,=nB,1,L,1,L,2,(1,分,),感应电动势有效值,E=nB,1,L,1,L,2,(1,分,),经过电阻,R,电流有效值,I=(1,分,),线框转过一周所需时间,t=(1,分,),此过程中，电阻,R,产生热量,Q=1,分,),第58页,(3),线框从图甲所表示位置转过,90,过程中，,平均感应电动势,(2,分,),平均感应电流,(2,分,),经过电阻,R,电荷量,q=(2,分,),第59页,答案,：,(1),(2),(3),第60页,【,拓展训练,】,1.(,衡水二模,),图甲是线圈绕垂直于磁场轴在匀强磁场,中匀速转动时所产生正弦交流电压随时间改变图象，把该,交流电压加在图乙中变压器,A,、,B,两端，已知理想变压器原线,圈,和副线圈,匝数比为,51,，交流电流表和交流电压表均,为理想电表，电阻,R=1,，其它各处电阻不计，以下说法正确,是,(),第61页,A.,在,t=0.1 s,、,0.5 s,时穿过线圈磁通量最大,B.,线圈转动角速度为,10 rad/s,C.,电压表示数为,V,D.,电流表示数为,0.40 A,第62页,【,解析,】,选,D,。在,t=0.1 s,、,0.5 s,时，电压到达最大值，此时线圈平面与磁场平行，,A,错误；由图甲知,T=0.4 s,，角速度,rad/s,，,B,错误；由 得输出电压最大值为,2 V,，所以电压表示数应为,2 V,，,C,错误；,R,中电流,=2 A,，由变压器电流与匝数关系知电流表示数为,0.40 A,D,正确。,第63页,2.(,天津高考,),经过一理想变压器,经同一线路输送相同,电功率,P,原线圈电压,U,保持不变,输电线路总电阻为R,。,当副线圈与原线圈匝数比为,k,时,线路损耗电功率为,P,1,若将,副线圈与原线圈匝数比提升到,nk,线路损耗电功率为,P,2,则,P,1,和 分别为,(),A.B.,C.D.,第64页,【,解题指导,】,解答本题时首先计算原线圈电流，再依据原、,副线圈电流与匝数关系及功率公式计算出线路损耗功,率，并深入求出副线圈匝数改变前后线路损耗功率比值。,【,解析,】,选,D,。原线圈电流为,I,1,=,，因为,P,、,U,不变，故,I,1,不,变，由,=k,得 由,=nk,得 则 故选项,D,正确。,第65页,1.(,成都一模,),一学校物理兴趣小组用蓄电池、电动机、,皮带、自行车组装了一辆电动车，人骑上后总质量为,50 kg,，,假定蓄电池能提供电压为,24 V,，内电阻不计。当电动车在水,平地面上以,0.8 m/s,速度匀速行驶时，经过电动机电流为,5 A,，设车所受阻力恒为车重,0.2,倍，忽略电动车本身,摩擦，则电动机阻值是,(g,取,10 m/s,2,)(),A.4.8 B.3.2 C.1.6 D.0.4,第66页,【,解析,】,选,C,。电动机输入功率,P=UI=120 W,。因为电动车匀速行驶，故电动机输出功率,P,出,=mg,v=80 W,，依据,P-P,出,=I,2,r,，解得,r=1.6,故,C,正确。,第67页,2.(,宁波二模,),电动势为,E,、内阻为,r电源与定值电阻,R,1,、,R,2,及滑动变阻器,R,连接成如图所表示电路。当滑动变阻器,滑片由中点滑向,b,端时，以下说法正确是,(),A.,电压表和电流表读数都增大,B.,电压表和电流表读数都减小,C.,电压表读数增大，电流表读数减小,D.,电压表读数减小，电流表读数增大,第68页,【,解析,】,选,A,。滑片滑向,b,时，电阻,R,增大，回路总电阻增大，所以回路总电流减小，路端电压增大，所以电压表示数增大，,R,1,两端电压减小，,R,2,两端电压增大，故,R,2,中电流增大，电流表示数增大，故,A,对。,第69页,3.(,苏北四市二模,),如图所表示，矩形线圈,abcd,与可变电容,器,C,、理想电流表,A,组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂,直于磁场,bc,边匀速转动，转动角速度,=100 rad/s,，,线圈匝数,N=100,，边长,ab=0.2 m,、,ad=0.4 m,电阻不计。磁场,只分布在,bc,边左侧，磁感应强度大小,B=T,。电容器放电,时间不计。以下说法正确是,(),A.,该线圈产生交流电动势峰值为,50 V,B.,该线圈产生交流电动势有效值为,C.,电容器耐压值最少为,50 V,D.,电容器电容,C,变大时，电流表示数变小,第70页,【,解析,】,选,B,。该线圈产生交流电动势峰值为,E,m,=NBS=50 V,A,项错误；因为该线圈产生交流电不是完整正弦式交流,电，只有二分之一，所以依据有效值定义,联立解得电动势有效值,E,为,25 V,，,B,项正确；电容器耐压,值最少为,50 V,C,项错误；电容器电容,C,变大时，电容器,充放电电流增大，,D,项错误。,第71页,4.(,福建高考,),如图,理想变压器原线圈输入电压,u=U,m,sint,副线圈电路中,R,0,为定值电阻,R,是滑动变阻器。和,是理想交流电压表,示数分别用,U,1,和,U,2,表示,;,和 是理想,交流电流表,示数分别用,I,1,和,I,2,表示。以下说法正确是,(),第72页,A.I,1,和,I,2,表示电流瞬时值,B.U,1,和,U,2,表示电压最大值,C.,滑片,P,向下滑动过程中,U,2,不变、,I,1,变大,D.,滑片,P,向下滑动过程中,U,2,变小、,I,1,变小,【,解析,】,选,C,。交流电压表和交流电流表显示示数都为有效值，,A,、,B,错。因为输入端电压,U,1,和理想变压器匝数比不变，所以,U,2,不变。滑片,P,向下滑动过程中，电阻变小，电流,I,2,变大，输出功率变大，则输入功率变大，电流,I,1,变大，,C,对、,D,错，故选,C,。,第73页,5.(,柳州二模,),如图所表示电路中，两平行金属板,A,、,B,水,平放置，两板间距离,d=40 cm,，电源电动势,E=24 V,，内电阻,r=1,，电阻,R=15,，闭合开关S,，待电路稳定后，将一带正,电小球从,B,板小孔以初速度,v,0,=4 m/s,竖直向上射入板间。若,小球所带电荷量为,q=110,-2,C,，质量为,m=210,-2,kg,，不考虑,空气阻力，那么，滑动变阻器接入电路阻值为多大时，小球,恰能抵达,A,板？此时，电源输出功率是多大？,(g,取,10 m/s,2,),第74页,【,解析,】,小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到,A,板时速度为零。设两板间电压为,U,AB,，,由动能定理可得,-mgd-qU,AB,=0-,所以滑动变阻器两端电压,U,滑,=U,AB,=8 V,。,设经过滑动变阻器电流为,I,，,第75页,由欧姆定律得,I=1 A,。,滑动变阻器接入电路电阻,=8,电源输出功率,P,出,=I,2,(R+R,滑,)=23 W,答案：,8 23 W,第76页,第77页,