高中物理课时作业7认识交变电流含解析粤教版选修321116180
【高中物理】2018-2019学年高中物理课时分层作业7交变电流教科版选修3-.doc
课时分层作业(七) 交变电流[基础达标练](时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．如图所示，属于交流电的是( )A B C DC[方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们是直流电．C选项中电流的大小和方向都随时间做周期性变化，故选C项．]2. (多选)如图2114所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )图2114 A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小AD[0～π2ω的时间内，t＝0时刻，磁通量为0，感应电流最大，之后到t＝π2ω的时间内，穿过线圈的磁通量一直在增大，而线圈中的感应电流一直在减小，即穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小．]3.如图2115所示，匝数为100的圆形线圈绕与匀强磁场方向垂直的轴OO′以50 r/s的转速转动，穿过线圈的最大磁通量为0.01 Wb.从图示的位置开始计时，则线圈中感应电动势瞬时值的表达式为( )【导学号：24622058】图2115A．e＝50sin ωt VB．e＝314cos 314t VC．e＝50cos ωt VD．e＝314sin 314t VB[线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，产生的交流与线圈形状无关，由E＝NBSω可知，E m与线圈面积S、角速度ω有关，角速度ω＝2×3.14×50 rad/s＝314 mrad/s.最大值E m＝NBSω＝NΦmω＝314 V．线圈从图示位置即与中性面垂直时开始计时，此时感应电动势达到最大值，据三角函数关系可得出e＝314cos 314t V．B对．]4．(多选)如图2116所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.5sin 20t V，由该表达式可推知以下哪些物理量 ( )图2116A．匀强磁场的磁感应强度B．线框的面积C．穿过线框的磁通量的最大值D．线框转动的角速度CD[根据正弦式交变电流的感应电动势的瞬时值表达式：e＝BSωsin ωt，可得ω＝20 rad/s，而磁通量的最大值为Φm＝BS，所以可以根据BSω＝0.5 V求出磁通量的最大值．]5．如图2117甲为风速仪的结构示意图，在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈产生的电流随时间变化的关系如图2117乙．若风速减小到原来的一半，则电流随时间变化的关系图可能是 ( )【导学号：24622059】甲乙图2117A BC DC[根据E m＝NBSω，若风速减小到原来的一半时，则最大感应电动势也变小，所以感应电流也变小；根据转速与周期成反比，可知，若风速减小到原来的一半时，则周期变大为原来两倍，故C项正确，A、B、D项错误．]6．如图2118所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是下图中的( )图2118A B C DA[由题意知线圈总有一半在磁场中做切割磁感线的匀速圆周运动，所以产生的仍然是正弦交变电流，只是感应电动势最大值为全部线圈在磁场中匀速转动情况下产生的感应电动势最大值的一半，所以B、C项错误；再由右手定则可以判断出A项符合题意．]二、非选择题(14分)7．如图2119甲所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求：甲乙图2119(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(2)线圈产生的感应电动势最大值E m为多大？线圈转到什么位置时取得此值？(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式，并在图2119乙中作出图像．【解析】(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值Φ＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wbm(2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值E m＝NBSω＝480π V(3)感应电动势的表达式e ＝E m cos ωt ＝480πcos 100πt V 图像如图所示【答案】 见解析[能力提升练](时间：25分钟 分值：50分)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )【导学号：24622060】A.π2 B.2π C ．2πD ．πB [线圈转动180°过程中的平均感应电动势：E －＝ΔΦΔt ＝2BS π/ω＝2BS ωπ；最大值：E m ＝BS ω，平均值和最大值之比：E －E m ＝2π，故B 选项正确．]2.如图2120所示为一台发电机的结构示意图，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M 是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M 共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e 随时间t 变化规律的是( )图2120D[切割磁感线的边以恒定的速率垂直于磁场运动，所处位置的磁感应强度大小不变，所以产生大小不变的电动势，由右手定则可判断电流方向每半周期改变一次，所以D 正确．]3．一台旋转电枢式交流发电机，在正常工作时的正弦电动势e＝2202sin 100πt V，由于超负荷使电枢转速降低了110，这时的电动势是( )【导学号：24622061】A．e＝2202sin 100πt V B．e＝2202sin 90πt V C．e＝1982sin 100πt V D．e＝1982sin 90πt VD[由于超负荷，使电枢转速降低了110，即转速变为原来的910，n′＝0.9n，所以电动势的最大值E m′＝NBSω′＝0.9E m＝0.9×220 2 V＝198 2 V，角速度ω′＝2πn′＝2π×0.9n＝0.9ω＝0.9×100π rad/s＝90π rad/s，故正确答案为D.] 4．(多选)如图2121所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图所示的电流，则( )图2121A．在t1到t2时间内，甲、乙相吸B．在t2到t3时间内，甲、乙相斥C．t1时刻两线圈间作用力最大D．t2时刻两线圈间吸引力最大AB[甲回路电流的磁场减弱时，由楞次定律知，乙回路将产生与甲同向环绕的感应电流，甲、乙电流之间通过磁场发生相互作用，甲、乙相吸．同理，当甲中电流增强时，甲、乙互相排斥，故A，B两项都正确；t1时刻，甲中电流产生的磁场变化率为零，则乙线圈感应电流瞬时值为零，而t2时刻，甲中的电流变化最快，乙中感应电流最强，但此时甲中电流瞬时值为零，所以t1、t2时刻，甲、乙电流间相互作用力为零，C、D两项都错误．]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5. (10分)一个100匝的矩形线圈，其面积为200 cm2、电阻为10 Ω，与外电阻R＝90 Ω相接后，它在匀强磁场中转动所产生的感应电流随时间变化的图像如图2122所示，求线圈所在匀强磁场的磁感应强度的大小．图2122【解析】设匀强磁场的磁感应强度大小为B，感应电动势的峰值E m＝NBSω＝NBS 2πT，由闭合电路欧姆定律得：I m ＝EmR＋r，由此可得：B＝R＋r TIm2πNS由图知：I m＝π×10－2A，t＝0.10 s，由题可知：S＝200 cm2＝0.02 m2，R＋r＝90 Ω＋10 Ω＝100 Ω，N＝100，把上述条件代入B＝R＋r TIm2πNS得：B＝0.025T.【答案】0.025 T6．(16分)一个面积为S的单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中以其一条边ab为转轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．t＝0时线圈位置如图2123甲所示，线圈中感应电动势e与时间t的关系图像如图2123乙所示，感应电动势的最大值和周期可以从图中读出．则：甲 乙图2123(1)磁感应强度B 多大？(2)画出t ＝0时线圈与磁场间相对位置关系． (3)在t ＝T 12时，线圈平面与磁感应强度方向的夹角多大？【解析】 (1)由e t 图像可直接读得E m 和T ， 由E m ＝BS ω和ω＝2πT得：B ＝E m T2πS. (2)t ＝0时线圈中感应电动势为最大值，故该时刻线圈与磁场的位置关系如图a 或b 所示．a b(3)由图乙可知e ＝E m cos ωt ＝E m cos2πTt ，当t ＝T 12时，有e ＝E m cos(2πT ·T 12)＝E m cos π6，即线圈平面与磁感应强度方向的夹角θ＝π6＝30°. 【答案】 (1)E m T2πS(2)见解析图 (3)30°。
高中物理 《认识交变电流》教案 粤教版选修3-2
交变电流的教案一、教学目标1．了解交变电流是是怎样产生的．2．理解交变电流的变化规律．3．认识交变电流的最大值、有效值、周期、频率．二、重点、难点分析1．重点分析交变电流产生的物理过程．使同学了解线圈在磁场中旋转一周的时间内，电流的大小及方向是怎样变化的．2．交流电有效值的概念，既是重点又是难点，要使同学理解它的物理意义及在实际中的应用．3．分析交变电流的大小及方向时，线圈运动方向（v）与磁感强度（B）之间的角度关系，是得出交流电变化规律的关键，应注意．三、教具1．示波器，看交变电流图像．2．手摇式交流发电机模型．该发电机可使2.5V小灯泡发光，可使电流表指针摆动．3．可拆式发电机模型．转子可取出、放入，不能真发电，为讲电流方向用．4．挂图，交流发电机．四、主要教学过程（一）引入新课1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门．今天我们使用的电灯、微波炉等家用电器中的交流电是怎样产生并且怎样送到我们的家庭中来的呢？这就是这一章要学习的主要内容，先看“交变电流的产生”．（二）主要教学过程设计1．首先演示手摇发电机，操作时由快转到慢转，使同学看出一闪一闪的亮，快转时则不易看出闪亮．告诉同学：“这就是交变电流”．同时指出：我们点的电灯也是一闪一闪，只不过每秒闪50次看不出来．再将发电机模型中的灯泡取下，连接上电流表，慢慢旋转手摇发电机，使同学看出电流表指针忽大忽小、忽左忽右的摆动．演示目的：使同学对交变电流有一感性认识，即电流的强弱与方向都在随时间做周期性的变化．指出：这些都属交变电流直流．电流的强弱虽然变化，但方向没变．板书：“强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流”．提出问题：这种交变电流是怎样产生的呢？3．挂图或板图（1）首先对原理图1做一些说明．①线圈所在磁场为匀强磁场．②设线圈为矩形线圈，如图2．③图1中线圈abcd为图2中线圈abcd水平放置时的图景，线圈平面与磁感线垂直．图1中abcd所在位置为中性面．（2）规定t=0的时刻为图1中线圈所在的位置为起始时刻，即由中性面开始，逆时针方向转动．角速度为ω．4．分析交变电流产生的过程．（1）先看感应电流方向．根据右手定则引导同学判定线圈在磁场中由中性面开始逆时针方向转动一周的过程中，感应电流的方向改变两次．（2）再看感应电流的大小．全过程可将线圈在磁场中的位置分为如图3所示的0、1、2、3、4、5、6、7八个位置，引导同学讨论在各个位置时，感应电动势的大小．①位置0、4：由于B∥v所以e0=e4=0；线框abcd中无感应电动势．②位置2、6：此时B⊥v所以e2=2Blv，线框中感应电动势e2=e6=2BLv=Em，为感应电动势最大值．③位置1、5：见图4．e1＝Blv⊥=BLvsinθ＝BLvsinωt．e5=Blv⊥=BLvsin（180°＋θ）=-BLvsinωt，负号只表示电动势的方向，即线框中感应电动势由cd边流入，ab边流出，abcd中感应电动势的大小e1=e5=2BLvsinωt=Emsinωt．④位置3、7：e3=BLv⊥=BLvsinωt．e7=Blv⊥=Blvsin（360°-θ）=BLvsinωt．线框abcd中感应电动势大小后半周的讨论，同学会熟练一些．教师应引导同学注意后半周内电动势方向的变化．最后，总结出交变电流的变化规律：在线框旋转一周的时间内，感应电动势的方向变化两次，即每经过中性面变化一次．感应电动势的大小随时间按正弦规律变化，故称为正弦交变电流．5．画出交变电流图像，同时指出若电路闭合，则交变电流、电压的表达式都可写出．上述教学过程暂告一段落，同学可放松一下，教师则可简单介绍一下发电机的实际知识（转子、定子、电枢……）．然后，开始本节课的第二个高潮．6．介绍表征交变电流的几个物理量．由交变电流图像，指出最大值Em、周期T．板书： Em=2BLv．介绍民用及工业用电的频率为50Hz．周期为0.02s，民用交变电流的最大值为311V．提出问题：我们平时常说的220V又是什么值呢？引入有效值概念．7．有效值．板图：甲、乙图中电炉烧水，设壶材料同、水质量相等、水的初温相同．同时加热，若在相同时间内使两壶水烧开．即直流在电阻上产生的焦耳热与交流在相同电阻相同时间内产生的焦耳热相等时，称直流的电压（或电流）为交变电压（或电流）的有效值．板书： Q直=Q交．提问：交变电压的最大值Um=311V时，它的有效值U=？指出：通常所说交变电压的大小均指有效值，交流电压表或交流电流表的示数也均指有效值．8．巩固．试电笔上的氖管，起辉电压为86.6V．若将其接在电压为70.7V，频率为50Hz的交流电源上，氖管能发光吗？提问式启发：70.7V指的是电压的什么值？答：有效值．所以氖管可以发光．又问：频率为50Hz，氖管每秒闪光多少次？答：f=50HZ，则每秒有100次达峰值电压，所以每秒闪光100次．又问：这个交流电压的表达式怎样写？答：f=50HZ，ω=2πf=100rad/s．Um=100V，所以U=100sin100πt（V）．（三）课堂小结1．线圈在磁场中旋转，线圈所围面积中磁通量发生变化，产生感应电动势，外电路闭合时，有交变电流．线圈每旋转一周，两次经过中性面，电流方向改变两次；线圈两次与中性面垂直时达峰值．交变电流按正弦规律变化．2．正弦交变电流的瞬时值表达式为：3．交变电流有效值的概念必须清楚，即交流与直流在热效应相等的条件下，直流电压（电流）值为交变电压（电流）的有效值．五、教学说明1．本教案密度较大，对基础好的学生可一气呵成，将有关交变电流的基础知识一并托出，下节课可安排一定时间复习，如给出交变电流图像，要求能识别出周期、最大值，计算出频率、角频率、有效值等等，使知识落实．对基础差的学生则可将本节内容分成两节进行，将知识点落实的工作一步步完成．2．有条件的学校，可将Em=BSω及Em=NBSω的知识在习题课中补充给学生．。
粤教版物理选修32作业第2章 交变电流 第1第2节
第二章交变电流第一节认识交变电流第二节交变电流的描述1.强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________;强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流。
