《2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第一節(jié) 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)交變電流 交變電流的描述學(xué)案 粵教版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第一節(jié) 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)交變電流 交變電流的描述學(xué)案 粵教版選修3-2（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一節(jié)　認(rèn)識(shí)交變電流 第二節(jié) 交變電流的描述 [學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]　 物理觀(guān)念：1.會(huì)觀(guān)察電流(或電壓)的波形圖，理解交變電流和正弦式交變電流的概念.2.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(shí)值、峰值的物理含義． 科學(xué)思維：1.從法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律分析感應(yīng)電流的產(chǎn)生過(guò)程，會(huì)推導(dǎo)正弦式電流的電動(dòng)勢(shì)和電流隨時(shí)間的變化規(guī)律.2.認(rèn)識(shí)交變電流的圖象，并根據(jù)圖象解決具體問(wèn)題． 一、交變電流 1．恒定電流：強(qiáng)弱和方向都不隨時(shí)間改變的電流，簡(jiǎn)稱(chēng)直流． 2．交變電流：強(qiáng)弱和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流． 3．波形圖 (1)定義：電流或電壓隨時(shí)間變化的圖

2、象(如圖1所示)． 圖1 (2)觀(guān)察方法：用示波器進(jìn)行觀(guān)察． 4．日常生活和生產(chǎn)中所使用的交變電流：它是按正弦規(guī)律變化的交變電流． 二、交變電流的產(chǎn)生 1．閉合線(xiàn)圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)． 2．中性面：線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直時(shí)的位置． (1)線(xiàn)圈處于中性面位置時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ最大，但線(xiàn)圈中的電流為零． (2)線(xiàn)圈每次經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的方向都要改變．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次． 三、交變電流的變化規(guī)律 1．正弦式交變電流 (1)定義：按正弦規(guī)律變化的交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)正弦式電流． (2)函數(shù)表達(dá)式和圖象. 函數(shù)表達(dá)式

3、圖象 瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)：e＝Emsinωt 瞬時(shí)電壓：u＝Umsinωt 瞬時(shí)電流：i＝Imsinωt 注：表達(dá)式中Em、Um、Im分別是電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的峰值，而e、u、i則是這幾個(gè)量的瞬時(shí)值． 2．幾種常見(jiàn)的交變電流的波形 1．判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)如圖2所示的電流為交變電流．(　×　) 圖2 (2)如圖3所示的電流為交變電流．(　√　) 圖3 (3)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)中性面時(shí)磁通量最大，電流也最大．(　×　) (4)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)中性面時(shí)電流的方向發(fā)生改變．(　√　) (5)當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸做勻速圓周

4、運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈中的電流就是正(或余)弦式電流．(　√　) 2．有一個(gè)正方形線(xiàn)圈的匝數(shù)為10匝，邊長(zhǎng)為20cm，線(xiàn)圈總電阻為1Ω，線(xiàn)圈繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T，該線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為_(kāi)_________，感應(yīng)電流的峰值為_(kāi)_______，若從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為_(kāi)_____________． 圖4 答案　6.28V　6.28A　e＝6.28sin10πt (V) 解析　電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV≈6.28V 電流的峰值為Im＝＝6.28A 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬

5、時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝6.28sin10πt (V). 一、交變電流的產(chǎn)生 1．交變電流的產(chǎn)生過(guò)程分析 假定線(xiàn)圈繞OO′軸沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，如圖5甲至丁所示，在四個(gè)過(guò)程中線(xiàn)圈中的電流方向如下表所示． 圖5 轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程 電流方向 甲→乙 B→A→D→C 乙→丙 B→A→D→C 丙→丁 A→B→C→D 丁→甲 A→B→C→D 2.兩個(gè)特殊位置 (1)中性面(S⊥B位置，如圖中的甲、丙) 線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置，此時(shí)通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ最大，磁通量變化率為0，電動(dòng)勢(shì)e為0，電流i為0. 線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)一圈電流

