20182019学年高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流分层训练粤教版选修32
2018-2019学年高中物理 第二章 交变电流 第一节 认识交变电流优质课件 粤教版选修3-2
第一节 认识交变电流
学习目标
1. 知道交变电流和恒定电 流. 2. 知道交流发电机的构造 ，理解交变电流产生的原 理. 3. 理解中性面的概念．
重点 难点
重点难点
1.知道什么是交变电流. 2. 掌握交变电流的产生 和特点．
1.理解线圈平面处于中性 面时的特征. 2.交变电流产生的过程分 析.
解析：在正弦交流电中，电流在一个周期内改变两次， 选项 A 错误；选项 B 正确；线圈在中性面时穿过线圈的 磁通量最大，电动势为零，选项 C、D 错误．故选 B.
答案：B
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
答案：B
2．如图是交流发电机的示意图．线圈 abcd 在磁场中 匀速转动产生交流电．线圈的 ab 边和 cd 边连在两个金属 滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连．当 线圈沿逆时针方向转动时，关于电流方向以下判断正确 的是( )
A．当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为 d→c→b→a
[典例❶] (多选)如图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( )
A．线圈每转动一周，指针左右摆动一次 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→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
解析：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 正确；图示位置线圈与磁场平行， 垂直于中性面，线圈中感应电流出现最大值，故 B 错误； 根据线圈转动方向，
可知图示位置 ab 边向右运动切割磁感线，由右手定 则可知，图示位置 ab 边的感应电流方向为 a→b，故 C 正 确；线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变 化率最大，故 D 错误．
高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流素材粤教版
第一节 认识交变电流【思维激活】1。
用打点计时器做《测量匀变速运动的加速度》的实验,在实验的过程中由于某种原因，所使用的交变电流的频率稍有增大，而实验人不知这一变化，那么，它所测量的加速度比实际的是偏大还是偏小？提示：该实验是用相等时间内相邻位移之差等于常数来测量的,公式为2aT x =∆，其中T 是交变电流的周期，f T 1=,所以，x f a ∆⋅=2，有关的测量是在频率改变的情况下进行的,代入数据还是按50Hz 来计算，因此计算的结果比实际偏小。
闭合线圈在磁场中转动时,在什么位置电流最大，在什么位置电流方向发生改变？【自主整理】1。
交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，(俗称交流）随时间按正弦规律变化的交变电流，叫做正弦式电流，正弦式电流的图像可以是正弦图象，也可以是余弦图象.2。
交变电流的产生：(1）产生机理如图2—1—1所示,将一个平面线圈置于匀强磁场中，线圈与外电路相连，组成闭合回路，使线圈绕垂直磁感线的轴OO ′做匀速转动时线圈中就会产生交变电动势和交变电流。
图2—1-1（2）中性面平面线圈在匀强磁场中旋转,当线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个位置叫做中性面，线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大磁通量的交化率为零，感应电动势为零线圈经过中性面时，内部的感应电流方向要改变一次。
【高手笔记】交变电流的产生，来自于线圈在匀强磁场中的转动，而它的变化规律,就由线圈切割磁感线的规律所决定，交变电流的生产原理为电磁感应现象，分析交变电流产生的过程时注意应用感应电流产生的条件，感应电流方向判定等“电磁感应”相关知识,分析交变电流变化规律时注意应用图像的方法对感应电动势的变化,感应电流的变化,磁通量的变化进行对比分析，以降低难度，化难为易。
【名师解惑】1.正弦交变电流的瞬时值表达式是怎样导出的?剖析:设线圈从中性面起经时间t转过角度θ，则θ=ωt，此时两边ab、cd速度方向与磁感线方向的夹角分别为ωt和180°—ωt,如图2—1-2所示，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：学必求其心得，业必贵于专精e=BL ab υsin ωt +BL cd=υsin （180°-ωt )=2BL ab υsin ωt因为2·adL ωυ=代入上式中得 e=BSωsin ωt +E m sin ωt对纯电阻电路,设闭合电路总电阻为R ,由欧姆定律得闭合回路的电流瞬时值t I t R ER e i m mωωsin sin ===.此时加在电路的某一段电阻R ′上的电压瞬时值：u=iR ′=I m R ′sin ωt =U m sin ωt2。
高中物理 第2章 交变电流 第1节 认识交变电流即时训练 粤教版选修3-2
认识交变电流3-21．(2016·广西模拟)当摇动如图所示的手摇交流发电机时，发现小灯泡闪烁．此时流过小灯泡的电流是( )A．交流电B．直流电C．恒定电流D．涡流【答案】A【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流电的方向不变，而恒定电流是指大小与方向均不变，涡流是感应电流，而手摇交流发电机产生是交流电，故A正确，B、C、D错误．2．(2016·荔湾期末)图为电流i随时间t变化的图线，则其中不属于交变电流的是( )A B C D【答案】D【解析】只要电流的大小和方向均随时间周期性变化，则为交流电，故A、B、C图象均为交流电；D图象中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，故D不是交流电．3．(2016·陕西校级期中)关于交变电流与直流电的说法中错误的是( )A．如果电流大小周期性变化，则不一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化【答案】C【解析】如果只有电流做周期性变化而电流方向不变，则为直流电，故A正确；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，故B正确；只要电流的方向发生变化，则就是交流电，不一定是按正弦或余弦规律变化，故C错误；交流电的最大特征是交流的方向发生周期性变化，故D正确．本题选错误的，故选C.4．(2016·宿迁期末)下列it图象属于正弦式交流电的是( )A B C D【答案】B【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化．属于交流电的为BC，而图象为正(余)弦规律的只有B.。
2019年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讲义(含解析)粤教版选修3_2
认识交变电流交变电流的描述1．交变电流的电压和电流随时间周期变化，正弦式交变电流的图像形状是正弦(余弦)曲线。
2．线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生交变电流，其最大值与线圈的形状、转轴位置无关。
3．当线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，电流改变方向，转到与中性面垂直时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大。
一、交变电流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．特点电流方向发生周期性变化。
若方向不变，即使大小变化也是直流电。
