資源簡介

第三章　1
基礎達標練
1．關于下列四個實驗的認識，正確的是( 　 )
A．甲實驗說明電流周圍存在磁場
B．丙實驗是電能轉(zhuǎn)化為機械能，與發(fā)電機的原理相同
C．乙實驗中通電螺線管左端是S極
D．丁實驗是機械能轉(zhuǎn)化為電能，與電動機的原理相同
答案：A
解析：通電導線放在小磁針上方時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，小磁針的運動可以顯示磁場的存在，它是研究電流的磁效應的，是奧斯特實驗，故A正確；丙圖是發(fā)電機的原理圖，即是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，故B錯誤；由圖可知，電流由螺線管的右端流入，左端流出，則用右手握住螺線管，四指沿電流方向，則大拇指向左，即螺線管的左端為N極，故C錯誤；丁圖中沒有電池，是驗證閉合電路的一部分導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電流，是電磁感應現(xiàn)象實驗圖，故D錯誤。
2．交流發(fā)電機正常工作時，電動勢的變化規(guī)律為e＝Emsin ωt。如果把發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速減小一半，并且把電樞線圈的匝數(shù)增加一倍，其他條件不變，則電動勢e′的變化規(guī)律為( 　 )
A．e′＝2Emsin ωt B．e′＝Emsint
C．e′＝2Emsint D．e′＝Emsin 2ωt
答案：B
解析：把發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速減小一半，則根據(jù)ω＝2πn可知角速度變?yōu)棣兀辉侔央姌芯€圈的匝數(shù)增加一倍，根據(jù)Em＝NBSω可知最大值Em不變，則電動勢e′的變化規(guī)律為e′＝Emsint。
3．一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感應電動勢為Em。下列說法中正確的是( 　 )
A．當磁通量為零時，感應電動勢也為零
B．當磁通量減小時，感應電動勢也減小
C．當磁通量等于0.5Φm時，感應電動勢等于0.5Em
D．角速度ω等于
答案：D
解析：當磁通量為零時，磁通量變化率最大，感應電動勢最大，A錯誤；當穿過線框的磁通量減小時，線框與磁場方向的夾角減小，線框有效的切割速度增大，感應電動勢增大，B錯誤；設線框與磁場方向的夾角為θ，則穿過線框的磁通量Φ＝Φmsin θ，感應電動勢E＝Emcos θ，則當Φ＝0.5Φm時，θ＝30°，E＝Emcos θ＝Em，C錯誤；最大感應電動勢為Em＝BSω，最大磁通量Φm＝BS，所以Em＝Φmω，解得ω＝，D正確。
4．(多選)(2024·北京海淀高二期末)某些共享單車的內(nèi)部有一個小型發(fā)電機，通過騎行者的騎行踩踏，可以不斷地給單車里的蓄電池充電，蓄電池再給智能鎖供電。小型發(fā)電機的發(fā)電原理可簡化為圖甲所示，矩形線圈abcd處于勻強磁場中，通過理想交流電流表與阻值為R的電阻相連。某段時間在騎行者的踩踏下，線圈繞垂直磁場方向的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，圖乙是線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量Φ隨時間t變化的圖像，則( 　 )
A．t＝0時刻線圈處于中性面位置
B．t3時刻，穿過線圈的磁通變化率為零，感應電動勢為零
C．t1時刻通過電阻R的電流為0，t2時刻通過電阻R的電流最大
D．t2、t4時刻電流方向發(fā)生改變，線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變兩次
答案：BC
解析：由圖乙可知，t＝0時刻穿過線圈的磁通量為0，則線圈與中性面垂直，故A錯誤；t1、t3時刻，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零，回路中電流為零，t2、t4時刻磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感應電動勢最大，感應電流最大，此時電流方向不發(fā)生改變，而線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變兩次，故B、C正確，D錯誤。
5．(2023·四川高二期中)一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢隨時間的變化如圖所示，則下列說法正確的是( 　 )
A．t1時刻通過線圈的磁通量為零
B．t2時刻通過線圈的磁通量最大
C．t3時刻通過線圈的磁通量的變化率的絕對值最大
D．每當電流方向變化時，通過線圈的磁通量的絕對值最大
答案：D
解析：由圖可知，t1時刻線圈的感應電動勢最小為零，則磁通量的變化率為零，此時線圈平面處于中性面，所以通過線圈的磁通量最大，A錯誤；由圖可知，t2時刻線圈的感應電動勢最大，則線圈平面與中性面垂直，則磁通量最小為零，B錯誤；由圖可知，t3時刻線圈的感應電動勢最小為零，則磁通量的變化率最小為零，C錯誤；每當電動勢變化方向時，電流方向也隨之變化，此時線圈與磁場垂直，線圈平面處于中性面，磁通量最大，D正確。