6、方向改變兩次． (2)垂直中性面位置(S∥B位置，如圖中的乙、丁) 此時(shí)通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ為0，磁通量變化率最大，電動(dòng)勢(shì)e最大，電流i最大． 例1　(多選)矩形線(xiàn)框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且在線(xiàn)框平面內(nèi)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．當(dāng)線(xiàn)框位于中性面時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量為零時(shí)，線(xiàn)框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零 C．每當(dāng)線(xiàn)框經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向就改變一次 D．線(xiàn)框經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，各邊切割磁感線(xiàn)的速度為零 答案　CD 解析線(xiàn)框位于中性面時(shí)，線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)垂直，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量最大，但此時(shí)切割磁感線(xiàn)的兩邊的速度與磁感線(xiàn)

7、平行，即不切割磁感線(xiàn)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零，此時(shí)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量的變化率也等于零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向也就在此時(shí)刻發(fā)生變化．線(xiàn)框垂直于中性面時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量為零，但切割磁感線(xiàn)的兩邊都垂直切割，有效切割速度最大，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，也可以說(shuō)此時(shí)穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量的變化率最大，故選項(xiàng)C、D正確． 二、交變電流的變化規(guī)律 1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律 如圖6所示，線(xiàn)圈平面繞OO′(O為bc邊的中點(diǎn)，O′為ad邊的中點(diǎn))所在直線(xiàn)從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω.設(shè)ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線(xiàn)圈面積為S＝L1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B. 圖6 (1)設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是ωt

8、，ab邊的線(xiàn)速度v的方向跟磁感線(xiàn)方向間的夾角為ωt，則ab邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eab＝BL1vsinωt＝BL1sinωt＝BSωsinωt cd邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ecd＝eab 整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝eab＋ecd＝BSωsinωt. (2)若線(xiàn)圈的匝數(shù)為N，則整個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝NBSωsinωt. 2.峰值 Em＝NBSω，Im＝＝，Um＝ImR＝ 說(shuō)明：峰值由線(xiàn)圈匝數(shù)N、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω和線(xiàn)圈面積S決定，與線(xiàn)圈的形狀無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)． 如圖7所示的幾種情況中，如果N、B、ω、S均相同，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值均為Em＝NBSω.

9、 圖7 3．正弦式交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式 (1)從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí) e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt. (2)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí) e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt. 例2　一矩形線(xiàn)圈，面積是0.05m2，共100匝，線(xiàn)圈電阻r＝2Ω，外接電阻R＝8Ω，線(xiàn)圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以n＝300r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖8所示，若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，求： 圖8 (1)線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)從開(kāi)始計(jì)時(shí)經(jīng)s時(shí)線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的瞬時(shí)值； (3)外電路R兩端電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式

10、． 答案　(1)e＝50sin10πt (V)　(2)A (3)u＝40sin10πt (V) 解析　(1)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速n＝300r/min＝5 r/s， 角速度ω＝2πn＝10πrad/s， 線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω＝50V， 由此得到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為 e＝Emsinωt＝50sin10πt (V)． (2)將t＝s代入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式中， 得e′＝50sin (10π×) V＝25V， 對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流i′＝＝A. (3)由閉合電路歐姆定律得u＝R＝40sin10πt (V)． 提示　注意確定線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)從哪個(gè)位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，從而確定表達(dá)式是正弦

11、函數(shù)還是余弦函數(shù)． 三、交變電流的圖象 如圖9甲、乙所示，從圖象中可以解讀到以下信息： 圖9 (1)交變電流的峰值Em、Im； (2)兩個(gè)特殊值對(duì)應(yīng)的位置： ①e＝0(或i＝0)時(shí)：線(xiàn)圈位于中性面上，此時(shí)＝0，Φ最大． ②e最大(或i最大)時(shí)：線(xiàn)圈平行于磁感線(xiàn)，此時(shí)最大，Φ＝0. (3)分析判斷e、i大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律． 例3　(2017·海安高級(jí)中學(xué)高二上學(xué)期期中)處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線(xiàn)圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab邊垂直．在t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與紙面重合，如圖10所示，線(xiàn)圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定沿a→b→c→d→a方