4．波形图电流或电压随时间变化的图像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。
二、交变电流的产生1．产生交变电流是由交流发电机产生的，如图211所示，它的最基本结构是线圈和磁极。
图2112．中性面(1)定义：线圈平面垂直磁感线的位置，各边都不切割磁感线。
(2)特点：①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，感应电动势为零，感应电流为零。
②线圈经过中性面时，线圈中的电流方向要发生改变，线圈转一周有两次经过中性面，所以每转一周电流方向改变两次。
三、交变电流的描述1．交变电流的函数描述(1)正弦式电流按正弦规律变化的交变电流。
(2)正弦式电流的峰值、瞬时值(从中性面开始计时)2．交变电流的图像描述(1)物理意义描述交变电流的电动势e、电流i、电压u随时间t(或角度ωt)变化的规律。
(2)正弦式交变电流的图像。
高中物理第二章交变电流第1节认识交变电流教案粤教版选修3-2(new)
第1节认识交变电流本节教材分析三维目标（一) 知识与技能1.了解交变电流的波形图。
2。
了解交流发电机的基本结构和发电原理。
3。
了解交变电流的产生原理。
(二) 过程与方法1。
通过对交变电流波形图及模型发电机的观察与思考，了解直观表达物理量的方法.2.通过对交变电流原理的分析，了解模型在物理研究中的作用,理解分段研究的方法。
（三）情感态度和价值观通过对交变电流的认识，培养学生对科学的好奇心与求知欲，激发学生学习物理的兴趣和参与科技活动的热情。
教学重点交变电流产生的物理过程分析及中性面的特点。
教学难点交变电流产生的物理过程的分析。
教学建议建议教师上课时利用演示实验、多媒体课件播放、立体图结合侧视图分析、特殊位置结合任一位置分析等方法,使学生了解交变电流产生过程及其中性面特点。
新课导入设计导入一请同学们欣赏屏幕上的美丽图片.从法拉第发现电磁感应现象后,人们对电的研究和应用进入了一个新的里程。
在法拉第发现电磁感应现象之前，人们使用伏打电池供电,这种电池提供的是强弱和方向都不变的电流，叫做恒定电流，简称直流。
我们日常生产和生活中使用的大多是强弱和方向都随时间周期性变化的电流，叫做交变电流,简称交流.交变电流是怎样产生的？交变电流有什么特点呢？这就是这一章要学习的主要内容,我们一起先来“认识交变电流”．导入二引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。
当线框快速转动时，观察到什么现象？这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流.交变电流是怎样产生的?交变电流有什么特点呢?这就是这一章要学习的主要内容,我们一起先来“认识交变电流”．尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。
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．。
2017_2018学年高中物理第二章交变电流第1节认识交变电流学案粤教版选修3_2
第一节 认识交变电流[先填空]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：电流或电压随时间变化的图象．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． [再判断]1．交变电流是方向随时间作周期性变化的电流．(√) 2．只有按正弦规律变化的电流才是交变电流．(×) 3．交流电源没有正、负极之分．(√) [后思考]如图211所示，大小随时间周期性变化的电流就是交变电流吗？图211【提示】 不是，只有方向随时间周期性变化的电流才为交流电．[合作探讨]如图212所示，两二极管(单向导电性)按图示结构连入电路．图212探讨1：把图中电路接在干电池的两端时，可以观察到的现象是什么？【提示】当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮．探讨2：把图中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？【提示】当接在手摇式发电机两端时两个发光二极管交替闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变．[核心点击]1．交变电流与直流电的区别不同的交变电流的变化规律不同，常见的有以下几种情况，如图213所示．图213无论大小是否变化，但都有一个共同的特点，就是电流的方向一定随时间做周期性变化．1．下列选项所示的各图象中表示交变电流的是( )【解析】B、C两图象中，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轴两则，电流的大小、方向均做周期性变化，是交变电流．故选D.【答案】 D2．如选项图所示，其中不表示交变电流的是( )【导学号：97192055】【解析】A、B、D中电流i的方向发生了周期性变化，是交变电流；C中电流方向不变，是直流电，故选C.【答案】 C交变电流理解的两点注意1．只要电流的方向发生变化，即为交变电流，若方向不变，尽管大小变化亦为直流电．2．在it或ut图中，正负表示方向，若题中给出了it或ut图象，一定要注意图象的坐标原点是否为0，图中i或u值有无正负变化．[先填空]1．交流发电机的基本结构：线圈、磁极、滑环及电刷．2．过程分析(如图214所示)图2143．中性面(1)定义：线圈平面垂直磁感线时的位置．(2)特点：①感应电流为零；②线圈平面每经过一次中性面，感应电流方向就改变一次．[再判断]1．只要闭合线圈在磁场中转动就会产生交变电流．(×)2．交变电流是矩形线圈绕平行于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动产生的电流．(×) 3．矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速运动，当线圈与磁感线平行时，磁通量最小，电流最大．(√)[后思考]线圈在中性面时，磁通量、感应电动势、感应电流具有怎样的特点？【提示】线圈平面与磁场垂直的位置，即为中性面位置，在此位置磁通量最大，线圈的感应电动势和感应电流为零．[合作探讨]如图215所示是交流发电机的示意图，假定线圈沿逆时针方向转动，请思考讨论以下问题：图215探讨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？【提示】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.探讨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？【提示】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.探讨3：当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？【提示】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．[核心点击]两特殊位置的比较3．如图216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( )图216A．线圈每转动一周，电流方向改变一次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】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，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项错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则知，ab边的感应电流方向由a→b，C项对；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，也可以这样认为，线圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，D 项错．【答案】 C4．