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1、2014 年高考物理（考纲解读及热点难点试题演练）专题 08 恒定电流和交变电流（含解析）新人教版(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】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;(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。
2、2.闭合电路的动态分析方法(1)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，分析此类问题的基本步骤是：由局部电阻变化判断总电阻的变化;由 I= 判断总电流的变化;+据 U=E-Ir 判断路端电压的变化;由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。(2)极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的阻值分别取两个极端去讨论。(3)特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论。【规律方法】闭合电路动态分析的两种方法。(1)程序分析法：R 局 I 总 U 内 U 外 I 支 U 支(增大减小 ) (减小增
3、大 ) (减小增大 ) (增大减小 )(2)利用结论法： “串反并同 ”法所谓 “串反 ”即一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都减小(增大);所谓 “并同 ”即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都增大(减小)。二、交变电流的产生及描述该热点常以选择题形式考查，主要考查交流电的两种表达式、函数表示法与图象表示法及交流电的有效值、最大值等基本知识。命题主要从以下两方面进行：(1)交流电的产生、图象、公式及相关物理量;(2)与变压器知识进行综合考查。(中性面)正、余弦交流电的有效值E= 电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值2
4、 计算通过导体的电荷量=【方法思路】交变电流瞬时值表达式的基本书写思路(1)确定正、余弦交流电的峰值，根据已知图象或公式 Em=NBS ，求出相应最大值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。线圈从中性面开始计时， e=Emsin t 。线圈从垂直于中性面开始计时， e=Emcos t 。三、变压器问题的分析与计算该知识点常以选择题的形式出现在高考题中，命题思路大致有以下两种：(1)多数题目与交变电流的图象、表达式等知识结合进行考查;(2)变压器与远距离输电知识综合考查。1.理想变压器的基本关系式(1)功率关系： P 入 =P 出 。(2)电压关系： 。12=12若 n1n2，为降压
5、变压器;若 n1n2，为升压变压器。(3)电流关系：只有一个副线圈时， ;12=21有多个副线圈时， U1I1=U2I2+U3I3+UnIn。2.原、副线圈中各量的因果关系(1)电压关系： U1决定 U2。(2)电流关系： I2决定 I1。(3)功率关系： P2决定 P1。【方法规律】理想变压器的动态分析技巧：(1)由题意弄清变量与不变量。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。(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。12=12由 I2= 分析 I2的变化情
6、况。2 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。考点 1、直流电路中的电功、电热及动态分析【例 1】 如图 484 所示为一直流电路，电源内阻不能忽略，但 R0大于电源内阻，滑动变阻器的最大阻值小于 R，当滑动变阻器滑片P
7、 从滑动变阻器的最右端滑向最左端的过程中，下列说法正确的是()A电压表的示数一直增大B电流表的示数一直增大C电阻 R0消耗的功率一直增大D电源的输出功率一直增大【特别提醒】电路动态分析的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻 R 外总 如何变化(3)根据闭合电路欧姆定律 I 总 ，确定电路的总电流如何变化ER外 总 r(4)由 U 内 I 总 r 确定电源的内电压如何变化(5)由 UU E U 内 确定路端电压如何变化(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化【变式探究】 如图 485 所示是测定小灯泡伏安特性的电路图，
8、电源电动势为 E，内阻不计，两电表可看做理想电表，那么下列说法中正确的是()A闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最右端B该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法C将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮D将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变暗考点 2、交变电流的产生及描述【例 2】 (2013山东卷，17)图 487 甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场， 为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是()A电流表的示数为 10 AB线圈转动的角速度为 50 ra
