2023年高考物理考試易錯題：交變電流的產(chǎn)生和描述（原卷版）

易錯點26交變電流的產(chǎn)生和描述

錯題糾正

例題1.一手搖交流發(fā)電機線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，內(nèi)阻不計.轉(zhuǎn)軸位于線圈平面內(nèi),

并與磁場方向垂直.產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的規(guī)律如下圖，貝1()

Ol\76305r/s

A.該交變電流頻率是0.4Hz

B.計時起點，線圈恰好與中性面重合

C.，=0.1s時，穿過線圈平面的磁通量最大

D.該交變電動勢瞬時值表達式是e=10、/icos5m(V)

例題2.如圖是某一線圈通過的交流電的電流一時間關(guān)系圖像(前半個周期為正弦波形的；),

則一個周期內(nèi)該電流的有效值為()

TT

42

知識總結(jié)

一、書寫交變電流瞬時值表達式的技巧

(1)確定正弦交變電流的峰值：依據(jù)已知圖像讀出或由公式求出相應(yīng)峰值.

(2)明確線圈的初始位置：

①假設(shè)線圈從中性面位置開始計時，則i-/圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達式為i=/msin

②假設(shè)線圈從垂直中性面位置開始計時，則i-f圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達式為i=

TmCOSCOt.

二、交變電流圖像的應(yīng)用

正弦交流電的圖像是一條正弦曲線，從圖像中可以得到以下信息：

12兀

⑴周期(Q、頻率⑺和角速度(⑼：線圈轉(zhuǎn)動的頻率尸了角速度口=7=2相

尸nnn

(2)峰值(Em、%)：圖像上的最大值.可計算出有效值片=不、l=-f=.

<2V2

(3)瞬時值：每個“點”表示某一時刻的瞬時值.

(4)可確定線圈平面位于中性面的時刻，也可確定線圈平面平行于磁感線的時刻.

(5)可推斷線圈中磁通量?及磁通量變化率竽的變化情況.

三、交變電流“四值〃的比擬及應(yīng)用

名稱物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況

分析交變電流在某一時刻的情

交變電流某一時刻的

e=￡msincot

瞬時值況，如計算某一時刻線圈受到

=

值z/msincot

的安培力

Em=NcoBS

最大值最大的瞬時值電容器的擊穿電壓

Im=~R+'r

電流為正弦式交(1)計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的

量(如電功率、電熱、熱功率)

變電流時：￡=而

跟交變電流的熱效應(yīng)(2)交流電表的測量值

有效值

等效的恒定電流值u=忑(3)電氣設(shè)備標注的額定電

壓、額定電流

F

(4)保險絲的熔斷電流

(-1

交變電流圖像中圖線園-〃&計算通過電路橫截面的電荷量

平均值與時間軸所夾面積與?△①

n園廠的一寫+,

時間的比值

易混點:

1.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，不肯定會產(chǎn)生正弦式交變電流.

2.線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的過程中穿過線圈的磁通量最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不是最大而是

最小.

3.線圈經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流方向發(fā)生改變.

4.當線圖從中性面開始計時，產(chǎn)生的電動勢按正弦規(guī)律變化，即2=&15出3/.

5.交流電壓表和電流表測量的是交流電的有效值不是峰值.

6.不可以用平均值計算交變電流產(chǎn)生的熱量，計算熱量應(yīng)該用有效值.

7.求通過導(dǎo)體橫截面的電荷量夕=〃，其中的/指的不是有效值而是平均值.

8.有效值等于峰值的方這一關(guān)系不適用于全部交變電流，只適用于正弦式〔余弦式)

交變電流。

9.交變電流的有效值就不是一個周期內(nèi)的平均值.