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，在图217所示位置( )【导学号：97192056】图217A ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小B ．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D ．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小【解析】 当线圈平面平行于磁感线时，穿过线圈的磁通量最小，但磁通量的变化率ΔΦΔt 最大．故选项C 正确．【答案】 C5．一闭合矩形线圈abcd 绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图218甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )图218A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最小【解析】 从题图乙可以看出，t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改变，A 错误，B 正确；t 2、t 4时刻通过线圈的磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电流均为最大，故C 、D 均错误．【答案】 B线圈在匀强磁场中转动问题的三点注意1．矩形线框在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是唯一方式． 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．。
精品2019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_74
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 ．。
高中物理 第2章 交变电流 第1节 认识交变电流课后提能训练 粤教版选修3-2
第1节认识交变电流基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)1．(2019·成都校级月考)下列说法中正确的是( )A．只有大小和方向都不发生变化的电流才是直流电B．如果电流的大小做周期性变化，则一定是交变电流C．交变电流的最大特征是电流的方向发生变化D．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的【答案】C【解析】大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．直流与交流最主要的区别在于电流的方向是否发生变化，只要方向不变就是直流．交变电流有着不同的形式，如方波电流、锯齿波电流等，不一定都是按正弦或余弦规律变化的．故C正确，A、B、D错误．2．(2019·东莞校级月考)下图中不属于交变电流的是( )A B C D【答案】D【解析】电流的方向在不断地变化的电流为交变电流，交变电流的大小不一定变化，方向一定在不断地变化．方向不变的电流为直流电，直流电电流的大小可以变化，但是方向一定是不变的．所以A、B、C是交流电，D是直流电．故选D．3．如图所示，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相互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( )A．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】C4．如图所示，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象是下图中的( )A B C D【答案】A【解析】感应电压为正弦交流电，又起始后电流方向为负方向，因此只有A正确．5．如图中的线圈产生了交流电的是( )A B C D【答案】BC6．对于正弦交流电，下列说法正确的是( )A．线圈转动一周，电流方向改变两次B．线圈转动一周，电流大小不变C．线圈转动一周，电流大小随时改变D．线圈转动一周，电流方向改变四次【答案】AC【解析】正弦交流电的电流随时间周期变化，线圈转动一周为一个周期，电流方向改变两次，故A、C正确．二、非选择题7．(2019·虎林名校期中)正弦式交变电流在一个周期内出现______次峰值，电流方向发生______次改变．我国民用电网的交变电压的有效值是________、频率是________，在一秒内共出现________次峰值．【答案】2 2 220 V 50 Hz 100【解析】根据交流电的图象可知，正弦式交流电一个周期内出现两次波峰，电流方向每周期内改变两次．我国电网交流电的电压有效值为220 V，频率为50 Hz，一个周期内出现2次峰值，所以交变电流在1 s内出现50个完整波形，则有100次峰值．能力提升8．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，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，各边不切割磁感线【答案】CD【解析】中性面磁通量最大，但不切割磁感线，感应电动势最小，且前后方向改变；在线圈与磁场方向平行时磁通量最小，但感应电动势最大，但前后方向不变．9．(多选)如图所示，观察电流表的指针，可以看到( )A．指针随着线圈转动而摆动，并且线圈转动一周，指针左右摆动一次B．当线圈平面转到跟磁感线垂直的平面位置时，电流表的指针的偏转最大C．当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，电流表的指针的偏转最大D．在匀强磁场中匀速转动的线圈里产生的感应电动势和感应电流是按正弦规律变化的【答案】AC10．(多选)(2019·新泰校级月考)交流发电机发电示意图如图所示，线圈逆时针转动的过程中，下列说法正确的是( )A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流方向改变D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B【答案】CD【解析】转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小且为零，故A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，故B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流方向改变，故C正确；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，D正确．11．图中画出了六种电流随时间变化的图象．这六个图中的电流，都随时间t做周期性变化，其中属于交流电的是________，属于正弦式交流电的是________．【答案】(a)(c)(e)(f) (c)。
最新-2018高中物理 第二章 交变电流单元测试 粤教版选