6．(2023·廣東惠州高二期中)如圖是交流發(fā)電機的示意圖，圖甲到圖丁分別表示線圈轉(zhuǎn)動過程中的四個位置，其中甲、丙中的線圈與磁場方向垂直，乙、丁中線圈與磁場方向平行，則在線圈轉(zhuǎn)動的過程中，下列說法正確的是( 　 )
A．線圈轉(zhuǎn)動的過程中，產(chǎn)生直流電流
B．轉(zhuǎn)到圖乙位置時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為零
C．轉(zhuǎn)到圖丙位置時，線圈中產(chǎn)生的感應電流最大
D．轉(zhuǎn)到圖乙和圖丁位置時，線圈產(chǎn)生的感應電流方向相反
答案：D
解析：題圖為交流發(fā)電機的示意圖，故而在線圈轉(zhuǎn)動的過程中，產(chǎn)生交變電流，故A錯誤；轉(zhuǎn)到圖乙位置時，線圈中磁通量為零，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大，故B錯誤；轉(zhuǎn)到圖丙位置時，線圈中磁通量最大，線圈中產(chǎn)生的感應電流為零，故C錯誤；轉(zhuǎn)到圖乙位置時，AB邊向下切割磁感線，由右手定則可知線圈中的電流方向為ADCBA；轉(zhuǎn)到圖丁位置時，AB邊向上切割磁感線，由右手定則可知線圈中的電流方向為ABCDA，所以兩位置感應電流方向相反，D正確。
7．(2024·江蘇南通高二階段練習)在勻強磁場中，線圈繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動時，則線圈平面( 　 )
A．轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢最大
B．轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量為0，線圈中的感應電動勢最大
C．當線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量為0，線圈中的感應電動勢最大
D．當線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量的變化率最小，線圈中的感應電動勢最小
答案：C
解析：當線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線框平面與磁感線方向垂直，穿過線圈的磁通量最大，感應電動勢為0，故A、B錯誤；當線圈平面轉(zhuǎn)到與中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量為零，線圈中磁通量的變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，此時線圈中的感應電動勢最大，故C正確，D錯誤。
8．(多選)(2024·湖南高二期末)圖甲是交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強磁場，金屬線圈ABCD繞轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。A為電流傳感器(與計算機相連)，R為定值電阻，線圈電阻為r，其余電阻不計。圖乙為計算機上顯示的電流數(shù)據(jù)隨時間變化的圖像，下列說法中正確的是( 　 )
A．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應電動勢為0，對應圖乙中t1或t3時刻
B．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應電動勢最大，對應圖乙中t2或t4時刻
C．t1、t3時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量變化率最大
D．t2、t4時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量變化率最大
答案：AD
解析：金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時，磁通量最大，AB、CD邊均不切割磁感線，感應電動勢為0，電流為0，對應圖乙中t1或t3時刻，由法拉第電磁感應定律知，磁通量變化率為0，B、C錯誤，A正確；t2、t4時刻感應電流最大，感應電動勢最大，由法拉第電磁感應定律知，磁通量變化率也最大，AB、CD邊垂直切割磁感線，線圈平面與磁感線平行，磁通量最小，D正確。
能力提升練
9．如圖所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機的示意圖，一矩形金屬線框在勻強磁場中，繞與磁場垂直的軸沿如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動，下列關于交變電流產(chǎn)生過程的說法，正確的是( 　 )
A．線框經(jīng)過圖示位置時，穿過線框的磁通量為零，磁通量的變化率為零
B．若轉(zhuǎn)動周期減小一半，線框中感應電動勢的最大值也減小一半
C．線框經(jīng)過圖示位置時，電流方向由f點經(jīng)電阻R流向e點
D．線框轉(zhuǎn)過90°到中性面時磁通量最大，電流方向發(fā)生改變
答案：D
