专题八 交变电流中的图像问题（共5种图像类型）——2024年高考物理图像题型专项训练

专题八 交变电流中的图像问题 知识点一、交变电流中的图像问题 1．正弦交变电流的三类图像 2．从图像获得的信息正弦式交变电流的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息。 (1)周期(T)和角度(ω):线动的角度ω= (2)峰值(Em、Im):图像的最大值。可出有效值E= I= (3)瞬时值:每个“点”表示某一时刻的瞬时值 (4)可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻 (5)判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率的变化情况。 知识点二、其他图像问题 1．基本思路 (1)解读图象的坐标轴，理清横轴和纵轴代表的物理量和坐标点的意义． (2)解读图象的形状、斜率、截距和面积信息． 2．解题技巧 (1)应用解析法和排除法，两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度． (2)分析转折点、两图线的交点、与坐标轴交点等特殊点和该点前后两段图线． (3)分析图象的形状变化、斜率变化、相关性等． 类型1 从交变电流i-t图中的物理信息解题。 1．（2023•郫都区校级模拟）一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1，电阻R1和R2的阻值分别为3Ω和10Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端的电流如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．0.03s时，通过电阻R1的电流为 B．电流表的示数为 C．电压表的示数为 D．0～0.04s内，电阻R1产生的焦耳热为0.48J 2．（2023春•青羊区校级月考）图甲是某一交流发电机的示意图，两磁极N、S间存在可视为水平向右的匀强磁场，电阻R＝9Ω，线圈内阻r＝1Ω，电流表为理想电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．t＝0.015s时，电流表的示数为0 B．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零 C．线圈转动的角速度为50πrad/s D．一个周期内，电路中产生的热量为Q＝1000J 3．（2023春•淮安区期末）图甲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，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示．以下判断正确的是（　　） A．交变电流的有效值为 B．t＝0.01s时线圈位于中性面 C．t＝0.02s时线圈平面与磁场方向平行 D．1s内电流方向改变50次 4．（2023春•宿迁期末）某交流发电机在两个不同转速下向同一电阻供电，产生的正弦式交流电的i﹣t图像如图所示，则（　　） A．Ⅰ、Ⅱ两个电流的周期之比为1：2 B．Ⅰ、Ⅱ两个电流对应的最大值之比为3：2 C．Ⅰ、Ⅱ两个电流在相等的时间内通过该电阻产生的热量之比为9：1 D．Ⅰ、Ⅱ两个电流图像从t＝0时刻开始，在各自的半个周期内与横坐标所围面积不相等 类型2 从交变电流中e-t图中的物理信息解题 5．（2022秋•武汉期末）如图（a）所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框abcd绕与磁感线垂直的转轴ab匀速转动，线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图（b）所示，线框总电阻为5Ω，则（　　） A．线圈的转速为100r/s B．线框转动一周，cd边产生的焦耳热为3.87J C．在0～0.01s时间内，通过线框某一横截面的电荷量约为0.02C D．当线框平面与中性面的夹角为45°时，线框产生的电动势的大小为22V 6．（2022秋•朝阳区校级期末）如图甲所示，100匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻的阻值R＝9Ω，线圈的电阻r＝1Ω，则下列说法正确的是（　　） A．t＝0.02s时通过线圈的磁通量为零 B．t＝0.02s时线圈恰好垂直中性面 C．电压表的示数为 D．线圈中产生的感应电动势表达式e＝100sin40πt（V） 7．（2023春•茂名期末）风力发电是一种绿色环保的清洁能源，统计显示，我国风力发电规模已经连续12年位居世界第一。根据电磁感应的基本原理，风力发电可建立如下模型，叶片长度为l的风轮机在风的驱动下，带动内部矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动产生交流电。假设空气密度为ρ，风速为v，发电机将风的动能转化为电能的效率为η，发电机正常工作时线圈中产生如图乙所示的正弦交流电，下列说法正确的是（　　） A．发电机的发电功率 B．若风速加倍，则发电机的功率将变为8倍 C．发电机线圈输出电压的有效值为U D．t＝t1时，发电机线圈中磁通量的变化率最大 8．（2023•广东开学）如图甲所示，把小灯泡与教学用发电机相连接，匀速转动手柄带动线圈在