第二章 交变电流 单元测试（粤教版选修3-2）(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1．图1为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为( ) A ．7A B ．5 A C ．3 2 A D ．4 2 A 2．一电饭煲和一台洗衣机同时并入u ＝311sin 314t V 的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5 A ，洗衣机的电流是0.5 A ．下列说法正确的是( ) A ．电饭煲的电阻是44 Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440 ΩB ．电饭煲消耗的功率为1 555 W ，洗衣机电动机消耗的功率为155.5 WC ．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×118 J ，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×118 JD ．电饭煲的发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍3．如图2甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V 的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为( )A ．220 VB ．110 V C.2202 V D.1102V图1图2 图34．如图3所示，M 为理想变压器，电表均可视为理想电表，接线柱a 、b 接电压u ＝311sin 314t V 的正弦交流电源．当滑动变阻器的滑片P 向上滑动时，示数发生变化的电表是( ) A ．A 1、A 2 B ．A 2、V 2C ．A 1、A 2、V 2D ．A 1、A 2、V 1、V 25．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．下图所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是( )6. 汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12 V ，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图4所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法中正确的是( )图4A．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交变电流C．该设计方案可行，因为通过变压器原线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象D．该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)7．图5甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内( )A．电流表A1的示数比A2的小 B．电流表A2的示数比A3的大C．电流表A1和A2的示数相同 D．电流表的示数都不为零8．如图6是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )A．周期是0.01 s B．最大值是311 VC．有效值是220 V D．表达式为u＝220sin 100πt V图5图6 图79．有一交变电流如图7所示，则由此图象可知( )A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 AC．它的有效值是2 2 A D．它的频率是0.8 Hz10．图8中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值)．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )图8三、填空题(本题共2小题，共12分)11. (6分)如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd 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 ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝______.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图912．(6分)某发电厂用2.2 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV 的电压，在原有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV 的电压升高至22 kV ，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝． 姓名：________ 班级：________ 学号：________ 得分：________ 四、解答题(本题共4小题，共40分)13. (8分)如图10所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l 1，宽度为l 2，共有n 匝，总电阻为r ，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R 的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′匀速运动，沿转轴OO ′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t ＝0时刻线圈平面与磁感线垂直．图10(1)表示出线圈经过图示位置时通过电阻R 的感应电流的方向． (2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式．(3)求线圈从t ＝0位置开始到转过90°的过程中的平均电动势． (4)求线圈从t ＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流．14. (8分)黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图11所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少？图1115.(12分) 如图12所示，变压器原线圈输入电压为220 V，副线圈输出电压为36 V，两只灯泡的额定电压均为36 V，L1额定功率为12 W，L2额定功率为6 W．试求：图12(1)该变压器的原副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流．16. (12分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW ，输出电压为500 V ，输电导线的总电阻为10 Ω，导线上损耗的电功率为4 kW ，该村的用电电压是220 V.图13(1)输电电路如图13所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW ，则该村还可以装“220 V 40 W”的电灯多少盏？ 答案1．B [根据有效值的定义得 Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫822R T 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫622R T 2＝I 2RT ， 解得I ＝5 A ，故B 正确．] 2．C3．B [本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U ，根据有效值定义有 ⎝ ⎛⎭⎪⎫22022R·T 2＝U2RT ，解得B 项正确．] 4．A [由变压器特点，可知U 1U 2＝n 1n 2，只要n 1、n 2的比值不变，U 1不变，那么U 2也不变；由I 1I 2＝n 2n 1知：原线圈中电流因副线圈中电流的改变而改变，因滑动变阻器的电阻变化，A 2的示数变化，所以A 1的示数也会发生变化，故应选A .]5．A [电流互感器串联在电路中，且连电流表的线圈电流小，由I 1I 2＝n 2n 1知：电流小的线圈匝数多，故A 正确．] 6．C [变压器只能改变交变电流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了．在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工作．]7．BC [理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBΔt ·S 知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A 1、A 2的示数相同，A 3的示数为0，B 、C 选项符合题意．]8．BC [本题考查正弦交变电流的基础知识，考查考生对正弦交流电基本知识及图象的掌握．