易錯點13 交變電流.（4大陷阱）-備戰(zhàn)2024年高考物理考試易錯題備戰(zhàn)（學生版）

易錯點13交變電流目錄01易錯陷阱（4大陷阱）02舉一反三【易錯點提醒一】混淆交變電流的“四值”【易錯點提醒二】不會求非正弦變化交變電流的有效值【易錯點提醒三】不理解理解變壓器的原理或亂套變壓器的公式【易錯點提醒四】分析變壓器的動態(tài)分析因果關系不明03易錯題通關易錯點一：混淆交變電流的“四值”交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較物理量重要關系適用情況及說明瞬時值e＝Emsinωti＝Imsinωt計算線圈某時刻的受力情況峰值Em＝nBSωIm＝eq\f(Em,R＋r)討論電容器的擊穿電壓有效值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))(只適用于正弦式交變電流)(1)計算與電流的熱效應有關的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設備“銘牌”上所標的值(3)保險絲的熔斷電流(4)交流電表的讀數(shù)平均值eq\o(E,\s\up6(－))＝BLeq\o(v,\s\up6(－))eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)計算通過電路橫截面的電荷量易錯點二：不會求非正弦變化交變電流的有效值交變電流有效值的求解方法1．公式法利用E＝eq\f(Em,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))、I＝eq\f(Im,\r(2))計算，只適用于正(余)弦式交變電流。2．有效值的定義計算法(非正弦式電流)計算時要抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，列式求解，注意時間至少取一個周期或為周期的整數(shù)倍。3．能量關系法當有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值。易錯點三：不理解理解變壓器的原理或亂套變壓器的公式1.理想變壓器的原理理想變壓器的原理是電磁感應里的理解互感現(xiàn)象，是因原線圈的磁通量變化穿過副線圈，副線圈又反過來影響原線圈，且穿過原副線圈磁通量和磁通量變化時刻都是相同的．可表示為：2.理想變壓器基本規(guī)律（1）理想變壓器的基本特點=1\*GB3①無漏磁，故原、副線圈中的Φ、eq\f(ΔΦ,Δt)相同．=2\*GB3②線圈無電阻，因此無電壓降，U＝E＝neq\f(ΔΦ,Δt).=3\*GB3③根據(jù)eq\f(U,n)＝eq\f(ΔΦ,Δt)得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…（2）理想變壓器的基本關系功率關系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出電壓關系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，與副線圈的個數(shù)無關電流關系①只有一個副線圈時：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)②有多個副線圈時：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn.頻率關系f1＝f2，變壓器不改變交流電的頻率易錯點四：分析變壓器的動態(tài)分析因果關系不明確1.常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況．原、副線圈的匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是R→I2→P2→P1→I1。負載電阻不變，分析各物理量隨原、副線圈的匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1．2.變壓器與電路動態(tài)分析相結(jié)合問題的分析方法(1)分清不變量和變量。(2)弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關系。(3)利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點進行分析判定。.【易錯點提醒一】混淆交變電流的“四值”【例1】（2024·河南省名校聯(lián)盟大聯(lián)考）（多選）如圖所示，一個小型交流發(fā)電機輸出端連接在理想變壓器的原線圈上，副線圈通過理想二極管接有電容的電容器和阻值的電阻，理想變壓器匝數(shù)比。已知交流發(fā)電機內(nèi)勻強磁場的磁感應強度，發(fā)電機線圈匝數(shù)，內(nèi)阻不計且線圈面積是，發(fā)電機轉(zhuǎn)動的角速度大小為，電壓表是理想電表，下列說法正確的是（）A.電壓表示數(shù)為 B.電阻的電功率等于C.電容器上的電荷量為 D.