物理高考热点预测复习5.10恒定电流与交变电流ppt课件

第10讲 恒定电流与交变电流【考纲资讯考纲资讯】电流电源的电动势和内阻电流电源的电动势和内阻欧姆定律闭合电路欧姆定律欧姆定律闭合电路欧姆定律电阻定律电阻定律电阻的串联与并联电阻的串联与并联电功电功率焦耳定律电功电功率焦耳定律交变电流描述交变电流的物理量和图象交变电流描述交变电流的物理量和图象正弦交变电流的函数表达式正弦交变电流的函数表达式电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送传感器传感器 【考情快报考情快报】1.1.高考对该部分的考查题型以选择题为主。恒定电流常考查电路的串并联规高考对该部分的考查题型以选择题为主。恒定电流常考查电路的串并联规律、欧姆定律及电路的动态变化特点等知识；交变电流中交流电的产生及描律、欧姆定律及电路的动态变化特点等知识；交变电流中交流电的产生及描述和变压器的原理则是高考的热点问题。最近两年，计算命题形式有所加强。述和变压器的原理则是高考的热点问题。最近两年，计算命题形式有所加强。2.2.预计预计20132013年高考仍继续考查上述知识点。另外，还可能从以下角度组织命年高考仍继续考查上述知识点。另外，还可能从以下角度组织命题：题：(1)(1)直流电路的能量问题，与其他相关知识结合的力学问题。直流电路的能量问题，与其他相关知识结合的力学问题。(2)(2)电功及电功率的计算问题。电功及电功率的计算问题。(3)(3)远距离输电问题。远距离输电问题。【体系构建体系构建】【核心自查核心自查】一、闭合电路欧姆定律一、闭合电路欧姆定律1.1.闭合电路的电流闭合电路的电流I=I=。2.2.闭合电路的路端电压闭合电路的路端电压U=_U=_，当外电阻，当外电阻R R增大时，路端电压增大时，路端电压U U_，用图象表示其变化规律：，用图象表示其变化规律：ERrE-IrE-Ir增大增大二、正弦交流电的二、正弦交流电的“四值四值”1.1.最大值最大值E Em=_=_，电容器的击穿电压等于对应交流电的最大值。，电容器的击穿电压等于对应交流电的最大值。2.2.瞬时值瞬时值NBSNBS电电 动动 势势 e=_ e=_ 电电 压压 u=_ u=_ 电电 流流 i=_ i=_ E EmsintsintU UmsintsintI Imsintsint3.3.有效值有效值由电流的由电流的_来定义。计算交流电路的电功、电功率，测定来定义。计算交流电路的电功、电功率，测定交流电路的电压、电流都是指交流电路的电压、电流都是指_。4.4.平均值平均值平均电动势平均电动势 =，常用来计算，常用来计算_。热效应热效应有效值有效值Ent通过电路的电荷量通过电路的电荷量三、变压器和远距离输电三、变压器和远距离输电1.1.理想变压器的基本关系理想变压器的基本关系功率关系功率关系 P P入入=P=P出出 频率关系频率关系 基基本本关关系系电压关系电压关系电流关系电流关系 =，与负载、副线圈的个数无关，与负载、副线圈的个数无关(1)(1)只有一个副线圈：只有一个副线圈：=(2)(2)多个副线圈多个副线圈I I1n n1=_=_或或U U1I I1=_=_12nn12UU12II21nnI I2 2n n2 2+I+I3 3n n3 3+I+In nn nn nU U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+U+Un nI In nf f1 1=f=f2 22.2.为减小远距离输电的功率损失和电压损失，远距离输电采用为减小远距离输电的功率损失和电压损失，远距离输电采用_输电。输电。高压高压【热点考向热点考向1 1】直流电路的动态分析直流电路的动态分析【典题训练典题训练1 1】(2012(2012黄冈一模黄冈一模)如图所示，平行金属板中带如图所示，平行金属板中带电质点电质点P P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器响，当滑动变阻器R R4 4的滑片向的滑片向b b端移动时，则端移动时，则()()A.A.电压表读数减小电压表读数减小B.B.电流表读数减小电流表读数减小C.C.质点质点P P向上运动向上运动D.RD.R3 3上消耗的功率逐渐增大上消耗的功率逐渐增大【解题指导解题指导】解答本题应注意以下几点：解答本题应注意以下几点：(1)(1)明确滑片向明确滑片向b b端移动时滑动变阻器电阻的变化，进而分析总电阻、总电流、端移动时滑动变阻器电阻的变化，进而分析总电阻、总电流、路端电压的变化。路端电压的变化。(2)(2)根据串、并联电路的特点和部分电路欧姆定律确定各部分电路电压、电根据串、并联电路的特点和部分电路欧姆定律确定各部分电路电压、电流、功率变化情况。流、功率变化情况。(3)(3)根据金属板间电压的变化判断电场、电场力的变化，确定带电质点根据金属板间电压的变化判断电场、电场力的变化，确定带电质点P P的运的运动情况。动情况。【解析解析】选选A A。当滑动变阻器。当滑动变阻器R R4 4的滑片向的滑片向b b端移动时，端移动时，R R4 4接入电路的电阻减小，接入电路的电阻减小，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，带电质点点P P所受电场力减小，质点所受电场力减小，质点P P将向下运动，选项将向下运动，选项C C错误；错误；R R3 3两端电压减小，两端电压减小，R R3 3中中的电流减小，电流表读数增大，选项的电流减小，电流表读数增大，选项B B错误；错误；R R3 3上消耗的功率逐渐减小，选上消耗的功率逐渐减小，选项项D D错误；由于错误；由于R R2 2中电流增大，中电流增大，R R2 2两端电压增大，电压表读数减小，所以选项两端电压增大，电压表读数减小，所以选项A A正确。