解析：線框經(jīng)過圖示位置時，穿過線框的磁通量為零，但ab、cd邊剛好垂直切割磁感線，感應電動勢最大，則磁通量的變化率最大，A錯誤；若轉(zhuǎn)動周期減小一半，角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則感應電動勢的最大值NBSω增大為原來的2倍，B錯誤；線框經(jīng)過圖示位置時，根據(jù)楞次定律可知，線框中的電流方向由c到d，所以電流方向由e點經(jīng)電阻R流向f點，C錯誤；線框轉(zhuǎn)過90°到中性面時磁通量最大，磁通量變化率最小為0，感應電流為0，感應電流方向發(fā)生改變，D正確。
10．如圖甲所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合。線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動。若從圖示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向，則線圈內(nèi)感應電流隨時間變化的圖像是圖乙中的( 　 )
答案：A
解析：若從圖示位置開始計時，在線圈轉(zhuǎn)動90°的過程中，只有ab邊切割磁感線，相當于向右切割，故感應電流的方向為a→d→c→b→a，為負方向，大小相當于半個線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，但還是正弦的形式，這一部分A、B的表示都是正確的；在線圈轉(zhuǎn)動90°到180°的過程中，只有cd邊切割磁感線，相當于向左切割，故感應電流的方向為a→d→c→b→a，為負方向，大小相當于半個線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，但還是正弦的形式，這一部分B項表示的方向是不正確的；再按同樣的方法繼續(xù)分析可以得到A項是正確的。
11．如圖所示，單匝直角三角形導線框OMN在勻強磁場中以ON所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，已知OM邊長為l，∠MON＝θ，勻強磁場垂直于ON向右，磁感應強度大小為B，則下列說法正確的是( 　 )
A．導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生大小恒定的電流
B．截掉導線MN，則電動勢最大值變小
C．導線框OMN產(chǎn)生的電流方向為OMNO
D．導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為Bl2ωsin θcos θ
答案：D
解析：當導線框OMN以ON所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦交變電流，選項 A錯誤；導線MN不切割磁感線，則截掉導線MN，電動勢最大值不變，選項B錯誤；導線框OMN產(chǎn)生的電流方向不斷變化，選項C錯誤；導線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為Em＝BωS＝Bl2ωsin θcos θ，選項D正確。
12．一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示，則下列說法中正確的是( 　 )
A．t＝0時，線圈平面與中性面垂直
B．t＝0.01 s時，Φ的變化率最大
C．t＝0.02 s時，感應電動勢達到最大
D．該線圈相應的感應電動勢如圖乙所示
答案：B
解析：由題圖甲可知，0、0.02 s、0.04 s時刻Φ最大，即線圈平面處于中性面位置，＝0，E＝0，A、C、D錯誤；由題圖甲可知，0.01 s、0.03 s時刻Φ最小，即線圈平面與磁感線平行，此時最大，E最大，B正確。
13．在圖甲所示區(qū)域(圖中直角坐標系xOy的一、三象限)內(nèi)有勻強磁場，磁感應強度方向垂直于紙面向里，大小為B。半徑為l，圓心角為60°的扇形導線框OPQ以角速度ω繞O點在紙面內(nèi)沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，其中ω＝2π rad/s，導線框回路的電阻為R。
(1)求導線框中感應電流的最大值I0和感應電流的頻率f；
(2)在圖乙中畫出導線框在轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)的感應電流i隨時間t變化的圖像(規(guī)定與圖甲中線框的位置相對應的時刻為t＝0)。
答案：(1)Bl2　2 Hz　(2)見解析
解析：(1)從題圖所示位置開始(t＝0)轉(zhuǎn)過60°的過程中，經(jīng)Δt時間轉(zhuǎn)過的圓心角Δθ＝ωΔt
回路的磁通量的變化量ΔΦ＝Δθl2B
由法拉第電磁感應定律得感應電動勢E＝＝
因為勻速轉(zhuǎn)動，所以這就是最大的感應電動勢，
由歐姆定律可求得感應電流的最大值I0＝ωBl2，將ω＝2π rad/s代入得I0＝Bl2
前半圈和后半圈的i(t)相同，故感應電流的頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率的2倍，
f＝2×＝＝2 Hz。
(2)i－t圖像如圖所示。
14．如圖所示，一半徑為r＝10 cm的圓形線圈共100匝，在磁感應強度B＝ T的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的中心軸線OO′以n＝600 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，當線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置)時開始計時。
