交变电流试题分析及备考策略——以近十年广东高考物理试题为例

胡振欢，邓章浪

1.中山市桂山中学，广东 中山 528463

2.湛江市徐闻县徐闻中学，广东 湛江 524100

1 2010 年以来广东卷交变电流试题考查情况

2010年至2015年广东省考生参加本省自主命题的理综考试，2016年至2020年广东省考生参加全国Ⅰ卷的理综考试，2021年后广东省的物理学科高考试题再次收归本省自主命制，2010年至2022年广东卷交变电流的试题统计如表1所示。

表1 2010—2022年广东卷交变电流试题

续表1

题目分析举例：

（2022年广东卷高考物理第4题）图1是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）

图1 原题附图

A.两线圈产生的电动势的有效值相等

B.两线圈产生的交变电流频率相等

C.两线圈产生的电动势同时达到最大值

D.两电阻消耗的电功率相等

评析：本题以某种旋转磁极式发电机原理为问题情境，考查产生交流电的基本原理和交变电流的基本运算，这种发电机以磁极转动、线圈不动的形式产生规律的交变电流，和教材介绍交变电流时的模型不一样，可以有效考查学生的推理论证能力和知识迁移能力。本题溯源较为清晰，粤教版选择性必修3第三章“交变电流”的第一节“认识交变电流”的第一道课后习题便是以磁极为转子、线圈为定子的发电机模型。

2 交变电流试题考查特点探讨分析

2.1 属于高频考点，考查知识内容较为全面

从表1可以看出，涉及交变电流知识点的题目每年必考，属于高频考点，其中变压器出现频率非常高，在2010年至2022年广东自主命题的8年期间有6年对变压器内容进行考查。变压器属于电磁感应原理的应用，在各版教材中放置于“交变电流”这一章节中，2010年和 2012年没有考查变压器内容是因为考查了交变电流基本物理量运算。总的来说，从考查形式来看，可以分成四大块：一是考查交变电流图像或者函数的基本物理量运算；二是变压器基本物理量的关系定量运算；三是考查变压器动态变化；四是结合新情境考查前三块内容。

2.2 考查基本运算为主，情境创设结构简单

从表1中的8道题可以发现，问题情境创设均不算复杂，考查题型均为选择题，每个选项都是涉及最为基本的运算，对于交变电流图像或者函数，只要通晓四值的基本运算即可，如2010年和2012年的两个题目都是给出最为常见的正弦式交流电函数；对于涉及变压器的只要应用最基本的电压、电流、电功率关系即可解题，每个题目给的变压器结构均十分简单易懂，2015年、2021年和2022年涉及的题目虽然是新情境，但是题目都明确告诉输入端的是正弦式交变电流，使得学生只要认真阅读题干，理解这些题目没有太大困难。

2.3 试题情境越趋新颖

从题目情境发展的规律来看，容易看出8道题可以2015年为转折点划分，前面5道题都是直白地给出交变电流图像和函数或者变压器基本构造图，后面3道题则均是结合新情境创设的题目，分别是“气流加热装置”“充电装置、永磁铁往复运动产生交变电流”和“旋转磁极式发电机”，这样的生活实践情境创设符合新课标和中国高考评价体系要求的命题导向，命题人员的创设题设情境体现了良好的价值导向，可以预见未来会有更多新颖情境的题目出现。

3 变压器题目备考策略

3.1 夯实基础，采用变式训练

交变电流题目的考查基本上以运算和判断为主，所以务必落实、夯实双基的教学要求。对于交变电流的函数和图像内容，要让学生明确交变电流的产生原因和四值运算即可；对于变压器内容，要让学生通晓变压器的基本工作原理，明确经过变压器后哪些物理量发生了变化，哪些没有变化，发生了变化的物理量在输入端和输出端有什么样的关系。即使如2015年、2021年和2022年的新情境题目，实质上设置的均是旧问题，做出这样的题目关键也是双基扎实。所以，教师在交变电流知识板块的教学备考中应摒弃难题、偏题和怪题，以能计算交变电流四值、分析变压器基础物理关系和提升动态分析能力为目标，培养良好的物理思维，提升学科素养。

要夯实双基，可采用变式训练的教学方式，在评讲习题或者建构概念时，根据需要对习题或者基本模型进行变式改造，重新创设类似的问题情境给学生。2015年的动态分析题目得分率是历年来最低的，可见许多学生并没有掌握好基本知识，这时可以尝试对原题进行改造，如在副线圈中加个电阻R（图2），改造后再给学生训练，则可以对动态变化时的整体和局部分析对比更加清晰。

图2 2014年第19题变式

3.2 紧扣新教材，进行新情境的信息读取训练

区别于纯物理模型，新情境会以生活实践为主，如2019年版粤教版教材中，“交变电流”章节里含有许多涉及生活实践情境的介绍或者习题，如包含无线充电技术、特高压、调光台灯中晶体管对电流的修整、高频焊接技术、黑光灯、电压和电流互感等众多和生活实践密切相关的内容，教学备考中应给予重视。同时，引导学生关注交变电流知识板块在生活中的应用，创设和生活实例密切相关的交变电流问题情境，既可以拓宽学生的科学视野，也可以提升学生的学习兴趣。

创设新情境题目是未来命题的必然趋势，所以我们应该进行针对性的研究和落实训练。一道题要创设新情境必定要给出更多的具体信息，如表1中新情境的3道题题干明显比旧情境的3道题题干要长，需要增强学生读取信息的能力。有些学生被题目各种信息迷惑，导致读不懂、用错信息等问题频繁发生，应当引起重视。所以，教师应当进行针对性的读取信息训练，加强模型建构能力的培养，一来可以锻炼学生准确抽取信息的能力；二来可以形成准确读题和善于建模的好习惯［1］。

3.3 新课标变化可能引起新形式的考查

表1中列出的题目考查题型均为选择题，而在《普通高中物理课程标准（2017年版）》中关于变压器部分内容的描述如下：通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。知道远距离输电时通常采用高压输电的原因［2］，并将“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”列为学生必做实验。所以在未来高考命题中，变压器作为高频考点，可以出现在选择题或者实验题中，教学中应按照新课标要求开展分组探究实验，让学生多进行实验操作，熟悉实验步骤和实验原理，在纸笔测试中也应对有关变压器的实验题给予适当的重视。