2.交变电流是由________发电机产生的.当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流。
线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面,线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________.3.交流发电机的线圈在磁场中匀速转动,感应电动势e的变化规律为____________。
若把线圈和电阻R′连成闭合电路,设总电阻为R,则电路中电流的瞬时值i＝________________，电阻R′上的电压瞬时值u＝________________、4。
家庭电路中的交变电流是________电流,它是一种最________、最________的交变电流.5。
（双选)下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有（）6。
下列各图中,哪些情况线圈中不能产生交流电（)7.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,下列说法中正确的是（)A。
在中性面时,通过线圈的磁通量最大B。
在中性面时，感应电动势最大C.穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D.穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零【概念规律练】知识点一交变电流的产生1。
一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时（）A.线圈平面与磁感线方向平行B。
通过线圈的磁通量达到最大值C.通过线圈的磁通量变化率达到最大值D.线圈中的电动势达到最大值2.如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )图1A。
线圈每转动一周，指针左右摆动两次B。
图示位置为中性面，线圈中无感应电流C.图示位置ab边的感应电流方向为a→bD。
线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零知识点二用函数表达式描述交变电流3.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min,若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时,所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经错误! s,交流电动势的大小为________ V、4。
2019年高中物理第二章交变电流课时跟踪检测(七)认识交变电流交变电流的描述(含解析)粤教版选修3-
认识交变电流交变电流的描述1．如图所示的各图像中表示交变电流的是( )解析：选 D B、C 两图像中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但方向从图上看在t 轴一侧方向不变，故不是交变电流。
A图中电流的方向没发生变化，不是交变电流。
D图中，从图上看电流分布在t 轴两侧，电流的大小、方向均做周期性变化，是交变电流，故选D。
2 .(多选)某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量① 随时间变化的规律如图1所示，则( )图1A. t i时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大B. t2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零C. t3时刻，线圈中的感应电动势为零D. t4时刻，线圈中的感应电动势最大△①解析：选CD 11时刻，穿过线圈的①最大，但为零，A错误；t2时刻，穿过线圈的△① △①①等于零，但H最大，B错误；t3时刻，①最大，益等于零，感应电动势等于零，C正确；△①t4时刻，①等于零，但益最大，感应电动势最大，D正确。
3.一交流发电机的感应电动势e= E msin cot,如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为（）A. e'= 2E m sin 2 otB. e'= 2&sin 4 otC. e'= 4E m sin 2 ot D . e'= 4E m Sin 4 ot解析：选 C e= E msin o t = NBSo sin ot,现N'= 2N, o'= 2o,贝U E m'= 4E m,所以感应电动势的瞬时值表达式将变为e'= 4E m sin 2 ot。
4•如图2所示，一矩形线圈abed，已知ab边长为l i, be边长为12,在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕00轴以角速度o从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为（）图2A. 0. 5BI1I23 sin cotB. 0. 5BI1I23COS cotC. Bi l l 2 o sin cot D . Bi l l 2 o cos ot解析：选 D 因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即从垂直于中性面开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最大为E m= BI1I2O,感应电动势的表达形式应为余弦形式，因此在t 时刻线圈中的感应电动势为Bi l l 20 COS cot，故正确选项为Db5. 如图3所示，矩形线圈ABC［放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈以相同的角速度分别绕00、AD EF、AB轴线匀速转动，线圈中产生的最大感应电动势分别为E、E＞、E、曰，则下列判断正确的是（）图3A. E = Ea, E3 = EtB. E = Ea = Es,日=0C. Ei = E2 = E3 = E4D. E =吕,E> =日解析：选B线圈以相同的角速度分别绕OO、AD EF在匀强磁场中匀速转动时，产生的最大感应电动势为E= BSw,和转轴的位置无关，即E=吕=E3，当线圈绕AB轴转动时，线圈的磁通量始终为零，无感应电动势，即巳=0,故B正确。
高中物理第二章交变电流认识交变电流交变电流的描述学案粤教版选修32
学案1 认识交变电流 交变电流的描绘[学习目的定位] 1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念.2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律.3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义．1．感应电动势的大小根本式：E ＝n ΔΦΔt(法拉第电磁感应定律) 导出式：E ＝BLv(导体切割磁感线时的感应电动势)2．感应电动势的方向根本规律：楞次定律 导出规律：右手定那么一、观察交变电流的图象电流或电压随时间变化的图象叫做波形图．我们通常利用示波器观察波形图．二、交变电流的产生1．交变电流是由交流发电机产生的，图1是交流发电机的原理图．交流发电机的最根本构造是线圈和磁极，线圈可绕中心轴转动．线圈两端连接在彼此绝缘的两个滑环上，固定的电刷A 、B 压在滑环K 、L 上，由电刷把电流引出．图12．中性面：当线圈转到线圈平面与磁感线垂直的位置时，ab 边和cd 边不切割磁感线，线圈中不产生感应电动势，感应电动势为0，这个位置叫中性面．三、用函数表达式描绘交变电流假设线圈从中性面开场计时，感应电动势e 的变化规律为e ＝Em·sin_ωt.式中e 叫做电动势的瞬时值，Em 叫做电动势的峰值，Em ＝nBSω.四、用图象描绘交变电流1．图2表示正弦式电流的电动势e 随时间变化的图象．图22．线圈转动一周的过程中，出现两次最大值，电流方向改变两次．3．图3表示几种常见的交变电流的波形(a)示波器中的锯齿波扫描电压(b)电子计算机中的矩形脉冲(c)激光通信中的尖脉冲图3一、交变电流的产生[问题设计]图4假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图4甲至丁所示．请分析判断：(1)在线圈由甲转到乙的过程中，AB 边中电流向哪个方向？(2)在线圈由丙转到丁的过程中，AB 边中电流向哪个方向？(3)线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？(4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E 经过负载流向F 的电流记为正，反之记为负．在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻．答案 (1)由B 到A (2)由A 到B(3)线圈转到甲或丙位置时线圈中没有电流，称为中性面．线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大． (4)[要点提炼]1．正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于匀强磁场中，并绕垂直磁场方向的轴匀速转动．2．中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置．(1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零．(填“最大〞或“为零〞)(2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变两次．二、用函数表达式描绘交变电流[问题设计]如图5是图4中线圈ABCD 在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．设AB 边长为L1，BC 边长为L2，线圈面积S ＝L1L2，磁感应强度为B ，线圈转动角速度为ω那么：图5(1)甲、乙、丙位置AB 边产生的感应电动势各为多大？(2)甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？(3)假设线圈有N 匝，那么甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？答案 (1)甲：eAB ＝0乙：eAB ＝BL1vsin ωt ＝BL1·L2ω2sin ωt ＝12BL1L2ωsin ωt ＝12BSω·sin ωt 丙：eAB ＝BL1v ＝BL1·ωL22＝12BL1L2ω＝12BSω (2)整个线圈中的感应电动势由AB 和CD 两局部组成，且eAB ＝eCD ，所以甲：e ＝0乙：e ＝eAB ＋eCD ＝BSω·sin ωt丙：e ＝BSω(3)假设线圈有N 匝，那么相当于N 个完全一样的电源串联，所以甲：e ＝0乙：e ＝NBSωsin ωt丙：e ＝NBSω[要点提炼]1．正弦式交变电流瞬时值表达式：(1)当从中性面开场计时：e ＝Emsin_ωt.(2)当从与中性面垂直的位置开场计时：e ＝Emcos_ωt.2．正弦式交变电流的峰值表达式：Em ＝nBSω与线圈的形状及转动轴的位置无关．(填“有关〞或“无关〞)3．两个特殊位置：(1)中性面：线圈平面与磁场垂直．e 为0，i 为0，Φ最大，ΔΦΔt 为0.(填“0”或“最大〞) 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向要改变，线圈转动一周，感应电流方向改变两次．(2)垂直中性面：线圈平面与磁场平行．e 为最大，i 最大，Φ为0，ΔΦΔt最大．(填“0”或“最大〞) 三、用图象描绘交变电流[要点提炼]1．正弦式交变电流的图象及应用：或从中性面计时 从垂直中性面(B ∥S)计时图6(1)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，开场计时时线圈所处的位置不同，得到的i －t 图象也就不同(如图6)；(2)要注意从图象中找出两个特殊位置所对应的时刻．2．对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．(1)交变电流：方向随时间做周期性变化的电流，简称交流．(2)直流：方向不随时间变化的电流．(3)图象特点①恒定电流的图象是一条与时间轴平行的直线．②交变电流的图象有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，随时间做周期性变化．一、交变电流的判断例1(双选)如以下图所示图象中属于交流电的有()解析根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看大小．答案AC二、正弦式交变电流的产生例2(双选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，以下说法正确的选项是()A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边有效切割磁感线的速度为零解析线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，也应该知道此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大．故C、D选项正确．答案CD三、交变电流的规律例3有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图7所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问：图7(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少．(2)假设从中性面位置开场计时，写出感应电动势随时间变化的表达式．(3)线圈从中性面位置开场，转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大．解析(1)交变电流电动势的峰值为Em＝2nBLv＝nBSω＝10×0.5×0.22×10 π V≈6.28 V电流的峰值为Im＝EmR≈6.28 A.(2)从中性面位置开场计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin ωt≈6.28 sin 10πt V.(3)线圈从中性面位置开场转过30°，感应电动势e＝Emsin 30°≈3.14 V.答案(1)6.28 V 6.28 A(2)e＝6.28sin 10πt V(3)3.14 V四、交变电流的图象例4(单项选择)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图8所示，由图中信息可以判断()图8A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C．从A～D线圈转过的角度为2πD．假设从O～D时刻历时0.02 s，那么在1 s内交变电流的方向改变100次解析根据题图，首先判断出交变电流的瞬时值表达式i＝Imsin ωt.其中Im是交变电流的最大值，ω是线圈旋转的角速度．