舉一反三/

1.（多項選擇）如圖甲所示，標有“220V40W”的燈泡和標有“20"320N"的電容器

并聯(lián)接到交流電源上，G）為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān).以

下推斷正確的選項是（）

A./=｝寸刻，G）的示數(shù)為零

B.燈泡恰好正常發(fā)光

C.電容器不可能被擊穿

D.O的示數(shù)保持1V不變

2.（多項選擇）如下圖，邊長為L的正方形單匝線圈Med,電阻為八外電路的電阻為R,ab

的中點和cd的中點的連線恰好位于勻強磁場的邊界線0?！?，磁場的磁感應(yīng)強度為8,

假設(shè)線圈從圖示位置開始以角速度。繞。O'軸勻速轉(zhuǎn)動，則以下推斷正確的選項是（)

O\xXXx

―!—\b

XXX

B

XX

XX

A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大，為

B.從圖示位置開始計時，閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為0=權(quán)c2公出而

C.線圈從圖示位置起轉(zhuǎn)過180。的過程中，流過電阻H的電荷量為

R-vr

D.線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為。=禽竽

3.一個U形金屬線框在兩勻強磁場中繞O。'軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，通過導(dǎo)線給同

一電阻R供電，如圖甲、乙所示.甲圖中OO'軸右側(cè)有磁場，乙圖中整個空間均有磁場,

兩圖中磁場的磁感應(yīng)強度相同.則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為（）

1：4D.1：1

一、單項選擇題

1.家用電子調(diào)光燈的調(diào)光功能是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一局部來完

成的，截去局部后通過調(diào)光燈的電流隨時間的變化如下圖，則以下說法正確的選項是

)

A.這也是一種交流電

B.電流的變化周期是0.01s

C.電流的有效值是1A

D.電流通過100C的電阻時，1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為200J

2.如圖為zi制的簡易無線充電裝置，由一個電磁爐（發(fā)射線圈）、一個接收線圈、一個二

極管、一個車載充電器構(gòu)成。發(fā)射線圈接收線圈匝數(shù)比〃/：?2=10：1,假設(shè)電磁爐兩端所

加電壓為〃=220VIsin314fV,不考慮充電過程中的各種能量損失。則以下說法不正確的選

項是（）

A.通過車載充電器的電流的頻率為50Hz

B.車載充電器兩端電壓的有效值約為22V

22

C.車載充電器兩端電壓的有效值約為V

D.通過車載充電器的電流為直流電

3.特高壓電網(wǎng)是指1000kV及以上交流電網(wǎng)或±800kV及以上直流電網(wǎng)。我國特高壓輸電

技術(shù)完成了從"跟跑"至廠領(lǐng)跑"的跨越。以下說法正確的選項是()

A.大小不隨時間變化的電流稱為直流

B.全部交變電流的峰值都是其對應(yīng)有效值的血倍

C.理想變壓器輸出的功率大于輸入功率

D.遠距離輸電采納特高壓的主要目的是降低輸電線路中的損耗

4.對于如下圖的電流i隨時間“故周期性變化的圖像，以下描述正確的選項是()

A.電流的大小變化，方向不變，是直流電

B.電流的大小不變，方向變化，是交變電流

C.電流的大小和方向都變化，是交變電流

D.電流的大小和方向都不變，是直流電

5.一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動。穿過線圈的磁通量隨時間變

化的圖像如下圖，則以下說法中正確的選項是()

A.f=0時刻，線圈平面與中性面垂直

B.Z=0.01s時刻，①的變化率最大

C./=0.02s時刻，交變電流的電動勢到達最大

D.該線圈產(chǎn)生的交變電流的電動勢隨時間變化的圖像如圖乙

6.如下圖為交流發(fā)電機的示意圖，線圈的邊和8邊分別連在金屬滑環(huán)K和L上，電

刷E和F分別壓在滑環(huán)K和L上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連

接。兩磁極之間的磁場視為與強磁場且磁感應(yīng)強度大小為5,A為理想交流電流表，R為定

值電阻，單匝線圈N8CQ的面積為S、電阻為r,其余電阻不計。線圈以軸逆時針勻速

轉(zhuǎn)動，每秒鐘轉(zhuǎn)〃圈。如果以圖示位置為計時起點，則（）

A.圖示時刻電流表讀數(shù)為名”

R+尸

B.電阻/?上的電流方向每秒改變"次

C.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=2萬〃8Ssin（2;r〃。

82s2

D.線圈轉(zhuǎn)一周的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為R

（夫+4

7.如圖甲所示，在勻強磁場中，閉合線框繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。線框產(chǎn)生的交

變電流i隨時間，變化的圖像如圖乙所示。以下說法正確的選項是（〕

A.交變電流的有效值為3A

B.交變電流的周期為0.03s

C.在，=0.0Is時穿過線框的磁通量為零

D.線框勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100萬rad/s

二、多項選擇題

8.