2021-2022年收藏的精品资料高考物理之纠错笔记系列专题12交变电流.doc
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1、专题12:交变电流易错综述易错点一、线圈绕垂直磁场的轴旋转产生的交变电流具有以下特点(1)交变电流的大小与转轴在线圈平面内的具体位置无关,未必是线圈的对称轴;(2)交变电流的最大值与线圈的面积成正比,与线圈的具体形状无关;(3)线圈转动的快慢既影响交变电流的周期和频率,又影响交变电流的最大值。典例分析如图所示,在水平向右的匀强磁场中,一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置,下列说法正确的是At1时刻穿过线框的磁通量最大Bt1时刻电阻中的电流最大,方向从右向左Ct2时刻穿过线框的磁通量变化最快Dt2时刻电阻中
2、的电流最大,方向从右向左【错因分析】分不清线圈是从中性面还是峰值面开始转动的导致错误。【正确解析】t1时刻,穿过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,电阻中的电流最大,根据楞次定律,通过电阻的电流方向从右向左,A错误,B正确;t2时刻,穿过线框的磁通量最大,线框产生的感应电动势为零,电阻中的电流为零,C、D错误。【正确答案】B即时巩固1图1为一台小型发电机构造示意图,内阻r=5.0 ,外电路电阻R=95 ,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随时间t按正弦规律变化,如图2所示,(=
3、3.14,)则下列说法不正确的是图1 图2A该小型发电机的电动势的最大值为200 VBt=3.14102 s时,磁通量的变化率为2 Wb/sCt=3.14102 s时,串联在外电路中的交流电流表的读数为2 ADt=3.14102 s时,串联在外电路中的交流电流表的读数为1.4 A2(2019广西高三年级毕业班百校大联考)如图所示,是磁感应强度大小为B的匀强磁场的左边界,也是一面积为S的n匝矩形金属线框的对称轴,若线框以角速度绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,并从图示位置(线框与磁感线平行)开始计时,则A时,线框中的感应电流最小B时,穿过线框的磁通量变化率最大C线框中产生的交变电动势的最大值为D线框
4、中产生的交变电动势的有效值为易错点二、对交变电流的理解和应用易出现以下错误(1)只考虑交变电流的产生与规律而忽视了交变电流的结构;(2)不知道计算与热效应有关的物理量时应采用有效值;(3)错误地认为凡是交变电流其电压有效值都可以用计算。典例分析多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇。过去是用变压器来实现上述调节的,缺点是成本高、体积大、效率低,且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速。现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每一个周期中,前面的被截去,调节台灯上旋钮可以控制截去多少,从而改变电灯上的电压。则现
5、在电灯上的电压为AUm BC D【错因分析】认为所有交变电流的有效值均可以用计算导致本题错误。【正确解析】设交变电流的有效值为U,将交变电流与直流电分别通过相同电阻R,分析一个周期内热量:交变电流,直流电,由Q1=Q2得:,故选C。答案:C。即时巩固1(2018高考全国卷)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交变电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示则Q方Q正等于()A1 B1 C12 D212(2019山西省西安中学期末考试)手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂
6、直于线圈中心轴OO,线圈绕OO匀速转动。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为,不计线圈电阻,则发电机输出电压A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0易错点三、正弦交变电流图象的应用技巧正弦交变电流随时间的变化情况可以从图象上表示出来,图象描述的是交变电流随时间变化的规律,它是一条正弦曲线,如图所示,从图中我们可以找到正弦交变电流的最大值Im、周期T,也可以根据线圈在中性面时感应电动势e为零、感应电流i为零、线圈中的磁通量最大的特点,找出线圈旋转到中性面的时刻,即线圈中磁通量最大的时刻是0时刻、t2时刻和t4时刻。也可以根据线圈旋转至平行于磁感线时,感应电动势最
7、大、线圈中感应电流最大和磁通量为零的特点,找出线圈平行于磁感线的时刻是t1时刻和t3时刻。典例分析如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图象如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为3:2C交流a的电压有效值为5VD交流b的电压最大值为5 V【错因分析】不能正确的理解图象,不能选出有用的信息,导致本题错解。【正确解析】t0时刻,两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零,线圈都与磁场垂直,穿过线圈的磁通量都最大,故A项错误;由图读出两电流的周期分别为、,则
8、据,线圈先后两次转速之比,故B项正确;交流a是正弦式交流电,电压的最大值,则交流a的电压有效值,故C项正确;据得,则又,所以,故D项错误。【正确答案】BC即时巩固1甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动,输出交流电的感应电动势图象如图中甲、乙所示,则A甲的频率是乙的频率的2倍B甲线圈的截面积是乙线圈截面积的6倍Ct=1 s时,两线圈中的磁通量均为零Dt=2 s时,两线圈均与磁感线平行2(多选)如图甲所示,电阻为1 的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO匀速旋转产生交流电,现将此电流给阻值为R=10 的小灯泡L供电,通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙,不考虑温度
9、对灯泡阻值的影响,下列说法中正确的是A在t5103 s时,线圈处于中性面位置B在t10103 s时,穿过线圈的磁通量最大C交变电流的瞬时值表达式为i5cos 50t(A)D线圈产生的交流电的电动势为 V易错点四、理想变压器原、副线圈基本关系的应用1基本关系(1)P入=P出;(2),有多个副线圈时,仍然成立,=;(3),电流与匝数成反比,只对一个副线圈的变压器适用,有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系,n1I1=n2I2+n3I3+;(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同。2制约关系(1)电压:副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定;(2)功