另外，应该进一步认识到线圈是从中性面开场旋转，而且线圈每旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向，从题图可以看出，在O、B、D时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A、C时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A到D，线圈旋转3/4周，转过的角度为3π/2；假如从O到D历时0.02 s，恰好为一个周期，所以1 s 内线圈转过50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次．综合以上分析可得，只有选项D正确．答案 D1．(交变电流的产生)(单项选择)以下各图中，线圈中不能产生交变电流的有( )答案 A2．(交变电流的规律)(双选)如图9所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l1，ab ＝cd ＝l2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，那么( )图9A ．以OO′为转轴时，感应电动势e ＝Bl1l2ωsin ωtB ．以O1O1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl1l2ωsin ωtC ．以OO′为转轴时，感应电动势e ＝Bl1l2ωcos ωtD ．以OO′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl1l2ωsin (ωt ＋π2) 答案 CD解析 以O1O1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流．无论是以OO′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl1l2ω.由于是从与磁场平行的面开场计时，产生的是余弦式交变电流，故C 、D 正确．3．(交变电流的图象)(单项选择)一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图10甲所示，那么以下说法中正确的选项是( )图10A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，感应电动势到达最大D ．该线圈产生的相应感应电动势的图象如图乙所示答案 B解析 由题图甲可知t ＝0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面．t ＝0.01 s 时刻，磁通量为零，但变化率最大，所以A 项错误，B 项正确．t ＝0.02 s 时，感应电动势应为零，C 、D 项均错误．4．(交变电流的规律)如图11所示，线圈的面积是0.05 m2，共100匝，匀强磁场的磁感应强度B ＝1π T ，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时，求：图11(1)假设从线圈的中性面开场计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．(2)从中性面开场计时，线圈转过130s 时电动势瞬时值多大？ 答案 (1)e ＝50sin(10πt)V (2)43.3 V解析 (1)n ＝300 r/min ＝5 r/s ，因为从中性面开场转动，并且求的是瞬时值，故e ＝Emsin ωt ＝NBS ·2πnsin (2πnt)＝50sin (10πt)V(2)当t ＝130 s 时，e ＝50sin (10π×130)V≈43.3 V题组一 交变电流的产生1．(单项选择)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时( )A ．线圈平面与磁感线方向平行B ．通过线圈的磁通量到达最大值C ．通过线圈的磁通量变化率到达最大值D ．线圈中的感应电动势到达最大值答案 B解析 中性面是通过磁通量最大的位置，也是磁通量变化率为零的位置，即在该位置通过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，无感应电流．B 正确．2．(单项选择)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的选项是( )A ．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B ．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C ．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D ．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次答案 C解析 根据交流电的变化规律可得，假如从中性面开场计时有e ＝Emsin ωt 和i ＝Imsin ωt ；假如从垂直于中性面的位置开场计时有e ＝Emcos ωt 和i ＝Imcos ωt ，不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流和感应电动势方向都改变两次．C正确．3．(单项选择)如图1所示，一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′沿顺时针方向转动，引出线的两端分别与互相绝缘的两个半圆形铜环M和N相连．M和N又通过固定的电刷P 和Q与电阻R相连．在线圈转动过程中，通过电阻R的电流()图1A．大小和方向都随时间做周期性变化B．大小和方向都不随时间做周期性变化C．大小不断变化，方向总是P→R→QD．大小不断变化，方向总是Q→R→P答案 C解析半圆环交替接触电刷，从而使输出电流方向不变，这是一个直流发电机模型，由右手定那么知，外电路中电流方向是P→R→Q.题组二交变电流的图象4．(单项选择)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab边垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图2所示，线圈的cd边分开纸面向外运动．假设规定沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，那么能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图象是()图2答案 C解析 线圈在磁场中从题图位置开场匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电．对于题图起始时刻，线圈的cd 边分开纸面向外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定那么判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向一样，所以C 对．5．(双选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形图如图3所示，以下说法中正确的选项是( )图3A ．在t1时刻穿过线圈的磁通量到达峰值B ．在t2时刻穿过线圈的磁通量到达峰值C ．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率到达峰值D ．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率到达峰值答案 BC解析 从题图中可知，t1、t3时刻线圈中感应电流到达峰值，磁通量变化率到达峰值，而磁通量最小，线圈平面与磁感线平行；t2、t4时刻感应电流等于零，磁通量变化率为零，线圈处于中性面位置，磁通量到达峰值，正确答案为B 、C.6．(双选)如图4甲所示为一个矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．线圈内磁通量随时间t 变化的图象如图乙所示，那么以下说法中正确的选项是 ( )图4A ．t1时刻线圈中的感应电动势最大B ．t2时刻ab 的运动方向与磁场方向垂直C ．t3时刻线圈平面与中性面重合D ．t4、t5时刻线圈中感应电流的方向一样答案 BC解析 t1时刻通过线圈的Φ最大，磁通量变化率ΔΦΔt最小，此时感应电动势为零，A 错；在t2、t4时刻感应电动势为Em ，此时ab 、cd 的运动方向垂直于磁场方向，B 正确；t1、t3、t5时刻，Φ最大，ΔΦΔt＝0，此时线圈平面垂直于磁场方向，与中性面重合，C 正确；t5时刻感应电流为零，D 错．故正确答案为B 、C.7．(双选)如图5甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动．从线圈平面与磁场方向平行时开场计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，那么在t ＝π2ω时刻 ( )图5A ．线圈中的电流最大B ．穿过线圈的磁通量为零C ．线圈所受的安培力为零D ．线圈中的电流为零答案 CD解析 线圈转动的角速度为ω，那么转过一圈用时2πω，当t ＝π2ω时说明转过了14圈，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B 错误，由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，A 错误，C 、D 正确．题组三 交变电流的规律8．(单项选择)一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的感应电动势为e ＝102sin (20πt) V ，那么以下说法正确的选项是( )A ．t ＝0时，线圈位于中性面B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量为零C ．t ＝0时，线圈切割磁感线的有效速度最大D ．t ＝0.4 s 时，电动势第一次出现最大值答案 A解析 由电动势e ＝102sin (20πt) V 知，计时从线圈位于中性面时开场，所以t ＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A 正确，B 、C 错误．当t ＝0.4 s 时，e ＝102sin(20π×0.4) V ＝0，D 错误．9．(单项选择)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V ，那么该线圈由图6所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为( )图6A ．50 VB ．25 3 VC ．25 VD ．10 V答案 B解析 由题给条件知：交变电流瞬时值表达式为e ＝50cos ωt V ＝50cos θ V ，当θ＝30°时，e ＝25 3 V ，B 对．10．(单项选择)交流发电机在工作时电动势为e ＝Emsin ωt ，假设将发电机的转速进步一倍，同时将线圈所围面积减小一半，其他条件不变，那么其电动势变为( )A ．e′＝Emsin ωt 2B ．e′＝2Emsin ωt 2C ．e′＝Emsin 2ωtD ．e′＝Em 2sin 2ωt 答案 C解析 交变电动势瞬时值表达式e ＝Emsin ωt ，而Em ＝nBSω.当ω加倍而S 减半时，Em 不变，故正确答案为C 选项．11．如图7所示，匀强磁场的磁感应强度为B ＝0.50 T ，矩形线圈的匝数N ＝100匝，边长Lab ＝0.20 m ，Lbc ＝0.10 m ，以3 000 r/min 的转速匀速转动，假设从线圈平面通过中性面时开场计时，试求：图7(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)假设线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈由图示位置转过π/2的过程中，交变电动势的平均值．答案 (1)e ＝314sin 314t V (2)i ＝31.4sin 314t A (3)200 V解析 (1)线圈的角速度ω＝2πn ＝314 rad/s线圈电动势的最大值Em ＝NBSω＝314 V故交变电动势的瞬时值表达式：e ＝Emsin ωt ＝314sin 314t V(2)Im ＝Em R ＋r＝31.4 A 所以交变电流的瞬时值表达式：i ＝31.4sin 314t A(3)E ＝N ΔΦΔt ＝N BS 14T ＝4NBSn ＝200 V 12．如图8甲所示，矩形线圈匝数N ＝100 匝，ab ＝30 cm ，ad ＝20 cm ，匀强磁场磁感应强度B ＝0.8 T ，绕轴OO′从图示位置开场匀速转动，角速度ω＝100π rad/s ，试求：甲 乙图8(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm 为多大？线圈转到什么位置时获得此值？(2)线圈产生的感应电动势最大值Em 为多大？线圈转到什么位置时获得此值？(3)写出感应电动势e 随时间变化的表达式，并在图乙中作出图象．答案 见解析解析 (1)当线圈平面转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值．Φm ＝BS ＝0.8×0.3×0.2 Wb ＝0.048 Wb(2)线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值Em ＝NBSω＝480π V(3)表达式e ＝Emcos ωt ＝480πcos (100πt) V图象如下图。
3.1认识交变电流-高二物理(粤教版2019选择性必修第二册)
课堂练习
2.如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体 型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若 某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时
，下列说法正确的是（C ）
A．线圈中无电流
B．电流方向将发生改变
C．线圈中的电流最大
交变电流图像
交变电流产生
公式法描述
示波器显示出来的波形图是什么形状？ 需要引进哪些物理量进行描述？
新课引入
交变电流图像
交变电流产生
公式法描述
如图所示，示波器显示的图像是正弦(余弦)曲线。它反映了灯 泡两端的电压（或通过灯泡的电流）随时间的变化规律。我们 日常生活和生产中所使用的交变电流就是按正弦规律变化的。
中性面：线圈垂直于磁感线时所处的位置称为中性面。
新课引入
交变电流图像 交变电流产生 公式法描述
（1）中性面的特点 ： ①线圈处于中性面时磁通量最大，磁通量的变化率为零， 感应电动势为零，感应电流为零；
②线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次 ，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两 （次2。）中性面的垂面的特点：线圈位于此位置时磁通量为零 ，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大。
新课引入
交变电流图像 交变电流产生 公式法描述
常见交流电有
交变电流是由交流发电机产生的。 新课引入 如图所示，交流发电机最基本的结构
交变电流图像 是线圈和磁极，线圈可绕中心轴转动。