由图象可知，该交变电压周期为0.02 s ，最大值为311 V ，瞬时值表达式为u ＝311sin 100πt V ，A 、D 项错误，B 项正确；有效值为3112 V ＝220 V ，C 项正确．]9．AB [由图象可读得T ＝0.8 s ，f ＝1T ＝1.25 Hz ，故A 对，D 错；又可由图象读得I m ＝4 A ，故B 对；因为电流并非正弦交流电，故其有效值I≠I m2＝2 2 A ，C 错．] 10．BC [滑动头向上匀速滑动，副线圈匝数均匀增加，与时间t 成正比，由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2U 1n 1，故U 2与t 也成正比，选项C 正确；随着白炽灯变亮，其本身电阻也逐渐增大，灯泡的I －t图线斜率逐渐减小，B 项正确；由于副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，由P ＝UI 知，输入电流也要增大，故A 错；灯泡消耗的功率n 2＝U 22R ，所以n 2与U 2不成正比，即P －t 图象不满足正比例函数关系，故D 错．] 11.2BS ω2R BSR解析 线框转动产生交变电流E max ＝BS ω，I max ＝E max R ＝BS ω/R ，有效值I ＝I max 2＝2BS ω2R ；线框转过π2的过程中，ΔΦ＝BS ，E ＝ΔΦΔt ，I ＝ΔΦR·Δt ，q ＝I Δt ＝ΔΦR ＝BSR .12．100∶1 1800解析 消耗在输电线上的电功率 P 损＝I 2R 线＝(P 送U 送)2R 线，所以P 损∝1U 2送，P 前P 后＝(U 后U 前)2＝(222.2)2＝100∶1.由于变压器原、副线圈的电压比等于匝数比得 U 1U 2＝n 1n 2，n 2＝U 2n 1U 1＝22×1802.2匝＝1800匝 13．(1)自下而上 (2)e ＝nBl 1l 2ωsin ωt(3)2nBl 1l 2ωπ (4)3nBl 1l 2ω2 R＋r解析 (1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线圈中的电流方向是badcb ，故流过R 的电流是自下而上．(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势E m ＝nBl 1l 2ω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBl 1l 2ωsin ωt.(3)E ＝nΔΦΔt ＝n Bl 1l 2π/ 2ω ＝2nBl 1l 2ωπ(4)线圈从t ＝0开始转过60°时，瞬间电流为i ＝e R ＋r ＝nBl 1l 2ωsinπ3R ＋r ＝3nBl 1l 2ω2 R＋r14.110解析 电网两极间电场可看做匀强电场U m ＝E m d ，由题意，空气被击穿时E m ＝6 220 V /cm ，U m ＝6 220×0.5 V ＝3110 V 由理想变压器电压关系：U 1U 2＝n 1n 2由峰值与有效值关系：U m ＝2U 2由以上各式，得n 1n 2＝110所以原、副线圈匝数比不得超过1∶10. 15．(1)55∶9 (2)0.182 A 0.185 A 解析 (1)由变压比公式得 U 1U 2＝n 1n 2代入数据，得 n 1n 2＝22036＝559(2)两灯均工作时，由能量守恒得 P 1＋P 2＝U 1I 1 I 1＝P 1＋P 2U 1＝12＋6220A＝0.182 A只有L 1灯工作时，由能量守恒得 P 1＝U 1I 1′解得I 1′＝P 1U 1＝12220 A ＝0.185 A16．(1)1∶10 240∶11 (2)900盏解析 (1)因为P 损＝I 22R 线 所以I 2＝P 损R 线＝ 4×10310A ＝20 A I 1＝P U 1＝100×103500 A ＝200 A则n 1n 2＝I 2I 1＝20200＝110U 3＝U 2－I 2R 线＝(500×10－20×10) V ＝4 800 V 则n 3n 4＝U 3U 4＝4 800220＝24011(2)设还可装灯n 盏，据降压变压器输入功率等于输出功率有P 3＝P 4 其中P 4＝(n×40＋60×118) W P 4＝P 3＝(100－4) kW ＝96 kW所以n＝900.。
高中物理第2章交变电流第1节认识交变电流学业分层测评粤教版选修3_2
认识交变电流(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)关于交变电流和直流电的说法中，正确的是( ) 【导学号：90270057】A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化【解析】直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变．另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流．【答案】BD2．下图中哪些情况线圈中不能产生交变电流( )【解析】A图中线圈绕平行于磁场的轴转动不产生电流，B、C、D中线圈产生的感应电流方向均发生变化．【答案】 A3．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【解析】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．【答案】 C4．(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【解析】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．【答案】CD5．一矩形线圈，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217所示，在线圈转动的过程中，通过R的电流( ) 【导学号：90270058】图217A．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→A【解析】线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于通过电刷，流过R 的方向一直是A→R→B.【答案】 C6．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中感应电动势随时间的变化关系如图218所示，则下列说法正确的是( )图218A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大D．t4时刻通过线圈的磁通量变化率最大【解析】t1、t3两时刻，线圈中感应电动势e＝0，故此两时刻线圈处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，故A、C两项错误；t2、t4两时刻，e最大，线圈处于垂直于中性面位置(B∥S)，磁通量为零，磁通量的变化率最大，故B项错误，D项正确．【答案】 D7．如图219中的螺线管中通入交变电流，一电子沿轴线进入螺线管，电子在螺线管内将做( )图219A．匀速直线运动B．变速直线运动C．匀速圆周运动D．曲线运动【解析】通电螺线管接入交变电流时，由于电流做周期性的变化，产生的磁场也将做周期性的变化，但电子初速度的方向与磁场的方向平行，不会受到磁场的作用，因此电子将做匀速直线运动，A项正确．【答案】 A8．(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【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．【答案】AC9．(多选)(2016·锦州高二期末)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2110所示，则下列说法中正确的是( )【导学号：90270059】图2110A．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【解析】 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． 【答案】 AD10．(多选)如图2111所示，一面积为S 的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在线圈中产生交变电流的是( )图2111A ．