電容器上的電荷量為【變式1-1】（2023湖南卷高考真題）某同學自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動（皮帶不打滑），半徑之比為，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為的正方形，共匝，總阻值為。磁體間磁場可視為磁感應強度大小為的勻強磁場。大輪以角速度勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為的燈泡。假設發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為B.燈泡兩端電壓有效值為C.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為的多匝正方形線圈，則燈泡兩端電壓有效值為D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則燈泡變得更亮【變式1-2】（2023·江蘇南通三模）如圖所示，紙面內(nèi)有一“凹”字形單匝金屬線框組成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，線框的總電阻為R，邊長如圖所示．線框繞ab軸做角速度為ω的勻速圓周運動。則從圖示位置（）A轉(zhuǎn)動90°時回路中電流方向發(fā)生改變B.轉(zhuǎn)動180°的過程中通過導線截面的電荷量為零C.轉(zhuǎn)動90°時回路中感應電動勢大小為D.轉(zhuǎn)動過程中電流的有效值為【變式1-3】(多選（2023廣東省深圳市翠園中學槿擬）如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈總電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。下列說法正確的是（）A.當線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，通過電阻R的電荷量為B.從圖示位置轉(zhuǎn)過這段時間穿過線圈磁通量的變化量大小為0C.當線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，電阻R上所產(chǎn)生的熱量為D.從圖示位置開始計時，電阻R兩端電壓瞬時值表達式為【易錯點提醒二】不會求非正弦變化交變電流的有效值【例2】2023·廣東·模擬預測）電流i隨時間變化的關系如下圖，它的有效值是（）A．10A B． C． D．20A【變式1-1】．(2024·I湖北武漢一中模擬）如圖是某一線圈通過的交流電的電流—時間關系圖像（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（）A． B． C． D．【變式1-2】（2022·湖北·黃岡中學二模）一種調(diào)光臺燈電路示意圖如圖甲所示，它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度。給該臺燈接的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為（）A． B． C． D．【易錯點提醒三】不理解理解變壓器的原理或亂套變壓器的公式【例4】A1ABA2圖1例1如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，當導體棒AB在勻強磁場中作勻速直線運動切割磁感線時，電流表A1的示數(shù)為A1ABA2圖1A．3mAB．48mAC．與R的阻值有關D．0例2一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別是n2=60匝，n3=600匝，若通過兩個副線圈中的電流強度分別是I2=1A，I3=4A，求原線圈中的電流強度.【變式1-1】2022·廣東佛山市高三（下）二模）氮化鎵手機充電器具有體積小、功率大、發(fā)熱量少的特點，圖甲是這種充電器的核心電路。交流電經(jīng)前端電路和氨化鎵開關管后，在ab端獲得如圖乙所示的高頻脈沖直流電，經(jīng)理想變壓器降壓后在cd端給手機充電，則正常工作時，變壓器cd輸出端（）A．輸出的電壓也是直流電壓B．輸出電流的頻率為C．輸出電流的有效值大于端輸入電流的有效值D．需將輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，輸出端才會有電壓輸出【變?-2】（2022?山東高考試題）如圖所示的變壓器，輸入電壓為，可輸出、、電壓，匝數(shù)為的原線圈中電隨時間變化為．單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為。將阻值為的電阻R接在兩端時，功率為。下列說法正確的是（）A.n1為1100匝，為B.間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為C.若將R接在兩端，R兩端的電壓為，頻率為D.