专题10 交变电流及远距离输电的运用（讲义） -【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（新高考专用）

专题10 交变电流及远距离输电的运用 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练习 考点内容 考情预测 正弦交变电流的产生与瞬时值表达式 高考对于这部分知识点主要通过发电机、远距离输电等具体的生活模型进行命题设计，深入理解发电机的工作原理以及远距离输电减少功耗的处理方法，从而对科学技术发展产生的指导、创新等作用。在解决此类问题时要分析题意中的情境，抓住问题实质，具备一定的数学推导能力和物理量的理解。主要考查的知识点有:正弦式交变电流的瞬时表达式、有效值、平均值、最大值的理解，理想变压器的基本规律和动态分析，远距离输电问题等。 2024年备考建议理想变压器的基本规律和动态分析，远距离问题的处理等。 正弦交变电流的“四值” 理想变压器基本规律的应用 理想变压器的动态分析 远距离输电问题 学 习 目 标 1. 熟悉交变电流的瞬时值表达式，有效值、平均值等的求解。 2.熟悉理想变压器的基本规律，从而掌握对理想变压器的动态分析。 3.掌握远距离输电问题的基本公式和处理方法。 【典例1】（2022·海南·高考真题）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（    ） A．B．C．D． 【典例2】（2023·广东·统考高考真题）用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（    ） A． B． C． D． 【典例3】（2023·北京·统考高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（   ） A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数 C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈 考向01 正弦交变电流的产生与瞬时值表达式 1．正弦式交变电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时) 函数 图象 磁通量 Φ＝Φm·cos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Em·sin ωt＝nBSωsin ωt 电压 u＝Um·sin ωt＝sin ωt 电流 i＝Im·sin ωt＝ sin ωt 2.两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向发生改变． (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变． 考向02 正弦交变电流的“四值” 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力 最大值 最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值，如电容器、晶体管等的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 对正（余）弦式交流电：　　 E＝ U＝ I＝ ①计算与电流热效应相关的量，如功、功率、热量等；②交流电表的测量值；③电气设备所标注的额定电压、额定电流；④保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图象中图线与时间轴围成面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路某一截面的电荷量：q＝·t 交变电流“四值”应用的几点提醒 (1)在解答有关交变电流的问题时，要注意电路结构． (2)注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大值，有效值是以电流的热效应来等效定义的． (3)与电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关的问题时，一定要用有效值；而求解通过导体某横截面的电荷量时，一定要用平均值． 根据图像计算有效值的技巧 ①计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，先分段计算热量，求和得出一个周期内产生的总热量，然后根据Q总＝I2RT或Q总＝T列式求解． ②若图像部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解． 考向03 理想变压器基本规律的应用 1．理想变压器的基本特点 (1)无漏磁，故原、副线圈中的Φ、相同． (2)线圈无电阻，因此无电压降，U＝E＝n. (3)根据＝得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有＝＝＝… 2．理想变压器的基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出 电压关系