将线圈水平向右匀速拉出磁场B ．使线圈以OO ′为轴匀速转动C ．使线圈以ab 为轴匀速转动D ．磁场以B ＝B 0sin ωt 规律变化【解析】 将线圈向右匀速拉出磁场的过程中磁通量匀速减小，因此产生的感应电流大小不变，A 错误．线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动时磁通量发生周期性变化，因此产生交变电流，B 、C 正确．如果磁感应强度发生周期性变化，而线圈面积不变，则磁通量也发生周期性变化，产生交变电流．【答案】 BCD[能力提升]11．(多选)如图2112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( )图2112A ．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做周期性变化【解析】 由题图可知，初始时线圈与磁感线平行，产生的电流最大，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做周期性变化，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．【答案】 AD12. (多选)(2016·南京高二检测)如图2113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( ) 【导学号：90270060】图2113A ．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【解析】 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．【答案】 AD13．(多选)如图2114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( )图2114A ．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【解析】 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．【答案】 BC14．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2115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？图2115【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。
最新-2018高中物理 2.1 认识变交电流每课一练 粤教版
2.1 认识变交电流 每课一练（粤教版选修3-2）我夯基，我达标1.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图2-1-8所示，从图中可知（ ）图2-1-8A.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 时刻到D 时刻线圈转过的角度为2π D.若从0时刻到D 时刻经过0.02s ，则在1s 内交变电流的方向改变100次解析：处在中性面的时刻为B.D ；穿过线圈的磁通量为零的时刻为A.C ，从A 到D 线圈转过的角度为2π。
答案：D2.在如图2-1-9所示的四种情况下，不能产生交变电流的是（ ）图2-1-9解析：A 中转轴与磁感线平行，线圈中磁通量总为零。
答案：A3.如图2-1-10所示，线圈绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω从中性面开始匀速转动时，下列说法中错误的是（ ）图2-1-10A.线圈中的感应电动势为e=E m sinωtB.线圈每转一周，交变电流完成一次周期性变化C.线圈每次通过中性面时，电动势达到最大D.从图示位置开始，线圈转动90°时的瞬时电动势e=NBSω解析：线圈经中性面时，电动势为零。
答案：C4.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应是动势e随时间t的变化如图2-1-11所示，下列说法中正确的是（）图2-1-11A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大解析：t1、t3时刻线圈中的感应电动势e=0，故为线圈通过中性面的时刻，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故AC不对，t2时刻e=E m，线圈平面转到时与磁感线平行时刻，磁通量为零，B也不对，每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量绝对值最大。
5.如图2-1-12所示为某正弦交流电的图像，其电流最大值为______，角速度为______，瞬时值表达式为______。
高中物理 第二章 交变电流 第一节 认识交变电流 第二节 交变电流的描述巩固提升训练(含解析)粤教版
认识交变电流交变电流的描述[随堂检测][学生用书P34]1．如下列图，属于交流电的是()解析：选C.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，它们所表示的是直流电．C选项中电流的方向随时间做周期性变化，应当选C.2．如下列图，形状或转轴位置不同，但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以一样的角速度ω匀速转动，从图示的位置开始计时，如此如下正确的说法是()A．感应电动势最大值不同B．感应电动势瞬时值不同C．感应电动势最大值、瞬间值都不同D．感应电动势最大值、瞬时值都一样解析：选D.感应电动势的最大值都为E m＝BSω，A错误；感应电动势的瞬时值e＝E m sin ωt 与转轴位置无关，图中都以中性面位置开始计时，故瞬时值一样，D正确，B、C错误．3．(多项选择)如图甲所示，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．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，如此在t＝π2ω时刻()A．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．线圈中的电流为零解析：选CD.t＝π2ω＝T4，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．4．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)，线圈的cd边离开纸面向外运动．假设规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，如此能反映线圈中感应电流i随时间t 变化的图线是()解析：选C.由线圈从垂直于中性面开始转动知是余弦式，故A、B错误．cd边离开纸面向外运动，由右手定如此知感应电流方向为a→b→c→d→a取正值，C正确，D错误．5．如下列图，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10 m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10 T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R 横截面的电荷量．解析：(1)线圈中感应电动势的最大值E m ＝nBSω≈3.1×102 V.(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈通过90°角所用的时间为Δt ， 线圈中的平均感应电动势＝nBS Δt 通过电阻R 的平均电流＝＝nBSR Δt在Δt 时间内通过电阻横截面的电荷量Q ＝Δt ＝nSBR＝1.0×10－2 C.答案：(1)3.1×102V(2)1.0×10－2C[课时作业][学生用书P85(单独成册)]一、单项选择题1．关于交变电流和直流电的说法中，正确的答案是() A ．如果电流大小随时间做周期性变化，如此一定是交变电流 B ．