專題08 恒定電流和交變電流-2014年高考物理考綱解讀及.doc

(1)直流電路的功率、焦耳定律及伏安特性曲線(2)直流電路的動態(tài)分析(這個考點對新課標(biāo)卷來講近幾年是冷考點，應(yīng)該重視；其他省份一般都是熱考點)(3)交變電流的產(chǎn)生圖象和函數(shù)表達(dá)式(4)交變電流的四值：有效值、最大值、瞬時值和平均值(5)理想變壓器的原理及應(yīng)用【命題趨勢】一、直流電路的動態(tài)分析1.直流電路的動態(tài)變化分析在高考中是以選擇題形式考查的，往往以下列變化方式探究整個電路中的電流、電壓變化情況：(1)某支路的滑動變阻器的阻值變化;(2)某支路開關(guān)閉合或斷開;(3)熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化。2.閉合電路的動態(tài)分析方法(1)程序法：閉合電路中，由于局部電阻變化(或開關(guān)的通斷)，引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析此類問題的基本步驟是：由局部電阻變化判斷總電阻的變化;由I=判斷總電流的變化;據(jù)U=E-Ir判斷路端電壓的變化;由歐姆定律及串并聯(lián)電路特點判斷各部分電流、電壓變化。(2)極限法：即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的阻值分別取兩個極端去討論。(3)特殊值法：對于某些電路問題，可以采取代入特殊值法判定，從而得出結(jié)論?！疽?guī)律方法】閉合電路動態(tài)分析的兩種方法。(1)程序分析法：R局I總U內(nèi)U外I支U支(2)利用結(jié)論法：“串反并同”法所謂“串反”即一電阻增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都減小(增大);所謂“并同”即某一電阻增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都增大(減小)。二、交變電流的產(chǎn)生及描述該熱點常以選擇題形式考查，主要考查交流電的兩種表達(dá)式、函數(shù)表示法與圖象表示法及交流電的有效值、最大值等基本知識。命題主要從以下兩方面進(jìn)行：(1)交流電的產(chǎn)生、圖象、公式及相關(guān)物理量;(2)與變壓器知識進(jìn)行綜合考查。(中性面)正、余弦交流電的有效值E=電表的讀數(shù)及計算電熱、電功及保險絲的熔斷電流平均值計算通過導(dǎo)體的電荷量【方法思路】交變電流瞬時值表達(dá)式的基本書寫思路(1)確定正、余弦交流電的峰值，根據(jù)已知圖象或公式Em=NBS，求出相應(yīng)最大值。(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。線圈從中性面開始計時，e=Emsin t。線圈從垂直于中性面開始計時，e=Emcos t。三、變壓器問題的分析與計算該知識點常以選擇題的形式出現(xiàn)在高考題中，命題思路大致有以下兩種：(1)多數(shù)題目與交變電流的圖象、表達(dá)式等知識結(jié)合進(jìn)行考查;(2)變壓器與遠(yuǎn)距離輸電知識綜合考查。1.理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入=P出。(2)電壓關(guān)系：。若n1n2，為降壓變壓器;若n1n2，為升壓變壓器。(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，;有多個副線圈時，U1I1=U2I2+U3I3+UnIn。2.原、副線圈中各量的因果關(guān)系(1)電壓關(guān)系：U1決定U2。(2)電流關(guān)系：I2決定I1。(3)功率關(guān)系：P2決定P1。【方法規(guī)律】理想變壓器的動態(tài)分析技巧：(1)由題意弄清變量與不變量。如：原線圈電壓不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，其他物理量可能隨電路的變化而發(fā)生變化。(2)弄清動態(tài)變化過程中的決定關(guān)系：U1決定U2，P1、I1由P2、I2決定。(3)基本思路及方法：由分析U2變化情況。由I2=分析I2的變化情況。P1=P2=I2U2判斷輸入功率。由P1=I1U1分析I1的變化情況?！菊`區(qū)警示】不明確電流和功率變化的決定因素(1)變壓器的輸出電流I2決定輸入電流I1，如當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，I2增大，則I1相應(yīng)增大。(2)輸出功率P2決定輸入功率P1，對于理想變壓器P1=P2，在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，I2增大，變壓器的輸出功率P2=I2U2增大，則輸入功率P1也將增大。