交变电流产生 公式法描述
线圈的ab边连在金属滑环L上，cd边连 在滑环K上，固定的电刷A、B压在滑环 K、L上，由电刷将电流引出。
D．穿过线圈磁通量的变化率为0
高中物理 第二章 交变电流 第一节 认识交变电流 第二节 交变电流的描述学案 粤教版选修32
第一节 认识交变电流 第二节 交变电流的描述一、交变电流1．恒定电流强弱和方向不随时间变化的电流．称为恒定电流．2．交变电流强弱和方向随时间变化的电流．称为交变电流．3．波形图电流或电压随时间变化的图象．通常利用示波器来观察．日常生活和生产中所用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流．预习交流1把两个发光时颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正负极的方向不同，然后连接到教学用的发电机的两端（如图）．转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动．观察发光二极管的发光情况．实验现象说明了什么？答案：可以观察到两个发光二极管交替发光．该实验说明了发电机产生的电流的方向随时间变化，不是直流电，是交变电流．二、正弦交变电流的产生1．实验装置：（1）交流发电机的基本结构：线圈、磁极、滑环及电刷．（2）模型装置图（下图）：23．预习交流2根据法拉第电磁感应定律，线圈在磁场中转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，从而产生感应电流．用线圈和磁铁做成发电机，线圈中产生的感应电流怎么输出来呢？答案：如下图所示，利用电刷将感应电流输出．三、用函数表达式描述交变电流1．电动势的瞬时值N匝面积为S的线圈以角速度ω转动，从中性面开始计时，得出：e＝E m sin_ωt，其中E m＝NBSω，叫做电动势的峰值．2．感应电流的瞬时值i＝e/R＝I m sin ωt．3．电压瞬时值u＝U m sin_ωt．4．按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式交流电．预习交流3日常生活中照明电路用的是交流电，交流电的大小和方向是周期性变化的．我们为什么感觉白炽灯的明亮程度并没有变化？为什么？答案：这主要是因为交流电的大小和方向变化过快，白炽灯灯丝的温度基本不变，所以灯的亮度基本没有变化，再者人的眼睛有0.1 s的视觉暂留，也不能分辨其变化情况．四、用图象描述交变电流1．图象特点正弦式交变电流的电动势e，电压u及电流i随时间按正弦规律变化．2．线圈在匀强磁场中匀速转动一周的过程中，电动势e，电压u及电流i出现两次最大值．一、交变电流1．交变电流的大小一定是变化的吗？交变电流与直流电的最大区别是什么？答案：交变电流的大小不一定变化，如方波形交变电流，其大小可以是不变的，交变电流与直流电的最大区别在于交变电流的方向发生周期性变化，而直流电的方向不变．2．交变电流是否都是由矩形线框在匀强磁场中匀速转动的过程中产生的？答案：矩形线框在匀强磁场中匀速转动时，产生正弦交变电流，它仅是产生交变电流的一种形式，但不是唯一方式．如图所示，线圈中不能产生交变电流的是（）．答案：A解析：选项A中线圈的转动轴与磁场方向平行，不能产生交变电流；选项B、C、D中，线圈的转动轴都与磁场方向垂直，能够产生交变电流．发电机发出的及家庭电路中应用的均为交流电，但在超高压输电线上传输的为直流电，直流电便于传输，交流电方便应用．二、正弦交变电流的产生1．如图是交流发电机的示意图，线圈沿逆时针方向转动，请思考讨论以下问题：（1）线圈在由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？答案：磁感线的方向由N指向S，当线圈由甲转到乙的过程中，向右穿过线圈ABCD的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则可判断AB中的电流方向为由B流向A．（2）线圈在由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？答案：磁感线的方向由N指向S，当线圈由丙转到丁的过程中，向右穿过线圈DABC的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则可判断AB中的电流方向为由A流向B．（3）当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？答案：当线圈转到甲和丙位置（中性面位置）时，AB、CD的速度方向都与磁感线方向平行，不切割磁感线，故线圈中没有感应电动势，没有感应电流．（4）线圈转到什么位置时线圈中的电流最大？答案：当线圈转到乙和丁位置（垂直中性面的位置）时，AB、CD的速度方向都与磁感线方向垂直，此时两边垂直切割磁感线，且两边都切割磁感线产生感应电动势，所以线圈中的感应电动势最大，感应电流最大．（5）设从E经过负载流向F的电流方向为正，大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，并在横轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻．答案：根据电流的正方向，在坐标系中描出甲、乙、丙、丁四个位置的电流，并结合电流的变化情况，用平滑的曲线大致画出电流随时间变化的曲线为正弦曲线，如图．2．通过上面问题的讨论，试分析正弦交变电流有什么特点．试探究产生正弦交变电流的条件．答案：交变电流的大小随时间做正弦规律变化．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中就产生正弦交变电流．e随时间t的变化如图所示．下列说法中正确的是（）．A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值为零D ．t 4时刻线圈位于中性面答案：C解析：t 1、t 3时刻电动势为零，线圈处于中性面位置，此时磁通量最大，磁通量的变化率为零，A 错误，C 正确；t 2、t 4时刻电动势值最大，线圈处于与中性面垂直的位置，磁通量为零，B 、D 错误．中性面、中性面垂直位置的特性比较1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置．2．线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．3．线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不变．在这两个特殊位置上，穿过线圈的磁通量Φ和磁通量的变化率ΔΦΔt均不同． 三、对e ＝E m sin ωt 的理解如图甲所示，当单匝线圈ABCD 在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕中心轴转动，从经过中性面时开始计时，经过时间t ，转过角θ＝ωt ，此时相当于电源的线圈ABCD 四个边都产生电动势吗？此时ABCD 产生的感应电动势怎样计算大小？答案：设AD ＝l 1，AB ＝l 2，则矩形面积为S ＝l 1l 2 作其俯视图如图乙所示，在t 时刻，AD 边、BC 边分别切割磁感线，其速度为v ＝12ωl 2，产生的电动势分别为e 1，e 2则e 1＝Bl 1v sin θ＝Bl 1·12ωl 2sin ωt ＝12Bl 1l 2ωsin ωt ，e 2＝12Bl 1l 2ωsin ωt 由右手定则可判定它们在电路中串联连接，故整个电路的电动势为e ＝e 1＋e 2＝2Bl 1v sin ωt ＝BS ωsin ωt ．因此并不是四个边都产生电动势．只有AD 和BC 边切割磁感线产生感应电动势．e ＝2Bl 1v sin ωt ＝BS ωsin ωt ．一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V ，初始线圈平面与磁场方向垂直，其在磁场中转动的角速度是100 π rad/s ，写出感应电动势的瞬时值的表达式．答案：e ＝311sin 100πt V解析：因为E m ＝311 V ，ω＝100 rad/s ，从中性面开始计时所以产生的为正弦式交流电：e ＝E m sin ωt ＝311sin 100πt V ．1．交流电的瞬时值表达式的形式与开始计时时线圈的初位置有关．若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为：e ＝E m sin ωt ；若从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为e ＝E m sin （ωt ＋π2）＝E m cos ωt ．所以确定感应电动势的瞬时值表达式应首先确定线圈转动是从哪个位置开始计时的．2．最大值：E m ＝2NBLv ＝NBS ω＝N Φm ω，E m 与转轴的所在位置及线圈形状无关（N 为线圈匝数）．3．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的正弦式交流电与轴的位置（不一定是对称轴）、线圈的形状无关．四、正弦交变电流的规律1．利用电磁感应知识推导线圈在磁场中做匀速转动时感应电动势的最大值．答案：当线圈平面与磁场平行时，ab 、cd 边垂直切割磁感线，线圈中的感应电动势最大，设线圈匝数为N ，ab ＝cd ＝l 1，bc ＝da ＝l 2，线圈转动的角速度为ω，则有：E m ＝Bl 1·ωl 22·N ×2＝NBl 1l 2ω．设线圈的面积为S ，则S ＝l 1l 2，故E m ＝NBS ω． 2．当从中性面开始计时时，试分析单匝线圈中瞬时值的表达式．若线圈为N 匝呢？答案：（1）如图，当线圈经过中性面时开始计时，经过时间t ，线圈转过的角度为ωt ，ab 、cd 两边切割磁感线的有效速度为v sin ωt ，设ab =l 1，ad =l 2，则v =12ωl 2，ab 、cd 边切割磁感线产生的电动势相同，均为Bl 1v sin ωt ，ab 与cd 串联，总电动势为e ＝2Bl 1v sin ωt＝2Bl 1×12ωl 2sin ωt ＝Bl 1l 2ωsin ωt ＝BS ωsin ωt ． （2）若线圈有N 匝，相当于有N 个线圈串联，总电动势为e ＝NBS ωsin ωt ．3．若从垂直中性面的位置开始计时，电动势的瞬时值表达式还是按正弦规律变化吗？线圈电动势的最大值与开始计时的位置是否有关呢？答案：不按正弦规律变化．当线圈平面位于垂直中性面的位置时，t ＝0，电动势最大，所以表达式e ＝NBS ωcos ωt ．电动势的最大值对应线圈经过与中性面垂直位置时的瞬时电动势，其大小与开始计时的位置无关．有一个10匝的正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．（1）该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？（2）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？（3）写出感应电动势随时间变化的表达式．答案：（1）6.28 V 6.28 A （2）5.44 V（3）e=6.28sin 10πt V解析：（1）交变电流电动势最大值为E m=NBSω=10×0.5×0.22×10πV=6.28 V．电流的最大值为I m=m 6.28 1ERA=6.28 A．（2）线框转过60°时，感应电动势e=E m sin 60°=5.44 V．（3）由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e=E m sin ωt=6.28sin 10πt V．写出感应电动势随时间变化的表达式的关键1．找电动势最大值：交变电流电动势最大值E m＝NBSω，其中N为线圈匝数，S为线圈面积，ω为线圈转动的角速度，B为匀强磁场的磁感应强度．2．t＝0时的位置：一般来说，t＝0时在两个特殊位置．一个是中性面，此时电动势的瞬时值表达式是：e＝E m sin ωt．一个是与中性面垂直时，此时电动势的瞬时值表达式是：e＝E m cos ωt．1．关于中性面，下列说法正确的是（）．A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次答案：AC解析：中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A项正确，B 项错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向改变一次，但线圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，C项正确，D项错误．故选A、C两项．2．下列各种叙述正确的是（）．A．线框平面和磁感线平行时的位置即为中性面B．线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最大C．线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，感应电动势最大D．线框匀速转动，各时刻线速度一样大，各时刻产生感应电动势一样大答案：C解析：线框平面和磁感线垂直时的位置即为中性面，磁通量最大，但磁通量的变化率为零（切割速度方向平行于磁感线，不切割磁感线），感应电动势为零；线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线框匀速转动，各时刻线速度一样大，但速度的方向与磁场的夹角时刻变化，各时刻产生感应电动势不一样大．3．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势e 随时间t 的变化关系如图所示，则下列说法中正确的是（ ）．A ．t 1时刻通过线圈的磁通量最大B ．t 2时刻通过线圈的磁通量的变化率最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量为零D ．当e 的方向改变时，通过线圈的磁通量为零答案：C解析：由图象可知t 1和t 3时刻电动势最大，磁通量的变化率最大，线圈平面处于垂直中性面位置，穿过线圈的磁通量最小，所以A 项错，C 项正确；t 2和t 4时刻电动势为零，磁通量的变化率最小，线圈平面处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，所以B 项错；当线圈平面处于中性面位置时，电流方向发生变化，此时线圈的磁通量最大，D 项错．4．闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i ＝I m sin ωt ．保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速都增加1倍，则电流的变化规律为（ ）．A ．i ＝2I m sin 2ωtB ．i ＝4I m sin 2ωtC ．i ＝2I m sin ωtD ．i ＝4I m sin ωt答案：A解析：线圈的匝数及转速都增加1倍，电压的最大值增加到原来的4倍，线圈的匝数增加1倍，导线的电阻也增加1倍，所以最大电流只增加到原来的2倍．线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i ＝2I m sin 2ωt ．5．如图所示，有一闭合的正方形线圈，匝数N ＝100，边长为10 cm ，线圈总电阻为10 Ω．线圈绕OO ′轴在B ＝0.5 T 的匀强磁场中匀速转动，每分钟转1 500转，求线圈平面从图示位置转过30°时，感应电动势的值是多少？答案：39.25 V解析：由题给条件可知：N ＝100，B ＝0.5 T ，f ＝1 500 rad/min ＝25 Hz ，ω＝2πf ＝50π rad/s ，S ＝0.01 m 2，所以感应电动势的最大值为E m ＝NB ωS ＝100×0.5×50π×0.01 V＝78.5 V ．从图示位置（中性面位置）开始计时，产生交变电动势的瞬时值表达式为e ＝E m sinωt ，所以转过30°时的电动势e ＝E m sin 30°＝78.5×12V ＝39.25 V ．。