直流电的大小和方向一定不变 C ．交变电流一定是按正弦规律变化的D ．交变电流的最大特征就是电流方向随时间做周期性的变化解析：选D.直流电的特征是电流的方向不变，电流的大小可以改变．交变电流的特征是电流的方向随时间改变．交变电流有多种形式，正弦式交流电只是交变电流中最根本、最简单的一种，应当选D.2．甲、乙两电路中电流与时间关系如下列图，属于交变电流的是()A．甲、乙都是B．甲是乙不是C．乙是甲不是D．甲、乙都不是解析：选B.题图甲中电流大小不变、方向变化，是交流电，题图乙中大小变化、方向不变，是直流电，应当选B.3.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如下列图位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小，感应电动势在变大D．磁通量在变大，感应电动势在变小答案：D4．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下列图，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解析：选D.根据题图图象，首先判断出感应电流的数学表达式i＝I m sin ωt.其中I m是感应电流的最大值，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3/4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．5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，如此以下说法正确的答案是()A ．t ＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大C ．t ＝0.02 s 时刻，感应电动势达到最大值D ．该线圈产生的感应电动势的图象如图乙所示解析：选B.由题图甲可知，t ＝0和t ＝0.02 s 时刻，Φ的绝对值最大，线圈平面恰好处在中性面位置，感应电动势为零，所以选项A 、C 错误；在t ＝0.01 s 和t ＝0.03 s 时刻，图象切线的斜率最大，即Φ的变化率最大，感应电动势最大，应当选项D 错误，选项B 正确．6. 如下列图，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P 1和P 2以一样的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向一样，都是a →b →c →dD ．线圈绕P 1转动时cd 边受到的安培力大于绕P 2转动时cd 边受到的安培力解析：选A.无论是绕P 1转动还是绕P 2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；由右手定如此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．7．如下列图，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．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.如此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nBl 2ωRD ．穿过线圈磁通量的变化率为0解析：选C.由右手定如此可知电流方向为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 ＝nBl 2ω，由欧姆定律知，线圈中的电流为I m ＝E m R ＝nBl 2ωR，C 正确．二、多项选择题8. 对于如下列图的电流i 随时间t 做周期性变化的图象，如下说法中正确的答案是()A ．电流大小变化，方向不变，是直流电B ．电流大小、方向都变化，是交流电C ．电流最大值为0.2 AD ．电流做周期性变化，是交流电解析：选AC.由图象可知电流大小变化，方向不变，且电流的最大值为0.2 A.9．一闭合矩形线圈abcd 绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，如下说法正确的答案是()A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最大解析：选BD.t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率ΔΦΔt ＝0，此时感应电动势、感应电流为零，线圈中感应电流方向改变，A 错误，B 正确；t 2、t 4时刻线圈中磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，C 错误，D 正确．10．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e ＝102sin 20πt V ，如此如下说法正确的答案是()A ．t ＝0时，线圈平面位于中性面B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量最大C ．t ＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大D ．t ＝0.4 s 时，e 达到峰值10 2 V解析：选AB.根据交流电动势的瞬时值表达式可判断题目所给的交流电为正弦式交变电流，当t ＝0时，e ＝0，所以此时磁通量的变化率为零，导线切割磁感线的有效速度为零，但此时穿过线圈的磁通量最大，线圈平面位于中性面，所以A 、B 正确，C 错误；当t ＝0.4 s 时，e ＝102·sin 20πt V ＝102sin 8π V＝0，所以D 错误．三、非选择题11．如下列图，单匝矩形闭合导线框abcd 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 ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________．解析：q ＝Δt ＝Δt ＝ΔΦR ＝BSR.答案：BS R12.如下列图，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时．(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从图示位置开始在160s 时的电动势的瞬时值； (3)求线圈从图示位置开始在160s 时间内的电动势的平均值． 解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为e ＝E m sin ωt ，而在某段时间内的平均电动势可根据＝N ΔΦΔt求得．(1)e ＝E m sin ωt ，E m ＝NBSω(与线圈形状无关)，ω＝20π rad/s，故e ＝100sin 20πt V. (2)当t ＝160s 时，e ＝100sin ⎝⎛⎭⎪⎫20π×160V ＝50 3 V ≈86.6 V.(3)在160s 内线圈转过的角度θ＝ωt ＝20π rad/s×160 s ＝π3，由Φ＝BS cos ωt 知ΔΦ＝12BS ，所以＝N ΔΦΔt ＝150πV.答案：(1)e ＝100sin 20πt V(2)86.6 V(3)150π V。
《第一节 认识交变电流》(同步训练)高中物理选择性必修 第二册_粤教版_2024-2025学年
《第一节认识交变电流》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、题目：以下哪个是交变电流的特点？A、电流大小和方向都不变B、电流方向不变，大小作周期性变化C、电流大小不变，方向作周期性变化D、电流大小和方向都作周期性变化2、题目：一个正弦交流电的变化情况可用正弦函数表示，若该交流电的峰值（最大值）为10A，频率为50Hz，则该交流电的有效值是多少？A、10AB、5AC、7.07AD、1.41A3、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流。
