2021高考物理二轮复习专题四电路和电磁感应第11讲恒定电流交变电流课件 36页

专题四 　 电路和电磁感应 第 11 讲 　 恒定电流、交变电流 - 3 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 - 4 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 1 . ( 多选 )(2019· 天津卷 ) 单匝闭合矩形线框电阻为 R , 在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动 , 穿过线框的磁通量 Φ 与时间 t 的关系图像如图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) BC - 5 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 命题考点 正弦式交变电流的最大值和有效值、周期和频率。 能力要求 本题关键是理解两个特殊位置 : 在中性面时磁通量最大 , 感应电动势最小 , 电动势方向改变 ; 垂直中性面位置磁通量为零 , 但电动势最大。并了解各个物理量间的关系。 - 6 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 2 . (2018· 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 C. 电流表 A 的读数变为 2 I D. 通过 R 的交变电流频率不变 B - 7 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 解析 : 本题考查交变电流的产生和变压器原理 , 清楚感应电动势的决定因素是解题的关键 , 另外要知道交流电表测的是交变电流的 有 - 8 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 命题考点 变压器原理。 能力要求 本题考查了交变电流的产生以及变压器的构造和原理 , 对交变电流来说 , 当线圈的角速度减小时 , 不仅仅交变电流的频率发生变化 , 交变电流的最大值、有效值都会发生变化。 - 9 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 3 . ( 多选 )(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 Ω , 则 ( 　　 ) A. t= 0 时 , 线圈平面平行于磁感线 B. t= 1 s 时 , 线圈中的电流改变方向 C. t= 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 8 π 2 J AD - 10 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 解析 : t= 0 时 , 磁通量为零 , 故线圈平行于磁感线 , 故 A 正确 ; t= 1 s 时 , 由题图可知 , 磁通量为零 , 磁通量变化率最大 , 此时斜率方向不变 , 感应电流方向不变 , 故 B 错误 ; 当 t= 1 . 5 s 时 , 磁通量最大但磁通量变化率为零 , 感应电动势为 0, 故 C 错误 ; 由题图可知 , 有效值 命题考点 交变电流的图像 , 描述交变电流的产生及物理量。 能力要求 本题考查交变电流产生过程中 , 感应电动势与磁通量、磁通量变化率的关系 , 关键抓住两个特殊位置 : 一是线圈与磁场垂直位置是磁通量最大的位置 , 该位置是电流方向改变的转换点 ; 二是线圈与磁场平行位置 , 该位置磁通量为零 , 是电流增大与减小的转换点。 - 11 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 4 . (2019· 北京卷 ) 电容器作为储能器件 , 在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为 C 的电容器充电 , 无论采用何种充电方式 , 其两极间的电势差 u 随电荷量 q 的变化图像都相同 。 甲 (1) 请在图甲中画出上述 u - q 图像。类比直线运动中由 v - t 图像求位移的方法 , 求两极间电压为 U 时电容器所储存的电能 E p 。 - 12 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 (2) 在如图乙所示的充电电路中 , R 表示电阻 , E 表示电源 ( 忽略内阻 ) 。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电 , 对应的 q - t 曲线如图丙中 ①② 所示。 a. ①② 两条曲线不同是 　　　　 ( 选填 “ E ” 或 “ R ”) 的改变造成的 ;   b. 电容器有时需要快速充电 , 有时需要均匀充电。依据 a 中的结论 , 说明实现这两种充电方式的途径。 - 13 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 (3) 设想使用理想的 “ 恒流源 ” 替换 (2) 中电源对电容器充电 , 可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用 “ 恒流源 ” 和 (2) 中电源对电容器的充电过程 , 填写下表 ( 选填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。 - 14 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 答案 : (1) u - q 图线如图所示 电压 为 U 时 , 电容器带电 Q , 图线和横轴围成的面积为所储存的电能 (2)a. R b. 减小电阻 R , 可以实现对电容器更快速充电 ; 增大电阻 R , 可以实现更均匀充电。 - 15 - 专题知识 • 理脉络 真题诠释 • 导方向 (3 ) 命题考点 电容器与电容 , 闭合电路的欧姆定律。 能力要求 本题考查对电容器电容的定义式的掌握 , 同时考查了相关的数学规律应用 , 关键在于明确题意 , 注意题中隐藏信息的把握 : 明确电源内阻忽略不计 , 所以 (2) 中电源输出电压不变。 - 16 - 突破点一 突破点二 突破点三 直流电路分析 考查方向 常以选择题形式考查。 