若將R接在兩端，流過R的電流為，周期為【易錯點提醒四】分析變壓器的動態(tài)分析因果關系不明確U1I1I2RPSab圖2【例5】如圖2所示電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關。U1I1I2RPSab圖2A．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則原線圈的電流不變B．保持P的位置及U1不變，S由a切換到b，則I2減小C．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則I1增大D．保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動，則原線圈的輸入功率不變【變式1-1】(2022·湖南高考試題）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動觸頭初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻的阻值為，滑動變阻器的最大阻值為，滑片初始位置在最右端。理想電壓表V的示數(shù)為，理想電流表A的示數(shù)為。下列說法正確的是（）A.保持位置不變，向左緩慢滑動的過程中，減小，不變B.保持位置不變，向左緩慢滑動的過程中，消耗的功率增大C.保持位置不變，向下緩慢滑動的過程中，減小，增大D.保持位置不變，向下緩慢滑動的過程中，消耗的功率減小【變式1-2】（2023·廣東·模擬預測）隨著社會發(fā)展，人民生活水平的提高，電能在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研和人民生活中，以及在國民經(jīng)濟的其他各個部門中，將愈來愈廣泛的應用，它即能大大地提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，又能提高人們的物質(zhì)生活和文化生活水平。遠程輸電、電網(wǎng)監(jiān)控、用電安全等等，都是提高電網(wǎng)運行效率,實現(xiàn)可靠供電,并對其的安全狀況進行掌控的極其重要環(huán)節(jié)。如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u＝Umsinωt，通過單刀雙擲開關S1可改變變壓器原線圈的匝數(shù)，電路中R1、R2、R3為定值電阻，R是滑動變阻器，V是理想交流電壓表，示數(shù)用U表示，A是理想交流電流表，示數(shù)用I表示，下列說法正確的是（）A．I表示電流的瞬時值，U表示電壓的最大值B．若將滑片P向上滑動，變壓器輸入功率變大C．若閉合開關S2，則U不變，I變大D．若將原線圈開關S1由1擲向2，則U、I都變大【變式1-3】（2024廣東省四校高三上學期第一次聯(lián)考）某實驗室進行交變電流實驗研究，交流發(fā)電機輸出的交變電壓如圖甲所示，將其接在如圖乙所示電路的a、b端，滑動變阻器總電阻為2R，3只相同燈泡的電阻為R且電阻恒定不變。接通電源后調(diào)節(jié)滑片P處于正中央時，三只相同燈泡均正常發(fā)光。下列說法中正確的是（）A.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2：1 B.小燈泡的額定電壓為6VC.滑片P向下移動，變暗、變暗 D.滑片P向上移動，變暗、變亮1．（2023海南卷高考真題）下圖是工廠利用的交流電給照明燈供電的電路，變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，下列說法正確的是（）A.電源電壓有效值為 B.交變電流的周期為C.副線圈匝數(shù)為180匝 D.副線圈匝數(shù)為240匝2.（2023·河北省新高考九師聯(lián)盟高三下學期2月質(zhì)檢）如圖甲、乙所示分別是A、B兩種交流電的i－t關系圖像，則A、B兩種交流電的有效值之比為（） B． C． D．3.（2023·廣東茂名一模）無線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車等領域得到應用。地下鋪設供電的送電線圈，車上的受電線圈與蓄電池相連，如圖所示。送電線圈和受電線圈匝數(shù)比為。當送電線圈接上圖中的正弦交流電后，受電線圈中的電流為2A。不考慮線圈的自感，忽略電能傳輸?shù)膿p耗，下列說法正確的是（）A.受電線圈的電流方向每秒改變50次B.送電線圈的輸入功率為110WC.受電線圈的輸出電壓為VD.送電線圈的輸入電壓為V4.（2023·廣東·統(tǒng)考二模）下圖是一款小型電鉆及其簡化電路圖，它由變壓器及電機兩部分構(gòu)成，變壓器為理想變壓器，電機的內(nèi)阻為，額定電壓為11V，額定電流為2.0A。當變壓器輸入電壓為220V的正弦交流電時電鉆正常工作，下列說法正確的是（）A．變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比是 B．變壓器原線圈電流的最大值為0.1AC．變壓器的輸入功率為4W D．電機的效率約為82%5.（2023·廣東佛山·統(tǒng)考二模）如圖，某興趣小組設計用一小風力發(fā)電機給燈泡供電。