单元综合提升(三) 交变电流-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

该高中物理交变电流单元复习讲义通过高考真题与教材衔接题结合，用表格梳理有效值计算、变压器原理等核心知识点，呈现交变电流知识脉络及重难点内在联系，构建系统复习框架。 讲义亮点在于高考题与教材题深度衔接，如河北高考题与教材A组T6对比分析，结合5个易错点（如忽视公式适用条件）指导科学推理，培养物理观念和科学思维，助力分层提升，支持学生自主复习与教师精准教学。

单元综合提升(三)　交变电流 交 变 电 流 学生用书⬇第99页 (2024·河北高考)R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为(　　) A. 2∶3 B. 4∶3 C. 2∶ D. 5∶4 答案：B 解析：根据有效值的定义，对题图1有T＝×＋×，解得 U1＝U0，题图2的有效值为 U2＝，接在阻值大小相等的电阻上，因此Q1∶Q2＝∶＝4∶3。故选B。 [衔接教材]　人教选择性必修第二册·P68·A组T6 A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流。这两个电热器的电功率之比PA∶PB等于多少？ [衔接分析]　人教选择性必修第二册·P68·A组T6以计算两个相同电热器的电功率之比为情境，考查了非对称方波交变电流与正弦交变电流的有效值的计算问题；而2024年河北高考题则以计算两个完全相同的定值电阻在一个周期T内产生的热量之比为情境，考查了“三角形＋方波”交变电压与正弦交变电压的有效值的计算问题。两者都考查了非正弦式交变电流的有效值的计算问题。 (2024·浙江1月选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin(100πt) V的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　) A.＜ B.＜ C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz 答案：B 解析：原线圈两端电压的有效值U1＝ ＝ V，根据变压器电压与匝数的关系有＝，变压器副线圈电压的峰值U2max＝U2，根据题意有U2max＞1×104 V，联立解得＞2 000，＜，故A错误，B正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为U1＝ V，故C错误；根据2πf＝100π rad/s，解得f＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz，故D错误。故选B。 [衔接教材]　人教选择性必修第二册·P68·B组T2 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。 (1)图中开关闭合时电压表的示数是多少？ (2)变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ [衔接分析]　人教选择性必修第二册·P68·B组T2和2024年浙江1月选考题都以燃气灶点火装置的原理图为情境，均考查了理想变压器的基本关系的应用、交变电流有效值的计算问题，以及交变电流的图像或瞬时值表达式的应用问题。 学生用书⬇第100页 (多选)(2022·湖北高考)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80％，忽略其它损耗，下列说法正确的是(　　) A.接收线圈的输出电压约为8 V B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1 C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同 D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同 答案：AC 解析：根据＝可得接收线圈的输出电压约为U2＝8 V，故A正确；由于存在漏磁现象，所以≠＝，故B错误；变压器不改变交变电流的频率，故C正确；由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D错误。故选AC。 (多选)(2020·天津高考)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中(　　) A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化 B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 答案：AC 解析：由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是正弦式交变电流，产生的磁场也是周期性变化的，B错误；根据变压器原理可知，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈是通过互感现象实现能量传递，C正确；手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。故选AC。 [衔接教材]　人教版选择性必修第二册P61·[科学漫步]→无线充电技术 我们知道，变压器能通过电磁感应输送电能。当原线圈中由变化的电流激发了一个变化的磁场，电场的能量就转变成磁场的能量；当这个变化的磁场在副线圈上产生感应电流，磁场的能量就转化成了电场的能量，这样电能就从原线圈不必经过导线直接连接就转移到了副线圈。 无线充电是近年发展起来的新技术，其中一种就是基于这样的道理而产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。无线充电技术通过分别安装在充电基座和接收能量的装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如果移动电话中有无线充电装置，那么把移动电话直接放在充电基座上就可以充电(图甲)。 对于一个没有无线充电功能的移动电话，也可以通过在移动电话端连接一个无线充电接收器，将接收器放在无线充电基座上来进行充电。打开无线充电接收器，就可以看到其内部有一个接收线圈(图乙)…… [衔接分析]　人教版选择性必修第二册P61·[科学漫步]栏目介绍了无线充电技术的原理及其广泛应用实例。