考點1、直流電路中的電功、電熱及動態(tài)分析【例1】 如圖484所示為一直流電路，電源內(nèi)阻不能忽略，但R0大于電源內(nèi)阻，滑動變阻器的最大阻值小于R，當(dāng)滑動變阻器滑片P從滑動變阻器的最右端滑向最左端的過程中，下列說法正確的是()A電壓表的示數(shù)一直增大B電流表的示數(shù)一直增大C電阻R0消耗的功率一直增大D電源的輸出功率一直增大【特別提醒】電路動態(tài)分析的一般步驟(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化(2)根據(jù)局部電路電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總，確定電路的總電流如何變化(4)由U內(nèi)I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化 (5)由UUEU內(nèi)確定路端電壓如何變化(6)確定支路兩端的電壓及通過各支路的電流如何變化【變式探究】 如圖485所示是測定小燈泡伏安特性的電路圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，兩電表可看做理想電表，那么下列說法中正確的是()A閉合電鍵前滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到最右端B該電路中的滑動變阻器采用的是限流式接法C將滑動變阻器的滑片向右滑動時，小燈泡變亮D將滑動變阻器的滑片向右滑動時，小燈泡變暗考點2、交變電流的產(chǎn)生及描述【例2】 (2013山東卷，17)圖487甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表線圈繞垂直于磁場的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示以下判斷正確的是()A電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/sC0.01 s時線圈平面與磁場方向平行D0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左【變式探究】交流電的產(chǎn)生及“四值”的應(yīng)用所示的正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，c、d兩點與外電路相連，外電路中連接一定值電阻r，則下列說法中正確的是()A此線圈產(chǎn)生的電流為恒定電流B此線圈產(chǎn)生的電流為交變電流C當(dāng)S斷開時，電壓表的示數(shù)為BL2D當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為考點3、理想變壓器及遠(yuǎn)距離輸電1.變壓器的基本規(guī)律2輸電過程功率的關(guān)系P出P損P用I【例3】 (2013廣東卷，16)如圖4810，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n221，和均為理想電表，燈泡電阻RL6 ，AB端電壓u112sin 100t (V)，下列說法正確的是()圖4810A電流頻率為100 HzB.的讀數(shù)為24 VC.的讀數(shù)為0.5 AD變壓器輸入功率為6 W【特別提醒】分析變壓器問題時的兩個易錯點1對副線圈電壓的決定因素分辨不清誤認(rèn)為負(fù)載阻值變化，副線圈電壓也隨之變化，實際上輸入電壓U1決定輸出電壓U2，這是因為輸出電壓U2U1，若U1不變，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2都不會改變2不明確電流和功率變化的決定因素(1)變壓器的輸出電流I2決定輸入電流I1，如當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，I2增大，則I1相應(yīng)增大(2)輸出功率P2決定輸入功率P1，對于理想變壓器P1P2，在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，I2增大，變壓器的輸出功率P2I2U2增大，則輸入功率P1也將增大【變式探究】 如圖4811所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n11 000匝，副線圈匝數(shù)n2200匝，電阻R88 .原線圈接入一電壓u220sin 100t(V)的交流電源，電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計，則()At1 s的時刻，電壓表的示數(shù)為0B電流表的示數(shù)為2.5 AC變壓器的輸入功率為22 WD副線圈交變電流的頻率是100 Hz等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來研究和處理的一種思維方法常見的等效類型有：(1)物理量的等效：如等效電阻、等效電源、等效長度、等效力等(2)過程的等效：如平拋運動可等效為水平方向的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動等【解題思路】(1)分析所研究的問題是否屬于等效問題(2)確定該問題屬于哪一類等效問題(3)分析問題等效后的求解思路【例1】 如圖4814所示，R1為定值電阻，R2為可變電阻，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)電阻，以下說法中正確的是()A當(dāng)R2R1r時，R2上獲得最大功率B當(dāng)R2R1r時，R1上獲得最大功率C當(dāng)R20時，R1上獲得最大功率D當(dāng)R20時，電源的輸出功率最大【例2】 如圖4815所示，M1N1與M2N2是位于同一水平面內(nèi)的兩條平行金屬導(dǎo)軌，一個半徑為L的半圓形硬導(dǎo)體ef和金屬桿ab均與導(dǎo)軌垂直且可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，金屬桿ab上有一電壓表(其電阻為R0)，半圓形硬導(dǎo)體ef的電阻為r，其余電阻不計，則下列說法正確的是()A若ab固定、ef以速度v滑動時，電壓表讀數(shù)為B若ab固定、ef以速度v滑動時，ef兩點間電壓為C當(dāng)ab、ef以相同的速度v同向滑動時，電壓表讀數(shù)為零D當(dāng)ab、ef以大小相同的速度v反向滑動時，電壓表讀數(shù)為【變式探究】 如圖4816所示，在一磁感應(yīng)強度B0.5 T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距d0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計，在兩根導(dǎo)軌的端點N、Q之間連接一阻值R0.3 的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長為L02 m、每米長電阻為r2.0 的金屬棒ab，ab與導(dǎo)軌正交放置，交點為c、d.