正确。【典题训练典题训练2 2】(2012(2012合肥一模合肥一模)某同学做电学实验某同学做电学实验(电源内阻电源内阻r r不能忽略不能忽略)，通过改变滑动变阻器电阻大小，观察到电压表和，通过改变滑动变阻器电阻大小，观察到电压表和电流表的读数同时变大，则他所连接的电路可能是下图中的电流表的读数同时变大，则他所连接的电路可能是下图中的()()【解题指导解题指导】解答本题可以采用假设法和排除法，假设电路中电压表示数变解答本题可以采用假设法和排除法，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。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。【解析解析】选选C C。在。在A A、B B、D D图中，电路的电压表读数变大，表示电源图中，电路的电压表读数变大，表示电源(或等效或等效电源电源)的路端电压变大，则内电压变小，电流表的读数一定减小，与题目已的路端电压变大，则内电压变小，电流表的读数一定减小，与题目已知条件相矛盾，可排除。知条件相矛盾，可排除。C C图中电压表示数为定值电阻两端的电压，由欧姆图中电压表示数为定值电阻两端的电压，由欧姆定律可以判断电流、电压可以同时增大，选项定律可以判断电流、电压可以同时增大，选项C C正确。正确。【拓展提升拓展提升】【考题透视考题透视】直流电路的动态变化分析在高考试题中是以选择题形式考查的，直流电路的动态变化分析在高考试题中是以选择题形式考查的，是近年来高考的重点。往往以下列变化方式探究整个电路的电流、电压变化是近年来高考的重点。往往以下列变化方式探究整个电路的电流、电压变化情况：情况：(1)(1)某一支路的滑动变阻器的阻值变化；某一支路的滑动变阻器的阻值变化；(2)(2)某一支路电键闭合、断开或出现故障；某一支路电键闭合、断开或出现故障；(3)(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。【借题发挥借题发挥】直流电路动态分析问题的解题方法直流电路动态分析问题的解题方法1.1.程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化或开关的通断，引程序法：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：本步骤：2.2.可直接应用可直接应用“部分电路中部分电路中R R、I I、U U的关系的关系”中的两个结论：中的两个结论：(1)(1)任一电阻任一电阻R R阻值增大，必引起通过该电阻的电流阻值增大，必引起通过该电阻的电流I I的减小和的减小和该电阻两端电压该电阻两端电压U U的增大。即的增大。即R R(2)(2)任一电阻任一电阻R R阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I I并并的增大和与之串联的各电阻两端电压的增大和与之串联的各电阻两端电压U U串串的减小。的减小。即即RRIUIU并串【创新预测创新预测】如图所示，当滑动变阻器如图所示，当滑动变阻器R R2 2的滑片的滑片P P向向左滑动时，下列说法不正确的是左滑动时，下列说法不正确的是()()A.A.电阻电阻R R3 3消耗的功率变大消耗的功率变大B.B.电容器电容器C C上的电荷量变大上的电荷量变大C.C.灯灯L L变暗变暗D.RD.R1 1两端的电压变化量的绝对值小于两端的电压变化量的绝对值小于R R2 2两端的电压变化量的绝两端的电压变化量的绝对值对值【解题指导解题指导】解答本题时可按以下步骤进行求解：解答本题时可按以下步骤进行求解：(1)(1)首先考虑首先考虑R R2滑片向左滑动，滑片向左滑动，R R2阻值变小，电路总电阻变小，总电流变大，阻值变小，电路总电阻变小，总电流变大，路端电压变小。路端电压变小。(2)(2)应用串、并联电路特点对局部电路进行分析，得出应用串、并联电路特点对局部电路进行分析，得出R R3功率变小，功率变小，R R1电压变电压变大，灯泡变暗。大，灯泡变暗。(3)(3)电容器两端的电压与电容器两端的电压与R R1两端的电压相等。两端的电压相等。【解析解析】选选A A。滑动变阻器。滑动变阻器R R2 2的滑片的滑片P P向左滑动时，向左滑动时，R R2 2的阻值变小，电路中的的阻值变小，电路中的总电流变大，路端电压变小，通过总电流变大，路端电压变小，通过R R3 3的电流变小，故的电流变小，故R R3 3消耗的功率变小，消耗的功率变小，A A错错误；流过误；流过R R1 1的电流变大，则的电流变大，则R R1 1两端的电压变大，即电容器两端的电压也变大，两端的电压变大，即电容器两端的电压也变大，故电容器上电荷量变大，故电容器上电荷量变大，B B正确；而灯正确；而灯L L两端的电压变小，故灯两端的电压变小，故灯L L变暗，变暗，C C正确；正确；由于路端电压变小，故由于路端电压变小，故R R1 1两端的电压变化量的绝对值小于两端的电压变化量的绝对值小于R R2 2两端的电压变化两端的电压变化量的绝对值，量的绝对值，D D正确。正确。