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2019-2020年高考物理二輪專題突破專題七電磁感應和電路2直流電路和交流電路教案 一、學習目標 1、掌握直流電路常用的的動態(tài)分析方法 2、掌握解決交變電流的產生和描述的基本方法 3、學會解決變壓器和遠距離輸電問題 4、學會交變電流的綜合問題分析 二、課時安排 2課時 三、教學過程 （一）知識梳理 1.純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較 (1)純電阻電路：電功W＝UIt，電功率P＝UI，且電功全部轉化為電熱，有W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt，P＝UI＝＝I2R. (2)非純電阻電路：電功W＝UIt，電功率P＝UI，電熱Q＝I2Rt，電熱功率P熱＝I2R，電功率大于電熱功率，即W>Q，故求電功、電功率只能用W＝UIt、P＝UI，求電熱、電熱功率只能用Q＝I2Rt、P熱＝I2R. 2.電源的功率和效率 (1)電源的幾個功率 ①電源的總功率：P總＝EI ②電源內部消耗的功率：P內＝I2r ③電源的輸出功率：P出＝UI＝P總－P內 (2)電源的效率η＝100%＝100% 3.交流電的“四值” (1)最大值Em＝NBSω. (2)瞬時值e＝NBSωsin_ωt. (3)有效值：正弦式交流電的有效值E＝；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應，用等效的思想來求解.計算交流電路的電功、電功率和測定交流電路的電壓、電流都是指有效值. (4)平均值：＝n，常用來計算通過電路的電荷量. 4.理想變壓器的基本關系式 (1)功率關系：P入＝P出. (2)電壓關系：＝. (3)電流關系：只有一個副線圈時＝. （二）規(guī)律方法 直流電路動態(tài)分析方法 (1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”.即從阻值的變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況，再由閉合電路歐姆定律判斷I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況. (2)結論法——“串反并同”： “串反”：指某一電阻增大(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、電功率都將減小(增大). “并同”：指某一電阻增大(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、電功率都將增大(減小). （三）典例精講 高考題型一 直流電路的動態(tài)分析 【例1】 (xx全國甲卷17)阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內阻可忽略)連接成如圖1所示電路.開關S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為(　　) 圖1 A. B. C. D. 解析　S斷開時等效電路圖如圖甲所示. 甲 電容器兩端電壓為U1＝R＝E； S閉合時等效電路圖如圖乙所示. 乙 電容器兩端電壓為U2＝R＝E， 由Q＝CU得＝＝，故選項C正確. 答案　C 高考題型二 交流電的產生和描述 【例2】 如圖2甲所示，電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直勻強磁場的轉軸OO′勻速旋轉產生交流電，現(xiàn)將此電流給阻值為R＝10 Ω的小燈泡L供電，通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.在t＝510－3 s時，線圈處于中性面位置 B.在t＝1010－3 s時，穿過線圈的磁通量最大 C.交變電流的瞬時表達式為i＝5cos 50πt(A) D.線圈產生的交流電的電動勢為55 V 解析　由圖乙可知t＝510－3 s時刻感應電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t＝1010－3 s時刻感應電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線圈回路的磁通量最小，故B錯誤；周期T＝0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故電流的瞬時表達式為i＝5cos 100πt(A)，故C錯誤；線圈產生的交流電的電動勢最大值為Em＝Im(R＋r)＝55 V，D錯誤. 答案　A 歸納小結 1.線圈通過中性面時的特點 (1)穿過線圈的磁通量最大； (2)線圈中的感應電動勢為零； (3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應電流的方向改變一次. 2.交流電的“四值” (1)最大值Em＝NBSω.分析電容器的耐壓值. (2)瞬時值e＝NBSωsin ωt.計算閃光電器的閃光時間、線圈某時刻的受力情況. (3)有效值：正弦式交流電的有效值E＝；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應，用等效的思想來求解.計算交流電路的電功、電功率和測定交流電路的電壓、電流都是指有效值. (4)平均值：＝n，常用來計算通過電路的電荷量. 高考題型三 變壓器和遠距離輸電問題 【例3】 (xx全國乙卷16)一含有理想變壓器的電路如圖3所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定.當開關S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為(　　) 圖3 A.2 B.3 C.4 D.5 解析　開關斷開時，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比＝，通過R2的電流I2＝，副線圈的輸出電壓U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原線圈兩端的電壓U1＝5I2，則U＝U1＋IR1＝5I2＋3I；開關閉合時，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比＝，通過R2的電流I2′＝，副線圈的輸出電壓U2′＝I2′R2＝，由＝可得原線圈兩端的電壓U1′＝4I2，則U＝U1′＋4IR1＝4I2＋12I，聯(lián)立解得＝3，選項B正確. 　 甲　　　　　　　　　　乙 答案　B 歸納小結 理想變壓器動態(tài)分析的兩種情況 (1)負載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況. (2)匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負載電阻的變化情況. 不論哪種情況，要注意兩點：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰決定誰”的制約關系.對電壓而言，輸入決定輸出；對電流、電功(率)而言，輸出決定輸入. 高考題型四 交變電流的綜合問題分析 【例4】 (多選)如圖4所示，導體棒ab兩個端點分別搭接在兩個豎直放置、電阻不計、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷與導線c、d相接.c、d兩個端點接在匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動變阻器R0，勻強磁場的磁感應強度為B，方向豎直向下，導體棒ab長為L(電阻不計)，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉動.如果滑動變阻器的阻值為R時，通過電流表的電流為I，則(　　) 圖4 A.滑動變阻器上消耗的功率為P＝100I2R B.變壓器原線圈兩端的電壓U1＝10IR C.取ab在環(huán)的最低端時t＝0，則導體棒ab中感應電流的表達式是i＝Isin ωt D.ab沿環(huán)轉動過程中受到的最大安培力F＝BIL 解析　由＝得I2＝10I，變阻器上消耗的功率為P＝IR＝(10I)2R＝100I2R，故A正確；副線圈的電壓為U＝I2R＝10IR，根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比可知，變壓器原線圈兩端的電壓U1＝100IR，故B錯誤；ab在最低點時，ab棒與磁場垂直，此時的感應電動勢最大，感應電流最大，所以棒ab中感應電流的表達式應為i＝Icos ωt，故C錯誤；ab在最低點時，ab棒與磁場垂直，此時的感應電動勢最大，感應電流最大，最大值為I，此時的安培力也是最大的，最大安培力為F＝BIL，故D正確. 答案　AD 歸納小結 交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的計算，與電磁感應、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應用等，解答時應注意以下兩點： (1)分清交流電路“四值”的不同計算方法和物理意義. (2)學會將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識應用在交流電路的綜合問題中. 四、板書設計 1、直流電路常用的的動態(tài)分析 2、交變電流的產生和描述 3、變壓器和遠距離輸電問題 4、交變電流的綜合問題分析 五、作業(yè)布置 完成電磁感應和電路（2）的課時作業(yè) 六、教學反思 借助多媒體形式，使同學們能直觀感受本模塊內容，以促進學生對所學知識的充分理解與掌握。采用啟發(fā)、誘思、講解和討論相結合的方法使學生充分掌握知識。進行多種題型的訓練，使同學們能靈活運用本節(jié)重點知識。