(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值表達式；
(2)求線圈從圖示位置開始在 s時的電動勢的瞬時值(計算結果保留三位有效數(shù)字)；
(3)求線圈從圖示位置開始在 s時間內(nèi)的電動勢的平均值。
答案：(1)e＝100sin 20πt(V)　(2)86.6 V　(3) V
解析：(1)交變電動勢的瞬時值e＝Emsin ωt，Em＝NBSω，ω＝2πn，
解得e＝100sin 20πt(V)。
(2)線圈從圖示位置開始在 s時的電動勢的瞬時值e＝100sinV＝86.6 V。
(3)在 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的圓心角大小θ＝ωt＝，
由Φ＝BScos ωt知ΔΦ＝B·πr2，
線圈從圖示位置開始在 s時間內(nèi)的電動勢的平均值＝N＝ V。
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)(共64張PPT)
第三章　交變電流
1．交變電流
目標體系構建
1．通過實驗，認識交變電流，了解交變電流的產(chǎn)生過程，理解交變電流和直流的概念。
2．能用公式和圖像描述正弦式交變電流。
3．知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，知道交變電流的瞬時值、峰值的物理含義。
4．了解交流發(fā)電機的工作原理。
1．物理觀念：能區(qū)分交流和直流；知道峰值、瞬時值等物理量的意義。
2．科學思維：經(jīng)歷建立正弦式交變電流模型的過程，用右手定則和法拉第電磁感應定律推理得出正弦式交變電流方向和大小的規(guī)律。
3．科學態(tài)度與責任：知道交變電流在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用，體會物理學科在社會生產(chǎn)生活方面的作用和意義。
課前預習反饋
知識點 1
1．交變電流
大小和方向都隨時間做_____________的電流。
注：大小不變方向改變的電流也是交變電流。
2．直流電
_______不隨時間變化的電流。
3．圖像特點
(1)恒定電流的圖像是一條與時間軸_____________。
(2)交變電流的圖像有時會在時間軸的上方，有時會在時間軸的下方，即隨_______做周期性變化。
交變電流
周期性變化
方向
平行的直線
時間
『判一判』
(1)如果電流的大小做周期性變化，則一定是交變電流。( )
(2)直流電的大小可以變化，但方向一定不變。( )
(3)交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的。( )
×
√
×
知識點 2
1．產(chǎn)生方法
閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于
磁場的軸_______轉(zhuǎn)動。
2．產(chǎn)生過程(示意圖)
(在右面橫線上填“ABCD”或
“DCBA”)
交變電流的產(chǎn)生
注：在甲、丙位置時線圈中沒有
電流，在乙、丁位置時線圈中電流最
大。
勻速
ABCD
DCBA
DCBA
ABCD
甲
丙
乙
丁
3．中性面
線圈平面與磁場_______的位置(磁通量最大的位置)。
『判一判』
(4)當穿過線圈的磁通量為0時，線圈中的感應電動勢也為0。( )
(5)每當線圈經(jīng)過中性面時，感應電動勢或感應電流的方向就改變一次。( )
(6)當線圈位于中性面位置時，線圈中的感應電動勢最大。( )
垂直
×
√
×
『想一想』
如圖所示是實驗室用的手搖交流發(fā)電機。把發(fā)電機輸出端跟小燈泡連接起來，使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，可觀察到小燈泡發(fā)光。該手搖交流發(fā)電機的工作原理是什么？若增加線圈的轉(zhuǎn)動速度，燈泡的亮度如何變化？把兩個發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來，再與發(fā)電機電源輸出端串聯(lián)，緩慢轉(zhuǎn)動線圈，兩個發(fā)光二極管是否會同時發(fā)光？這說明了什么？
答案：見解析
解析：把發(fā)電機輸出端跟小燈泡連接起來，使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，可觀察到小燈泡發(fā)光，該手搖交流發(fā)電機的工作原理是利用電磁感應現(xiàn)象；若增加線圈的轉(zhuǎn)動速度，感應電流變大，燈泡變亮；由于發(fā)光二極管具有單向的導電性，所以把兩個發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來，再與發(fā)電機電源輸出端串聯(lián)，緩慢轉(zhuǎn)動線圈，兩個發(fā)光二極管會交替發(fā)光，表明發(fā)電機發(fā)出的電流方向是變化的，故是交變電流。
知識點 3
1．正弦式交變電流
(1)定義：按___________變化的交變電流，簡稱正弦式電流。
