专题13 交变电流（专题讲解课）-【第一梯队】2026年高考物理二轮专题突破教用课件

高中物理高考复习课件聚焦“交变电流”专题，覆盖交变电流模型、变压器模型两大核心考点，对接高考评价体系，梳理有效值计算、变压器规律、远距离输电损耗等高频考点，归纳典例精解、考法延伸等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“模型建构+变式训练+易错警示”策略，交变电流有效值计算运用“三同”原则（科学思维），变压器等效电阻模型（物理观念），结合易错点（电荷量用平均值、热量用有效值），助力学生突破考点，教师可据此精准教学，提升复习效率。

专题十三　交变电流 高考物理 新高考专用 题型方法 目 录 题型46　交变电流模型 题型47　变压器模型 目 录 题型46　交变电流模型 知识图解   题型方法 目 录 目 录 典例精解 典例　如图所示,交流发电机的线框绕OO'以ω=400 rad/s的转速匀速转动,给R=7.0 Ω的 电阻供电。已知线框共有N=100匝,总电阻r=1.0 Ω,BC=AD=AB=DC=0.1 m。线框所在 区域的匀强磁场的磁感应强度B=0.1 T,以中性面开始计时,则求: (1)电阻R两端的最大电压; (2)在0~  s内通过线框导线横截面的电荷量; (3)在0~  s内外力对系统做的功。 目 录 目 录 解析    (1)由题意可知,线框产生感应电动势的最大值Em=NBSω=100×0.1×0.1×0.1×400 V=40 V,根据闭合电路欧姆定律可知电阻R两端的最大电压Um= Em=35 V。 (2)依题意可得T= =  s,则t=  s= ,故此时线框平面与中性面夹角为60°,则在0~   s内通过线框导线横截面的电荷量q= t=N · = =  C。 (3)线框产生的感应电动势的有效值E= =20  V,在0~  s内外力对系统做的功转 化为整个电路消耗的电能(点拨:线框匀速转动,安培力和外力做功大小相等,安培力做 功转化为系统产生的电能),即W= T=  J。 目 录 目 录 答案    (1)35 V    (2)  C    (3)  J 易错警示    (1)有效值等于峰值的 ,这一关系不适用于所有交变电流,只适用于正弦 式(或余弦式)交变电流。 (2)计算交变电流产生的热量时,不可以用平均值计算,应用有效值计算。 (3)计算通过导体横截面的电荷量时,q= t中的电流对应的不是有效值而是平均值。 目 录 目 录 考法延伸    (改变交变电流的产生方式)如图所示,一半径为L的金属圆环位于纸面内,O 为圆心。环内两个圆心角为90°且关于O中心对称的扇形区域内均分布有匀强磁场,两 磁场的磁感应强度大小均为B、磁场方向相反且均与纸面垂直。已知M端通过滑动触 点与圆环良好接触,在圆心O与圆环间接有电阻R,不计圆环和导体杆OM的电阻,当导体 杆OM绕O以恒定角速度ω逆时针转动时,理想电流表A的示数为 ( )       A     A. 　    B. 　    C. 　    D.  目 录 目 录 解析　当导体杆OM在无磁场区域转动时,没有感应电动势产生,故没有电流,当导体杆 OM在有磁场的区域转动时,OM切割磁感线产生的感应电动势E= BL2ω,则感应电流大 小I= = ,由于两区域内磁场方向相反,故导体杆OM逆时针转动一周的过程中,电流 变化情况如图所示(以逆时针为正方向)。设感应电流的有效值为I有,则 RT=2  R· T,解得I有= ,A正确。 目 录 目 录 方法提升　计算交变电流有效值的方法 计算有效值时要根据电流的热效应,抓住“三同”即相同电阻在相同时间内产生相同 热量列式求解。 (1)分段计算电热,得出一个周期内交变电流所产生的总热量Q总。 (2)利用公式Q总=I2RT和Q总= T可分别求得电流有效值和电压有效值。 (3)拓展:若图像中含正弦式交变电流的 个波形(要求是在0和峰值之间)或任意 个波 形,则此部分可直接用正弦式交变电流有效值与峰值间的关系I= 、U= 求解。 目 录 目 录 题型47　变压器模型 典例精解 类型1　理想变压器 典例1　在如图所示的交流电路中,发电机两端输出电压的有效值为20 V,理想变压器 原、副线圈的匝数比为2∶1,电阻R1、R2、R3阻值均为5 Ω。