高考物理易錯(cuò)點(diǎn)26 交變電流的產(chǎn)生和描述（原卷版）

易錯(cuò)點(diǎn)26交變電流的產(chǎn)生和描述易錯(cuò)總結(jié)一、交變電流的變化規(guī)律1．中性面(1)中性面：與磁感線垂直的平面．(2)當(dāng)線圈平面位于中性面時(shí)，線圈中的磁通量最大，線圈中的電流為零．2．從中性面開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsinωt，Em叫作電動(dòng)勢(shì)的峰值，Em＝NωBS.3．正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達(dá)式i＝Imsin_ωt，電壓表達(dá)式u＝Umsin_ωt.其中Im、Um分別是電流和電壓的最大值，也叫峰值．二、周期和頻率1．周期(T)：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間．2．頻率(f)：周期的倒數(shù)叫作頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．3．周期和頻率的關(guān)系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).4．角速度與周期、頻率的關(guān)系：ω＝eq\f(2π,T)＝2πf.三、峰值和有效值1．峰值：交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值．電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿．2．有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則此恒定電流的數(shù)值叫作交變電流的有效值．3．在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系E＝eq\f(Em,\r(2))＝0.707Em，U＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707Um，I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im四、正弦式交變電流的公式和圖像1．正弦式交變電流的公式和圖像可以詳細(xì)描述交變電流的情況．若線圈通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，交變電流的圖像是正弦曲線．2．若已知電壓、電流最大值分別是Um、Im，周期為T，則正弦式交變電流電壓、電流表達(dá)式分別為u＝Umsineq\f(2π,Τ)t，i＝Imsineq\f(2π,T)t.解題方法一、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：(1)周期(T)、頻率(f)和角速度(ω)：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率f＝eq\f(1,T)，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝2πf.(2)峰值(Em、Im)：圖像上的最大值．可計(jì)算出有效值E＝eq\f(Em,\r(2))、I＝eq\f(Im,\r(2)).(3)瞬時(shí)值：每個(gè)“點(diǎn)”表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)值．(4)可確定線圈平面位于中性面的時(shí)刻，也可確定線圈平面平行于磁感線的時(shí)刻．(5)可判斷線圈中磁通量Φ及磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)的變化情況．二、交變電流“四值”的比較及應(yīng)用名稱物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt分析交變電流在某一時(shí)刻的情況，如計(jì)算某一時(shí)刻線圈受到的安培力最大值最大的瞬時(shí)值Em＝NωBSIm＝eq\f(Em,R＋r)電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值電流為正弦式交變電流時(shí)：E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如電功率、電熱、熱功率)(2)交流電表的測(cè)量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所夾面積與時(shí)間的比值eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)計(jì)算通過電路橫截面的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝neq\f(ΔΦ,R＋r)【易錯(cuò)跟蹤訓(xùn)練】易錯(cuò)類型1：對(duì)物理概念理解不透徹1．（2020·全國(guó)高三課時(shí)練習(xí)）下列關(guān)于家庭電路與安全用電的說法正確的是（）A．家庭電路中控制用電器的開關(guān)應(yīng)接在火線和用電器之間B．電冰箱使用三腳插頭，是為了防止電流過大引起火災(zāi)C．在家庭電路中，同時(shí)工作的用電器越多，總電阻越大D．使用測(cè)電筆時(shí)，手不能接觸筆尾的金屬體，防止電流通過人體，造成觸電事故2．（2019·浙江高三月考）矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流．在如圖所示位置時(shí)，下列關(guān)于穿過線框的磁通量與線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小的說法正確的是（）A．磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B．磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．磁通量最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D．磁通量最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小3．（2020·浙江高三）如圖所示為教學(xué)演示用交流發(fā)電機(jī)．以不太快的速度搖動(dòng)發(fā)電機(jī)，與發(fā)電機(jī)相連的小燈泡將一閃一閃發(fā)光．現(xiàn)將搖動(dòng)速度加倍，下列分析正確的是：A．小燈泡閃光周期將加倍，亮度增大B．小燈泡閃光頻率將加倍，亮度增大C．小燈泡閃光頻率將不變，亮度增大D．小燈泡閃光頻率將加倍，亮度不變4．（2021·福建）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示。產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法錯(cuò)誤的是（）A．t=0.01s時(shí)，線框平面與磁感線相互垂直B．該線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流每秒鐘電流方向改變100次C．t=0.005s時(shí)，線框磁通量最大D．電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值22V時(shí)，線圈平面與中性面夾角為45°5．（2021·全國(guó)高三專題練習(xí)）圖甲為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電阻R=5Ω，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，輸出的交變電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。以下判斷正確的是（）A．電流表的示數(shù)為10AB．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100πrad/sC．t=0.01s時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大D．t＝0.02s時(shí)，電刷P的電勢(shì)高于電刷Q的電勢(shì)6．（2020·全國(guó)高三）如圖(甲)是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形線圈ABCD(內(nèi)阻不計(jì))與滑動(dòng)變阻器R、理想交流電流表A組成閉合電路。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的U—t圖象如圖(乙)所示。以下判斷正確的是()A．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直B．該交流電的頻率為100HzC．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為100Ω時(shí),電流表的示數(shù)為2.2AD．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值變大時(shí),電流表的示數(shù)變小7．（2021·廣東高三專題練習(xí)）如圖所示，匝數(shù)n=10匝、面積S=0.5m2的矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO'。