(2)函數(shù)表達式和圖像
交變電流的變化規(guī)律
函數(shù) 圖像
瞬時電動勢：e＝________________
正弦規(guī)律
Emsin ωt
函數(shù) 圖像
瞬時電壓：u＝________________
瞬時電流：i＝________________
Umsin ωt
Imsin ωt
2．常見的幾種不同類型的交變電流
『選一選』
(2024·黑龍江哈爾濱市高二月考)列圖像中不屬于交流電的是( 　 )
A　 　 B
C　 　 D
答案：D
解析：電流大小和方向做周期性變化的電流叫作交變電流，D選項中的電動勢大小周期性變化，方向沒有變化，不屬于交變電流，故選D。
知識點 4
1．構造
由產(chǎn)生感應電動勢的_______(通常叫作電樞)和產(chǎn)生磁場的_______組成。
2．工作原理
發(fā)電機的形式有很多，但其工作原理都基于_______________。
交流發(fā)電機
線圈
磁體
電磁感應現(xiàn)象
『選一選』
(多選)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流，如圖所示，下列說法中正確的是( 　 )
A．當穿過線圈的磁通量最大時，產(chǎn)生的電動勢最大
B．當穿過線圈的磁通量為零時，產(chǎn)生的電動勢最大
C．在圖示位置時，A邊產(chǎn)生的感應電流方向垂直紙面向里
D．在圖示位置時，A邊產(chǎn)生的感應電流方向垂直紙面向外
答案：BC
解析：當穿過線圈的磁通量最大時，線圈位于中性面，產(chǎn)生的電動勢為零；當穿過線圈的磁通量為零時，線圈與中性面垂直，產(chǎn)生的電動勢最大，故A錯誤，B正確；根據(jù)右手定則可知，在圖示位置時，A邊產(chǎn)生的感應電流方向垂直紙面向里，故C正確，D錯誤。
課內(nèi)互動探究
探究?
交變電流的產(chǎn)生過程
要|點|提|煉
1．產(chǎn)生條件
如圖所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，感應電動勢(感應電流)的大小和方向隨時間做周期性變化，產(chǎn)生交變電流。
2．過程分析
(1)特殊位置分析
實物
模擬圖
甲
乙
丙
丁
戊
正視圖
線圈平面 垂直于
磁感線 與磁感
線平行 垂直于
磁感線 與磁感
線平行 垂直于
磁感線
ab、cd邊 速度方向
與磁感線
平行 垂直切割
磁感線 速度方向
與磁感線
平行 垂直切割
磁感線 速度方向
與磁感線
平行
感應電動勢 不產(chǎn)生感
應電動勢 感應電動
勢最大 不產(chǎn)生感
應電動勢 感應電動
勢最大 不產(chǎn)生感
應電動勢
感應電流 不產(chǎn)生感
應電流 感應電
流最大 不產(chǎn)生感
應電流 感應電
流最大 不產(chǎn)生感
應電流
(2)轉(zhuǎn)動過程的電流方向
轉(zhuǎn)動過程 磁通量 電流方向
甲→乙 減小 a→b→c→d
乙→丙 增大 a→b→c→d
丙→丁 減小 b→a→d→c
丁→戊(甲) 增大 b→a→d→c
3．中性面
4．線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應電流變化情況
以電流方向沿“a→b→c→d”為正方向，在橫坐標軸上標出線圈到達甲、乙、丙、丁幾個位置對應的時刻，可畫出感應電流隨時間變化的曲線如圖所示。
1．(2024·四川成都高二階段練習)“南鯤號”稱之為“海上充電寶”，是一個利用海浪發(fā)電的大型海上電站，其發(fā)電原理是海浪帶動浪板上下擺動，從而驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其中浪板和轉(zhuǎn)子的鏈接裝置使轉(zhuǎn)子只能單方向轉(zhuǎn)動。若轉(zhuǎn)子帶動線圈如下圖逆時針轉(zhuǎn)動，并向外輸出電流，則下列說法正確的是( 　 )
典|例|剖|析
A．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時穿過線圈的磁通量最大
B．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時a端電勢低于b端電勢
C．線圈轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，圖示位置正是電流變向的時刻
D．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時其靠近N極的導線框受到的安培力方向向上
答案：D
解析：線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時穿過線圈的磁通量為零，最小，故A錯誤；根據(jù)右手定則可知，線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時a端電勢高于b端電勢，故B錯誤；線圈轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，線圈經(jīng)過中性面時電流方向改變，則圖示位置不是電流變向的時刻，故C錯誤；根據(jù)左手定則可知，線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時其靠近N極的導線框受到的安培力方向向上，故D正確。
(多選)如圖所示，觀察電流表的指針，下列說法正確的是( 　 )