而2022·湖北高考试题以“无线充电技术”为情境，考查了非理想变压器的工作原理及有关公式的应用问题；2020·天津高考试题以“手机无线充电”为情境，考查了电流的磁场、互感现象、无线充电过程中的能量损耗等问题。 学生用书⬇第101页 易错点1.忽视了公式I＝的适用条件致错 如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流随时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则1 min内两电阻消耗的电功之比为(　　) A.1∶ B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6 答案：C 解析：题图甲所示的交变电流，在一个周期内，根据电流的热效应有2R·＝RT，解得电流的有效值I甲＝Im＝ A；题图乙所示的交变电流，在一个周期内，根据电流的热效应有2R·＝RT，解得电流的有效值I乙＝Im＝1 A；根据W＝I2Rt得，在1 min内两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙＝∶＝1∶3。故选C。 [易错分析]　本题容易错选B项，原因是忽视了公式I＝的适用条件，而直接套用公式I＝ A，导致求得W甲∶W乙＝1∶2。 易错点2.因思维定式“死套”电流比公式致错 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则副线圈中电流表A2的示数是(　　) A.3 mA B.48 mA C.0 D.与R的阻值有关 答案：C 解析：当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流。故选C。 [易错分析]　本题容易错选B项，原因是忽视了变压器不能改变恒定电流的电压，因思维定式“死套”电流比公式＝，代入I1＝12 mA解得I2＝48 mA。 易错点3.误认为原线圈串联负载时原线圈两端的电压等于电源的电压致错 (多选)如图所示，当A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，开关S闭合后，阻值恒定的六个相同灯泡发光亮度相同(即通过灯泡的电流相等)。已知变压器为理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，UAB保持不变，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合或断开，六个灯泡都不损坏，则下列说法正确的是(　　) A.n1∶n2＝1∶4 B.若开关S闭合，UAB∶UCD＝6∶1 C.若开关S闭合，UAB∶UCD＝4∶1 D.开关S断开后灯泡L1的亮度比S闭合时暗 答案：BD 解析：若开关S闭合，流过每个灯泡的电流相同，设流过每个灯泡的电流为I、两端电压为U、每个灯泡的电阻为R，则原线圈中的电流I1＝I，副线圈中的电流I2＝4I，＝＝，故A错误；由UCD＝U2＝U，＝得原线圈两端电压为U1＝4U，则UAB＝2U＋4U＝6U，即若开关S闭合，UAB∶UCD＝6∶1，故B正确，C错误；开关S断开，设流过L3、L4、L5的电流均为I'，则副线圈中的电流为3I'，副线圈两端电压UCD＝I'R，由理想变压器原、副线圈电流比关系得原线圈中电流为I'，故L1、L2两端电压均为U'＝I'R，又UAB＝2U'＋UCD＝I'R，则U'＝UAB，而开关S闭合时，L1两端电压为U＝，则开关S断开后，灯泡L1两端电压变小，通过的电流变小，灯泡L1变暗，故D正确。故选BD。 [易错分析]　本题容易错选C项，原因是误认为原线圈串联负载时原线圈两端的电压等于电源的电压，即误认为UAB＝U1，导致误认为UAB∶UCD＝U1∶U2＝n1∶n2＝4∶1。 易错点4.忽视了“日”字形铁芯的特点“死套”电压比公式致错 ED型硅钢铁芯如图甲所示，其结构为三相两半拼合形成的闭合磁路，广泛应用于三相变压器、扼流圈、电抗器等电磁元件中。用ED型硅钢铁芯绕制变压器，并连接成如图乙所示电路，原、副线圈绕制匝数分别为n1、n2，原线圈输入的交流电压为U1，副线圈的输出电压为U2，现将滑动变阻器滑片向下滑动，下列说法错误的是(　　) 学生用书⬇第102页 A.U1∶U2＝n1∶n2 B.灯泡亮度变暗 C.电流表示数减小 D.用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯有利于减小涡流 答案：A 解析：因为穿过原线圈的磁场只有一部分穿过右侧线圈，故U1∶U2＝n1∶n2对该变压器不成立，A错误；将滑动变阻器滑片向下滑动，副线圈回路中电阻变大，电流变小，则灯泡亮度变暗，灯泡两端的电压变小，则并联部分两端的电压变大，R1所在支路电流变大，R2所在支路电流变小，电流表示数减小，B、C正确；用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯有利于减小涡流，D正确。故选A。 [易错分析]　本题易忽略“日”字形铁芯的特点而错用理想变压器的电压关系U1∶U2＝n1∶n2，穿过原线圈的磁场只有一部分穿过右侧线圈，因此理想变压器的电压关系U1∶U2＝n1∶n2不适用。 易错点5.不理解理想变压器的基本关系致错 (多选)(2021·河北高考) 如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是(　　) A.通过电阻R2的电流为 B.电阻R2两端的电压为 C.n0与n1的比值为 D.发电机的功率为 答案：BC 解析：由题知理想电流表读数为I，根据欧姆定律有U1＝ IR1，根据变压器电压与匝数的关系有＝，＝，联立可得U0＝ ，U2＝ ，再由欧姆定律有U2＝ I2R2，可得I2＝ ，A错误，B正确；由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有Emax＝2NωBL2，U0＝ ＝NωBL2，由上述分析可知U0＝ ，则＝，C正确；由于变压器为理想变压器，则有P0＝ P1 ＋ P2＝I2R1 ＋ U2I2，代入上述公式有P0＝ ，由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。故选BC。 [易错分析]　在涉及变压器原、副线圈的电压的比问题时，线圈的匝数比等于电压最大值之比，也等于电压有效值之比，学生易将变压器原线圈两端电压的最大值与n1线圈两端电压的有效值之比，误认为是n0与n1的比值，从而漏选C项。 学科网（北京）股份有限公司 $