专题12 交变电流-备战2020年高考物理之纠错笔记系列

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。 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 A．t1时刻穿过线框的磁通量最大 B．t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快 D．t2时刻电阻中的电流最大，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 1．图1为一台小型发电机构造示意图，内阻r=5.0 Ω，外电路电阻R=95 Ω，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2所示，（π=3.14， ）则下列说法不正确的是 图1 图2 A．该小型发电机的电动势的最大值为200 V B．t=3.14×10－2 s时，磁通量的变化率为2 Wb/s C．t=3.14×10－2 s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为2 A D．t=3.14×10－2 s时，串联在外电路中的交流电流表的读数为1.4 A 2．（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。 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。则现在电灯上的电压为 A．Um B． C． 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。 1．（2018·高考全国卷Ⅲ）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(　　) A．1∶∶1　 　　C．1∶2　　 　D．2∶1 　　　 B． 2．（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e0　　　　　 B．峰值是2e0 C．有效值是Ne0Ne0 D．有效值是 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。 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