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2019-2020年高考物理二輪專題突破專題七電磁感應(yīng)和電路2直流電路和交流電路教案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、掌握直流電路常用的的動(dòng)態(tài)分析方法 2、掌握解決交變電流的產(chǎn)生和描述的基本方法 3、學(xué)會(huì)解決變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 4、學(xué)會(huì)交變電流的綜合問(wèn)題分析 二、課時(shí)安排 2課時(shí) 三、教學(xué)過(guò)程 （一）知識(shí)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(zhuǎn)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(gè)功率 ①電源的總功率：P總＝EI ②電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r ③電源的輸出功率：P出＝UI＝P總－P內(nèi) (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(shí)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(yīng)，用等效的思想來(lái)求解.計(jì)算交流電路的電功、電功率和測(cè)定交流電路的電壓、電流都是指有效值. (4)平均值：＝n，常用來(lái)計(jì)算通過(guò)電路的電荷量. 4.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：＝. (3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)＝. （二）規(guī)律方法 直流電路動(dòng)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(jié)論法——“串反并同”： “串反”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，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(shí)，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(dòng)態(tài)分析 【例1】 (xx全國(guó)甲卷17)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖1所示電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)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(shí)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(shí)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(xiàng)C正確. 答案　C 高考題型二 交流電的產(chǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO′勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)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(guò)電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對(duì)燈泡阻值的影響，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A.在t＝510－3 s時(shí)，線圈處于中性面位置 B.在t＝1010－3 s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大 C.交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i＝5cos 50πt(A) D.線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)為55 V 解析　由圖乙可知t＝510－3 s時(shí)刻感應(yīng)電流最小為零，此時(shí)線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t＝1010－3 s時(shí)刻感應(yīng)電流最大，此時(shí)線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過(guò)線圈回路的磁通量最小，故B錯(cuò)誤；周期T＝0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i＝5cos 100πt(A)，故C錯(cuò)誤；線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值為Em＝Im(R＋r)＝55 V，D錯(cuò)誤. 答案　A 歸納小結(jié) 1.線圈通過(guò)中性面時(shí)的特點(diǎn) (1)穿過(guò)線圈的磁通量最大； (2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零； (3)線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)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(shí)值e＝NBSωsin ωt.計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)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(yīng)，用等效的思想來(lái)求解.計(jì)算交流電路的電功、電功率和測(cè)定交流電路的電壓、電流都是指有效值. (4)平均值：＝n，常用來(lái)計(jì)算通過(guò)電路的電荷量. 高考題型三 變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 【例3】 (xx全國(guó)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(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，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(guān)斷開時(shí)，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比＝，通過(guò)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＋I(xiàn)R1＝5I2＋3I；開關(guān)閉合時(shí)，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比＝，通過(guò)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(xiàng)B正確. 　 甲　　　　　　　　　　乙 答案　B 歸納小結(jié) 理想變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況 (1)負(fù)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(fù)載電阻的變化情況. 不論哪種情況，要注意兩點(diǎn)：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰(shuí)決定誰(shuí)”的制約關(guān)系.對(duì)電壓而言，輸入決定輸出；對(duì)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(wèn)題分析 【例4】 (多選)如圖4所示，導(dǎo)體棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別搭接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過(guò)電刷與導(dǎo)線c、d相接.c、d兩個(gè)端點(diǎn)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(dòng)變阻器R0，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為L(zhǎng)(電阻不計(jì))，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(zhuǎn)動(dòng).如果滑動(dòng)變阻器的阻值為R時(shí)，通過(guò)電流表的電流為I，則(　　) 圖4 A.滑動(dòng)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(shí)t＝0，則導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i＝Isin ωt D.ab沿環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)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(cuò)誤；ab在最低點(diǎn)時(shí)，ab棒與磁場(chǎng)垂直，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，所以棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式應(yīng)為i＝Icos ωt，故C錯(cuò)誤；ab在最低點(diǎn)時(shí)，ab棒與磁場(chǎng)垂直，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，最大值為I，此時(shí)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(jié) 交變電流的綜合問(wèn)題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值的計(jì)算，與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)分清交流電路“四值”的不同計(jì)算方法和物理意義. (2)學(xué)會(huì)將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用在交流電路的綜合問(wèn)題中. 四、板書設(shè)計(jì) 1、直流電路常用的的動(dòng)態(tài)分析 2、交變電流的產(chǎn)生和描述 3、變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 4、交變電流的綜合問(wèn)題分析 五、作業(yè)布置 完成電磁感應(yīng)和電路（2）的課時(shí)作業(yè) 六、教學(xué)反思 借助多媒體形式，使同學(xué)們能直觀感受本模塊內(nèi)容，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的充分理解與掌握。采用啟發(fā)、誘思、講解和討論相結(jié)合的方法使學(xué)生充分掌握知識(shí)。進(jìn)行多種題型的訓(xùn)練，使同學(xué)們能靈活運(yùn)用本節(jié)重點(diǎn)知識(shí)。