以角速度=2rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入的一只標(biāo)有“2.5V，1.5W”的小燈泡恰好正常發(fā)光，不計(jì)線框電阻。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．在圖示位置時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零B．線框中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的有效值為10VC．變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4：1D．流過燈泡的電流方向每秒鐘改變次8．（2021·全國(guó)高三專題練習(xí)）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是（）A．電流表的示數(shù)為B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左9．（2019·遼寧鞍山市·鞍山一中高三）如圖所示為學(xué)校的應(yīng)急供電系統(tǒng)，由交流發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想降壓變壓器組成。發(fā)電機(jī)中矩形線圈所圍成的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計(jì)，它可繞水平軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以加速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈通過滑環(huán)連接降壓變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，表示輸電線的電阻。以線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列判斷不正確的是A．發(fā)電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)，變壓器原線圈兩端的電壓將升高C．當(dāng)用戶增加時(shí)，為使用戶電壓保持不變，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑動(dòng)D．若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置，變壓器原線圈兩端的電壓瞬時(shí)值最大10．（2021·天津市薊州區(qū)第一中學(xué)高三月考）如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，其在同一磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法錯(cuò)誤的是（）A．在圖中t=0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3：2C．交流電a的瞬時(shí)值為u=10sin5πt（v）D．交流電b電壓的最大值為（v）易錯(cuò)類型2：忽視公式或結(jié)論的成立條件1．（2021·全國(guó)高三專題練習(xí)）對(duì)于如圖所示的電流i隨時(shí)間t作周期性變化的圖象，下列說法中正確的是（）A．電流大小變化，方向不變，是直流電B．電流大小、方向都變化，是交流電C．電流最大值為0.2A，周期為0.02sD．電流大小變化，方向不變，不是直流電，是交流電2．（2020·江蘇省如皋中學(xué)）一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的Ф－t圖像如圖所示．下列說法中正確的是（）A．t=0時(shí)刻線圈在中性面位置B．t=0.01s時(shí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．t=0.02s時(shí)線圈磁通量的變化率為零D．t=0.03s時(shí)線圈中的電流方向發(fā)生改變3．（2019·北京房山區(qū)·高三）一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖所示．下列說法中正確的是（）A．時(shí)刻線圈在中性面位置B．線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大C．時(shí)線圈磁通量的變化率為零D．時(shí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零4．（2018·東臺(tái)市創(chuàng)新學(xué)校高三月考）關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，下列說法中正確的是（）A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變一次B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變一次C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向不變D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變一次5．（2020·云南臨滄第一中學(xué)高三月考）當(dāng)矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖甲所示。已知圖乙中定值電阻R的阻值為10Ω，電容器C的擊穿電壓為5V。則下列選項(xiàng)正確的是（）A．矩形線框中產(chǎn)生的交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i=0.6sin100πt（A）B．矩形線框的轉(zhuǎn)速大小為100r/sC．若將圖甲中的交流電接在圖乙的電路兩端，電容器不會(huì)被擊穿（通過電容器電流可忽略）D．矩形線框的轉(zhuǎn)速增大一倍，則交變電流的表達(dá)式為i=1.2sin100πt（A）6．（2022·全國(guó)高三專題練習(xí)）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈通過中性面時(shí)，以下說法錯(cuò)誤的是()A．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零B．線圈平面與磁感線方向垂直C．通過線圈的磁通量達(dá)到最大值D．通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值7．（2019·浙江高三）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極M、N間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電流表，V為理想交流電壓表內(nèi)阻不計(jì)的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO‘沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P.上下移動(dòng)時(shí)可改變變壓器副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻不計(jì)且產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是A．電壓表的示數(shù)為10VB．0.01s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面位于中性面C．若P的位置向上移動(dòng)、R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將減小D．若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來的2倍8．（2020·天津高三）如圖所示，線圈ABCD匝數(shù)n=10，面積S=0.4m2，邊界MN(與線圈的AB邊重合)右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若線圈從圖示位置開始繞AB邊以ω=10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則以下說法正確的是（）A．線圈產(chǎn)生的是正弦交流電B．線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40VC．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)s時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為40VD．線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為40V9．（2020·山東菏澤市·菏澤一中高三月考）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（報(bào)警器未畫出），電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。下列說法中錯(cuò)誤的是