则理想电压表和理想电流 表的示数分别为多大。   目 录 目 录 解析　根据理想变压器规律有 = ,代入数据可得U2=10 V(点拨:电阻R1和原线圈为 并联关系),根据欧姆定律可知,副线圈中电流I2= =1 A,则理想电压表的示数U3=I2R 3=5 V,根据 = 可知I1=0.5 A,根据欧姆定律可知,流过R1的电流I= =4 A,根据串并联 电路的特点可知,电流表的示数等于流过原线圈的电流及流过R1的电流之和,故理想电 流表的示数为4.5 A。 答案    5 V    4.5 A 目 录 目 录 考法延伸1    (变条件)在【典例1】的基础上,若有一个二极管和R2、R3串联,如图所示, 其他条件不变,则电压表和电流表的示数分别为多大?   目 录 目 录 解析　根据理想变压器规律有 = ,代入数据可得U2=10 V,设电阻R2和R3串联后的部 分两端电压的有效值为U'2,根据有效值定义可知 × = ×T(点拨:二极管具有单向 导电性,故交变电流只有一个方向可以通过负载),解得U'2=5  V,根据串并联电路的特 点可知电压表的示数为2.5  V,副线圈中的电流为  A,根据 = 可知,原线圈中的 电流为  A,流过R1的电流I= =4 A,故电流表的示数为  A。 答案    2.5  V      A 目 录 目 录 考法延伸2    (变连接方式)在【典例1】的基础上,若R1和原线圈串联,如图所示,其他条 件不变,则电压表和电流表的示数分别为多大?   目 录 目 录 解析　设发电机输出电压为U,原、副线圈两端的电压分别为U1、U2,原、副线圈中的 电流分别为I1、I2。根据串并联电路特点可得U=U1+I1R1,U2=I2(R2+R3),根据电压、电流 与匝数的关系有 = 、 = ,代入数据解得U2=  V,I1=  A,故电流表的示数为  A, 电压表的示数为  V。 答案      V      A 目 录 目 录 方法拓展　等效电阻模型 在只有一个副线圈的理想变压器电路中,设原线圈、副线圈的匝数之比 =k,负载电阻 为R,则变压器和负载电阻整体可以等效为一个新电阻,其阻值R'=k2R。   目 录 目 录 证明:如图甲所示,设原线圈两端的电压为U1,通过它的电流为I1,副线圈两端的电压为U2, 通过它的电流为I2,副线圈负载电阻为R,变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。设原线 圈、副线圈的匝数之比 =k,根据变压器规律可知 = =k, = =k,由欧姆定律可知  =R,联立解得 =k2R,如图乙所示,可以将变压器和负载电阻整体看成大小为k2R的等 效负载电阻直接连在原线圈一侧。 目 录 目 录 类型2　远距离输电 典例2　如图所示,一水电站的输出功率P=20 kW,输出电压U1=400 V,经升压变压器T1 变为U2=2 000 V,输电线总电阻r=10 Ω,最后经降压变压器T2降为U4=220 V向用户供 电。已知变压器均为理想变压器,求输电线上损失的电功率和变压器T2的匝数比。   目 录 目 录 解析　由理想变压器规律可知,变压器T1原、副线圈输入功率与输出功率相等,则通过 输电线的电流I2= =  A=10 A,故输电线上损失的电功率ΔP= r=1 000 W 变压器T2原线圈两端电压U3=U2-I2r=1 900 V 故变压器T2的匝数比 = = = 。 答案    1 000 W      目 录 目 录 考法延伸    (定量计算变为定性分析)在【典例2】的基础上,如果用户的用电器增多,输 电线路损失的功率和用电器两端的电压如何变化? 解析　由于输入电压不变,故T1变压器的输出电压U2不变,随着用户接入的用电器增多, T2变压器副线圈总电阻变小,电流变大,根据变压器等效电阻模型可知输电线上电流I2 变大,根据P损= r可知,损失功率增大;变压器T1副线圈两端电压不变,根据ΔU=I2r可知输 电线上损失的电压增大,则变压器T2的原线圈两端电压减小,即用电器两端的电压减小。 答案　见解析 目 录 目 录 方法拓展　输电线路上的损耗问题   电压损失ΔU=U2-U3=I2R 功率损失P损=P2-P3= R= R=I2ΔU=  目 录 目 录 $