《精品》2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题08恒定电流和交变电流教学案0.doc

精品2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题08恒定电流和交变电流教学案0专题08 恒定电流和交变电流【2019年高考考纲解读】（1）直流电路的功率、焦耳定律及伏安特性曲线（2）直流电路的动态分析(这个考点对新课标卷来讲近几年是冷考点，应该重视;其他省份一般都是热考点)（3)交变电流的产生图象和函数表达式（4)交变电流的四值：有效值、最大值、瞬时值和平均值(5)理想变压器的原理及应用【命题趋势】 (1)闭合电路的欧姆定律和电功及电功率的计算(含动态分析)(2)交变电流的产生、图象、公式及相关物理量（3）交变电流的“四值"的物理意义及其不同方面的应用（4)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(5）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【重点、难点剖析】一、直流电路的动态分析1.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； (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：由分析U2变化情况。由I2=分析I2的变化情况。 P1=P2=I2U2判断输入功率。由P1=I1U1分析I1的变化情况。【误区警示】不明确电流和功率变化的决定因素(1）变压器的输出电流I2决定输入电流I1，如当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大.(2）输出功率P2决定输入功率P1,对于理想变压器P1=P2，在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2=I2U2增大,则输入功率P1也将增大。【题型示例】题型一电路的基本性质和规律例1（2018·高考全国卷）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示则Q方Q正等于（) A。1B.1C12D21【答案】D【变式探究】（2016·全国卷，17）阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图2所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1;闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为（）图2A。 B。 C. D。【答案】C【解析】S断开时等效电路如图甲所示.甲电容器两端电压为U1×R×E；S闭合时等效电路如图乙所示。乙电容器两端电压为U2×RE，由QCU得，故选项C正确. 【变式探究】如图所示电路，电源内阻不可忽略开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（)A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大,电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大【答案】A【变式探究】真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示光照前两板都不带电以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用保持光照条件不变a和b为接线柱已知单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为Ekm,元电荷为e.（1)求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短；(2）图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r;（3)在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U.外电阻上消耗的电功率设为P，单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为Ek。请推导证明：PEk.（注意：解题过程中需要用到,但题目中没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明)【答案】(1)Ne（2)(3）见解析【解析】（1)光照射A板，A发出的光电子不断地打到B板上，在AB间形成电场，将阻碍光电子向B板运动，当AB之间的电压达到最大值Um时，以最大初动能从A板逸出的光电子刚好不能到达B板，由动能定理eUmEkmUm将a、b短接时，所有逸出的电子都能到达B板,故短路电流I短Ne题型三交变电流的产生及描述例3【2017·天津卷】在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化.设线圈总电阻为2 ，则At=0时，线圈平面平行于磁感线Bt=1 s时,线圈中的电流改变方向Ct=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为【答案】AD【解析】t=0时,磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确;每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次,t=1 s时,磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零（）,根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应电动势最大值,有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D正确。 【变式探究】(2014·江苏单科，7，4分） （多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（)A增加线圈的匝数B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯【答案】AB【变式探究】 (多选）如图1所示,在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a,b所示,则（）A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势有效值为10 V【答案】AC【解析】线圈经过中性面时不切割磁感线,此时感应电动势为零，选项A正确;由图可知曲线a、b的周期之比为23，则对应的线圈转速之比为32,选项B错误;曲线a的周期为Ta4×102 s，其频率为fa25 Hz，选项C正确；曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为，又Ema15 V,Emb10 V，UbEmb5 V，选项D错误【变式探究】如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接R9。0 的电阻闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin（10t）V,则（）A该交变电流的频率为10 HzB该电动势的有效值为10 VC外接电阻R所消耗的电功率为10 W D电路中理想交流电流表的示数为1。0 A【答案】D题型四理想变压器和远距离输电例4。 (2018·高考天津卷）教学用发电机能够产生正弦式交变电流利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。 若发电机线圈的转速变为原来的，则()AR消耗的功率变为PB电压表V的读数变为UC电流表A的读数变为2ID通过R的交变电流频率不变【答案】B【解析】交流发电机产生的感应电动势最大值EmNBS，且有2n，所以当发电机线圈转速减半后，感应电动势最大值减半,有效值减半，又理想变压器原、副线圈电压有效值之比等于原、副线圈匝数比，故电压表示数减为原来的一半，B项正确；由电功率P可知，变压器输出功率即R消耗的功率变为原来的，A项错误;由PUI可知，原线圈中电流减为原来的一半，C项错误；交流电的频率与发电机线圈转动角速度成正比，故D项错误 【变式探究】(2016·高考全国卷)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ,A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时,电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比值为（）A.2 B3 C4 D5【答案】B【变式探究】 （2015·新课标全国，16，6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,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220 V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（）AU66 V,k BU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k【答案】A【解析】原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U,可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I2，根据得原线圈电流I1，那么原线圈输入电压220 V3U×R，整理可得U66 V；原、副线圈电阻消耗的功率根据PI2R，电阻相等，I1I213,可得功率之比为P1P219，即k.根据以上分析可知选项A正确【变式探究】（2015·江苏单科，1,3分）一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110 V已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（）A200 B400 C1 600 D3 200【答案】B【变式探究】（2015·福建理综，15，6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响,则输电线上损失的电功率为（）A() B（）C4()2()2r D4()2（)2r【答案】C【解析】原线圈电压的有效值：U1，根据可求：U2 ，又因为是理想变压器,所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I,输电线上损失的电功率为PI22r4r，所以C正确,A、B、D错误 【变式探究】(2015·安徽理综,16,6分）图示电路中，变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0。2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是（）A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动【答案】D【变式探究】（2015·天津理综，6，6分） （多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()A保持Q的位置不动,将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时,电流表读数变小【答案】BC【解析】Q位置不动,副线圈电压U2不变，当P上滑时，R增大，由P可知总功率减小，原线圈电压U1不变,由PU1I1可知原线圈电流I1减小，故A错误，B正确；当P位置不动,Q上滑时,由知U2增大,同理分析原线圈电流I1增大，故C正确，D错误11