学年高中物理课时作业表征交变电流的物理量含解析粤教版选修_
课时分层作业(九)(时间：40分钟 分值：100分)[根底达标练]一、选择题(此题共6小题，每题6分)1．在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，那么 ( )A ．此交变电流的有效值为3 A ，最大值为3 2 AB ．此交变电流的有效值为3 2 A ，最大值为6 AC ．电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，最大值不确定D ．电阻两端的交流电压的有效值为300 2 V ，最大值为600 VA [根据交变电流有效值的定义知交变电流的有效值即为直流电的电流值，为3 A ．根据有效值与最大值的2倍关系，易知交变电流的最大值为3 2 A ，故A 正确，B 错误；根据欧姆定律U ＝IR ，那么有U 有效＝I 有效R ，U m ＝I m R ，得电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，最大值为300 2 V ．故C 、D 错误．]2．(多项选择)以下说法正确的选项是 ( )A ．任何形式的交流电压的有效值都是U ＝U m 2的关系 B ．正弦式交变电流具有U ＝U m2的关系C ．照明电压220 V 和动力电压380 V 指的都是有效值D ．交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值BCD [电压、电流的有效值和峰值之间的2倍关系是仅限于正弦式交变电流而言的．所以选项A 错误，B 正确，在交流电的讲述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，C 正确；交流电压表、电流表测的都是有效值，D 正确．]3．(多项选择)如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定 ( )A ．此交变电流的频率为5 HzB ．该交变电流的电压瞬时值表达式为u ＝12sin 10πt (V)C ．将标有“12 V 3 W 〞的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D ．图象上对应的0.1 s 时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面ABD [由图象可知，交变电流的周期T ＝0.2 s ，交变电压的最大值U m ＝12 V ，所以此交变电流的频率f ＝1T ＝5 Hz ，角速度ω＝2πT＝10π rad/s，交变电压瞬时值的表达式u ＝U m sin ωt ＝12sin 10πt (V)，选项A 、B 均正确；标有“12 V 3 W 〞的灯泡正常发光时其两端电压的有效值为12 V ，而交变电压有效值U ＝U m2＝6 2 V ，所以灯泡不能正常发光，选项C 错误；图象上对应的0.1 s 时刻，交变电压瞬时值为零，穿过发电机中的线圈的磁通量最大，发电机中的线圈刚好转至中性面，选项D 正确．]4．将正弦式交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如下图，它的有效值是( )A ．2 AB. 2 AC.22 A D ．1 AD [Q 交＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I m 22R T 2＝2R ×T 2＝RT ，Q 直＝I 2RT ，Q 交＝Q 直，故I ＝1 A ．] 5．一个小型电热器假设接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；假设把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，那么此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V C [设电热器电阻为R ，正弦交流电源的电压有效值为U 有效，接10 V 直流电源时，P ＝U 2R＝102R ，接交流电源时P 2＝U 2有效R ，联立得U 有效＝5 2 V ，故电压的最大值U m ＝2U 有效＝10 V ，选项C 正确．]6．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如下图．由图可知( )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25πt (V)B ．该交流电的电压的有效值为100 VC ．该交流电的方向每秒钟改变25次D ．该交流电加在击穿电压为110 V 的电容器两端，电容器不会被击穿B [由图可知T ＝4×10－2 s ，故f ＝1T＝25 Hz ，ω＝2πf ＝50π rad/s，所以其表达式为u ＝1002sin 50πt (V)，故A 错误；由图象可知交流电的电压最大值为100 2 V ，因此其有效值为10022V ＝100 V ，故B 正确；因为一个周期内电流方向改变两次，所以交流电的方向每秒钟改变50次，故C 错误；由图象可知交流电的最大值为100 2 V ，电容器要能正常工作，其击穿电压必须大于100 2 V ，故D 错误．]二、非选择题(14分)。
31认识交变电流同步练习(Word版含解析)
粤教版（2019）选择性必修二 3.1 认识交变电流一、单选题1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是()A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大C．t＝0.02 s时刻感应电动势达到最大D．t＝0.03 s时刻感应电动势为零2．一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO 匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。
下列说法正确的是（）A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈磁通量为零，产生的电流最大，电流的方向为图中箭头指向C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大D．线圈从丙图位置转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在减小3．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，电阻R=5Ω，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，输出的交变电压随时间变化的图象如图乙所示。
以下判断正确的是（）A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为100πrad/sC．t=0.01s时，穿过线圈平面的磁通量最大D．t＝0.02s时，电刷P的电势高于电刷Q的电势4．如图所示，面积均为S的单匝线圈（A、C、D均绕其对称轴，B绕中心轴）在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交流电动势的是（）A．B．C．D．5．如图所示，竖直长直导线通有向下的恒定电流，位于导线右侧的矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。
线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动，转动周期为T。
从图示位置开始计时，下列说法正确的是（）A．线圈中产生正弦式交流电B．14T时间内，线圈中感应电流方向为abcdaC．0=t时，线圈的磁通量最大，感应电动势也最大D．线圈每转动一周电流方向改变一次6．如图所示，KLMN是一个竖直的n匝矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，KL边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度匀速转动。
高中物理2.12.2认识交变电流交变电流的描述课时训练粤教版选修32
第二章交变电流课时训练7认识交变电流交变电流的描述基础夯实1.一矩形线框放在匀强磁场中, 线框平面与磁场垂直,以下状况下矩形线框中可以产生交流电的是()A. 线框沿磁场方向平动B. 线框沿垂直磁场方向平动C.线框绕垂直磁场方向的转轴转动D.线框绕平行磁场方向的转轴转动答案： C解析：要能使线框中可以产生交流电, 必然使线框绕垂直磁场方向的转轴转动.2. ( 多项选择 ) 以以以下图图象中属于交流电的有()答案： AC解析：交变电流的主要特色是电流的方向在变化.3. ( 多项选择 ) 有两个交变电流 : i1=5sin 20π t A、 i 2=10sin 10π t A,则以下判断正确的选项是()( 导学号 51130091)A. i1的峰值比 i 2 小B. i1的瞬市价比i 2小C.i1的周期比i 2 小D.产生i 1 发电机的转速比产生i 2发电机的转速小答案： AC解析： I 1m=5 A, I 2m=10 A .T 1==0. 1 s, T2==0. 2 s . ω1=20πrad/s,ω 2=10πrad/s.4 .( 多项选择 ) 一矩形线圈在匀强磁场中转动, 产生的交流电动势15sin(4π)V, 则以下正确的e=t是()A. 当t= 0时, 线圈平面与磁感线平行B. 当t= 0. 5 s 时 , e有最大值 15 VC.线圈的转速为 2 r/sD.当15 V 时 , 线圈平面与磁感线平行e=答案： CD解析：由表达式知 , 当t= 0 时, 线圈在中性面 ; t= 0. 5 s时 , e=0; 线圈的转速为n==2 r/s(转每秒) .5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的选项是()( 导学号51130092)1B. 线圈每转动一周, 感觉电流方向就改变一次C.线圈每经过中性面一次, 感觉电动势和感觉电流的方向就改变一次D.线圈转动一周, 感觉电动势和感觉电流方向都要改变一次答案： C解析：线圈每经过中性面一次, 感觉电动势和感觉电流的方向就改变一次, 线圈转动一周 , 感应电动势和感觉电流方向都要改变两次.6.以以以下图 , 闭合的圆形线圈绕OO'轴匀速旋转到与中性面垂直的地点时()A.穿过线圈的磁通量变化率为零B.线圈中的感觉电动势为零C.线圈中的感觉电流达最大值D.线圈中的感觉电流方向改变答案： C解析：此时线圈和磁场平行 , 磁通量为零 , 穿过线圈的磁通量的变化率最大 , 线圈中的感觉电动势和感觉电流最大 , 线圈中的感觉电流方向不变 ,C 项正确.7.有一个正弦式交流电压的图象以以以下图, 则它的刹时表达式应当是()( 导学号51130093)A. u=50sin 62 . 8t VB. u=50sin 10 t VC.u=100sin 2 πt VD.u=100sin 314 t V答案： A解析：由图象知 , U m=50 V, ω==62. 8 rad/s, 图线为正弦.8.以以以下图 , 匀强磁场的磁感强度01 T, 矩形线圈的匝数100 匝, 边长02 m, 05B= .N=ab= .bc= .m,转动角速度ω=100π rad/s,转轴在正中间 . 试求:(1)从图示地点开始计时 , 该线圈电动势的刹时表达式 ;(2)当转轴挪动至 ab 边(其余条件不变),再求电动势的刹时表达式;(3)当线圈做成半径为 r= m的圆形,再求电动势的刹时表达式 .解(1) 峰值为E m=NBSω=100π V, 从图示地点开始计时, 电动势的刹时表达式: e=E m cosω t= 100πcos 100π t V(2) 当转轴挪动至ab 边(其余条件不变)时,电动势的刹时表达式仍为e=100π cos 100 π t V(3) 当线圈做成半径为 r= m 的圆形时 , 其面积 S=π r 2=0. 1 m 2, 峰值仍为 E m =NBS ω =100π V, 电动势的刹时表达式还是 : e=100π cos 100 π t V . 9. 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框 , 当线框转至中性面时开始计时.t 1= s, 线框中感觉电动势为 50 V, 当 t 2= s 时 , 线框中感觉电动势为50V, 求 :( 导学号51130094)(1) 感觉电动势的最大值 . (2) 线框转动的角速度的大小 .(3) 线框中感觉电动势的刹时表达式 .解题目给出了计时起点为中性面 , 所以正弦交变电流的瞬市价表达式为e=E sin ω t.m将已知条件代入得 50 m sinω①=E50=E m sin ω ②将②式化成50=E sin 2 ω=E 2sin ω cosω ③mm得 cos ω , 所以 , ω =10π (rad/s)④将 ④ 代入 ① 得 m 100 (V)E =刹时表达式为 e=100sin 10 πt (V) .10. 以以以下图 , 匝数为 N 的矩形金属线圈 abcd 的面积为 S , 其电阻为 R , 绕垂直于磁场的轴匀速转动 . 求线圈由图示地点转过60°的过程中 , 经过线圈某一横截面的电荷量 .解在计算电荷量问题中 , 必然要用电流、电压均匀值=N ·, 而 ΔΦ =Φ 2- Φ 1=BS sin 60 ° =BS又, q= t 所以 q=N ·.能力提高11 . 在真空中速度6 4 × 107 m/s 的电子束连续射入两平行板间 , 以以以下图 , 极板长度v= .L=8. 0×10- 2 m, 间距 d=5. 0×10- 2 m, 两极板不带电时 , 电子将沿极板间的中线经过, 在极板上加一个 50 Hz 的交变电压sin ω, 假如所加电压的最大值超出某值c 时 , 电子束将有u=UtUU时能经过两极板 , 有时中止而不可以经过 - 19C, 电子质量 m=9. 1×10 - 31k g) .( 电子电量 e=1. 6× 10 ( 导学号 51130095)(1) U c 的大小为多少 ?(2) 求 U 0 为什么值时 , 才能使经过与中止的时间之比t 1∶ t 2=2∶1.解(1) 电子沿平行板的方向做匀速运动, 经过平行板的时间 t== 1. 25×10- 9, 交变电流的周期 T=2× 10- 2, 因为 t<T , 可以为电子在经过平行板时板间的电压 和场强是坚固不变的 , 每个能经过平行板的电子均做类平抛运动.水平方向匀速运动 : L=vt竖直方向匀加快运动: a=电子束恰巧不可以经过平行板时有 : y=at2=由以上三式得 : U c==9. 1× 103 V(2) 关于按正弦规律变化的交流电压可由数学知识联合画图获得, 电压大于U c的时间为六分之一周期才能满足条件, 即U c=U0sin所以0≈1 05×104V.U= .。
高中物理第二章交变电流第一二节认识交变电流交变电流的描述自我小测含解析粤教版选修32
