高考物理总复习 专题十二 交变电流课件.ppt

专题十二交变电流 高考帮 物理 专题十二交变电流 考情精解读 a 考点帮 知识全通关 目录contents 考纲要求 命题规律 命题分析预测 考点1交变电流的产生及其描述 考点2变压器 远距离输电 方法1交变电流变化规律的应用方法 方法2应用交变电流 四值 解决问题的方法 方法3理想变压器的解题方法 b 方法帮 题型全突破 c 考法帮 考向全扫描 考向1考查交变电流的产生和描述 考向2考查理想变压器的基本关系 考向3考查理想变压器与电路的综合问题 物理专题十二 交变电流 方法4远距离输电问题的解决方法 考向4考查远距离输电问题 考情精解读 考纲要求命题规律命题分析预测 物理专题十二 交变电流 1 交变电流 交变电流的图象 2 正弦交变电流的函数表达式 峰值和有效值 3 理想变压器 4 远距离输电 考纲要求 命题规律 本专题的考题贴近生活 与生产实际联系紧密 题目多以发电机为载体 考查交变电流的产生及其描述 综合变压器以及远距离输电等多个考点 以选择题形式出现 难度中等 命题分析预测 a 考点帮 知识全通关 考点1交变电流的产生及其描述考点2变压器 远距离输电 物理专题十二 交变电流 1 交变电流 1 交变电流的定义 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流 2 正弦交变电流 随时间按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流 正弦交变电流的图象是正弦函数曲线 3 图象 图 a b c d 所示电流都属于交变电流 其中图 a 所示为正弦交变电流 考点1交变电流的产生及其描述 注意交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变化 4 交变电流的产生将一个平面线圈置于匀强磁场中 并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动 线圈中就会产生正 余 弦交变电流 如图所示 注意只有线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时才能产生正 余 弦交变电流 物理专题十二 交变电流 2 正弦交变电流的变化规律 1 中性面 中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面 中性面的特点以及与峰值面 中性面的垂面 的比较 物理专题十二 交变电流 2 正弦交变电流的图象 用以描述交变电流随时间变化的规律 如果从线圈位于中性面位置时开始计时 其电压 时间 电流 时间图象为正弦曲线 如图甲 乙所示 甲乙 3 正弦交变电流的函数表达式 线圈在中性面位置时开始计时 电动势e随时间t变化的规律 e emsin t 其中 表示线圈转动的角速度 em nbs 负载两端的电压u随时间变化的规律 u umsin t 电流i随时间变化的规律 i imsin t 物理专题十二 交变电流 特别提醒1 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动 产生正弦交变电流 电流的变化规律与线圈的形状 转动轴处于线圈平面内哪个位置无关 2 线圈转动一周经过中性面两次 所以一个周期内电流方向改变两次 3 交变电流的物理量 1 交变电流的 四值 瞬时值 交变电流某一时刻的值 瞬时值是时间的函数 不同时刻 瞬时值不同 最大值 em nbs 当线圈平面与磁感线平行时 交变电流电动势最大 交变电流电动势的最大值反映的是交变电流电动势大小的变化范围 瞬时值与最大值的关系是 em e em 有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的 让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻 如果它们在相同的时间内产生的热量相等 就把这一恒定电流的数值叫该交变电流的有效值 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 考点2变压器 远距离输电 1 理想变压器 1 构造 如图所示 变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成 原线圈 指与交流电源连接的线圈 也叫初级线圈 副线圈 指与负载连接的线圈 也叫次级线圈 2 理想变压器 不考虑能量损失的变压器称为理想变压器 即理想变压器的输出功率等于输入功率 物理专题十二 交变电流 为输电导线的电阻 2 降低输电损耗的方法 减小输电导线的电阻 减小输电导线中的电流 在输送功率p一定的情况下 由p ui可知 提高输电电压u可以减小输电电流i 3 远距离输电的分析 输电过程如图所示 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 b 方法帮 题型全突破 方法1交变电流变化规律的应用方法方法2应用交变电流 四值 解决问题的方法方法3理想变压器的解题方法方法4远距离输电问题的解决方法 物理专题十二 交变电流 方法1交变电流变化规律的应用方法 方法1交变电流变化规律的应用方法 方法1交变电流变化规律的应用方法 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 题型2交变电流的图象考法示例2某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 产生的交变电流的图象如图所示 由图中信息可以判断a 在a c时刻线圈处于中性面位置b 在b d时刻穿过线圈的磁通量为零c a d过程 线圈转过的角度为2 d 若o d过程历时0 02s 则在1s内线圈中交变电流的方向改变了100次 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 方法2应用交变电流 四值 解决问题的方法 方法解读 1 