A．指針隨著線圈轉(zhuǎn)動而擺動，并且線圈旋轉(zhuǎn)一
周，指針左右擺動一次
B．當線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直的平面位置時，
電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大
C．當線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置時，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大
D．在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流是按正弦規(guī)律變化的
對點訓練
答案：ACD
解析：當線圈轉(zhuǎn)動時磁通量變化，產(chǎn)生感應電流，導致指針擺動；每當線圈通過中性面位置時，電流方向改變，則線圈旋轉(zhuǎn)一周電流方向改變兩次，指針左右擺動一次，故A正確；當線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直的平面位置，即中性面位置時，磁通量變化率為零，故感應電流為零，則電流表的指針讀數(shù)為零，故B錯誤； 當線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置時，線框切割磁感線速度最大，則感應電動勢最大，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大，故C正確； 在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流是按正弦規(guī)律變化的，故D正確。
探究?
交變電流的變化規(guī)律
1．交變電流的瞬時值表達式推導
線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，如圖所示，則經(jīng)過時間t：
(1)線圈轉(zhuǎn)過的角度為ωt。
(2) ab邊的線速度跟磁感線方向的夾角θ＝ωt。
要|點|提|煉
(5)整個線圈產(chǎn)生的感應電動勢
e＝2eab＝BSωsin ωt，
若線圈為n匝，則e＝nBSωsin ωt。
2．峰值表達式
3．正弦式交變電流的瞬時值表達式
(1)從中性面位置開始計時
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt。
(2)從與中性面垂直的位置開始計時
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt。
(1)從不同的位置開始計時，得到的交變電流的表達式不同。
(2)感應電動勢的峰值與線圈的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置沒有關系。如圖所示，三個不同形狀的線圈產(chǎn)生的交變電流的感應電動勢的峰值相同。
(1)線圈中感應電動勢的最大值；
(2)線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；
典|例|剖|析
答案：(1)50 V　(2)e＝50sin 10πt(V)
解析：(1)線圈中感應電動勢的最大值為Em＝NBSω，ω＝2πn，
聯(lián)立，可得Em＝50 V。
(2)線圈中感應電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsin ωt(V)，
代入數(shù)據(jù)，得e＝50sin 10πt(V)。
(多選)如圖各項中能夠產(chǎn)生交變電流的是( 　 )
對點訓練
A．甲圖，線圈在勻強磁場中按逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動
B．乙圖，金屬棒繞過中心且與磁場垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動
C．丙圖，由一條導線折成的折線繞PQ在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動
D．丁圖，閉合線圈垂直磁感線不動，穿過線圈的磁通量按照正弦規(guī)律變化
答案：AD
解析：甲圖中線圈在勻強磁場中按逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，會產(chǎn)生交變電流；乙圖中的導體棒不切割磁感線，不產(chǎn)生感應電動勢；丙圖中沒有閉合回路，磁通量發(fā)生變化，但不能產(chǎn)生電流；丁圖中，穿過線圈的磁通量按正弦規(guī)律周期變化，所以線圈中能產(chǎn)生交變電流。故A、D正確。
課堂小結
核心素養(yǎng)提升
正弦式交變電流的圖像及應用
1．圖像意義
反映了交變電流的電流(電壓、電動勢)隨時間變化的規(guī)律，如圖所示。
2．從圖像中可以解讀到以下信息
(1)交變電流的最大值Im、Em。
(2)因線圈在中性面時感應電動勢、感應電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時刻。
(3)可找出線圈平行磁感線的時刻。
(4)判斷線圈中磁通量的變化情況。
(5)分析判斷i、e隨時間的變化規(guī)律。
3．解決圖像問題的基本方法