- 让每一个人同等地提高自我认识交变电流 交变电流的描绘一、单项选择题1．如下图，闭合的圆形线圈绕 OO ′轴匀速旋转到与中性面垂直的地点时（）．A ．穿过线圈的磁通量变化率为零B ．线圈中的感觉电动势为零C ．线圈中的感觉电流达最大值D ．线圈中的感觉电流方向改变2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角的过程中，均匀感觉电动势和最大感觉电动势之比为（）．A ．π /2B ．2/ π C．2πD ．π3．沟通发电机在工作时的电动势为e ＝E m sin ωt ，若将其线圈的转速提高一倍，其余条件不变，则其电动势变成（）．A ． E m sin ωt /2B ．2E m sin ωtE ωtD．2 E ωtC ． m sin 2 m sin 2二、双项选择题4．如下图，正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，沿着 OO ′察看，线圈沿逆时针方向转动，已知匀强磁场的磁感觉强度为 B ，线圈匝数为 n ，边长为l ，电阻为 ，转动的角速度为 ω ，则当线圈转至图示地点时（）．RA ．线圈中感觉电流的方向为abcdaB．线圈中的感觉电流为- 让每一个人同等地提高自我nBl 2RC．穿过线圈的磁通量为0D．穿过线圈磁通量的变化率为05．矩形线圈的匝数为50，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如下图，以下结论正确的选项是（）．A．在t＝ s 和t＝ s时，电动势最大B．在t＝ s 和t＝ s时，电动势改变方向C．电动势的最大值是157 VD．在t＝ s 时，磁通量变化率达最大，其值为Wb/s6．一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感觉电动势为m，以下说法中正确的选项是（）．EA．当磁通量为零时，感觉电动势也为零B．当磁通量减小时，感觉电动势在增大C．当磁通量等于Φm时，感觉电动势等于D．角速度ω 等于E m/Φm三、非选择题7．如下图频次为50 Hz 的交变电流，其电压u＝168 sinωt V，把它加在激发电压、熄灭电压均为84 V 的霓虹灯的两头，求在半个周期内霓虹灯点亮的时间？8．如下图，匀强磁场磁感觉强度B＝T，匝数 N＝50的矩形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴 OO′匀速转动，每匝线圈长 l ＝25 cm，宽 d＝20 cm，线圈每分钟转动 1 500转．在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示地点时开始计时．（开始电流方向为正向）（ 1）写出沟通感觉电动势 e 的刹时价表达式，简单画出e－ t 图象；（ 2）若每匝线圈自己电阻r ＝Ω，外接一阻值为＝13Ω的用电器，使线圈与外电R路构成闭合电路，写出感觉电流i 的刹时价表达式，简单画出i － t 图象；（ 3）若从线圈平面垂直于磁感线的地点开始计时，感觉电动势 e′和感觉电流 i ′的瞬时表达式怎样？参照答案1．答案： C分析：此时线圈和磁场平行，磁通量为零，穿过线圈的磁通量的变化率最大，线圈中的感觉电动势和感觉电流最大，线圈中的感觉电流方向不变， C 项正确．2．答案： B分析：线圈从中性面转过180°角的过程中，磁通量变化为Φ＝Φ －Φ ＝BS－（－21BS）＝2BS，均匀感觉电动势E N2NBS2NBS①tππ最大感觉电动势 E ＝ NBSω②m则均匀感觉电动势和最大感觉电动势之比是2/ π．3．答案： D分析：沟通电动势的峰值E m＝ NBSω，因线圈的转速提高一倍，线圈的角速度变成本来的两倍．角速度ω变化时，沟通电动势的峰值也随之变成本来的两倍即 2 m，t时辰切割边E的线速度 v 的方向跟磁感线方向的夹角θ随之变成2ωt，而计时起点线圈平面所处的地点不变，因此电动势表达式变成e＝2E m sin 2ωt．应选D．4．答案： BC分析：图示地点是磁通量为零、感觉电动势最大的地点，其最大感觉电动势为nBSω，因此线圈中的感觉电流为nBl2，选项 BC正确，依据右手定章可知线圈中感觉电流的方向R为 adcba 方向．5．答案： CD分析：在 t ＝s和 t ＝s时，磁通量最大，但磁通量的变化率最小为零，因此电动势为零，方向发生改变；在t ＝s和 t ＝s时，磁通量最小为零，但磁通量的变化率最大，电动势方向不变；电动势的最大值m＝NBSω＝50××（2π/ ） V＝ 157 V，E m =n，因此E t t ＝Wb/s ． C、 D 两项正确．6．答案： BD分析：（ 1）公式法．设从线框位于中性面开始计时，则线框中产生正弦式电流，即e＝E m sin ωt ．穿过线框的磁通量Φ 随时间按余弦规律变化，即 Φ＝ Φm cos ωt ．当 Φ＝0 时，π 3），因此， e ＝± E ， A 项错误；当 Φ时， cos ωt 、t=（或m22sin ωt 、 e， B 项正确；当 Φ＝ Φm 时， cost 1，则 sin t = 3 ， e= 3E m ，222C 项错误；由m＝ BS ω ＝ m得， ω ＝ m /Φ m，D 项正确．E Φ ωE（ 2）图象法． Φ— t 图象如下图，图象在某点的斜率表示感觉电动势刹时价．由图可知， A 、C 两项错， B 项对．由 E m =Φm ω知 D 项对．17． 答案： 150 s分析： 该交变电压的最大值U ＝168 V ＝2×84 V ．因为加在霓虹灯管两头电压大于84 Vm时灯管才发光， 由图象可知在半个周期内灯管点亮的时间是t ＝ t 2－ t 1，u ＝ 168sin （ 2π ft ）V ＝ 84 V ，则 2πft 1π 1s ； 2πft 25π 5t ＝ t 2－ t 1＝1， t 1600， t 2s ，因此s ＝6660015021s ． 3 100即霓虹灯在半个周期内，有2的时间被点亮，1的时间是不发光的．338． 答案： 看法析分析：（ 1）线圈转动的周期为ω＝2π f ＝50π rad/s线圈面积 ＝ld ＝25×20×10 －4 m 2＝ m 2S因此 E m ＝NBS ω ＝50××× 50π V ＝ 196 V线圈从图示地点开始计时，则电动势刹时价表达式应为e ＝ E m cos ωt ＝196cos 50 π t Ve － t 图象如下图．（ 2）线圈总内阻 r ′＝ Nr ＝50× Ω＝ 1 Ω闭合电路的总电阻R 总＝ ＋ ′＝14 ΩR r因此感觉电流的刹时价表达式为i =e=196cos50πtA ＝14cos 50 π t AR 总14i － t 图象如下图．（ 3）若从线圈平面与磁感线垂直的地点开始计时，即从中性面开始计不时，感觉电动势和电流的刹时价表达式分别为e ′＝ 196sin 50 π t V ， i ′＝ 14sin 50π t A ．。
粤教版物理选修32作业第2章 交变电流 第7节
第七节远距离输电1。
远距离输电的基本原理:在发电站内用________变压器________电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过________变压器________所需的电压。
2。
输电线上的功率损失P＝________，降低输电损耗的两个途径为:______________________，________________________、3.现代的直流输电,只有________这个环节使用高压直流，________、________及____________仍然是交变电流.发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将________变为________，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将________换为__________，然后,配电所的变压器再将高压交变电流________成适合用户的电压、电流，送达用户。
4.(双选)下列关于电能输送的说法中正确的是（）A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B.减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C。
减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D.实际输电时，要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等5.输电导线的电阻为R,输送电功率为P、现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( ）A。
U1∶U2 B。
U21∶U错误!C.U错误!∶U错误! D。
U2∶U16。
如图1所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述错误的是( )图1A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B。
高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D。
高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【概念规律练】知识点一线路损耗问题1。
发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I,学校输入电压为U2，下列计算输电线损耗的式子中,不正确的是( ）A。
2020学年高中物理课时作业8交变电流的描述(含解析)粤教版选修3-2(最新整理)
课时分层作业（八）(时间：40分钟分值：100分）[基础达标练]一、选择题（本题共6小题,每小题6分）1．（多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生电动势的e。
t图象如图所示,则在下列时刻，表述正确的是（）A．t1、t3时刻线圈通过中性面B．t2、t4时刻线圈中磁通量最大C．t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大D．t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直AD［对于线圈在匀强磁场中转动的问题，要能够把图线和实物联系在一起，弄清转动过程中的两个特殊位置及其特征:通过中性面时磁通量最大，但磁通量变化率为零，产生的感应电动势也为零;通过中性面垂直的位置时磁通量为零，但磁通量变化率最大，产生的感应电动势也最大．综上所述，结合图象可以判断A、D正确．］2．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（)A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→d D．线圈绕P1转动时cd边受到的安培力大于绕P2转动时cd边受到的安培力A[无论是绕P1转动还是绕P2转动，线圈转到图示位置时产生的电动势都为最大值E m＝nBSω，由欧姆定律可知此时I相等，A对,B错；由右手定则可知线圈中电流方向为a→d→c →b→a，故C错；cd边所受的安培力F＝BL cd I，故F一样大，D错．］3．如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速运动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n,边长为l,电阻为R，转动的角速度为ω。
则当线圈转至图示位置时 ( )A．线圈中感应电流的方向为abcdaB．穿过线圈的磁通量不为0C．线圈中的感应电流为错误!D．穿过线圈磁通量的变化率为0C［由右手定则可知电流方向为adcba，A错误；图示位置线圈平面与磁感线平行，所以穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大,B、D错误；图示位置,线圈产生的感应电动势E m ＝nBl2ω，由欧姆定律知，线圈中的电流为I m＝EmR＝错误!，C正确．]4．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是（）甲乙A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0。
2019-2020学年高中物理课时作业7认识交变电流含解析粤教版选修3
课时分层作业(七)(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]选择题(本题共8小题，每小题6分)1．(多选)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面通过中性面时( ) A．线圈平面与磁感线垂直，此时通过线圈的磁通量最大B．通过线圈磁通量的变化率达最大值C．线圈中感应电流为零D．此位置前后的感应电流方向相反ACD[当线圈平面通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，通过线圈的磁通量最大，通过线圈磁通量的变化率为零，线圈中感应电流为零，此位置前后的感应电流方向相反，故选项A、C、D正确，B错误．]2．(多选)如图所示，其中的线圈能产生交流电的是( )A B C DBD[当线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交流电，B、D项中的线圈能产生交流电，A、C项中线圈的磁通量不发生变化，故不能产生交变电流．] 3．下列各种叙述正确的是( )A．线框平面和磁感线平行时即为中性面B．线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最大C．线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，感应电动势最大D．线框匀速转动，各时刻线速度一样大，各时刻产生的感应电动势一样大C[线框平面和磁感线垂直时即为中性面，磁通量最大，但磁通量的变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零；线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大；线框匀速转动，各时刻线速度一样大，但速度的方向与磁场的夹角时刻变化，各时刻产生的感应电动势不一样．C选项正确．] 4．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交变电流．穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是( )A．Φ最大，e最大B．Φ最小，e最小C．Φ最大，e最小D．Φ最小，e最大CD[磁通量最大时，其变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零；磁通量为零时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大．]5．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A →D 时刻线圈转过的角度为2πD ．从O →D 交变电流完成了一次全变化D [根据题图图象，可知线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．