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)電動勢（感應(yīng)電流）的變化與時間的關(guān)系圖像考查交變電流的產(chǎn)生、描述問題

例1：（2014·天津卷）如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場中，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，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖2中曲線a、b所示，則（ ）

A.兩次t=0時刻線圈平面均與中性面重合

B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3

C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25Hz

D.曲線b表示的交變電動勢有效值為10V

解析：從圖像可以看出，從金屬線圈旋轉(zhuǎn)至中性面時開始計(jì)時，故選項(xiàng)A正確；曲線a表示的交變電動勢的周期為4×10-2s，頻率25Hz，曲線b表示的交變電動勢的周期為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對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故選項(xiàng)B錯誤；由Em=NBSω可知，===Ema=10V，故，曲線b表示的交流電動勢的有效值為5V，故選項(xiàng)D錯誤。

答案：AC

說明：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。當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面位置時，穿過線圈磁通量Φ最大，磁通量變化率最小為零，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，電流方向?qū)⒏淖儭．?dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與中性垂直時，穿過線圈磁通量φ=0，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，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、瞬時值等問題

例2：（2014·山東卷）如圖3所示，將額定電壓為60V的用電器通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(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.通過原線圈的電流的有效值為0.6A

C.通過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，可得通過原線圈的電流的有效值為I1=I2=0.6A，故選項(xiàng)B正確；通過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錯誤。

答案：BD

說明：

1.周期與頻率：交變電流完成一次周期性變化所用的時間叫周期，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.瞬時值：交變電流某一時刻時值，用e、u、i表示。

3.峰值（最大值）：即是最大的瞬時值，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間的比值叫作交變電流的平均值，平均值是利用E=n來進(jìn)行計(jì)算的，計(jì)算電量時只能利用平均值。

（作者單位：內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)第一中學(xué)）