12、向的感應(yīng)電流為正，則圖中能反映線(xiàn)圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是(　　) 圖10 答案　C 解析　線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中從題圖位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的交變電流．對(duì)于題圖起始時(shí)刻，線(xiàn)圈的cd邊離開(kāi)紙面向紙外運(yùn)動(dòng)，速度方向和磁場(chǎng)方向垂直，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值最大；用右手定則判斷出電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，與規(guī)定的正方向相同，所以C正確． 例4　(多選)矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)繞垂直磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，線(xiàn)框輸出的交流電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖11所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖11 A．第1s末線(xiàn)圈平面垂直于磁場(chǎng)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大 B．第1

13、s末線(xiàn)圈平面平行于磁場(chǎng)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大 C．第2s末線(xiàn)圈平面平行于磁場(chǎng)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小 D．第2s末線(xiàn)圈平面垂直于磁場(chǎng)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大 答案　BD 解析　第1s末，u最大，e最大，則最大，線(xiàn)圈平面平行于磁感線(xiàn)，A錯(cuò)，B對(duì)；第2s末，e＝0，＝0，Φ最大，線(xiàn)圈位于中性面上，C錯(cuò)，D對(duì)． [學(xué)科素養(yǎng)]　通過(guò)以上四個(gè)例題，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉：1.中性面是線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置.2.當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是正弦式電流，滿(mǎn)足表達(dá)式e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt，也可用正弦

14、圖象表示e－t、i－t、u－t的變化規(guī)律．通過(guò)這樣的提煉和升華，較好地體現(xiàn)了“物理觀(guān)念”和“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng). 1．(交變電流的產(chǎn)生)(多選)如圖中哪些情況線(xiàn)圈中產(chǎn)生了交變電流(　　) 答案　BCD 解析　由交變電流的產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線(xiàn)，但對(duì)線(xiàn)圈的形狀及轉(zhuǎn)軸的位置沒(méi)有特殊要求，故選項(xiàng)B、C、D正確． 2．(交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律)(2018·北京市豐臺(tái)區(qū)下學(xué)期綜合練習(xí))如圖12所示，(a)→(b)→(c)→(d)→(e)過(guò)程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖，線(xiàn)圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上，用導(dǎo)體制成的兩個(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以

15、通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路連接．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖12 A．圖(a)中，線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直，磁通量變化率最大 B．從圖(b)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系是i＝Imsinωt C．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到圖(c)位置時(shí)，感應(yīng)電流最小，且感應(yīng)電流方向改變 D．當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到圖(d)位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，ab邊感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a 答案　C 解析　題圖(a)中，線(xiàn)圈在中性面位置，故穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，磁通量變化率為0，故A錯(cuò)誤；從線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的表達(dá)式才是i＝Imsinωt，故B錯(cuò)誤；當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到題圖(c)位置時(shí)，線(xiàn)圈在中性面位置，故穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，產(chǎn)生

16、的感應(yīng)電流最小，為零，電流方向?qū)⒏淖儯蔆正確；當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到題圖(d)位置時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，ab邊感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，故D錯(cuò)誤． 3．(交變電流的圖象)一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖13甲所示，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖13 A．t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變化率最大 C．t＝0.02s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D．該線(xiàn)圈產(chǎn)生的相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示 答案　B 解析　由題圖甲可知t＝0時(shí)刻，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，線(xiàn)圈處于中性

17、面位置；t＝0.01s時(shí)刻，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，但變化率最大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．t＝0.02s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4.(交變電流的變化規(guī)律)如圖14所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T，邊長(zhǎng)L＝10cm的正方形線(xiàn)圈abcd共100匝，線(xiàn)圈總電阻r＝1Ω，線(xiàn)圈繞垂直于磁感線(xiàn)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω.求： 圖14 (1)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)從圖示位置(線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行)開(kāi)始感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°角電路中電流的瞬時(shí)值． 答案　(1)2V　(2)e＝2cos2πt

