基于新高考的“交變電流”復習建議

彭紅明

【摘要】“交流電”是高考的穩定的考點，2021年八省適應性考試的各省物理試題，幾乎都考察了“交變電流”知識點。作為與日常生活密切相關的“交流電”，試題的命制體現核心主干知識。在復習教學中，還應該建立適當情境，向生產和現代科技進行拓展延伸。

【關鍵詞】交變電流;主干知識;關鍵能力

2021年廣東等八?。ǖ谌┑母呖季C合改革將落地實施，為使考生、中學和招生院校了解高考新方案下的考試招生模式，八省于2021年1月下旬舉行了普通高考適應性測試（簡稱八省聯考，下同）。由于新高考命題不再設有考試大綱和考試說明，而是以新版課程標準（2017版制訂、2020年修訂）和高考評價體系為依據，故聯考的試題不論是命題形式、命題內容、命題思想都為高三后期復習備考指明了方向。雖然物理等六科作為省級學業水平考試的等級考試，但分數直接加入高考錄取總分，故仍被視為高考試題。“交變電流”作為傳統的高考熱門考點，本次聯考有六個省份對這一內容進行命題，下面對涉及的“交變電流”試題進行分析，啟示后期高效復習備考。

一、 聯考中的“交變電流”試題

由上表不難看出，相關省份的試題命制均聚焦于核心主干知識，重點集中在“交變電流的產生和描述”“變壓器和電能的輸送”兩個方面，考察內容有交變電流的圖象、正弦式交變電流的函數表達式、峰值和有效值關系以及變壓器的構造和原理、基本關系（功率關系、電壓關系、電流關系）、遠距離輸電、理想變壓器的動態分析等知識。其中，交流電的產生、變壓器的變壓比（或變流比）、能量關系則是最核心的知識。

變壓器作為與我們現代生活最為密切的設備，出現在高考中是可預期的，試題可以考查學生的物理觀念，如物質觀，能量觀和變化觀，進而引導中學教學要加強培養學生的科學思維和科學探究素養。

二、廣東卷“交變電流”試題評析

廣東卷設置了一道電子點火試題，以真實物理情境考察學生對“交變電流”板塊知識的掌握程度。原題如下：

【例1】科學中心某款手搖點火器原理如圖1所示.當鋼針和金屬板間瞬時電壓超過5000 V時可以產生電火花.己知勻強磁場的磁感應強度B大小為0.2T，手搖發電機線圈的面積為0.25 m2，共50匝，不計內阻.變壓器為理想變壓器，其原副線圈匝數比為1 ： 100.下列說法正確的是（ ）

A.線圈轉速等于2 r/s時，點火器可以產生電火花

B.線圈轉速等于4 r/s時，點火器可以產生電火花

C.電壓表的示數為5 V時，點火器可以產生電火花

D.電壓表的示數為25 V時，點火器可以產生電火花

答案： B

評析：本題考察了交流電的產生、交流電“四值”中峰值有效值及其關系、變壓器的電壓與匝數的關系等知識點。題目通過創設問題情境，加強對基本概念、基本原理、基本思想方法的考查，情境材料新穎，聚焦主干知識，重視核心主干，強調必備知識，注重物理學科關鍵能力考察。

選項考察形式，A與B選項、C與D選項高度相似，答案摒棄了“二選一”傳統思維，要在計算的基礎上進行判斷，選項進行了學科內、章節間的綜合，延續了全國高考試題解答選擇題的選項特點，具有一定的傳承性。

本題可以拓展復習如下知識點：穿過線圈的磁通量、磁通量變化率，電動勢的最大值和電小值。電動勢的瞬時值表達式，線圈旋轉一個周期內，鋼針和金屬板間產生電火花持續的時間等。

三、“交變電流”復習備考啟示

情境化試題是考查學生物理學科核心素養的重要載體。近年來高考物理命題一直注重生產生活、現代社會及科技發展的試題情境，2021年高考將繼續優化試題情境，增強試題的開放性、靈活性、創新性和思維性，凸顯物理學科在解決實際問題特別是重大科技問題中的應用價值。

物理學科考察情境分為生產生活實踐問題情境和學習探索情境。生活實踐情境為真實的工農業生產和現代科技情境，而學習探索問題情境則包括源于教材情境的素材改編。

（一）基于生活實踐的真實實驗情境拓展

【例2】圖甲是某燃氣灶點火裝置的原理圖。轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數分別為n1、n2，為交流電壓表。當變壓器副線圈兩端電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發電火花進而點燃氣體。

解析：本情境問題可以結合“轉換器”的設置，復習鞏固變壓器是針對交流電的應用;通過交流電函數圖像的識別和應用，結合變壓器變壓比，可以判斷出點火的條件。若不考慮變壓器的損耗，沒有磁損失，穿過原、副線圈的磁通量之比為1：1，副線圈得到的電功率等于原線圈的功率，由此可以復習理想變壓器的能量關系。本題與“拓展1”在形式上相似。

（二）源于教材情境的學習探索問題情境問題拓展

源于教材情境的素材改編的試題，有助于引導教學回歸教材基本內容，考察學生對物理基本概念、規律的理解和應用，引導教學重視考生學科核心素養的培養。

近年來“交變電流”板塊的考察，有些試題是直接或間接（改編）教材各欄目的素材。2020年版廣東新教材對“交流電”板塊編寫進行了很大幅度的改動，教材中涉及“風力發電”“無線充電”等習題和例題，注重基本概念基本理論的應用、強調學科內綜合能力的考查角度，也有可能通過設置學習探索問題情境題的形式在高考中涉及。

【例3】如圖甲為手機無線充電工作原理示意圖，它由充電板中的送電線圈和手機內的受電線圈組成。已知受電線圈的匝數為N=50匝，電阻r=1.0 Ω，在它的c、d兩端接一阻值R=9.0 Ω的電阻。設在受電線圈內存在與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時間變化規律如圖乙所示，可在受電線圈中產生正弦式交變電流。則

A.交流電壓表的示數為9 V

B.無線充電1分鐘，電阻R上接受電能為1080 J

C.從t1到t2時間內，通過電阻R的電荷量為2×10-3 C

D.手機和基座無需導線連接，這樣傳遞能量沒有損失

本題以新教材例題和練習題“無線充電”為情境，考察了交流電的產生、描述及其關系，基于變壓器原理的充電原理以及能量關系?！盁o線充電”是一種新技術，已在部分新能源汽車中開始使用。題目源于教材，又不囿于教材，多方面考察“交流電”知識點。

交變電流的產生、圖像和函數關系式描述、交流電的“四值”、變壓器、遠距離輸電等是必備知識，還需進一步關注科技進步和日常生活實踐的情境化應用，實現對“核心價值、學科素養、關鍵能力”的考查。

參考文獻：

[1]教育部考試中心.高考評價體系[M].人民教育出版社，2019.

[2]楊學為.高考評價體系解讀（2020）[M].社會科學文獻出版社，2020.

[3]楊學為.高考政策與命題解讀（2020）[M].社會科學文獻出版社，2020.

[4]程力，李勇.新時代的高考定位與內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）.