解读高考试题把握命题规律

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1、解读高考试题把握命题规律　　近年来高考对交变电流的要求不是很高，难度中等或中等偏下，大部分省市考查形式为选择题、填空题.高考对交变电流的考纲要求均是Ⅰ级，命题考查交变电流的产生及其描述；以交变电流的图象为背景考查有效值、最大值等问题；考查理想变压器的规律应用及电压、电流、功率等物理量的变化特点；考查变压器的动态分析；考查远距离输电等问题.本文将对交变电流的高考热点问题进行分析.　　一、交变电流的产生、变化规律（表达式、图象）　　【考点解读】本章内容是电磁感应知识的应用和延伸，因此运用电磁感应定律来理解交变电流的产生及变压器的原理是关键和核心.交变电流

2、的产生有：线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生的正弦交变电流；线圈不动磁场做周期性变化产生的正弦交变电流；线圈沿着垂直于匀强磁场的轴做往复运动产生的方波交变电流；单导体棒切割磁感线运动产生的方波形交变电流等等.总之可根据法拉第电磁感应定律E=nΔφΔt，部分导体切割磁感线运动E=BLv，导体旋转切割E=12BL2ω，以及闭合电路的欧姆定律、楞次定律、右手定则来灵活分析交变电流的产生及变化的规律.最终应能做到物理情景、函数关系、图象知其一可以求其二.　　【真题体会】（2012年安徽卷）如图1所示，是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有

3、一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO′16轴转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动.（只考虑单匝线圈）　　图1图2图3（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；　　（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示

4、，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；　　（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热.（其他电阻均不计）　　解析：（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则　　图4v=ωL22　　在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为　　E1=BL1v⊥　　由图4可知　　v⊥=vsinωt　　则整个线圈的感应电动势为　　e1=2E1=BL1L2ωsinωt　　（2）当线圈由图3位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为16　　e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)　　

5、（3）由闭合电路欧姆定律可知　　I=ER+r　　这里的E为线圈产生的电动势的有效值　　E=Em2=BL1L2ω2　　则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为　　QR=I2RT　　T=2πω　　于是得QR=πRωBL1L2R+r2.　　【题后思】本题考查正弦交变电流的产生原理，侧重考查电磁感应中部分导体切割磁感线产生感应电动势、右手定则的应用，并综合了闭合电路欧姆定律.本题充分体现了新课标的要求，让学生注重过程与方法，明确学习不仅仅要记住结论，更要知道结论的来源.　　【真题体会】（2011年天津卷）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如

6、图5所示，产生的交变电动势的图象如图6所示，则（）　　图5图6A．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零　　B．t=0.01s时线框平面与中性面重合　　C．线框产生的交变电动势有效值为311V　　D．线框产生的交变电动势频率为100Hz　　解析：由图6可知，该交变电动势瞬时值的表达式为e=311sin100π16t.当t=0.005s时，瞬时值e=311V，线圈垂直于中性面，此时磁通量的变化率最大，选项A错；当t=0.01s时，e=0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，选项B正确；对于正弦交变电流，其有效值为Emax/2，题

7、给电动势的有效值为220V，选项C错；交变电流的频率为f=1/T=ω/2π=50Hz，选项D错.答案：B.　　【题后思】本题考查的是常规的方形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生的正弦交变电流的图象与表达式.看到正弦交变电流的图象能写出表达式，能够把表达式及图象中的点与线圈转动的位置对应起来，理解中性面及垂直中性面的位置磁通量、磁通量的变化率、电动势的特征.能从表达式中看出角速度、峰值，会算出有效值与频率.　　【真题体会】（2011年安徽卷）如图7所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕

8、垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动（O轴位于磁场边界）.则线框内产生的感应电流的有效值为（）　　图7A．BL