發(fā)電機線圈與風葉固定在同一轉(zhuǎn)軸上一起轉(zhuǎn)動，燈泡正常發(fā)光。若線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，理想變壓器副線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼?，其他條件不變，發(fā)電機內(nèi)阻不計，則以下說法正確的是（）A．流經(jīng)燈泡電流的頻率增大B．流經(jīng)燈泡電流的最大值減小C．燈泡兩端電壓的有效值增大D．發(fā)電機線圈中的感應電動勢大小不變6.（2022?浙江省Z20名校聯(lián)盟三模）（多選）如圖所示，水平導體棒質(zhì)量、長、電阻，其兩個端點分別搭接在豎直平行正對放置的兩光滑金屬圓環(huán)上，兩圓環(huán)半徑均為、電阻不計。阻值的電阻用導線與圓環(huán)相連接，理想交流電壓表V接在電阻R兩端。整個空間有磁感應強度大小為、方向豎直向下的勻強磁場。導體棒在外力F作用下以速率繞兩圓環(huán)的中心軸勻速轉(zhuǎn)動，ab在圓環(huán)最低點時記為t=0時刻，重力加速度為。下列說法正確的是（）A.棒中的電流 B.電壓表的示數(shù)為C.從到的過程中通過R的電量為2C D.從到的過程中外力F做功為7．（2023·四川·樹德中學模擬預測）如圖所示，一矩形n匝閉合線圈勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO'以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，線圈電阻為R，從如圖位置(線圈平面與磁場方向平行)為t＝0時刻開始計時，線圈平面轉(zhuǎn)過60°時線圈中的感應電流的大小為I0，則下列判斷正確的是（）A．在0～時間內(nèi)穿過線圈的磁通量一直在增大B．在0～時間內(nèi)線圈中的感應電流先增大后減小C．一個周期內(nèi)，線圈上產(chǎn)生的熱量為D．穿過線圈的磁通量最大值為8.（2024福建名校質(zhì)檢）（多選）在我國南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理如圖甲所示。浮桶內(nèi)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置圓形線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向做簡諧運動，其速度隨時間滿足v=0.4πsinπt（單位：m/s），且始終處于輻射磁場中，該線圈與阻值R=15Ω的燈泡串聯(lián)；浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成（俯視圖乙中陰影部分），其內(nèi)部為產(chǎn)生磁場的磁體；線圈匝數(shù)n=200匝，線圈所在處磁場的磁感應強度大小B=0.1T，圓形線圈的直徑D=0.4m，電阻r=1Ω。計算時近似取π2=10。下列說法正確的是（）A.線圈中形成了周期為2s的正弦式交流電B.燈泡電流最大時，線圈處于振動的最大位移處C.線圈中感應電動勢的峰值為32VD.較長時間內(nèi)，燈泡的平均功率為60W9.（2024·廣東廣州市綜合測試)如圖是手機無線充電器的模型，其工作原理與理想變壓器相同，己知發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比，C，D端輸出電流，則A、B端輸入電流的（）A.頻率為 B.周期為C.有效值為 D.最大值為10.（2022高考湖北物理）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應用，其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，下列說法正確的是（）A.接收線圈的輸出電壓約為8VB.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22:1C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同11．（2023?重慶市高三二診）如題圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為、，電源電壓，定值電阻、（阻值未知）兩端電壓分別為、，理想交流電壓表V的示數(shù)為，、、L消耗的功率分別為、、。關于電路中電壓及電功率的關系，下列說法正確的是（）A. B.C. D.12.（2023?浙江省溫州市三模）如圖甲是某款可以無線充電的手機置于相應充電盤上的情景，圖乙是其原理圖。受電線圈和送電線圈分別存在于手機和充電盤中，當手機靜止置于充電盤上時，兩線圈構(gòu)成裝置可視為理想變壓器。已知送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比，，當a、b間接220V的正弦交變電流，手機獲得電壓為5V，充電電流為1A，則下列說法正確的是（）A.所有手機都可以使用該充電盤進