几种典型交变电流的有效值 方法1匀变速直线运动规律的应用方法 2 交变电流 四值 的比较 方法2应用交变电流 四值 解决问题的方法 方法1匀变速直线运动规律的应用方法 方法2应用交变电流 四值 解决问题的方法 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 方法3理想变压器的解题方法 方法解读 1 理想变压器的规律及应用 方法3理想变压器的解题方法 方法3理想变压器的解题方法 方法3理想变压器的解题方法 3 分析动态变化问题的思路说明 关于理想变压器的动态分析问题 解题的关键是分清变量和不变量 弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约的关系 即明确变压器输入电压与输出电压 输入电流与输出电流跟匝数的关系 以及输出电压由输入电压决定 输入电流由输出电流决定 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 题型7原线圈有负载的变压器问题考法示例7如图所示 理想变压器的输入端通过灯泡l1与输出电压恒定的正弦交流电源相连 副线圈通过导线与两个相同的灯泡l2和l3相连 开始时开关s处于断开状态 当开关s闭合后 所有灯泡都能发光 则下列说法正确的有a 副线圈两端电压不变b 灯泡l1变亮 l2的亮度不变c 副线圈中电流变大 灯泡l1变亮 l2变暗d 因为不知变压器原 副线圈的匝数比 所以l1及l2的亮度变化情况不能判断 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 解析由题图乙可知 交变电流的周期为0 02s 频率为50hz 则交流电的方向每秒改变100次 a项错误 电压表的示数为变压器副线圈两端电压的有效值 即22v b项错误 当有光照射电阻r时 其阻值减小 因此负载电阻减小 电流增大 灯泡d变亮 c项正确 抽出线圈l中的铁芯 线圈的自感系数减小 对交变电流的阻碍作用 感抗 减小 负载电流增大 故输入电流增大 电流表示数增大 d项错误 答案c特别提醒由于理想变压器不消耗电能 动态分析交流电路时同样可以使用 整体法 和 隔离法 首先将变压器副线圈回路从系统中隔离出来进行分析 然后从能量守恒的角度对整体输入功率 电流进行分析 综合得出结论 物理专题十二 交变电流 题型9多副线圈的变压器问题考法示例9如图所示 接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光 那么 理想变压器的匝数比n1 n2 n3为a 1 1 1b 3 2 1c 6 2 1d 2 2 1 物理专题十二 交变电流 物理专题十二 交变电流 方法4远距离输电问题的解决方法 方法解读 1 弄清 三个回路 如图所示为远距离输电的简化电路原理图 我们可以把它划分为三个回路 即图中所示的回路1 回路2和回路3 方法4远距离输电问题的解决方法 方法4远距离输电问题的解决方法 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 数学第四章 三角函数 物理专题十二 交变电流 c 考法帮 考向全扫描 考向1考查交变电流的产生和描述考向2考查理想变压器的基本关系考向3考查理想变压器与电路的综合问题考向4考查远距离输电问题 物理专题十二 交变电流 交变电流的产生及变化规律 交变电流 四值 的计算及应用 变压器的工作原理 远距离输电等仍是高考考查的热点内容 题型一般为选择题 多以发电机为载体 考查交变电流的相关知识 试题与生活实际相联系是未来的命题趋势 考情揭秘 命题透视 交变电流的产生和描述包含对中性面的理解 瞬时值表达式的书写 认识相关图象等 高考中常以选择题的形式出现 考向1考查交变电流的产生和描述 示例20 2017天津高考 6 6分 多选 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a t 0时 线圈平面平行于磁感线b t 1s时 线圈中的电流改变方向c t 1 5s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 2j 考向1考查交变电流的产生和描述 考向1考查交变电流的产生和描述 命题透视 理想变压器的问题包含对变压器构造的认识 工作原理的理解 原副线圈中电压 电流 功率等物理量之间的关系等 高考中常以选择题的形式出现 考向2考查理想变压器的基本关系 考向2考查理想变压器的基本关系 考向2考查理想变压器的基本关系 命题透视 理想变压器与电路的综合问题包括电路的有关计算及电路的动态变化问题 高考中常以选择题的形式出现 考向3考查理想变压器与电路的综合问题 示例14 2016天津高考 5 6分 如图所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为理想电表 下列说法正确的是a 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 r1消耗的功率变大b 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电压表v示数变大c 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电流表a1示数变大d 若闭合开关s 则电流表a1示数变大 a2示数变大 考向3考查理想变压器与电路的综合问题 命题立意本题主要考查理想变压器的动态变化及其相关知识点 解析当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 滑动变阻器接入电路的电阻增大 变压器副线圈的总负载的等效电阻增大 r1中电流减小 r1两端电压减小 电压表示数变大 r1消耗的电功率变小 选项a错误 b正确 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 变压器副线圈输出电流减小 输出功率减小 根据变压器输入功率等于输出功率 变压器输