2014年高考中交變電流的考法分析

王玉珍

交變電流是磁感應(yīng)內(nèi)容的繼續(xù)，當(dāng)然也有它自身的特點(diǎn)，如交變電流的有效值、變壓器內(nèi)容，近幾年的高考中，對(duì)產(chǎn)生正弦交流電的原理、正弦交流電的圈象、最大值與有效值、變壓器方面考得較多，并且都是以選擇題為重點(diǎn)，對(duì)于變壓器的要求近年有所加強(qiáng)，隨著高考突出應(yīng)用、理論聯(lián)系實(shí)際，在2014年高考中也不例外，現(xiàn)分析其考法如下：

考法一：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電流）的變化與時(shí)間的關(guān)系圖像考查交變電流的產(chǎn)生、描述問(wèn)題

例1：（2014·天津卷）如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖像如圖2中曲線a、b所示，則（ ）

A.兩次t=0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合

B.曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3

C.曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25Hz

D.曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V

解析：從圖像可以看出，從金屬線圈旋轉(zhuǎn)至中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，故選項(xiàng)A正確；曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)的周期為4×10-2s，頻率25Hz，曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)的周期為6×10-2s，頻率為16.7Hz，故選項(xiàng)C正確；由n=f=可知，==，則曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Em=NBSω可知，===Ema=10V，故，曲線b表示的交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為5V，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案：AC

說(shuō)明：本題考查從交變電流的圖像中e-t圖像中挖掘交變電流的產(chǎn)生及描述交變電流的物理量等知識(shí)。當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面位置時(shí)，穿過(guò)線圈磁通量Φ最大，磁通量變化率最小為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，電流方向?qū)⒏淖?。?dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與中性垂直時(shí)，穿過(guò)線圈磁通量φ=0，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大。

考法二：結(jié)合理想變壓器考查有效值、最大值、平均值、瞬時(shí)值等問(wèn)題

例2：（2014·山東卷）如圖3所示，將額定電壓為60V的用電器通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開(kāi)關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表（均為理想電表）的示數(shù)分別為220V和2.2A。以下判斷正確的是（？搖？搖）

A.變壓器輸入功率為484W

B.通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6A

C.通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2A

D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=11∶3

解析：理想電流表沒(méi)有電阻，顯示的2.2A是理想變壓器的輸出電流的有效值，理想電壓表的電阻無(wú)窮大，顯示的220V是理想變壓器的輸入電壓的有效值。用電器正常工作，所以，理想變壓器的輸出電壓的有效值為60V。根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，可得==，故選項(xiàng)D正確；理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入=P出=60×2.2W=132W，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器的電流與匝數(shù)成反比，即P入=P出=60×2.2W=132W，可得通過(guò)原線圈的電流的有效值為I1=I2=0.6A，故選項(xiàng)B正確；通過(guò)變壓器的是正弦交流電，副線圈的電流的最大值為Im=I2=2.2A，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

答案：BD

說(shuō)明：

1.周期與頻率：交變電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間叫周期，用T表示；1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率，用f表示，它們與角速度（角頻率）之間的關(guān)系ω==2πf。

2.瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻時(shí)值，用e、u、i表示。

3.峰值（最大值）：即是最大的瞬時(shí)值，用Em，Um，Im表示。

4.有效值：與交流電產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等的直流電的值叫作交流電的有效值，用E、U、I表示，與峰值之間的關(guān)系：

E==0.707Em，U==0.707Um，I==0.707Im。

5.平均值：交變電流圖像與軸所圍成的面積與時(shí)間的比值叫作交變電流的平均值，平均值是利用E=n來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，計(jì)算電量時(shí)只能利用平均值。

（作者單位：內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)第一中學(xué)）