突破方略 1 . 明确 1 个定律、 2 个关系 (2) 路端电压与电流的关系 : U=E-Ir 。 (3) 路端电压与负载的关系 - 17 - 突破点一 突破点二 突破点三 2 . 直流电路动态分析的 3 种常用方法 方法 1: 程序法 方法 2: 结论法 ——“ 串反并同 ” “ 串反 ”: 指某一电阻增大 ( 减小 ) 时 , 与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小 ( 增大 ) 。 “ 并同 ”: 指某一电阻增大 ( 减小 ) 时 , 与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大 ( 减小 ) 。 方法 3: 极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 , 可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端 , 使电阻最大或电阻为零去讨论。 - 18 - 突破点一 突破点二 突破点三 模型构建 【例 1 】 ( 多选 )(2019· 湖南模拟 ) 在如图甲所示的电路中 , 电源的电动势为 E , 内阻为 r , R 1 为定值电阻 , R 2 为滑动变阻器 , 闭合开关 S, 在滑动变阻器的滑片 P 向上滑动的过程中 , 四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法正确的是 ( 　　 ) - 19 - 突破点一 突破点二 突破点三 A. 图线 a 表示的是电压表 V 1 的示数的变化情况 B. 图线 c 表示的是电压表 V 2 的示数的变化情况 C. 此过程中电压表 V 1 示数的变化量 Δ U 1 和电流表 A 示数的变化量 Δ I 的比值的绝对值变大 D. 此过程中电压表 V 3 示数的变化量 Δ U 3 和电流表 A 示数的变化量 Δ I 的比值的绝对值不变 答案 : BD 　 - 20 - 突破点一 突破点二 突破点三 解析 : 在滑动变阻器的滑片 P 向上滑动的过程中 , 滑动变阻器接入电路的电阻减小 , 外电路总电阻减小 , 总电流增大 , 可知路端电压减小 , 即知电压表 V 1 的示数减小 , 电压表 V 2 的示数增大 , 电压表 V 3 的示数减小 , 则知图线 a 表示的是电压表 V 3 的示数随电流表示数变化的情况 , 图线 c 表示的是电压表 V 2 的示数随电流表示数变化的情况 , 故 - 21 - 突破点一 突破点二 突破点三 迁移训练 1 . ( 多选 )(2019· 天津滨海新区期中 ) 如图所示 , 电源 E 的内阻不计 , 其中 A 为理想电流表 ,V 1 、 V 2 为理想电压表 , R 1 、 R 2 、 R 3 为定值电阻。开始时 S 是断开的 , 当闭合开关 S 时 , 各电表的示数变化情况正确的是 ( 　　 ) A . 电压表 V 1 的示数变大 B. 电压表 V 2 的示数变小 C. 电流表 A 的示数变大 D. 电流表 A 的示数变小 BC - 22 - 突破点一 突破点二 突破点三 解析 : 当闭合开关 S 时 , 引起外电路总电阻减小 , 由闭合电路欧姆定律得知 , 干路电流 I 增大 , 电压表 V 1 的示数 U=E-Ir , U 变小 , 故 A 错误 ; 电压表 V 2 的示数 U 2 =E-I ( R 1 +r ), I 增大 , U 2 变小 , 故 B 正确 ; 干路电流 I 增大 , 电流表 A 的示数变大 , 故 C 正确 ,D 错误。 - 23 - 突破点三 突破点一 突破点二 交变电流的产生及描述 考查方向 常以选择题形式考查。 突破方略 1 . 线圈通过中性面时的特点 (1) 穿过线圈的磁通量最大 ; (2) 线圈中的感应电动势为零 ; (3) 线圈每经过中性面一次 , 感应电流的方向改变一次。 - 24 - 突破点三 突破点一 突破点二 2 . 交变电流 “ 四值 ” 的应用 (1) 最大值 : E m =nBS ω , 分析电容器 的耐压值 ; (2) 瞬时值 : E=E m sin ω t ( 由中性面开始计时 ), 计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况 ; (3) 有效值 : 电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流 ; - 25 - 突破点三 突破点一 突破点二 模型构建 【例 2 】 ( 多选 )(2019· 天津一模 ) 图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下 , 风叶带动与杆固连的永磁体转动 , 磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时 , 传感器显示如图乙所示 , 则 ( 　　 ) - 26 - 突破点三 突破点一 突破点二 A. 磁铁的转速为 5 π r/s B. 线圈两端电压的有效值为 6 V C. 交变电流的电压表达式为 u= 12sin 5 π t V D. 该交变电流可以直接加在击穿电压为 6 V 的电容器上 答案 : BC 　 U= 12sin 5 π t V, 故 C 正确 ; 电容器的击穿电压为交变电流的最大值 , 而交变电流的最大值大于电容器的击穿电压 , 故不能加在击穿电压为 6 V 的电容器上 , 故 D 错误。 - 27 - 突破点三 突破点一 突破点二 迁移训练 2 . (2019· 天津二模 ) 如图所示 , 图甲为一台小型发电机构造示意图 , 线圈沿逆时针转动。从某时刻开始计时 , 产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为 1 Ω , 外接灯泡的电阻为 5 Ω , 则下列说法正确的是 ( 　　 ) - 28 - 突破点三 突破点一 突破点二 A. 电压表的示数为 3 V B. 灯泡消耗的电功率是 1 . 25 W C. 线圈转动的角速度为 100 π rad/s D. 在 t= 1×10 - 2 s 时刻 , 穿过线圈的磁通量最大 答案 : B 　 - 29 - 突破点三 突破点一 突破点二 变压器原理与远距离输电 考查方向 常以选择题形式考查。 突破方略 1 . 理想变压器的基本关系式 (1) 功率关系 : P 入 =P 出 。 若 n 1 >n 2 , 为降压变压器 ; 若 n 1 Δ I 1 , 则 U 2