【热点考向热点考向2 2】交流电的产生和描述交流电的产生和描述【典题训练典题训练3 3】(2012(2012石家庄二模石家庄二模)()(多选多选)如图，正方形线框如图，正方形线框abcdabcd长为长为L L，每边电阻均为，每边电阻均为r r，在磁感应强度为，在磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中绕绕cdcd轴以角速度轴以角速度转动，转动，c c、d d两点与外电路相连，外电路电阻两点与外电路相连，外电路电阻也为也为r r，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是()()A.SA.S断开时，电压表读数为断开时，电压表读数为B.SB.S断开时，电压表读数为断开时，电压表读数为C.SC.S闭合时，电流表读数为闭合时，电流表读数为D.SD.S闭合时，线框从图示位置转过过程中流闭合时，线框从图示位置转过过程中流 过电流表的电量为过电流表的电量为22B L222B L822B L10r22BL7r【解题指导解题指导】解答此题应明确以下几点：解答此题应明确以下几点：(1)(1)线框绕线框绕cdcd轴转动产生正弦交流电，其电动势最大值轴转动产生正弦交流电，其电动势最大值E Em m=BL=BL2 2。(2)(2)电压表示数为电路中电压的有效值，电压表示数为电路中电压的有效值，S S断开时，电压表两端的电压为断开时，电压表两端的电压为cdcd边边上的电压有效值。上的电压有效值。(3)S(3)S闭合时，电流表的示数为流过外电路电阻闭合时，电流表的示数为流过外电路电阻r r电流的有效值，而流过电流电流的有效值，而流过电流表的电量利用电流的平均值计算。表的电量利用电流的平均值计算。【解析解析】选选B B、D D。正方形线框在磁感应强度为。正方形线框在磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中绕绕cdcd轴以角速度轴以角速度转动，产生的感应电动势最大值为转动，产生的感应电动势最大值为BLBL2 2，电源电动势有效值为电源电动势有效值为E=SE=S断开时，内电路电流断开时，内电路电流 电压表读数等于电压表读数等于cdcd两点之间电压为两点之间电压为 选项选项B B正确，正确，A A错误；错误；S S闭合时，电路总电阻闭合时，电路总电阻为为 abab中电流为中电流为 电流表读数为电流表读数为选项选项C C错误。错误。S S闭合时，线框从图示位置转过闭合时，线框从图示位置转过 过程中，磁通量变化过程中，磁通量变化=BL=BL2 2，时间，时间t=t=，产生感应，产生感应22B L2，2E2IB L4r8r。22UIrB L8。r7r3r22，22E2IB L7r7r。2I2B L214r，22电动势的平均值为电动势的平均值为 电流平均值为电流平均值为流过电流表的电流平均值为流过电流表的电流平均值为 电量为电量为q=It=q=It=选项选项D D正确。正确。22 BLt，24 BL7r，22 BLI7r，2BL7r，【典题训练典题训练4 4】(2012(2012江苏高考江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为均为 ，磁场均，磁场均沿半径方向沿半径方向.匝数为匝数为N N的矩形线圈的矩形线圈abcdabcd的边长的边长ab=cd=ab=cd=l、bc=ad=2bc=ad=2l.线圈以角速线圈以角速度度绕中心轴匀速转动，绕中心轴匀速转动，bcbc和和adad边同时进入磁场边同时进入磁场.在磁场中，两条边所经过在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为处的磁感应强度大小均为B B、方向始终与两边的运动方向垂直、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻线圈的总电阻为为r r，外接电阻为，外接电阻为R.R.求：求：49(1)(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E Em m.(2)(2)线圈切割磁感线时，线圈切割磁感线时，bcbc边所受安培力的大小边所受安培力的大小F.F.(3)(3)外接电阻上电流的有效值外接电阻上电流的有效值I.I.【解题指导解题指导】解答本题第解答本题第(2)(2)问时可按以下思路分析：问时可按以下思路分析：【解析解析】(1)bc(1)bc、adad边的运动速度边的运动速度v=v=感应电动势感应电动势E Em m=4NB=4NBlv v解得解得E Em m=2NB=2NBl2 22l(2)(2)电流电流I Im m=安培力安培力F=2NBIF=2NBIm ml解得解得F=F=(3)(3)一个周期内，通电时间一个周期内，通电时间t=Tt=TR R上消耗的电能上消耗的电能W=RtW=Rt且且W=IW=I2 2RTRT，解得，解得I=I=答案：见解析答案：见解析 mErR22 34N BrRl492mI24NB3(rR)l【拓展提升拓展提升】【考题透视考题透视】交变电流的产生与描述是每年高考的热点，常以选择题形式考交变电流的产生与描述是每年高考的热点，常以选择题形式考查；考题主要考查交变电流的两种表达方式：函数表示法与图象表示法，以查；考题主要考查交变电流的两种表达方式：函数表示法与图象表示法，以及交流电的有效值、最大值等基本知识。高考命题一般从以下两方面进行考及交流电的有效值、最大值等基本知识。高考命题一般从以下两方面进行考查：查：(1)(1)交变电流的产生、图象、公式及相关物理量。交变电流的产生、图象、公式及相关物理量。(2)(2)交变电流的交变电流的“四值四值”的物理意义及其不同方面的应用。的物理意义及其不同方面的应用。【借题发挥借题发挥】交流电的产生及交流电的产生及“四值四值”的应用的应用1.1.