板塊整合提能(五)　電磁感應(yīng)和交變電流-2026版大一輪高中物理（原卷版）

板塊整合提能(五)電磁感應(yīng)和交變電流

【高考原題】(2024·浙江卷)如圖為某燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的原理圖。直流電經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出u=5sin(100πt)V的交流電,經(jīng)原、副線圈匝數(shù)分別為n1和n2的變壓器升壓至峰值大于10kV,就會(huì)在打火針和金屬板間引發(fā)電火花,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。下列說法正確的是()A.n2nB.n1nC.用電壓表測(cè)原線圈兩端電壓,示數(shù)為5VD.副線圈輸出交流電壓的頻率是100Hz[回歸教材]教材是高考命題的發(fā)源地,很多高考試題在教材中能找到“根源”。此高考試題源于人教版選擇性必修第二冊(cè)第三章“復(fù)習(xí)與提高”,屬于對(duì)教材試題的改造。[鏈接教材]圖3-4甲是某燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖3-4乙所示的正弦交流電壓,并加在一臺(tái)理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓表為交流電表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí),就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。(1)圖中開關(guān)閉合時(shí)電壓表的示數(shù)是多少?(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)滿足怎樣的關(guān)系才能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火?甲乙圖3-4【教考融合】高考試題與教材試題做到了神似形異,對(duì)教材試題進(jìn)行了改造。兩題均考查了變壓器的電壓比,高考題還深入考查了變壓器的原、副線圈中電流的頻率相同這一特點(diǎn)。【考題示例】(2024·全國甲卷)兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌距離為l,固定在同一水平面(紙面)內(nèi),導(dǎo)軌左端接有電容為C的電容器和阻值為R的電阻。開關(guān)S與電容器并聯(lián);導(dǎo)軌上有一長度略大于l的金屬棒,如圖所示。導(dǎo)軌所處區(qū)域有方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。開關(guān)S閉合,金屬棒在恒定的外力作用下由靜止開始加速,最后將做速率為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)。金屬棒始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好。導(dǎo)軌電阻和金屬棒電阻忽略不計(jì)。(1)在加速過程中,當(dāng)外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍時(shí),金屬棒速度大小是多少?(2)如果金屬棒達(dá)到(1)中的速度時(shí)斷開開關(guān)S,改變外力使金屬棒保持此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。之后某時(shí)刻,外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍,求此時(shí)電容器兩極間的電壓及從斷開S開始到此刻外力做的功。

【審題與建模】關(guān)鍵表述物理狀態(tài)或過程物理模型開關(guān)S閉合電容器被短路金屬棒、電阻R構(gòu)成閉合回路金屬棒在恒定的外力作用下由靜止開始加速,最后將做速率為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)先加速,后勻速電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題當(dāng)外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍時(shí)功率關(guān)系依題意列出功率的表達(dá)式金屬棒達(dá)到(1)中的速度時(shí)斷開開關(guān)S電容器接入電路金屬棒、電阻R和電容器構(gòu)成閉合回路,電容器充電改變外力使金屬棒保持此速度做勻速運(yùn)動(dòng)金屬棒處于平衡狀態(tài)根據(jù)平衡條件列方程外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍功率關(guān)系依題意列出功率的表達(dá)式求此時(shí)電容器兩極間的電壓某一瞬時(shí)狀態(tài)有充電電流,電容器兩極間電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電阻R兩端電壓之差從斷開S開始到此刻外力做的功涉及功能的過程對(duì)金屬棒應(yīng)用動(dòng)能定理列方程規(guī)范答題區(qū)評(píng)價(jià)(100分)自評(píng)書寫規(guī)范,卷面整潔(20分)指明研究對(duì)象,針對(duì)哪個(gè)物理狀態(tài)或過程,依據(jù)什么規(guī)律(20分)列出原型式,無連等式,無變形后公式(20分)聯(lián)立方程解結(jié)果,無化簡及運(yùn)算過程(20分)結(jié)果