2023年高考物理考试易错题：交变电流的产生和描述（原卷版）

易错点26交变电流的产生和描述

错题纠正

例题1.一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计.转轴位于线圈平面内,

并与磁场方向垂直.产生的电动势随时间变化的规律如下图，贝1()

Ol\76305r/s

A.该交变电流频率是0.4Hz

B.计时起点，线圈恰好与中性面重合

C.，=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最大

D.该交变电动势瞬时值表达式是e=10、/icos5m(V)

例题2.如图是某一线圈通过的交流电的电流一时间关系图像(前半个周期为正弦波形的；),

则一个周期内该电流的有效值为()

TT

42

知识总结

一、书写交变电流瞬时值表达式的技巧

(1)确定正弦交变电流的峰值：依据已知图像读出或由公式求出相应峰值.

(2)明确线圈的初始位置：

①假设线圈从中性面位置开始计时，则i-/图像为正弦函数图像，函数表达式为i=/msin

②假设线圈从垂直中性面位置开始计时，则i-f图像为余弦函数图像，函数表达式为i=

TmCOSCOt.

二、交变电流图像的应用

正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：

12兀

⑴周期(Q、频率⑺和角速度(⑼：线圈转动的频率尸了角速度口=7=2相

尸nnn

(2)峰值(Em、%)：图像上的最大值.可计算出有效值片=不、l=-f=.

<2V2

(3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值.

(4)可确定线圈平面位于中性面的时刻，也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻.

(5)可推断线圈中磁通量©及磁通量变化率竽的变化情况.

三、交变电流“四值〃的比拟及应用

名称物理含义重要关系应用情况

分析交变电流在某一时刻的情

交变电流某一时刻的

e=£msincot

瞬时值况，如计算某一时刻线圈受到

=

值z/msincot

的安培力

Em=NcoBS

最大值最大的瞬时值电容器的击穿电压

Im=~R+'r

电流为正弦式交(1)计算与电流热效应相关的

量(如电功率、电热、热功率)

变电流时：£=而

跟交变电流的热效应(2)交流电表的测量值

有效值

等效的恒定电流值u=忑(3)电气设备标注的额定电

压、额定电流

F

(4)保险丝的熔断电流

(-1

交变电流图像中图线园-〃&计算通过电路横截面的电荷量

平均值与时间轴所夹面积与„△①

n园厂的一写+,

时间的比值

易混点:

1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，不肯定会产生正弦式交变电流.

2.线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势不是最大而是

最小.

3.线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流方向发生改变.

4.当线图从中性面开始计时，产生的电动势按正弦规律变化，即2=&15出3/.

5.交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值不是峰值.

6.不可以用平均值计算交变电流产生的热量，计算热量应该用有效值.

7.求通过导体横截面的电荷量夕=〃，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这一关系不适用于全部交变电流，只适用于正弦式〔余弦式)

交变电流。

9.交变电流的有效值就不是一个周期内的平均值.

举一反三/

1.（多项选择）如图甲所示，标有“220V40W”的灯泡和标有“20"320N"的电容器

并联接到交流电源上，G）为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.以

下推断正确的选项是（）

A./=｝寸刻，G）的示数为零

B.灯泡恰好正常发光

C.电容器不可能被击穿

D.O的示数保持1V不变

2.（多项选择）如下图，边长为L的正方形单匝线圈Med,电阻为八外电路的电阻为R,ab

的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线0。’上，磁场的磁感应强度为8,

假设线圈从图示位置开始以角速度。绕。O'轴匀速转动，则以下推断正确的选项是（)

O\xXXx

―!—\b

XXX

B

XX

XX

A.图示位置线圈中的感应电动势最大，为

B.从图示位置开始计时，闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为0=权c2公出而

C.线圈从图示位置起转过180。的过程中，流过电阻H的电荷量为

R-vr

D.线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为。=禽竽

3.一个U形金属线框在两匀强磁场中绕O。'轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同

一电阻R供电，如图甲、乙所示.甲图中OO'轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场,

两图中磁场的磁感应强度相同.则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为（）

1：4D.1：1

一、单项选择题

1.家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一局部来完

成的，截去局部后通过调光灯的电流随时间的变化如下图，则以下说法正确的选项是

)

A.这也是一种交流电

B.电流的变化周期是0.01s

C.电流的有效值是1A

D.电流通过100C的电阻时，1s内产生的热量为200J

2.如图为zi制的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二

极管、一个车载充电器构成。发射线圈接收线圈匝数比〃/：»2=10：1,假设电磁炉两端所

加电压为〃=220VIsin314fV,不考虑充电过程中的各种能量损失。则以下说法不正确的选

项是（）

A.通过车载充电器的电流的频率为50Hz

B.车载充电器两端电压的有效值约为22V

22

C.车载充电器两端电压的有效值约为V

D.通过车载充电器的电流为直流电

3.特高压电网是指1000kV及以上交流电网或±800kV及以上直流电网。我国特高压输电

技术完成了从"跟跑"至厂领跑"的跨越。以下说法正确的选项是()

A.大小不随时间变化的电流称为直流

B.全部交变电流的峰值都是其对应有效值的血倍

C.理想变压器输出的功率大于输入功率

D.远距离输电采纳特高压的主要目的是降低输电线路中的损耗

4.对于如下图的电流i随时间“故周期性变化的图像，以下描述正确的选项是()

A.电流的大小变化，方向不变，是直流电

B.电流的大小不变，方向变化，是交变电流

C.电流的大小和方向都变化，是交变电流

D.电流的大小和方向都不变，是直流电

5.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间变

化的图像如下图，则以下说法中正确的选项是()

A.f=0时刻，线圈平面与中性面垂直

B.Z=0.01s时刻，①的变化率最大

C./=0.02s时刻，交变电流的电动势到达最大

D.该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙

6.如下图为交流发电机的示意图，线圈的边和8边分别连在金属滑环K和L上，电

刷E和F分别压在滑环K和L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连

接。两磁极之间的磁场视为与强磁场且磁感应强度大小为5,A为理想交流电流表，R为定

值电阻，单匝线圈N8CQ的面积为S、电阻为r,其余电阻不计。线圈以轴逆时针匀速

转动，每秒钟转〃圈。如果以图示位置为计时起点，则（）

A.图示时刻电流表读数为名”

R+尸

B.电阻/?上的电流方向每秒改变"次

C.线圈产生的感应电动势为e=2万〃8Ssin（2;r〃。

82s2

D.线圈转一周的过程中电阻R上产生的焦耳热为R

（夫+4

7.如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交

变电流i随时间，变化的图像如图乙所示。以下说法正确的选项是（〕

A.交变电流的有效值为3A

B.交变电流的周期为0.03s

C.在，=0.0Is时穿过线框的磁通量为零

D.线框匀速转动的角速度为100万rad/s

二、多项选择题

8.