交变电流的产生交变电流的产生2.2.交流电的交流电的“四值四值”的应用的应用【创新预测创新预测】1.(1.(多选多选)如图甲是阻值为如图甲是阻值为5 5 的线圈与阻值为的线圈与阻值为15 15 的电阻的电阻R R构构成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转成的回路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则()()A.A.电压表的示数为电压表的示数为14.14 V14.14 VB.B.通过电阻的电流为通过电阻的电流为0.707 A0.707 AC.C.电阻电阻R R上消耗的功率为上消耗的功率为7.5 W7.5 WD.D.通过电阻的电流方向每秒变化通过电阻的电流方向每秒变化100100次次【解析解析】选选B B、C C。根据题中图乙可知交流电的电压有效值为。根据题中图乙可知交流电的电压有效值为 电压表的示数为电压表的示数为 15 V=7.5 V=15 V=7.5 V=10.6 V10.6 V，A A项错误；通过电阻的电流为项错误；通过电阻的电流为0.707 A0.707 A，B B项正确；电阻项正确；电阻R R上消耗的功率为上消耗的功率为 C C项正确；根据交流电的特点，线圈每转一周，项正确；根据交流电的特点，线圈每转一周，电流方向改变两次，则电流方向每秒变化电流方向改变两次，则电流方向每秒变化 2=502=50次，次，D D项项错误。错误。2210 2PI R()5 1510.0420 EV10 2 V2，10 25 15210 2 2IA A5 15215 W7.5 W，2.(2.(多选多选)某交流电源的电动势与时间成正弦函数关系，如图所示，此电源与某交流电源的电动势与时间成正弦函数关系，如图所示，此电源与一个一个R=10 R=10 的电阻构成闭合电路，不计其他电阻，下列说法正确的是的电阻构成闭合电路，不计其他电阻，下列说法正确的是()()A.A.交变电流的周期为交变电流的周期为0.02 s0.02 sB.B.交变电流的频率为交变电流的频率为0.5 Hz0.5 HzC.C.交变电流的有效值为交变电流的有效值为2 A2 AD.D.交变电流的有效值为交变电流的有效值为2 A2 A【解析解析】选选A A、D D。交变电流的周期为。交变电流的周期为0.02 s0.02 s，频率为，频率为50 Hz50 Hz，选项选项A A正确、正确、B B错误。交变电流的最大值为错误。交变电流的最大值为2 A2 A，有效值为，有效值为2 A2 A，选项，选项C C错误、错误、D D正确。变压器和远距离输电问题正确。变压器和远距离输电问题22【热点考向热点考向3 3】变压器和远距离输电问题变压器和远距离输电问题【典题训练典题训练5 5】(2012(2012山东高考山东高考)()(多选多选)图甲是某燃气炉点火图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为匝数分别为n n1 1、n n2 2，为交流电压表。当变压器副线圈电压的为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于瞬时值大于5 000 V5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是而点燃气体。以下判断正确的是()()A.A.电压表的示数等于电压表的示数等于5 V5 VB.B.电压表的示数等于电压表的示数等于 V VC.C.实现点火的条件是实现点火的条件是 1 0001 000D.D.实现点火的条件是实现点火的条件是 1 0005 0005 000，所以，所以 1 0001 000，C C对，对，D D错。错。52222111nnUU5nn，21n5n21nn【典题训练典题训练6 6】(2012(2012常州二模常州二模)()(多选多选)有一台交流发电机有一台交流发电机E E，通过理想升压变压器通过理想升压变压器T T1 1和理想降压变压器和理想降压变压器T T2 2向远处用户供电，向远处用户供电，输电线的总电阻为输电线的总电阻为R R。T T1 1的输入电压和输入功率分别为的输入电压和输入功率分别为U U1 1和和P P1 1，它的输出电压和输出功率分别为它的输出电压和输出功率分别为U U2 2和和P P2 2；T T2 2的输入电压和输入的输入电压和输入功率分别为功率分别为U U3 3和和P P3 3，它的输出电压和输出功率分别为，它的输出电压和输出功率分别为U U4 4和和P P4 4。设设T T1 1的输入电压的输入电压U U1 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有一定，当用户消耗的电功率变大时，有()()A.UA.U2 2不变，不变，U U3 3变小变小B.UB.U2 2减小，减小，U U4 4变大变大C.PC.P1 1变小，变小，P P2 2变小变小D.PD.P2 2变大，变大，P P3 3变大变大【解题指导解题指导】解答此题应注意以下两点：解答此题应注意以下两点：(1)(1)分析电压关系，从分析电压关系，从U U1 1保持不变开始，保持不变开始，U U2 2不变，不变，U U3 3=U=U2 2-IR-IR，最后由变压器关，最后由变压器关系确定系确定U U4 4。(2)(2)分析功率关系，从分析功率关系，从P P4 4变大开始，变大开始，P P3 3和和P P4 4相同，相同，P P2 2=P=P3 3+I+I2 2R R，P P1 1=P=P2 2。