一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”。
二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通能力。
三判斷：結合圖像和公式進行正確分析和判斷。
線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示，由圖可知( 　 )
A．在A、C時刻線圈處于中性面位置
B．在B、D時刻穿過線圈的磁通量為零
C．從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π
D．若從0時刻到D時刻經(jīng)過0.02 s，則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變100次
答案：D
案例1
(2024·黑龍江齊齊哈爾高
二期末)一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁
感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面
位于如圖甲所示的勻強磁場中。通過線
圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖乙
所示，下列說法正確的是( 　 )
A．t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大
B．t1、t3時刻線圈中感應電流方向改變
C．t2、t4時刻線圈中磁通量最大
D．t3、t4時刻線圈中感應電動勢最小
案例2
答案：B
解析：從圖乙中可以看出t1、t3時刻通過線圈的磁通量最大，但圖像斜率為0，即磁通量變化率最小，A錯誤；t1、t3時刻線圈的磁通量最大，感應電流為0，線圈處于中性面，感應電流方向改變，B正確；從圖乙中可以看出t2、t4時刻線圈中磁通量最小，C錯誤；t3時刻線圈中磁通量最大，磁通量變化率最小即感應電動勢最小，但t4時刻線圈中磁通量最小，磁通量變化率卻是最大，即感應電動勢最大，D錯誤。
課堂達標檢測
一、交變電流
1．關于交變電流的理解，下列說法正確的是( 　 )
A．大小隨時間周期性變化的電流叫交變電流
B．交變電流就是正弦交變電流
C．我們的照明用電是交流電
D．電池提供的也是交變電流
答案：C
解析：大小和方向隨時間周期性變化的電流叫交變電流，選項A錯誤；正弦交變電流是交變電流的一種，并非交變電流就是正弦交變電流，選項B錯誤；我們的照明用電是正弦交流電，選項C正確；電池提供的是恒定不變的穩(wěn)恒電流，選項D錯誤。故選C。
2．(多選)下列關于電流i隨時間t變化的圖像中，表示交變電流的是( 　 )
A B
C D
答案：BCD
解析：A選項圖中電流大小發(fā)生周期性變化，但方向保持不變，所以不是交變電流，故A錯誤；B、C、D選項圖中電流方向均發(fā)生周期性變化，均是交變電流，故B、C、D正確。
二、交變電流的產(chǎn)生
3．(2024·山東高二期中)如圖所示，邊長為L的正方形線框在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中，以周期T繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，下列說法正確的是( 　 )
A．圖示位置與中性面垂直
B．回路中產(chǎn)生穩(wěn)恒直流電
答案：D
4．(多選)線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，在如圖所示的位置時( 　 )
A．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小
B．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大
C．產(chǎn)生的感應電動勢最大
D．電流方向此時發(fā)生改變
答案：BC
解析：當線圈處于題圖所示位置時，磁通量為零，即最小，磁通量的變化率最大，故A錯誤，B正確；該位置與中性面垂直，產(chǎn)生的感應電動勢最大，故C正確；線圈經(jīng)過中性面位置時，電流方向發(fā)生改變，故D錯誤。
三、交變電流的變化規(guī)律
5．如圖所示，面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢e＝BSωsin ωt的圖是( 　 )
答案：A
解析：由題意可知，只有 A圖中線圈在切割磁感線，導致磁通量在變化，從而產(chǎn)生正弦交變電動勢e＝BSωsin ωt，而B、C、D圖均沒有磁通量變化，故 A正確，B、C、D錯誤，故選 A。
6．如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦式交變電流的圖像，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦式交變電流的圖像如圖線b所示，以下關于這兩個正弦式交變電流的說法中正確的是( 　 )
A．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為1∶2
B．交變電流a的電壓瞬時值u＝10sin 0.4πt(V)
答案：C

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