易错点26 交变电流的产生和描述（解析版）-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练

3.0 envi 2025-03-17 4 4 1.1MB 19 页 3知币
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易错点 26 交变电流的产生和描述
易错总结
一、交变电流的变化规律
1．中性面
(1)中性面：与磁感线垂直的平面．
(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零．
2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式： e＝Emsin ωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝
NωBS.
3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．
4．正弦式交变电流和电压
电流表达式 i＝Imsin_ωt，电压表达式 u＝Umsin_ωt.其中 Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．
二、周期和频率
1．周期(T)：
交变电流完成一次周期性变化所需的时间．
2．频率(f)：
周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数．
3．周期和频率的关系：T＝或 f＝.
4．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf.
三、峰值和有效值
1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰
值，否则电容器就可能被击穿．
2．有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的
热量相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值．
3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系
E＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im
四、正弦式交变电流的公式和图像
1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电
流的图像是正弦曲线．
2．若已知电压、电流最大值分别是 Um、Im，周期为 T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为 u＝
Umsin t，i＝Imsin t.
解题方法
一、交变电流图像的应用
正弦交流电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)、频率(f)和角速度(ω)：线圈转动的频率 f＝，角速度 ω＝＝2πf.
(2)峰值(Em、Im)：图像上的最大值．可计算出有效值 E＝、I＝.
(3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．
(4)可确定线圈平面位于中性面的时刻，也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻．
(5)可判断线圈中磁通量 Φ及磁通量变化率的变化情况．
二、交变电流“四值”的比较及应用
名称 物理含义 重要关系 应用情况
瞬时值 交变电流某一时刻的
值
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
分析交变电流在某一时刻的情
况，如计算某一时刻线圈受到
的安培力
最大值 最大的瞬时值 Em＝NωBS
Im＝电容器的击穿电压
有效值 跟交变电流的热效应
等效的恒定电流值
电流为正弦式交
变电流时：E＝
U＝
I＝
(1)计算与电流热效应相关的
量(如电功率、电热、热功率)
(2)交流电表的测量值
(3)电气设备标注的额定电
压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
平均值
交变电流图像中图线
与时间轴所夹面积与
时间的比值
＝n
＝
计算通过电路横截面的电荷量
q＝Δt＝n
【易错跟踪训练】
易错类型 1：对物理概念理解不透彻
1．（2020·全国高三课时练习）下列关于家庭电路与安全用电的说法正确的是（　　）
A．家庭电路中控制用电器的开关应接在火线和用电器之间
B．电冰箱使用三脚插头，是为了防止电流过大引起火灾
C．在家庭电路中，同时工作的用电器越多，总电阻越大
D．使用测电笔时，手不能接触笔尾的金属体，防止电流通过人体，造成触电事故
【答案】A
【详解】
A．要控制用电器的开关应接在火线和用电器之间，这样在开关断开时，用电器上没有电，便于维修，A
正确；
B．冰箱使用三脚插头，是为了将冰箱的金属外壳接地，防止因外壳漏电而发生触电事故，B错误；
C．家庭电路中各用电器是并联的，由并联电路特点知，并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，
同时工作的用电器越多（即并联电路的支路越多），并联电路的总电阻越小，C错误；
D．如果手不接触笔尾金属体，无论笔尖金属体接触火线还是零线，氖管都不发光，D错误。
故选 A。
2．（2019·浙江高三月考）矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 匀速转动，产生交变电流．在
如图所示位置时，下列关于穿过线框的磁通量与线框中产生的感应电动势的大小的说法正确的是（ ）
A．磁通量最大，感应电动势最小
B．磁通量最大，感应电动势最大
C．磁通量最小，感应电动势最大
D．磁通量最小，感应电动势最小
【答案】C
【详解】
由图可知，线框与磁感线平行，所以无磁感线穿过线框平面，故此时磁通量为零即最小，此位置有两条边
垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势最大，故C正确．
3．（2020·浙江高三）如图所示为教学演示用交流发电机．以不太快的速度摇动发电机，与发电机相连的
小灯泡将一闪一闪发光．现将摇动速度加倍，下列分析正确的是：
A．小灯泡闪光周期将加倍，亮度增大
B．小灯泡闪光频率将加倍，亮度增大
C．小灯泡闪光频率将不变，亮度增大
D．小灯泡闪光频率将加倍，亮度不变
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