【解析解析】选选A A、D D。因。因U U1 1和两线圈的匝数不变，根据和两线圈的匝数不变，根据 得得U U2 2不变，不变，B B错误。根据错误。根据 U U损损=IR=IR，U U3 3=U=U2 2-U-U损损，因，因P P变大，变大，I I变变大，所以大，所以U U损损变大，所以降压变压器初级电压变大，所以降压变压器初级电压U U3 3变小，故选项变小，故选项A A正确；用户消耗的电功率变大时，则正确；用户消耗的电功率变大时，则P P3 3变大，从而变大，从而I I变大，线路变大，线路消耗的电功率变大，由能量守恒得消耗的电功率变大，由能量守恒得P P2 2变大，所以选项变大，所以选项D D正确，正确，C C错误。错误。1122UnUnPIU，【拓展提升拓展提升】【考题透视考题透视】本考点为每年高考的重点和热点，常以选择题的形式考查，命本考点为每年高考的重点和热点，常以选择题的形式考查，命题规律有以下两点：题规律有以下两点：(1)(1)多数题目与交变电流的图象、瞬时值表达式等相结合进行综合考查。多数题目与交变电流的图象、瞬时值表达式等相结合进行综合考查。(2)(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。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。【借题发挥借题发挥】理想变压器的动态分析技巧理想变压器的动态分析技巧(1)(1)根据题意弄清变量和不变量。如原线圈电压不变、原副线圈的匝数比不根据题意弄清变量和不变量。如原线圈电压不变、原副线圈的匝数比不变，其他物理量可能随电路的变化而发生变化。变，其他物理量可能随电路的变化而发生变化。(2)(2)弄清动态变化过程中的决定关系。如弄清动态变化过程中的决定关系。如U U2 2由由U U1 1决定，决定，P P1 1、I I1 1由由P P2 2、I I2 2决定。决定。(3)(3)分析流程如下：分析流程如下：由由 分析分析U U2 2的情况。的情况。由由 分析分析I I2 2的情况。的情况。由由P P1 1=P=P2 2=I=I2 2U U2 2判断输入功率的情况。判断输入功率的情况。由由P P1 1=I=I1 1U U1 1分析分析I I1 1的变化情况。的变化情况。1122UnUn22UIR【创新预测创新预测】1.1.如图所示，匝数为如图所示，匝数为100100匝的矩形线圈匝的矩形线圈abcdabcd处于磁感应强度处于磁感应强度B=TB=T的水平匀强磁场中，线圈面积的水平匀强磁场中，线圈面积S=0.5 mS=0.5 m2 2，内阻不计。线，内阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度圈绕垂直于磁场的轴以角速度=10 rad/s=10 rad/s匀速转动。线圈匀速转动。线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只一只“12 V,12 W”12 V,12 W”的灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是的是()()6 225A.A.通过灯泡的交变电流的频率是通过灯泡的交变电流的频率是50 Hz50 HzB.B.变压器原、副线圈匝数之比为变压器原、副线圈匝数之比为101101C.C.矩形线圈中产生的电动势的最大值为矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 V120 VD.D.若将灯泡更换为若将灯泡更换为“12 V12 V，24 W”24 W”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速转速【解析解析】选选B B。由。由=2f=2f可得通过灯泡的交变电流的频率是可得通过灯泡的交变电流的频率是5 Hz5 Hz，选项，选项A A错误；矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应错误；矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应电动势的最大值为电动势的最大值为NBS=100NBS=100 0.50.510V=120 V10V=120 V，变压器输入电压为变压器输入电压为120 V120 V，由变压器变压公式可知，变压器原、，由变压器变压公式可知，变压器原、副线圈匝数之比为副线圈匝数之比为101101，选项，选项B B正确、正确、C C错误；若将灯泡更换错误；若将灯泡更换为为“12 V12 V，24 W24 W”且保证其正常发光，不需要增大矩形线圈且保证其正常发光，不需要增大矩形线圈的转速，选项的转速，选项D D错误。错误。6 22522.2.如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，A A为升压变压为升压变压器，其输入功率为器，其输入功率为P P1 1，输出功率为，输出功率为P P2 2，输出电压为，输出电压为U U2 2；B B为降压为降压变压器，其输入功率为变压器，其输入功率为P P3 3，输入电压为，输入电压为U U3 3。A A、B B均为理想变压均为理想变压器，输入电流为器，输入电流为I I，输电线的总电阻为，输电线的总电阻为r r，则下列关系正确的是，则下列关系正确的是 ()()A.UA.U2 2=U=U3 3B.UB.U2 2=U=U3 3+Ir+IrC.PC.P1 1PP2 2D.PD.P2 2=P=P3 3【解析解析】选选B B。