2023届高考物理二轮复习讲义：电路与电磁感应——交变电流的分析与计算

交变电流的分析与计算

高考对本专题的考查主要体现在“三突出”；一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的“四值”；三是突出考查变压器及远距离输电。其中变压器结合电路分析仍将是今后命题的热点。难度适中，多以选择题的形式出现。

 交变电流的产生和描述

图甲、图乙分别表示两种电压的波形，图甲所示电压按正弦变化，正确的是（　　）

A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值都是220V

C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πt（V）D．图甲所示电压经原、副线圈匝数比为10∶1的理想变压器变压后，输出电压的有效值为22 V

1.如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴OO′匀速转动。已知线框电阻为R，转动周期为T，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是（　　）

A．时刻，线框平面与中性面垂直B．感应电流的有效值为

C．到过程中，线框中平均感应电动势为零D．转动一周，线框中产生的热量为

2.甲图是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 Ω,外接一只阻值为90 Ω的电阻,不计电路的其他电阻,则(　　)

A.电流表的示数为0.31 A             B.线圈转动的角速度为50π rad/s

C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行    D.在线圈转动一周过程中,外电阻发热约为0.087 J

3.(多选)如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的正方形导线框与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端。线框在磁感应强度为B的匀强磁场中,以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度ω匀速转动,不计其他电阻,则下列说法正确的是(　　)

A.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为e=NBSω sin ωt

B.线框通过中性面前后,流过电阻R的电流方向将发生改变,1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次  C.线框从图示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量为

D.电压表的示数跟线框转动的角速度ω大小无关

4.(多选)如图甲所示为风力发电的简易模型。在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,转速与风速成正比。若某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示。正确的是(　　)

A.电流的表达式为i=0.6 sin 10πt(A)                 B.磁铁的转速为10 r/s

C.风速加倍时电流的表达式为i=1.2 sin 10πt(A)   D.风速加倍时线圈中电流的有效值为 A

5.(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是(　　)

　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.时刻线框平面与中性面垂直        B.线框的感应电动势有效值为

C.线框转一周外力所做的功为    D.从t=0到t=过程中线框的平均感应电动势为

6.一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流电源上,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∶    B.∶1    C.1∶2    D.2∶1

 

1、正弦式交流电“四值”的理解和应用

2、交变电流有效值的计算方法总结

（1）结论法：利用E＝、U＝、I＝计算，只适用于正（余）弦式交流电（一个周期波形、半个周期波形、两端是0和峰值的周期波形都成立）

（2）定义法：计算时抓住“三同”，即“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解，注意时间至少取一个周期或周期整数倍。

 变压器

如图理想变压器，其输入端接在u＝100sin 100πt（V）的交流电源上，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1，R0为电阻箱，副线圈中的电阻R＝10Ω，电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）