18、 (V)　(3)A 解析　(1)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em，則Em＝NBL2ω＝100××0.12×2πV＝2V. (2)從圖示位置開(kāi)始感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emcosωt＝2cos2πt (V)． (3)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)30°角時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e′＝2cos30°V＝V，i＝＝A. 一、選擇題 考點(diǎn)一　交變電流的產(chǎn)生 1．如圖所示，屬于交變電流的是(　　) 答案　C 解析　方向隨時(shí)間做周期性變化是交變電流最重要的特征．A、B、D三項(xiàng)所示的電流大小隨時(shí)間做周期性變化，但其方向不變，不是交變電流，它們是直流電，故A、B、D錯(cuò)誤；C選項(xiàng)中電流符

19、合交變電流的特征，故C正確． 2．關(guān)于線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．線(xiàn)圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向不變 B．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向就改變一次 C．線(xiàn)圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次 D．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次 答案　C 解析　根據(jù)正弦式交變電流的變化規(guī)律可得，如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)有e＝Emsinωt和i＝Imsinωt；如果從垂直于中性面的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)有e＝Emcosωt和i＝Imcosωt，不難看出：線(xiàn)圈平面每經(jīng)過(guò)

20、中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也改變一次；線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向都改變兩次，故C正確． 3.一個(gè)矩形線(xiàn)圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)垂直磁場(chǎng)方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線(xiàn)圈處于如圖1所示位置時(shí)(線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行)，它的(　　) 圖1 A．磁通量最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C．磁通量最大，磁通量變化率最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 D．磁通量最小，磁通量變化率最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 答案　B 解析　線(xiàn)圈處于題圖所示位置時(shí)，它與磁感線(xiàn)平行，磁通量為零，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)A、

21、C、D錯(cuò)誤，B正確． 4.如圖2所示，一矩形線(xiàn)圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的中心軸OO′沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，引出線(xiàn)的兩端分別與相互絕緣的兩個(gè)半圓形銅環(huán)M和N相連．M和N又通過(guò)固定的電刷P和Q與電阻R相連．在線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電流 (　　) 圖2 A．大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化 B．大小和方向都不隨時(shí)間做周期性變化 C．大小不斷變化，方向總是P→R→Q D．大小不斷變化，方向總是Q→R→P 答案　C 解析半圓環(huán)交替接觸電刷，從而使輸出電流方向不變，這是一個(gè)直流發(fā)電機(jī)模型，由右手定則知，外電路中電流方向是P→R→Q，故C正確． 考點(diǎn)二　交變電流的變化規(guī)律 5．(2018

22、·聊城市高二下學(xué)期期末)如圖所示，面積均為S的單匝線(xiàn)圈繞軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖中所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下圖中能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt的是(　　) 答案　A 解析　由圖知，只有A、B圖在切割磁感線(xiàn)，導(dǎo)致磁通量在變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，但B中在t＝0時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，不按正弦規(guī)律變化，故只有A中產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsinωt，A正確． 6．交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時(shí)將電樞所圍面積減小一半，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?　　) A．e′＝Emsin　　　　　　 B．e′＝2Ems

23、in C．e′＝Emsin2ωt D．e′＝sin2ωt 答案　C 解析　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emsinωt，而Em＝nBωS，當(dāng)ω加倍而S減半時(shí)，Em不變，故正確答案為C. 7．(多選)如圖3所示，一單匝閉合線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝0.5sin (20t) V，由該表達(dá)式可推知以下哪些物理量(　　) 圖3 A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．線(xiàn)框的面積 C．穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量的最大值 D．線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 答案　CD 解析　根據(jù)正弦式交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝BSωsinω

24、t，可得ω＝20rad/s，而穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量的最大值為Φm＝BS，所以可以根據(jù)BSω＝0.5V求出磁通量的最大值Φm＝0.025Wb，無(wú)法求出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和線(xiàn)框的面積，故C、D正確． 8．(多選)如圖4所示，一矩形閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則在0～這段時(shí)間內(nèi)(　　) 圖4 A．線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流一直在減小 B．線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流先增大后減小 C．穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量一直在減小 D．穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率一直在減小 答案　AD 解析　題圖位置，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)電流最大，因?yàn)椋?，?