根据高压电路输电的电压关系和功率关系可知，。根据高压电路输电的电压关系和功率关系可知，U U2 2=U=U3 3+Ir+Ir，P P1 1=P=P2 2，P P2 2=P=P3 3+I+I2 2r r，故，故B B项正确。项正确。交变电流的综合问题交变电流的综合问题交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等。解答时应注意算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等。解答时应注意以下几点：以下几点：1.1.分清交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的不同计算方法和物理意分清交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的不同计算方法和物理意义。义。2.2.学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中。学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中。3.3.掌握交流发电机问题中安培力问题、能量转化问题的分析方法。掌握交流发电机问题中安培力问题、能量转化问题的分析方法。【典题例证典题例证】【典例典例】(2012(2012海淀区一模海淀区一模)(15)(15分分)如图甲所示，长、宽分别为如图甲所示，长、宽分别为L L1 1、L L2 2的矩的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n n，总电阻为，总电阻为r r，可绕其竖直中心轴，可绕其竖直中心轴O O1 1O O2 2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C C、D D焊接在一起，并焊接在一起，并通过电刷和定值电阻通过电刷和定值电阻R R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度感应强度B B的大小随时间的大小随时间t t的变化关系如图乙所示，其中的变化关系如图乙所示，其中B B0 0、B B1 1和和t t1 1均为已知。均为已知。在在0 0t t1 1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t t1 1时刻后线框在时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。求：匀速转动。求：(1)0(1)0t t1 1时间内通过电阻时间内通过电阻R R的电流大小；的电流大小；(2)(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R R产生的热量；产生的热量；(3)(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过线框匀速转动后，从图甲所示位置转过9090的过程中，通过电阻的过程中，通过电阻R R的电荷的电荷量。量。【解题关键解题关键】(1)0(1)0t t1 1时间内磁场均匀变化。时间内磁场均匀变化。(2)t(2)t1 1之后线框产生正弦交变电流，根据电流的有效值计算热量。之后线框产生正弦交变电流，根据电流的有效值计算热量。(3)(3)根据磁通量的变化计算通过根据磁通量的变化计算通过R R的电荷量。的电荷量。【规范解答规范解答】(1)0(1)0t t1 1时间内，线框中的感应电动势时间内，线框中的感应电动势E=E=(2(2分分)根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R R的电流的电流I=I=(2(2分分)12101nL LBBntt12101nL LBBERrRr t(2)(2)线框产生感应电动势的最大值线框产生感应电动势的最大值E Em m=nB=nB1 1L L1 1L L2 2(1(1分分)感应电动势的有效值感应电动势的有效值E=nBE=nB1 1L L1 1L L2 2(1(1分分)通过电阻通过电阻R R的电流的有效值的电流的有效值I=I=(1(1分分)线框转过一周所需的时间线框转过一周所需的时间t=t=(1(1分分)此过程中，电阻此过程中，电阻R R产生的热量产生的热量Q=Q=(1(1分分)221122nB L L2(Rr)222112nB L LI RtR()Rr (3)(3)线框从图甲所示位置转过线框从图甲所示位置转过9090的过程中，的过程中，平均感应电动势平均感应电动势(2(2分分)平均感应电流平均感应电流(2(2分分)通过电阻通过电阻R R的电荷量的电荷量q=q=(2(2分分)112nB L LEntt112nB L LIt(Rr)112nB L LI tRr 答案答案：(1)(1)(2)(2)(3)(3)12101nL LBBRr t2112nB L LR()Rr 112nB L LRr【拓展训练拓展训练】1.(20121.(2012衡水二模衡水二模)图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压随时间变化的图象，把该中匀速转动时所产生的正弦交流电压随时间变化的图象，把该交流电压加在图乙中变压器的交流电压加在图乙中变压器的A A、B B两端，已知理想变压器原线两端，已知理想变压器原线圈圈和副线圈和副线圈的匝数比为的匝数比为5151，交流电流表和交流电压表均，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻为理想电表，电阻R=1 R=1，其他各处电阻不计，以下说法正确，其他各处电阻不计，以下说法正确的是的是()()A.A.