10、率:原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定;(3)电流:原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。典例分析【2019学科网第二次全国大联考江苏卷】如图1所示,理想变压器的原线圈接在图2所示的交流电源上,副线圈上接有“10 V,1 W”的灯泡能正常发光。已知电流表、电压表均为理想电表,下列说法正确的是A电压表示数为311 VB交流电的电压表达式为C变压器原、副线圈匝数比为22:1D若将电流表换成灯泡,则变压器输出功率增大【错因分析】记不住理想变压器各物理量之间的关系导致本题错解。【正确解析】电压表的读数为交流电的有效值,根据图2知交流电的有效值为 V=220 V,则电压表示数为220
11、V,选项A错误;由图2可得交流电的表达式为,选项B错误;由于灯泡正常发光,可得变压器副线圈两端的电压为10 V,根据可得变压器原、副线圈匝数比为22:1,选项C正确;若将电流表换成灯泡,变压器的副线圈两端的电压不变,根据功率公式知,副线圈的消耗功率减小,可得变压器输入功率减小,选项D错误。【正确答案】C即时巩固1(多选)关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是()A通过正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈2(多选)如图所示,一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成
12、,当此变压器工作时,初级和次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出,则下列几组关系式中正确的是A,B,Cn1I1=n2I2+n3I3D易错点五、理想变压器的动态分析1解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法(1)分清不变量和变量,弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系,利用闭合电路欧姆定律,串、并联电路特点进行分析判定;(2)分析该类问题的一般思维流程是:2常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种:匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。(1)匝数比不变的情况U1不变,根据,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2也不变;当负载电阻发生变化时,I2变化,输
13、出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化;I2变化引起P2变化,由P1=P2知P1发生变化。(2)负载电阻不变的情况U1不变,发生变化,U2变化;R不变,U2变化,I2发生变化;根据和P1=P2,可以判断P2变化时,P1发生变化,U1不变时,I1发生变化。典例分析如图所示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A。则下列说法正确的是A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿的方向
14、滑动【错因分析】不能理解因变量和自变量之间的关系导致本题错解。【正确解析】电流表示数增大,说明滑动变阻器接入电路的阻值减小,故应从c向d滑动,故D正确;电压表V1、V2示数不变,故A、B错误;原副线圈中的电流和匝数成反比,即n1I1=n2I2,电流变化时,n1I1=n2I2,故,应是降压变压器,C错误。答案:D。即时巩固1(2019第一次全国大联考新课标卷)(多选)如图所示的理想变压器电路中,三个灯泡L1、L2、L3完全相同,定值电阻的阻值为R,变压器原副线圈的匝数比为1:2。开始时三个开关均断开,a、b端接入恒定的正弦交流电压,闭合开关S1、S2,灯泡L1、L2均正常发光,电阻R消耗的功率与
15、一个灯泡消耗的功率相同,则下列说法正确的是A灯泡的电阻为4RB再闭合S3,灯泡L3也能正常发光C再闭合S3,灯泡L1、L2均变暗D闭合S3后再断开S1,灯泡L2、L3亮度不变2(2019辽宁省大连市高考模拟)如图所示,M是理想变压器,将a、b接在电压V的正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图,其中RT为用半导体热敏材料制成的传感器其电阻率随温度升高而减小,电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压报警器未画出,R2为定值电阻。当传感器RT所在处出现火警时,以下说法中正确的是A电流表A1的示数不变,电流表A2的示数增大B电流表A1的示数增大,电流表
16、A2的示数减小C电压表V1的示数增大,电压表V2的示数增大D电压表V1的示数不变,电压表V2的示数不变易错点六、远距离输电问题1远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”,或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。2远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)(1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3;(2)电压、电流关系:,U2=U+U3,I2=I3=I线;(3)输电电流:;(4)输电线上损耗的电功率:P损=I线U=I线2R线=R线。当输送功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的。3远距离输
17、电问题的“三二一”(1)理清三个回路(2)抓住两个联系理想的升压变压器联系了回路1和回路2,由变压器原理可得:线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是,P1=P2;理想的降压变压器联系了回路2和回路3,由变压器原理可得:线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是,P3=P4。(3)掌握一个守恒能量守恒关系式P1=P损+P3典例分析20【2019学科网第三次高考原创押题预测新课标卷】如图所示为聚力输电的原理图,升压变压器的原、副线圈匝数比为a,降压变压器的原、副线圈匝数比为b,输电线的电阻为,升压变压器和降圧变圧器均为理想变压器,发电机输出的电压恒为,若由于
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