从题图来看，在O 、B 、D 时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A 、C 时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A 到D 时刻，线圈旋转34周，转过的角度为32π；从O 到D ，线圈在磁场中恰好转过一周，所以交变电流完成了一次全变化．只有选项D 正确．]6．(多选)矩形线框可以绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动，转动时线框中产生了交变电流，下列说法正确的是( )A ．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C ．每当线框转过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D ．线框经过中性面时，各边切割磁感线的有效速度为零CD [线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，不切割磁感线，所以电动势等于零，感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C 、D 选项正确．]7．(多选)关于中性面，下列说法中正确的是( )A ．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B ．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C ．线圈每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就改变一次D ．线圈每转动一周，经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次AC [中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A 正确，B 错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次，但线圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流的方向要改变两次，C 正确，D 错误．]8.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是( )A ．t ＝0.01 s 时刻Φ的变化率达最大B ．t ＝0.02 s 时刻感应电动势达到最大C ．t ＝0.03 s 时刻感应电动势为零D ．每当Φ变换方向时，线圈中的感应电动势都为最大AD [t ＝0.01 s 及t ＝0.03 s 时，Φ＝0，但ΔΦΔt最大，所以产生的感应电动势最大，选项A 正确，C 错误；t ＝0.02 s 时，Φ最大，但ΔΦΔt＝0，感应电动势为零，选项B 错误；每当Φ变换方向时，ΔΦΔt最大，感应电动势最大，选项D 正确．] [能力提升练]一、选择题(本题共6小题，每小题7分)1.如图所示，矩形闭合线圈ABCD 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时( )A ．穿过线圈的磁通量最小B ．线圈中的感应电流为零C ．线圈中的感应电动势最大D ．AB 边所受的安培力最大B [线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性面，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，也就是感应电动势最小，感应电流最小且为0，所以AB 边所受的安培力最小，因此选B.]2.一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO ′沿顺时针方向旋转，引出线的两端各与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆铜环分别与固定电刷A 、B 滑动接触，电刷间接有电阻R ，如图所示，在线圈转动的过程中，通过R 的电流( )A ．大小和方向都不断变化B ．大小和方向都不变C ．大小不断变化，方向是A →R →BD ．大小不断变化，方向是B →R →AC [线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于通过换向器和电刷，流过R的方向一直是A→R→B.]3.(多选)如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场内绕OO′轴转动．观察连接线圈电流表的指针，可以判断( )A．指针随线圈转动而摆动，并且每转一周，指针左右摆动各一次B．当线圈平面转到与磁感线垂直位置时，电流表指针偏转最大C．当线圈平面转到与磁感线平行位置时，电流表指针不发生偏转D．感应电动势和感应电流都是作周期性变化AD[当线圈平面转到与磁感线垂直时，电流为零，电流方向发生改变，所以B、C两项错；线圈在磁场中匀速转动一周时，感应电动势和感应电流都是作周期性变化，D项正确；电流方向改变两次，指针左右摆动各一次，A项正确．]4.如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( )A BC DD[因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线的方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，选项D正确．]5.(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小AD [0～π2ω为四分之一周期的时间，t ＝0时刻，磁通量为0，感应电流最大，之后四分之一周期的时间内，穿过线圈的磁通量一直在增大，而线圈中的感应电流一直在减小，即穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小．]6.(多选)如图所示，电阻为R 的正方形导线框，边长为l ，在磁感应强度为B ，方向水平向右的匀强磁场中，在t ＝0时，线框所在平面与磁场垂直，线框处于竖直平面内，现使它绕水平轴OO ′以角速度ω匀速转过180°，则在转动过程中( )A ．通过导线任意截面的电荷量为零B ．通过导线任意截面的电荷量为2Bl 2RC ．导线框中磁通量的最大变化率为B ωl 2D ．导线框中感应电流方向改变一次BC [通过导线任意截面的电荷量q ＝I Δt ＝E R ·Δt ＝ΔΦΔt ·Δt R ＝ΔΦR ＝2Bl 2R ，故B 正确；磁通量的变化率最大时，感应电动势最大且E m ＝BS ω＝B ωl 2，又E ＝ΔΦΔt，故磁通量的最大变化率为B ωl 2，故C 正确；从中性面转过180°的过程中，感应电流的方向不变，故D 错误．]二、非选择题(10分)7.在通电直导线AB 的旁边放着一个不闭合的线框abcd ，线框以OO ′为轴匀速转动，若OO ′与AB 平行(如图所示)，问：线框转动到什么位置时产生的感应电动势最小？为什么？[解析] 线框转到如图所示位置时产生的感应电动势最小．线框所在位置的磁场方向垂直纸面向里，线框转到如图所示位置时，各条边都不切割磁感线，不产生感应电动势．[答案] 见解析。
高中物理 第二章 交变电流 第一节 认识交变电流 第二节 交变电流的描述学案 粤教版选修3-2-粤教
第一节认识交变电流第二节交变电流的描述1.知道交变电流、直流的概念．2.了解交变电流的产生，会分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化．3．知道交变电流的变化规律及表示方法． 4.知道交变电流的峰值、瞬时值的含义．一、观察交变电流的图象1．恒定电流：强弱和方向都不随时间改变的电流，简称直流．2．交变电流：强弱和方向都随时间作周期性变化的电流，简称交流．3．波形图(1)定义：电流或电压随时间变化的图象．(2)观察方法：用示波器进行观察．4．日常生活和生产中所使用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流．1．如何区分直流和交变电流？提示：看电流方向是否随时间变化．二、交变电流的产生如图所示，当线圈沿逆时针方向匀速转动时，回答下列问题：(1)线圈由甲位置转到乙位置的过程中，AB边中电流方向为从B到A，由丙位置转到丁位置的过程中，AB边中电流方向为从A到B．(2)线圈转到甲和丙位置时线圈中没有电流；转到乙和丁位置时电流最大．1．交流发电机的基本结构：线圈、磁极、滑环及电刷．2．原理：闭合导体与磁极之间做相对运动，穿过闭合导体的磁通量发生变化．3．中性面定义线圈平面跟磁感线垂直的位置电流特点(1)感应电流为零；(2)每经过一次中性面，感应电流方向改变一次三、用函数表达式描述交变电流1．函数形式：N匝面积为S的线圈以角速度ω转动，从中性面开始计时，如图所示，则e＝NBSωsin ωt．用E m表示峰值NBSω，则e＝E m sin ωt．电流i＝I m sin ωt．若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时，上面表达式变为：e＝NBSωcos ωt，i＝I m cos ωt．2．正弦式交流电：按正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流．2．线圈开始的位置不同时，交变电流的峰值变吗？提示：峰值不变，只是正弦函数的角度不同．四、用图象描述交变电流1．正弦交流电的图象(1)图象函数图象瞬时电动势：e＝E m sin ωt瞬时电压：u＝U m sin ωt瞬时电流：i＝I m sin ωt注：表达式中E m、U m、I m分别是电动势、电压、电流的峰值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值．(2)物理意义：描述交变电流(电动势e，电压U，电流i)随时间t(或角度ωt)变化的规律．2．其他交变电流的波形3．我们日常用的照明用电是交变电流，但为什么我们看不到灯光的亮度发生变化？提示：交变电流的变化频率是很快的，白炽灯灯丝的温度基本不变所以其亮度不变；日光灯的发光是一闪一闪的，但由于人的眼睛的视觉暂留时间为0.1 s，所以也感觉不到日光灯发光的变化，但在黑夜只有一只日光灯发光时，晃动一个白棍就能发现照亮白棍的光是不连续的．交变电流的产生过程[学生用书P32] 1．产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流，实验装置如图所示．2．过程分析：如图所示．3．中性面(1)中性面——线框平面与磁感线垂直的位置．(2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0.(3)线圈每经过中性面一次，线圈中i 感就要改变方向．线圈转一周，感应电流方向改变两次．线圈转到与中性面垂直即与磁感线平行的平面时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以线圈的感应电动势、感应电流和线圈两端的电压都最大．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间，下列说法正确的是( )A ．线圈平面与磁感线平行B ．通过线圈的磁通量最大C ．线圈中的感应电动势为零D ．线圈中感应电流的方向改变[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点： (1)明确中性面的定义．(2)根据法拉第电磁感应定律，分析穿过线圈磁通量的变化情况． [解析] 可通过以下表格对各选项逐一分析选项 解析过程结论 A 由中性面的定义，线圈平面与磁感线垂直 × B 由于线圈平面与磁感线垂直，所以磁通量最大 √ C导线运动方向与磁感线平行，感应电动势为零 √D在中性面前后，穿过线圈的磁通量的变化由增大到减小，所以感应电流的方向发生改变√[答案] BCD在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中不产生感应电流，这样的位置叫做中性面．当线圈平面跟中性面重合时，将有如下的特征：(1)线圈的磁通量最大；(2)线圈的磁通量的变化率为零；(3)线圈中的感应电流方向在经过这个面的前后是相反的．1.如图所示为演示交流电产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置，ab边的感应电流方向由a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：选C.线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A项错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，所以B项也错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向由a→b；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，磁通量为零，但磁通量的变化率最大．交变电流的变化规律[学生用书P33] 1．导体切割磁感线分析的程序若线圈平面从中性面开始转动，如图，则经过时间t：2．正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式是：e ＝NBSωsin ωt .3．峰值：E m ＝NBSω＝NΦm ω.(1)不仅矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速转动时产生正弦式交变电流，其他形状的线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速转动时，产生的交变电流也是正弦式交变电流．(2)线圈开始的位置不同时，只是正弦式交变电流表达式中正弦函数的角度不同，峰值和函数形式不变．(3)正弦式交变电流电动势的峰值E m ＝NBSω由线圈的匝数N 、磁感应强度B 、线圈的面积S 及其转动的角速度ω确定．如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈匝数N ＝50，每匝线圈面积为0.48 m 2，转速为150 r/min ，线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时．写出交变感应电动势瞬时值的表达式．[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析：[解析] 当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间t 内转过的角度为ωt ，于是瞬时感应电动势e ＝E m sin ωt ，其中E m ＝NBSω.由题意知N ＝50，B ＝0.5 Tω＝2π×15060rad/s ＝5π rad/s ，S ＝0.48 m 2E m ＝NBSω＝50×0.5×0.48×5π V ≈188 V所以e ＝188sin 5πt V.[答案] e＝188sin 5πt V求解交变电流的瞬时值问题的答题模型2.如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是( )解析：选A.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e＝BSωsin ωt，由此判断，只有A选项符合．正弦式交变电流的图象[学生用书P34] 1．正弦交变电流随时间的变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图所示．2．交变电流(或电动势、电压)的图象反映了电流(或电动势、电压)随时间的变化关系．3．从图象上可以直接读出电流的最大值和任意时刻的电流值，以及线圈转动一周用的时间．4．图象的最大值对应线圈平面与磁场平行，图象上电流(或电动势、电压)为零时，线圈位于中性面．对于交变电流的图象要与线圈在磁场中的运动情况结合起来进行分析，从而理解图象的物理意义．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生电动势的e－t图象如图所示，则在下列时刻，表述正确的是( )A．t1、t3时刻线圈通过中性面B．t2、t4时刻线圈中磁通量最大C．t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大D．t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直[思路点拨] 解答本题应把握以下两点：(1)明确图中哪些时刻为中性面位置及其特点．(2)明确图中哪些时刻为垂直于中性面的位置及其特点．[解析] 对于线圈在匀强磁场中转动的问题，要能够把图线和实物联系在一起，弄清转动过程中的两个特殊位置及其特征：通过中性面时磁通量最大，但磁通量变化率为零，产生的感应电动势也为零；通过中性面垂直的位置时磁通量为零，但磁通量变化率最大，产生的感应电动势也最大．综上所述，结合图象可以判断A、D正确．[答案] AD将交变电流的图象和交变电流的产生过程结合在一起进行考虑是处理此类问题的有效手段．。