在在t=0.1 st=0.1 s、0.5 s0.5 s时，穿过线圈的磁通量最大时，穿过线圈的磁通量最大B.B.线圈转动的角速度为线圈转动的角速度为10 rad/s10 rad/sC.C.电压表的示数为电压表的示数为 V VD.D.电流表的示数为电流表的示数为0.40 A0.40 A2【解析解析】选选D D。在。在t=0.1 st=0.1 s、0.5 s0.5 s时，电压达到最大值，此时线圈平面与磁时，电压达到最大值，此时线圈平面与磁场平行，场平行，A A错误；由图甲知错误；由图甲知T=0.4 sT=0.4 s，角速度，角速度 rad/srad/s，B B错误；由错误；由 得输出电压的最大值为得输出电压的最大值为2 V2 V，所以电压表示数应为所以电压表示数应为2 V2 V，C C错误；错误；R R中电流中电流=2 A=2 A，由变压器的电流与匝数关系知电流表示数为，由变压器的电流与匝数关系知电流表示数为0.40 A,D0.40 A,D正确。正确。225T0.4 s 1122UnUn2R2 VI1 2.(20122.(2012天津高考天津高考)通过一理想变压器通过一理想变压器,经同一线路输送相同经同一线路输送相同的电功率的电功率P,P,原线圈的电压原线圈的电压U U保持不变保持不变,输电线路的总电阻为输电线路的总电阻为R R。当副线圈与原线圈的匝数比为当副线圈与原线圈的匝数比为k k时时,线路损耗的电功率为线路损耗的电功率为P P1,若将若将副线圈与原线圈的匝数比提高到副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,nk,线路损耗的电功率为线路损耗的电功率为P P2 2,则则P P1 1和和 分别为分别为()()A.A.B.B.C.C.D.D.21PPPR 1,kU n2P1()R,kUn2PR1,kU n22P1()R,kUn【解题指导解题指导】解答本题时首先计算原线圈的电流，再根据原、解答本题时首先计算原线圈的电流，再根据原、副线圈电流与匝数的关系及功率的公式计算出线路损耗的功副线圈电流与匝数的关系及功率的公式计算出线路损耗的功率，并进一步求出副线圈匝数变化前后线路损耗功率的比值。率，并进一步求出副线圈匝数变化前后线路损耗功率的比值。【解析解析】选选D D。原线圈的电流为。原线圈的电流为I I1 1=，由于，由于P P、U U不变，故不变，故I I1 1不不变，由变，由 =k=k得得 由由 =nk=nk得得 则则 故选项故选项D D正确。正确。PU1221InIn2212PPI R()RkU；1221InIn2222PPI R()RnkU，221P1Pn，1.(20121.(2012成都一模成都一模)一学校物理兴趣小组用蓄电池、电动机、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，人骑上后总质量为皮带、自行车组装了一辆电动车，人骑上后总质量为50 kg50 kg，假定蓄电池能提供的电压为假定蓄电池能提供的电压为24 V24 V，内电阻不计。当电动车在水，内电阻不计。当电动车在水平地面上以平地面上以0.8 m/s0.8 m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5 A5 A，设车所受的阻力恒为车重的，设车所受的阻力恒为车重的0.20.2倍，忽略电动车自身的倍，忽略电动车自身的摩擦，则电动机的阻值是摩擦，则电动机的阻值是(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)()()A.4.8 A.4.8 B.3.2 B.3.2 C.1.6 C.1.6 D.0.4 D.0.4【解析解析】选选C C。电动机的输入功率。电动机的输入功率P=UI=120 WP=UI=120 W。由于电动车匀速行驶，故电。由于电动车匀速行驶，故电动机的输出功率动机的输出功率P P出出=mg=mgv=80 Wv=80 W，根据，根据P-PP-P出出=I=I2 2r r，解得，解得r=1.6,r=1.6,故故C C正确。正确。2.(20122.(2012宁波二模宁波二模)电动势为电动势为E E、内阻为、内阻为r r的电源与定值电阻的电源与定值电阻R R1 1、R R2 2及滑动变阻器及滑动变阻器R R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的滑片由中点滑向滑片由中点滑向b b端时，下列说法正确的是端时，下列说法正确的是()()A.A.电压表和电流表读数都增大电压表和电流表读数都增大B.B.电压表和电流表读数都减小电压表和电流表读数都减小C.C.电压表读数增大，电流表读数减小电压表读数增大，电流表读数减小D.D.电压表读数减小，电流表读数增大电压表读数减小，电流表读数增大【解析解析】选选A A。滑片滑向。滑片滑向b b时，电阻时，电阻R R增大，回路的总电阻增大，所以回路的增大，回路的总电阻增大，所以回路的总电流减小，路端电压增大，所以电压表的示数增大，总电流减小，路端电压增大，所以电压表的示数增大，R R1 1两端电压减小，两端电压减小，R R2 2两端的电压增大，故两端的电压增大，故R R2 2中的电流增大，电流表示数增大，故中的电流增大，电流表示数增大，故A A对。对。3.(20123.