專題十二 交變電流,【高考幫物理】：專題十二 交變電流,考情精解讀,A.考點幫知識全通關,目錄 CONTENTS,考綱要求,命題規(guī)律,命題分析預測,考點1 交變電流的產生及其描述,考點2 變壓器、遠距離輸電,方法1 交變電流變化規(guī)律的應用方法,方法2 應用交變電流“四值”解決問題的方法,方法3 理想變壓器的解題方法,B.方法幫題型全突破,C.考法幫考向全掃描,考向1 考查交變電流的產生和描述,考向2 考查理想變壓器的基本關系,考向3 考查理想變壓器與電路的綜合問題,物理 專題十二：交變電流,方法4 遠距離輸電問題的解決方法,考向4 考查遠距離輸電問題,考情精解讀,考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預測,物理 專題十二：交變電流,1.交變電流、交變電流的圖象 2.正弦交變電流的函數表達式、峰值和有效值 3.理想變壓器 4.遠距離輸電,考綱要求,命題規(guī)律,本專題的考題貼近生活,與生產實際聯系緊密.題目多以發(fā)電機為載體,考查交變電流的產生及其描述,綜合變壓器以及遠距離輸電等多個考點,以選擇題形式出現,難度中等,命題分析預測,A.考點幫知識全通關,考點1 交變電流的產生及其描述 考點2 變壓器、遠距離輸電,物理 專題十二：交變電流,1.交變電流 (1)交變電流的定義:大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫交變電流. (2)正弦交變電流:隨時間按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦交變電流.正弦交變電流的圖象是正弦函數曲線. (3)圖象:圖(a)、(b)、(c)、(d)所示電流都屬于交變電流,其中圖(a)所示為正弦交變電流.,考點1交變電流的產生及其描述,注意 交變電流的主要特征是電流的方向隨時間發(fā)生周期性變化. (4)交變電流的產生 將一個平面線圈置于勻強磁場中,并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉動,線圈中就會產生正(余)弦交變電流,如圖所示. 注意 只有線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動時才能產生正(余)弦交變電流.,物理 專題十二：交變電流,2.正弦交變電流的變化規(guī)律 (1)中性面 中性面:線圈平面與磁感線垂直的位置稱為中性面. 中性面的特點以及與峰值面(中性面的垂面)的比較,物理 專題十二：交變電流,(2)正弦交變電流的圖象:用以描述交變電流隨時間變化的規(guī)律,如果從線圈位于中性面位置時開始計時,其電壓時間、電流時間圖象為正弦曲線,如圖甲、乙所示. 甲 乙 (3)正弦交變電流的函數表達式(線圈在中性面位置時開始計時) 電動勢e隨時間t變化的規(guī)律:e=Emsin t,其中表示線圈轉動的角速度,Em=nBS. 負載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律:u=Umsin t. 電流i隨時間變化的規(guī)律:i=Imsin t.,物理 專題十二：交變電流,特別提醒 1.線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動,產生正弦交變電流,電流的變化規(guī)律與線圈的形狀、轉動軸處于線圈平面內哪個位置無關. 2.線圈轉動一周經過中性面兩次,所以一個周期內電流方向改變兩次. 3.交變電流的物理量 (1)交變電流的“四值” 瞬時值:交變電流某一時刻的值,瞬時值是時間的函數,不同時刻,瞬時值不同. 最大值:Em=nBS,當線圈平面與磁感線平行時,交變電流電動勢最大,交變電流電動勢的最大值反映的是交變電流電動勢大小的變化范圍.瞬時值與最大值的關系是-EmeEm. 有效值:交變電流的有效值是根據電流的熱效應來規(guī)定的,讓交變電流和恒定電流通過相同阻值的電阻,如果它們在相同的時間內產生的熱量相等,就把這一恒定電流的數值叫該交變電流的有效值.,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,考點2變壓器、遠距離輸電,1.理想變壓器 (1)構造:如圖所示,變壓器主要由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成. 