9、d/sC0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s 时电阻 R 中电流的方向自右向左【变式探究】交流电的产生及“四值”的应用所示的正方形线框 abcd 边长为 L，每边电阻均为 r，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 cd 轴以角速度 匀速转动， c、 d 两点与外电路相连，外电路中连接一定值电阻 r，则下列说法中正确的是()A此线圈产生的电流为恒定电流B此线圈产生的电流为交变电流C当 S 断开时，电压表的示数为 BL 222D当 S 闭合时，电流表的示数为2B L214r考点 3、理想变压器及远距离输电1.变压器的基本规律2输电过程功率的关系P 出 P 损 P 用 IP出U出Err
10、or!【例 3】 (2013广东卷，16)如图 4810，理想变压器原、副线圈匝数比 n1 n221，和 均为理想电表，灯泡电阻 RL6 ， AB 端电压 u1 12 sin 100 t (V)，下列说法正2确的是()图 4810A电流频率为 100 HzB. 的读数为 24 VC. 的读数为 0.5 AD变压器输入功率为 6 W【特别提醒】分析变压器问题时的两个易错点1对副线圈电压的决定因素分辨不清误认为负载阻值变化，副线圈电压也随之变化，实际上输入电压 U1决定输出电压 U2，这是因为输出电压 U2 U1，若 U1不变，不论负载电阻 R 变化与否， U2都不会改变n2n12不明确电流和功率
11、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【变式探究】 如图 4811 所示，一理想变压器的原线圈匝数 n11 000 匝，副线圈匝数 n2200 匝，电阻 R88 .原线圈接入一电压 u220 sin 100 t(V)的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，2则()A t1 s 的时刻，电压表的示数为 0B电流表的示
12、数为 2.5 AC变压器的输入功率为 22 WD副线圈交变电流的频率是 100 Hz等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种思维方法常见的等效类型有：(1)物理量的等效：如等效电阻、等效电源、等效长度、等效力等(2)过程的等效：如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动等【解题思路】(1)分析所研究的问题是否属于等效问题(2)确定该问题属于哪一类等效问题(3)分析问题等效后的求解思路【例 1】 如图 4814 所示，R1为定值电阻， R2为可变电阻， E 为电源电动势， r 为电源内电阻，以下说法中正确的是()A当 R2 R1
13、r 时， R2上获得最大功率B当 R2 R1 r 时， R1上获得最大功率C当 R20 时， R1上获得最大功率D当 R20 时，电源的输出功率最大【例 2】 如图 4815 所示，M1N1与 M2N2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨，一个半径为 L 的半圆形硬导体 ef 和金属杆 ab 均与导轨垂直且可在导轨上无摩擦滑动，金属杆 ab 上有一电压表(其电阻为 R0)，半圆形硬导体 ef 的电阻为 r，其余电阻不计，则下列说法正确的是()A若 ab 固定、 ef 以速度 v 滑动时，电压表读数为BLvR0R0 rB若 ab 固定、 ef 以速度 v 滑动时， ef 两点间电压为2BLvR0
14、R0 rC当 ab、 ef 以相同的速度 v 同向滑动时，电压表读数为零D当 ab、 ef 以大小相同的速度 v 反向滑动时，电压表读数为2BLvR0R0 r【变式探究】 如图 4816 所示，在一磁感应强度 B0.5 T 的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距 d0.1 m 的平行金属导轨 MN 和 PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点 N、 Q 之间连接一阻值 R0.3 的电阻，导轨上跨放着一根长为 L02 m、每米长电阻为 r2.0 的金属棒 ab， ab与导轨正交放置，交点为 c、 d.当金属棒以速度 v4.0 m/s 向右做匀速运动时，试求(1)金属棒 ab 两端点的电势
15、差；(2)维持 ab 棒做匀速运动的水平外力 F 的大小1(2013福建卷，15)如图 4817 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 e10 sin 10 t (V)，则()2A该交变电流的频率为 10 HzB该电动势的有效值为 10 V2C外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 WD电路中理想交流电流表 的示数为 1.0 A2(2013天津卷，4)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图 4818 中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab， cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为 Icd，为了使电流表能正常工作，则()A ab 接 MN、 cd 接 PQ， Iab IcdB ab 接 MN、 cd 接 PQ， Iab IcdC ab 接 PQ、 cd 接 MN， Iab IcdD ab 接 PQ、 cd 接 MN， Iab Icd3