(2012苏北四市二模苏北四市二模)如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈abcdabcd与可变电容与可变电容器器C C、理想电流表、理想电流表A A组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的直于磁场的bcbc边匀速转动，转动的角速度边匀速转动，转动的角速度=100 rad/s=100 rad/s，线圈的匝数线圈的匝数N=100N=100，边长，边长ab=0.2 mab=0.2 m、ad=0.4 m,ad=0.4 m,电阻不计。磁场电阻不计。磁场只分布在只分布在bcbc边的左侧，磁感应强度大小边的左侧，磁感应强度大小B=TB=T。电容器放电。电容器放电时间不计。下列说法正确的是时间不计。下列说法正确的是()()A.A.该线圈产生的交流电动势峰值为该线圈产生的交流电动势峰值为50 V50 VB.B.该线圈产生的交流电动势有效值为该线圈产生的交流电动势有效值为C.C.电容器的耐压值至少为电容器的耐压值至少为50 V50 VD.D.电容器的电容电容器的电容C C变大时，电流表的示数变小变大时，电流表的示数变小21625 2 V【解析解析】选选B B。该线圈产生的交流电动势峰值为。该线圈产生的交流电动势峰值为E Em m=NBS=50 V,=NBS=50 V,A A项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流项错误；因为该线圈产生的交流电不是完整的正弦式交流电，只有一半，所以根据有效值的定义电，只有一半，所以根据有效值的定义 联立解得电动势有效值联立解得电动势有效值EE为为25 V25 V，B B项正确；电容器的耐压项正确；电容器的耐压值至少为值至少为50 V,C50 V,C项错误；电容器的电容项错误；电容器的电容C C变大时，电容器的变大时，电容器的充放电电流增大，充放电电流增大，D D项错误。项错误。222mEETET,ER2R2，224.(20124.(2012福建高考福建高考)如图如图,理想变压器原线圈输入电压理想变压器原线圈输入电压u=Uu=Um msint,sint,副线圈电路中副线圈电路中R R0 0为定值电阻为定值电阻,R,R是滑动变阻器。是滑动变阻器。和和 是理想交流电压表是理想交流电压表,示数分别用示数分别用U U1 1和和U U2 2表示表示;和和 是理想是理想交流电流表交流电流表,示数分别用示数分别用I I1 1和和I I2 2表示。下列说法正确的是表示。下列说法正确的是()()A.IA.I1 1和和I I2 2表示电流的瞬时值表示电流的瞬时值B.UB.U1 1和和U U2 2表示电压的最大值表示电压的最大值C.C.滑片滑片P P向下滑动过程中向下滑动过程中,U,U2 2不变、不变、I I1 1变大变大D.D.滑片滑片P P向下滑动过程中向下滑动过程中,U,U2 2变小、变小、I I1 1变小变小【解析解析】选选C C。交流电压表和交流电流表显示的示数都为有效值，。交流电压表和交流电流表显示的示数都为有效值，A A、B B错。错。由于输入端电压由于输入端电压U U1 1和理想变压器匝数比不变，所以和理想变压器匝数比不变，所以U U2 2不变。滑片不变。滑片P P向下滑动过向下滑动过程中，电阻变小，电流程中，电阻变小，电流I I2 2变大，输出功率变大，则输入功率变大，电流变大，输出功率变大，则输入功率变大，电流I I1 1变变大，大，C C对、对、D D错，故选错，故选C C。5.(20125.(2012柳州二模柳州二模)如图所示的电路中，两平行金属板如图所示的电路中，两平行金属板A A、B B水水平放置，两板间的距离平放置，两板间的距离d=40 cmd=40 cm，电源电动势，电源电动势E=24 VE=24 V，内电阻，内电阻r=1 r=1，电阻，电阻R=15 R=15，闭合开关，闭合开关S S，待电路稳定后，将一带正，待电路稳定后，将一带正电的小球从电的小球从B B板小孔以初速度板小孔以初速度v v0 0=4 m/s=4 m/s 竖直向上射入板间。若竖直向上射入板间。若小球所带电荷量为小球所带电荷量为q=1q=11010-2-2 C C，质量为，质量为m=2m=21010-2-2 kg kg，不考虑，不考虑空气阻力，那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球空气阻力，那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达恰能到达A A板？此时，电源的输出功率是多大？板？此时，电源的输出功率是多大？(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)【解析解析】小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A A板时速度为零。设板时速度为零。设两板间电压为两板间电压为U UABAB，由动能定理可得由动能定理可得-mgd-qU-mgd-qUABAB=0-=0-所以滑动变阻器两端电压所以滑动变阻器两端电压U U滑滑=U=UABAB=8 V=8 V。设通过滑动变阻器的电流为设通过滑动变阻器的电流为I I，201mv2，由欧姆定律得由欧姆定律得I=1 AI=1 A。滑动变阻器接入电路的电阻滑动变阻器接入电路的电阻 =8=8 电源的输出功率电源的输出功率P P出出=I=I2 2(R+R(R+R滑滑)=23 W)=23 W答案：答案：8 8 23 W23 WEURr滑URI滑滑