原線圈:指與交流電源連接的線圈,也叫初級線圈. 副線圈:指與負載連接的線圈,也叫次級線圈. (2)理想變壓器:不考慮能量損失的變壓器稱為理想變壓器,即理想變壓器的輸出功率等于輸入功率.,物理 專題十二：交變電流,為輸電導線的電阻. (2)降低輸電損耗的方法 減小輸電導線的電阻; 減小輸電導線中的電流.在輸送功率P一定的情況下,由P=UI可知,提高輸電電壓U可以減小輸電電流I. (3)遠距離輸電的分析 輸電過程如圖所示.,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,B.方法幫題型全突破,方法1 交變電流變化規(guī)律的應用方法 方法2 應用交變電流“四值”解決問題的方法 方法3 理想變壓器的解題方法 方法4 遠距離輸電問題的解決方法,物理 專題十二：交變電流,方法1 交變電流變化規(guī)律的應用方法,方法1 交變電流變化規(guī)律的應用方法,方法1 交變電流變化規(guī)律的應用方法,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,題型 2交變電流的圖象 考法示例2某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動,產生的交變電流的圖象如圖所示,由圖中信息可以判斷 A.在A、C時刻線圈處于中性面位置 B.在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零 C.AD過程,線圈轉過的角度為2 D.若OD過程歷時0.02 s,則在1 s內線圈中交變電流的方向改變了100次,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,方法2 應用交變電流“四值”解決問題的方法,方法解讀： 1.幾種典型交變電流的有效值,方法1 勻變速直線運動規(guī)律的應用方法,2.交變電流“四值”的比較,方法2 應用交變電流“四值”解決問題的方法,方法1 勻變速直線運動規(guī)律的應用方法,方法2 應用交變電流“四值”解決問題的方法,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,方法3 理想變壓器的解題方法,方法解讀： 1.理想變壓器的規(guī)律及應用,方法3 理想變壓器的解題方法,方法3 理想變壓器的解題方法,方法3 理想變壓器的解題方法,(3)分析動態(tài)變化問題的思路 說明:關于理想變壓器的動態(tài)分析問題,解題的關鍵是分清變量和不變量,弄清理想變壓器中各物理量之間的聯系和相互制約的關系,即明確變壓器輸入電壓與輸出電壓、輸入電流與輸出電流跟匝數的關系,以及輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定.,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,題型 7原線圈有負載的變壓器問題 考法示例7如圖所示, 理想變壓器的輸入端通過燈泡L1與輸出電壓恒定的正弦交流電源相連,副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和L3相連,開始時開關S處于斷開狀態(tài).當開關S閉合后, 所有燈泡都能發(fā)光,則下列說法正確的有 A.副線圈兩端電壓不變 B.燈泡L1變亮,L2的亮度不變 C.副線圈中電流變大,燈泡L1變亮,L2變暗 D.因為不知變壓器原、副線圈的匝數比,所以L1及L2的亮度變化情況不能判斷,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,解析由題圖乙可知,交變電流的周期為0.02 s,頻率為50 Hz,則交流電的方向每秒改變100次,A項錯誤;電壓表的示數為變壓器副線圈兩端電壓的有效值,即22 V,B項錯誤;當有光照射電阻R時,其阻值減小,因此負載電阻減小,電流增大,燈泡D變亮,C項正確;抽出線圈L中的鐵芯,線圈的自感系數減小,對交變電流的阻礙作用(感抗)減小,負載電流增大,故輸入電流增大,電流表示數增大,D項錯誤. 