下列说法中正确的是 ( )A. 当线圈平面处于中性面时，磁通量最大，感应电动势最大B. 当线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零，感应电动势为零C. 线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次D. 线圈每转动一周，电流方向改变一次4、在交变电流的产生过程中，线圈中自感电动势的平均值表达式为 E = n(ΔΦ/Δt)，其中ΔΦ 为穿过线圈的磁通量的变化量，Δt 为时间变化量，n 为线圈匝数。
在从中性面开始计时的一个周期内，下列说法正确的是 ( )A. 交变电动势的最大值与线圈匝数成正比B. 交变电动势的平均值与线圈匝数成正比C. 交变电动势的最大值与线圈转动的角速度成正比D. 交变电动势的平均值与线圈转动的角速度成正比5、一个理想变压器原线圈与副线圈匝数比为10:1，若在原线圈两端加220V交流电压，则副线圈输出电压为多少？A. 2200VB. 22VC. 220VD. 2.2V6、对于一个正弦交变电流，如果其最大值为10A，则它的有效值是多少？A. 10AB. 5AC. 7.07AD. 14.14A7、一个正弦式交流电流的瞬时值表达式为(i(t)=10sin(ωt+π3)A)，其中ω是角频率，t是时间，单位为秒。
若该电流在t=0时的瞬时值为5A，则角频率ω的取值范围是：A.(0<ω<2π3)B.(2π3<ω<4π3)C.(0<ω<4π3)D.(4π3<ω<8π3)二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、对于交变电流的理解，下列说法正确的是（）。
2019_2020学年高中物理第2章交变电流第1节认识交变电流即时训练粤教版
第1节认识交变电流1．(2019·新余名校联考)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【答案】B【解析】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．(2018·凉州名校期中)如图所示，是一个匝数n＝10匝的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象．关于线圈中的感应电动势，以下说法正确的是( )A．在t1＝0.1 s时，线圈中的感应电动势最大B．在t2＝0.2 s时，线圈中的感应电动势最大C．在t3＝0.2 s时，线圈位于中性面位置D．在t4＝0.4 s时，线圈中的感应电动势改变方向【答案】B【解析】由图象可知，在t1＝0.1 s时刻，线圈中的磁通量最大，线圈转到中性面，感应电动势为零，故A错误．在t2＝0.2 s时刻，线圈中的磁通量为零，线圈平面跟磁场平行，感应电动势最大，故B正确，C错误．t4＝0.4 s时刻前后，线圈中的感应电动势的方向不变，故D错误．3．(2019·陕西校级期中)关于交变电流与直流电的说法中错误的是( )A．如果电流大小周期性变化，则不一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化【答案】C【解析】如果只有电流做周期性变化而电流方向不变，则为直流电，故A正确；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，故B正确；只要电流的方向发生变化，则就是交流电，不一定是按正弦或余弦规律变化，故C错误；交流电的最大特征是交流的方向发生周期性变化，故D正确．本题选错误的，故选C．4．(2019·宿迁期末)下列i－t图象属于正弦式交流电的是( )A B C D【答案】B【解析】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，而对于周期性变化的电流，即为大小与方向都随着时间做周期性变化．属于交流电的为BC，而图象为正(余)弦规律的只有B．。
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第一节认识交变电流
A级抓基础
1．(多选)关于交变电流和直流电的说法中，正确的是( )
A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化
解析：直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变．另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流．
答案：BD
2．(多选)下列各图象中属于交流电的有( )
解析：A图电流的方向不变，是直流电，BCD选项中电流的大小、方向都做周期性变化，是交流电，故A错误、BCD正确．
答案：BCD
3．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，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
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，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．
答案：CD
4．(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最大
D．线圈中感应电动势的方向改变
解析：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故A错误，B正确；导线运动的方向与磁感线平行，感应电动势为零，在中性面时，感应电动势的方向改变，故C错误，D正确．答案：BD
B级提能力
5．(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中可知( )
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最大
C．在O～D时间内线圈转过的角度为2π
D．若从O～D时间为0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
解析：A和C时刻线圈中电流最大，故线圈处于与中性面垂直的位置，故A错误；B和D时刻线圈中电流为零，此时处于中性面，此时线圈中磁通量最大，故B正确；O～D时间内为电流的一个周期，故线圈转过的角度为2π，故C正确；从O～D时间为0.02 s，则周期为0.02 s，故1 s内对应50个周期，则在1 s内交变电流的方向改变100次，故D正确．答案：BCD
6．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )
图甲
图乙
A ．乙图中t 1～t 2时间段对应甲图中Ⅰ至Ⅱ图的过程
B ．乙图中t 2～t 3时间段对应甲图中Ⅲ至Ⅳ图的过程
C ．乙图中t 4时刻对应甲图中的Ⅳ图
D ．若乙图中t 4处是0.02 s ，则1 s 内电流的方向改变50次
解析：由图乙可知，零时刻线圈处于中性面，由于沿abcda 是电流正方向，由楞次定律可以判断图乙中零时刻对应的是图甲的Ⅰ，再根据法拉第电磁感应定律，可以得到t 1～t 2时间段对应的是Ⅱ到Ⅲ图的过程，t 2～t 3时间段对应的是Ⅲ到Ⅳ的过程，所以A 选项错误、B 选项对；同理可以判断，图乙中的t 4时刻对应的也是Ⅰ图，所以C 选项错误；若乙图中t 4时刻是0.02 s ，则周期为0.02 s ，即交流电的频率为50 Hz ，而一个周期内电流方向改变两次，所以1 s 内包含了50个周期，电流方向改变100次，故D 选项错误．
答案：B
7．如图甲所示，A 、B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A 线圈中通有如图乙所示的电流i ，则( )
图甲 图乙
A ．在t 1到t 2时间内A 、
B 两线圈相吸
B ．在t 2到t 3时间内A 、B 两线圈相吸
C ．t 1时刻两线圈间的相互作用力最大
D ．t 2时刻两线圈间的相互作用力最大
解析：在t 1到t 2时间内，A 线圈中电流在减小，由楞次定律知，B 线圈中产生的感应电流与A 线圈中电流同向，两线圈相吸；t 2到t 3时间内，A 线圈中电流i 在增加，由楞次定律
知，B 线圈中产生的感应电流与A 线圈相反，两线圈相斥．在t 1时刻，A 中Δi A Δt
→0，则B 中感应电流i B ＝0，两线圈间相互作用力为零；在t 2时刻，A 线圈中的电流i A ＝0，尽管i B 最大，但两线圈间相互作用力为零．
答案：A。