當(dāng)金屬棒以速度v4.0 m/s向右做勻速運動時，試求(1)金屬棒ab兩端點的電勢差；(2)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大小1(2013福建卷，15)如圖4817所示，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e10sin 10t (V)，則()A該交變電流的頻率為10 HzB該電動勢的有效值為10 VC外接電阻R所消耗的電功率為10 WD電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0 A2(2013天津卷，4)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖4818 中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()Aab接MN、cd接PQ，IabIcdBab接MN、cd接PQ，IabIcdCab接PQ、cd接MN，IabIcdDab接PQ、cd接MN，IabIcd3(2013江蘇卷，4)在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計了一種報警裝置，電路如圖4819所示M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時()ARM變大，且R越大，U增大越明顯BRM變大，且R越小，U增大越明顯CRM變小，且R越大，U增大越明顯DRM變小，且R越小，U增大越明顯4(2013四川卷，2)用220 V的正弦交流電通過理想變壓器對一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110 V，通過負(fù)載的電流圖象如圖4820所示，則()A變壓器輸入功率約為3.9 WB輸出電壓的最大值是110 VC變壓器原、副線圈匝數(shù)比是12D負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i0.05 sin(100 t)A5在如圖4821所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，平行板電容器C的兩金屬板水平放置，R1和R2為定值電阻，P為滑動變阻器R的滑動觸頭，G為靈敏電流表，A為理想電流表開關(guān)S閉合后，C的兩板間恰好有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)在P向上移動的過程中，下列說法正確的是()AA表的示數(shù)變大B油滴向上加速運動CG中有ab的電流D電源的輸出功率一定變大6如圖4822所示，一個理想變壓器，初級線圈的匝數(shù)為n1，a、b接交流電源，次級線圈匝數(shù)為n2，與負(fù)載電阻R相連接，R40 .圖中電壓表的示數(shù)為100 V，初級線圈的電流為0.4 A下列說法正確的是()圖4822A次級線圈中的電流的最大值為1 AB初級和次級線圈的匝數(shù)比n1n225C如果將另一個阻值為R的電阻與負(fù)載電阻并聯(lián)，圖中電流表的示數(shù)為2 AD如果將另一個阻值為R的電阻與負(fù)載電阻串聯(lián)，變壓器消耗的電功率是80 W7如圖4823所示，一正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，從O向O觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為.則線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時()UA.線圈中感應(yīng)電流的方向為abcdaB線圈中的感應(yīng)電流為C穿過線圈的磁通量為0D穿過線圈磁通量的變化率為08現(xiàn)用電壓為380 V的正弦式交流電給額定電壓為220 V的電燈供電，以下電路中可能使電燈正常發(fā)光的有()9如圖4824所示為遠(yuǎn)距離輸送交流電的系統(tǒng)示意圖，變壓器均為理想變壓器隨著用戶負(fù)載增多，發(fā)電機F達(dá)到額定功率時，降壓變壓器輸出功率仍然不足，用戶的用電器不能正常工作那么，在發(fā)電機以額定功率工作的情況下，為了適當(dāng)提高用戶的用電功率，可采取的措施是()A適當(dāng)減小輸電線的電阻rB適當(dāng)提高C適當(dāng)提高的同時，降低D適當(dāng)降低的同時，提高10如圖4825所示是通過街頭變壓器降壓給用戶供電的示意圖輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時輸入電壓不會有大的波動輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，每條輸電線總電阻用R0表示當(dāng)負(fù)載增加時，則()A電壓表的讀數(shù)減小B電流表的讀數(shù)減小C電流表的讀數(shù)減小D電壓表、的讀數(shù)之差增大11如圖4826為理想變壓器原線圈所接正弦交流電源兩端的ut圖象原、副線圈匝數(shù)比n1n2101.若串聯(lián)在原線圈電路中交流電流表的示數(shù)為1 A，則