答案 C 特別提醒 由于理想變壓器不消耗電能,動態(tài)分析交流電路時同樣可以使用“整體法”和“隔離法”,首先將變壓器副線圈回路從系統(tǒng)中隔離出來進行分析,然后從能量守恒的角度對整體輸入功率、電流進行分析,綜合得出結論.,物理 專題十二：交變電流,題型 9多副線圈的變壓器問題 考法示例9如圖所示,接在理想變壓器回路中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光,那么,理想變壓器的匝數比n1n2n3為 A.111B.321 C.621D.221,物理 專題十二：交變電流,物理 專題十二：交變電流,方法4 遠距離輸電問題的解決方法,方法解讀： 1.弄清“三個回路” 如圖所示為遠距離輸電的簡化電路原理圖.我們可以把它劃分為三個回路,即圖中所示的回路1、回路2和回路3.,方法4 遠距離輸電問題的解決方法,方法4 遠距離輸電問題的解決方法,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,數學 第四章：三角函數,物理 專題十二：交變電流,C.考法幫考向全掃描,考向1 考查交變電流的產生和描述 考向2 考查理想變壓器的基本關系 考向3 考查理想變壓器與電路的綜合問題 考向4 考查遠距離輸電問題,物理 專題十二：交變電流,交變電流的產生及變化規(guī)律、交變電流“四值”的計算及應用、變壓器的工作原理、遠距離輸電等仍是高考考查的熱點內容.題型一般為選擇題,多以發(fā)電機為載體,考查交變電流的相關知識,試題與生活實際相聯系是未來的命題趨勢.,考情揭秘,命題透視:交變電流的產生和描述包含對中性面的理解、瞬時值表達式的書寫、認識相關圖象等,高考中常以選擇題的形式出現.,考向1 考查交變電流的產生和描述,示例202017天津高考,6,6分多選在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動,穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化.設線圈總電阻為2 ,則 A.t=0時,線圈平面平行于磁感線 B.t=1 s時,線圈中的電流改變方向 C.t=1.5 s時,線圈中的感應電動勢最大 D.一個周期內,線圈產生的熱量為82 J,考向1 考查交變電流的產生和描述,考向1 考查交變電流的產生和描述,命題透視:理想變壓器的問題包含對變壓器構造的認識,工作原理的理解,原副線圈中電壓、電流、功率等物理量之間的關系等,高考中常以選擇題的形式出現.,考向2 考查理想變壓器的基本關系,考向2 考查理想變壓器的基本關系,考向2 考查理想變壓器的基本關系,命題透視:理想變壓器與電路的綜合問題包括電路的有關計算及電路的動態(tài)變化問題,高考中常以選擇題的形式出現.,考向3 考查理想變壓器與電路的綜合問題,示例142016天津高考,5,6分如圖所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表.下列說法正確的是 A.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R1消耗的功率變大 B.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電壓表V示數變大 C.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A1示數變大 D.若閉合開關S,則電流表A1示數變大、A2示數變大,考向3 考查理想變壓器與電路的綜合問題,命題立意本題主要考查理想變壓器的動態(tài)變化及其相關知識點. 解析當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,滑動變阻器接入電路的電阻增大,變壓器副線圈的總負載的等效電阻增大,R1中電流減小,R1兩端電壓減小,電壓表示數變大,R1消耗的電功率變小,選項A錯誤,B正確.當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,變壓器副線圈輸出電流減小,輸出功率減小,根據變壓器輸入功率等于輸出功率,變壓器輸入功率減小,電流表A1示數變小,選項C錯誤.若閉合開關S,變壓器副線圈的總負載的等效電阻減小,則R1中電流增大,R1兩端電壓增大,電壓表示數減小,電流表A2示數減小,電流表A1示數變大,選項D錯誤. 答案 B,考向3 考查理想變壓器與電路的綜合問題,命題透視:遠距離輸電問題包含對輸電原理圖的理解以及兩組變壓器中電壓、電流及功率關系的理解,是對變壓器和恒定電流的知識的綜合考查,高考中常以選擇題的形式出現.,考向4 考查遠距離輸電問題,考向4 考查遠距離輸電問題,考向4 考查遠距離輸電問題,