粤教版高中物理 第一节 认识交变电流 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 正弦交变电动势的最小值出现在（）A．线圈经过中性面时B．穿过线圈的磁通量为零时C．穿过线圈的磁通量变化最快时D．线圈边框的速度与磁感线垂直时2. 如图所示，小型旋转电枢式交流发电机中矩形线圈的电阻r＝1 Ω，匝数为10匝，线圈处在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，电路中电表为理想电表，滑动变阻器R的最大阻值为4 Ω，滑片P位于滑动变阻器的中点，线圈的转速为10 r/s，闭合开关S，电压表的示数为4 V，电流表的示数为0.5 A，则下列说法正确的是（）A．从图示开始，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为e＝cos 20πt（V）B．灯泡消耗的功率为2 WC．线圈转动过程中，通过线圈的最大磁通量约为0.01 WbD．滑动变阻器的滑片向左移，电压表、电流表的示数均变小3. 如图是交流发电机的示意图。
装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈的AB边（B端被磁极S挡住未标出）连在金属滑环K上，CD边连在滑环L 上；电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑O环和电刷保持与外电路的连接。
下列说法正确的是（）A．图示时刻，线圈中的电流为0B．图示时刻，穿过线圈的磁通量最大C．图示时刻，电流从右向左流过灵敏电流计GD．仅增大线圈转速会使灵敏电流计示数最大值变大4. 如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（）A．、时刻线圈中感应电动势最小B．、时刻线圈中感应电流方向改变C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为5. 下列i-t图像中表示交变电流的是（）A．B．C．D．6. 不计电阻的某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，R1为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R2为定值电阻．下列说法正确的是（）A．在t＝0.01 s，穿过该线圈的磁通量为零B．原线圈两端电压的瞬时值表达式为（V）C．R1处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大D．R1处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变7. 图示是交流发电机的示意图，线圈的两条边分别与两个金属滑环连在一起，线圈逆时针匀速转动时，通过滑环和电刷保持与外电路的连接，为清楚起见。
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高中物理课时作业7认识交变电流含解析粤教版选修321116180(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]选择题(本题共8小题，每小题6分)1．(多选)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面通过中性面时( ) A．线圈平面与磁感线垂直，此时通过线圈的磁通量最大B．通过线圈磁通量的变化率达最大值C．线圈中感应电流为零D．此位置前后的感应电流方向相反ACD[当线圈平面通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，通过线圈的磁通量最大，通过线圈磁通量的变化率为零，线圈中感应电流为零，此位置前后的感应电流方向相反，故选项A、C、D正确，B错误．]2．(多选)如图所示，其中的线圈能产生交流电的是( )A B C DBD[当线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交流电，B、D项中的线圈能产生交流电，A、C项中线圈的磁通量不发生变化，故不能产生交变电流．] 3．下列各种叙述正确的是( )A．线框平面和磁感线平行时即为中性面B．线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最大C．线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，感应电动势最大D．线框匀速转动，各时刻线速度一样大，各时刻产生的感应电动势一样大C[线框平面和磁感线垂直时即为中性面，磁通量最大，但磁通量的变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零；线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大；线框匀速转动，各时刻线速度一样大，但速度的方向与磁场的夹角时刻变化，各时刻产生的感应电动势不一样．C选项正确．] 4．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生交变电流．穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是( )A．Φ最大，e最大B．Φ最小，e最小C．Φ最大，e最小D．Φ最小，e最大CD [磁通量最大时，其变化率为零(切割速度方向平行磁感线，不切割磁感线)，感应电动势为零；磁通量为零时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大．]5．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A →D 时刻线圈转过的角度为2πD ．从O →D 交变电流完成了一次全变化D [根据题图图象，可知线圈是从中性面开始旋转，而且线圈旋转一周，两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．从题图来看，在O 、B 、D 时刻电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A 、C 时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零；从A 到D 时刻，线圈旋转34周，转过的角度为32π；从O 到D ，线圈在磁场中恰好转过一周，所以交变电流完成了一次全变化．只有选项D 正确．]6．(多选)矩形线框可以绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动，转动时线框中产生了交变电流，下列说法正确的是( )A ．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B ．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C ．每当线框转过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D ．线框经过中性面时，各边切割磁感线的有效速度为零CD [线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，不切割磁感线，所以电动势等于零，感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C 、D 选项正确．]7．(多选)关于中性面，下列说法中正确的是( )A ．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B ．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C ．线圈每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就改变一次D ．线圈每转动一周，经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次AC [中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率为零，A 正确，B 错误；线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次，但线圈每转一周要经过中性面两次，所以每转一周，感应电流的方向要改变两次，C 正确，D 错误．]8.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是( )A ．t ＝0.01 s 时刻Φ的变化率达最大B ．t ＝0.02 s 时刻感应电动势达到最大C ．t ＝0.03 s 时刻感应电动势为零D ．每当Φ变换方向时，线圈中的感应电动势都为最大AD [t ＝0.01 s 及t ＝0.03 s 时，Φ＝0，但ΔΦΔt最大，所以产生的感应电动势最大，选项A 正确，C 错误；t ＝0.02 s 时，Φ最大，但ΔΦΔt＝0，感应电动势为零，选项B 错误；每当Φ变换方向时，ΔΦΔt最大，感应电动势最大，选项D 正确．] [能力提升练]一、选择题(本题共6小题，每小题7分)1.如图所示，矩形闭合线圈ABCD 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时( )A ．穿过线圈的磁通量最小B ．线圈中的感应电流为零C ．线圈中的感应电动势最大D ．AB 边所受的安培力最大B [线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性面，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，也就是感应电动势最小，感应电流最小且为0，所以AB 边所受的安培力最小，因此选B.]2.一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO ′沿顺时针方向旋转，引出线的两端各与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆铜环分别与固定电刷A 、B 滑动接触，电刷间接有电阻R ，如图所示，在线圈转动的过程中，通过R 的电流( )A ．大小和方向都不断变化B ．大小和方向都不变C．大小不断变化，方向是A→R→BD．大小不断变化，方向是B→R→AC[线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于通过换向器和电刷，流过R 的方向一直是A→R→B.]3.(多选)如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场内绕OO′轴转动．观察连接线圈电流表的指针，可以判断( )A．指针随线圈转动而摆动，并且每转一周，指针左右摆动各一次B．当线圈平面转到与磁感线垂直位置时，电流表指针偏转最大C．当线圈平面转到与磁感线平行位置时，电流表指针不发生偏转D．感应电动势和感应电流都是作周期性变化AD[当线圈平面转到与磁感线垂直时，电流为零，电流方向发生改变，所以B、C两项错；线圈在磁场中匀速转动一周时，感应电动势和感应电流都是作周期性变化，D项正确；电流方向改变两次，指针左右摆动各一次，A项正确．]4.如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定转轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是( )A BC DD[因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线如图所示，磁感应强度的大小不变，仅方向发生改变，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，线框越过空隙段后，由于线框切割磁感线的方向发生变化，所以感应电动势的方向发生变化，综上所述，选项D正确．]5.(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )A．线圈中的感应电流一直在减小B ．线圈中的感应电流先增大后减小C ．穿过线圈的磁通量一直在减小D ．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小AD [0～π2ω为四分之一周期的时间，t ＝0时刻，磁通量为0，感应电流最大，之后四分之一周期的时间内，穿过线圈的磁通量一直在增大，而线圈中的感应电流一直在减小，即穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小．]6.(多选)如图所示，电阻为R 的正方形导线框，边长为l ，在磁感应强度为B ，方向水平向右的匀强磁场中，在t ＝0时，线框所在平面与磁场垂直，线框处于竖直平面内，现使它绕水平轴OO ′以角速度ω匀速转过180°，则在转动过程中( )A ．通过导线任意截面的电荷量为零B ．通过导线任意截面的电荷量为2Bl 2RC ．导线框中磁通量的最大变化率为Bωl 2D ．导线框中感应电流方向改变一次BC [通过导线任意截面的电荷量q ＝I Δt ＝E R ·Δt ＝ΔΦΔt ·Δt R ＝ΔΦR ＝2Bl 2R ，故B 正确；磁通量的变化率最大时，感应电动势最大且E m ＝BSω＝Bωl 2，又E ＝ΔΦΔt，故磁通量的最大变化率为Bωl 2，故C 正确；从中性面转过180°的过程中，感应电流的方向不变，故D 错误．]二、非选择题(10分)7.在通电直导线AB 的旁边放着一个不闭合的线框abcd ，线框以OO ′为轴匀速转动，若OO ′与AB 平行(如图所示)，问：线框转动到什么位置时产生的感应电动势最小？为什么？[解析] 线框转到如图所示位置时产生的感应电动势最小．线框所在位置的磁场方向垂直纸面向里，线框转到如图所示位置时，各条边都不切割磁感线，不产生感应电动势．[答案] 见解析。