高考物理 专题集锦(二)交变电流复习要点讲解

交变电流复习要点讲解

交变电流章节中相关内容在新课标高考中,几乎年年必现,首选内容为变压器,其次为交变电流的产生及四值问题,总体难度不大,所以复习时要打实基础,确保考试少失分。

一、交流电的产生及图象

【例1】(2016 •成都市第七中学、嘉祥外国语学校第二次模拟）图1甲为一台小型发电机构造示意图，内阻r = 5.0Ω,外电路电阻R=95Ω，电路中其余电阻不计。发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100。转动过程中穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t 按正弦规律变化，如图1乙所示，则（ ）

A.t=3.14×10-2s 时，该小型发电机的电动势为零

B.该小型发电机的电动势的最大值为200 V

C.电路中电流最大值为2 A

D.串联在外电路中的交流电流表的读数为2 A

【解析】t=3.14×10-2s 时，磁通量φ的变化率最大，该小型发电机的电动势有最大值，故A 项错误;从φ-t 图线可以看出，φ

max = l.0×10-2Wb, ω=2π/T,感应电动势的最大值E max =n ωφmax =200 V ，故B 项正确;电路中电流最大值max max /()200/1002I E R r A A =+==.故

C 项正确;交流电流表读数是交变电流的有效值，即max 1.4I I A ==≈，故

D 项错误。 72

【答案】BC

【要点】交流发电机两个特殊位置的特点：

①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，φ最大，0,0.0e i t

ϕ∆===∆，电流方向将发生

改变。

②线圈平面与中性面垂直时，S //B ，0,,.e i t

ϕφ∆=∆最大最大最大,电流方向不改变。 特别提醒:①只要平面线圈在勻强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置都无关。

②线圈转动一周，两次经过中性面，所以一个周期内电 流方向改变两次。

二、交流电的四值问题 【例2】如图2所示，边长为L 的正方形单匝线圈a b c d ，电阻为r ,外电路的电阻为R,ab 的中点和c d 的中点的连线O O '恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B ，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴匀速转动，则以下判断正确的是 （ )

A .图示位置线圈中的感应电动势最大，为2m E BL ω=

B .闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为21s i n 2

e B L t ωω= C.线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻尺的电荷量为2

2BL q R r =+ D.线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为2424()B L R

Q R r πω=+

【解析】图示位置线圈中的感应电动势最小，为零，A 项 错误;若线圈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21sin 2

e BL t ωω=，B 项正确;线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻尺的电荷量为2

BL q t R r

φ∆==∆+，C 项错误;线圈转动一周的过程中，电阻R 上产生的热量为

224224()

R B L R Q R r R r ππωω==+

+,D 选项正确。 【答案】BD

【要点】

(1)瞬时值常对应于通有交变电流的导体所受的安培力、霓虹灯的点亮等瞬间问题;平均值常与通过导体

的电荷量，以及变化的感应电流受到的安培力的冲量对应；有效值常与交变电流通过导体产生的热量、电功、电功率， 确定保险丝的熔断电流等对应;最大值常与电容器的耐压值对应。

（2）正弦式交变电流最大值与有效值的关系：E I U ===，对于非正

弦交变电流的有效值以上关系不 成立，应根据定义来求。 (3)计算有效值时，要紧扣电流通过电阻生热（或热功率)进行计算。注意“三同”，即“相同电阻”“相同时间”内产 生“相同热量”。计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期。

三、变压器的定量运算

【例3】(2016 •新课标I )—含有理想变压器的电路如图 3所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、l Ω和4Ω，○A 理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S 断开时，电流表的示数为I,当S 闭合时，电流表的示数为4I 。该变压器原、副线圈匝数比为 （ ）

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

【答案】B 【点评】若变压器原线圈与电源直接相连，可采用大家熟知的312123,U U U n n n ===计

算，若原线圈通过电阻与电源相连，可以用闭合电路欧姆定律解决电源、电阻和原线圈的关 系，若副线圈中有二极管等，利用能量守恒定律将原副线圈 联系起来。

四、变压器的动态变化

【例4】(2016 •天津高考）如图4所示，理想变压器原线 圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正 确的是 （ ）

A.当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大

B.当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大

C.当滑动变阻器的滑动触头P

向上滑动时，电流表A 1 示数变大

D.若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大

【解析】滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器接人电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R 1消耗的功率变小，A 项错误;干路中的电流变小，R 1两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表V 示数变大，B 项正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小， 即电流表A 1的示数变小，C 项错误;闭合开关S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R 1两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过R 2的电流变小，即电流表A 2示数变小，因变压器的功率变大，故电流表A 1示数变大，D 项错误。

【答案】B

【点评】交流电路中的动态变化问题判断思路也是层层推进的，判断时要领悟三个制约，

图4