25、～時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)四分之一周，感應(yīng)電流從最大減小為零，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量逐漸增大，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率一直在減?。? 考點(diǎn)三　交變電流的圖象 9．(2018·煙臺(tái)市高二下學(xué)期期末)一矩形線(xiàn)圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線(xiàn)圈平面內(nèi)的固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖5所示．下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5 A．t1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大 B．t2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0 C．t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D．每當(dāng)電流方向變化時(shí)，線(xiàn)圈平面就會(huì)與中性面垂直 答案　C 解析　t1時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大值，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，故A錯(cuò)誤；t2時(shí)

26、刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線(xiàn)圈處于中性面位置，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，故B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n，可知此時(shí)通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大，故C正確；每當(dāng)電流轉(zhuǎn)換方向時(shí)，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，處于中性面位置，故D錯(cuò)誤． 10．一閉合矩形線(xiàn)圈abcd繞垂直于磁感線(xiàn)的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈平面位于如圖6甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖6 A．t1、t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率最大 B．t1、t3時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向改變 C．t2、t4時(shí)刻線(xiàn)圈中磁通量最大 D．t2、t4時(shí)

27、刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 答案　B 解析　由題圖乙可知，t1、t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t1、t3時(shí)刻線(xiàn)圈處于中性面位置，故此時(shí)刻的感應(yīng)電流方向改變，選項(xiàng)B正確；t2、t4時(shí)刻線(xiàn)圈中磁通量最小，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 11.在垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線(xiàn)圈abcd.線(xiàn)圈cd邊沿豎直方向且與磁場(chǎng)的右邊界重合．線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直．從t＝0時(shí)刻起，線(xiàn)圈以恒定角速度ω＝繞cd邊沿如圖7所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定線(xiàn)圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较颍瑒t從t＝0到t＝T時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈中的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象為(　　) 圖

28、7 答案　B 解析　在t＝0時(shí)刻，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小，感應(yīng)電流為0，由楞次定律知，0～內(nèi)電流為負(fù)；在～T，線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流；在T時(shí)，ab邊垂直切割磁感線(xiàn)，感應(yīng)電流最大，且電流為正，故只有B項(xiàng)正確． 二、非選擇題 12.矩形線(xiàn)圈有100匝，面積為50cm2，線(xiàn)圈內(nèi)阻r＝2Ω，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速n＝1200r/min，外接一純電阻用電器，電阻為R＝18Ω，試寫(xiě)出R兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式． 答案　u＝9πcos (40πt) V 解析　n＝1200r/min＝20

29、r/s，角速度ω＝2πn＝40πrad/s， 線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40πV＝10πV， 線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Emcosωt＝10πcos (40πt) V， 由閉合電路歐姆定律i＝， 故R兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝Ri＝9πcos (40πt) V. 13．如圖8所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“”形導(dǎo)線(xiàn)框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，AB軸與磁場(chǎng)方向垂直，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T，線(xiàn)框的CD邊長(zhǎng)為20cm，CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)． 圖8 (1)寫(xiě)出線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式． (2)在e－t坐標(biāo)系中作出線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象． 答案　(1)e＝10cos100πt (V)　(2)見(jiàn)解析圖 解析　(1)開(kāi)始計(jì)時(shí)的位置為線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)平行的位置，在t時(shí)刻線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ωt，此時(shí)刻，e＝Bl1l2ωcosωt，即e＝BSωcosωt.其中B＝T，S＝0.1×0.2m2＝0.02m2，ω＝2πn＝2π×50rad/s＝100π rad/s，故e＝×0.02×100πcos100πt (V)＝10cos100πt (V)． (2)線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示． 16