XX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流第節(jié)交變電流講義含解析新人教選修

XX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流第節(jié)交變電流講義含分析新人教版選修XX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流第節(jié)交變電流講義含分析新人教版選修PAGEXX省專用學(xué)年高中物理第五章交變電流第節(jié)交變電流講義含分析新人教版選修第1節(jié)交變電流1．交變電流是指大小和方向都隨時(shí)間周期性變化的電流。2．線圈在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可產(chǎn)生正弦式交變電流，與轉(zhuǎn)軸的地點(diǎn)沒(méi)關(guān)。3．正弦式交變電流的瞬市價(jià)表達(dá)式為e＝Emsinωt,u＝Umsinωt,i＝Imsinωt,式中的Em、Um、Im是指交變電流的最大值，也叫峰值。一、交變電流1．交變電流大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱溝通。2．直流方向不隨時(shí)間變化的電流。二、交變電流的產(chǎn)生1．過(guò)程分析2．中性面線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)所在的平面。三、交變電流的變化規(guī)律1．從兩個(gè)特別地點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)的瞬市價(jià)表達(dá)式從中性面地點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)從與中性面垂直的地點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtΦ＝Φmsinωt＝BSsinωt感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt＝NBSωsinωte＝Emcosωt＝NBSωcosωt電壓u＝Umsinωt＝eq\f(RNBSω,R＋r)sinωtu＝Umcosωt＝eq\f(RNBSω,R＋r)cosωt電流i＝Imsinωt＝eq\f(NBSω,R＋r)sinωti＝Imcosωt＝eq\f(NBSω,R＋r)cosωt2．交變電流的圖像(1)正弦式交變電流的圖像(2)其余幾種不同樣種類的交變電流1．自主思慮——判一判(1)方向周期性變化，大小不變的電流也是交變電流。(√)(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中線圈繞垂直磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，感覺(jué)電流為零，但感覺(jué)電流為零時(shí)，不用然在中性面地點(diǎn)。(×)(3)表達(dá)式為e＝Emsinωt的交變電流為正弦式交變電流，表達(dá)式為e＝Emsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωt＋\f(π,2)))的交變電流也是正弦式交變電流。(√)(4)線圈繞垂直磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生了正弦交變電流，峰值越大，則瞬市價(jià)也越大。(×)(5)交變電流的圖像均為正弦函數(shù)圖像或余弦函數(shù)圖像。(×)(6)線圈繞垂直磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生了正弦交變電流，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的圖像、感覺(jué)電流的圖像形狀是完滿一致的。(√)2．合作研究——議一議(1)中性面是隨意規(guī)定的嗎？提示：不是。中性面是一個(gè)客觀存在的平面，即與磁感線垂直的平面。(2)怎樣理解線圈平面轉(zhuǎn)到中性面時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為零，而線圈平面與中性面垂直時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大呢？提示：依據(jù)法拉第電磁感覺(jué)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小不是與磁通量Φ直接對(duì)應(yīng)，而是與磁通量的變化率成正比。固然線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)磁通量最大，但磁通量的變化率為零，所以感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為零；固然線圈平面與中性面垂直時(shí)磁通量為零，但磁通量的變化率最大，所以感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大。(3)溝通發(fā)電機(jī)輸出的電流都能夠表示為i＝Imsinωt嗎？提示：不用然。假如線圈從中性面的垂面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則輸出的電流表示為i＝Imcosωt。正弦交變電流的產(chǎn)生1．過(guò)程分析以以下圖為線圈abcd在磁場(chǎng)中繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的截面圖，ab和cd兩個(gè)邊切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，線圈中就有了電流(或許說(shuō)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生了感覺(jué)電流)。詳細(xì)分析以以下圖，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖甲地點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)體不切割磁感線，線圈中無(wú)電流；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖乙地點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)體垂直切割磁感線，線圈中有電流，且電流從a端流入；線圈在圖丙地點(diǎn)同線圈在圖甲地點(diǎn)；線圈在圖丁地點(diǎn)時(shí)，電流從a端流出，這說(shuō)明電流方向發(fā)生了改變；線圈在圖戊地點(diǎn)同在圖甲地點(diǎn)。線圈這樣轉(zhuǎn)動(dòng)下去，就在線圈中產(chǎn)生了交變電流。2．中性面、中性面的垂面地點(diǎn)的特色比較中性面中性面的垂面遠(yuǎn)離中性面湊近中性面地點(diǎn)線圈平面與磁場(chǎng)垂直線圈平面與磁場(chǎng)平行線圈平面與磁場(chǎng)夾角變小線圈平面與磁場(chǎng)夾角變大磁通量最大零變小變大磁通量變化率零最大變大變小感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)零最大變大變小線圈邊沿線速度與磁場(chǎng)方向夾角090°變大變小感覺(jué)電流零最大變大變小電流方向改變不變不變不變3．正弦交變電流的產(chǎn)生條件(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)線圈的轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)方向。1.[多項(xiàng)選擇]以以下圖為溝通發(fā)電機(jī)表示圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在金屬滑環(huán)L上，兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠經(jīng)過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連結(jié)。對(duì)于其工作原理，以下分析正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的剎時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大B．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的剎時(shí)，線圈中的感覺(jué)電流最大C．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的剎時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最小D．當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的剎時(shí)，線圈中的感覺(jué)電流最小分析：選AC當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的剎時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量變化率為零，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈中的感覺(jué)電流為零，應(yīng)選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的剎時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最小，磁通量變化率最大，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈中的感覺(jué)電流最大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。2．對(duì)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的交變電流，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感覺(jué)電流方向就改變一次，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感覺(jué)電流方向就改變一次C．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)和感覺(jué)電流的方向都要改變一次D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)和感覺(jué)電流方向都要改變一次分析：選C線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)，線圈平面垂直于磁感線，磁通量最大，但磁通量的變化率、感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)、感覺(jué)電流均為零，電流方向恰巧發(fā)生變化。所以，線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電流時(shí)，每經(jīng)過(guò)中性面一次，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)和感覺(jué)電流的方向都要改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)和感覺(jué)電流的方向都改變兩次，所以C正確。3．[多項(xiàng)選擇]以以下圖中哪些狀況，線圈中產(chǎn)生了正弦交變電流(均勻速轉(zhuǎn)動(dòng))()分析：選BCD依據(jù)正弦交變電流產(chǎn)生的條件可知，B、C、D正確。交變電流瞬市價(jià)表達(dá)式的書寫1．導(dǎo)體切割磁感線分析的過(guò)程若線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，以以下圖，則經(jīng)過(guò)時(shí)間t：eq\x(線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ωt)?eq\x(ab邊的線速度跟磁感線方向的夾角θ＝ωt)?eq\x(ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大?。簐＝ωR＝ω\f(Lad,2))?eq\x(ab邊產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)：eab＝BLabvsinθ＝\f(BSω,2)sinωt)?eq\x(一匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)：e＝2eab＝BSωsinωt)?eq\x(N匝線圈產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)：e＝NBSωsinωt)2．正弦交變電流的瞬市價(jià)表達(dá)式(1)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)：①e＝nBSωsinωt＝Emsinωt。②i＝eq\f(e,R＋r)＝eq\f(Em,R＋r)sinωt＝Imsinωt。③u＝iR＝ImRsinωt＝Umsinωt。(2)從垂直于中性面(即從線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí))開(kāi)始計(jì)時(shí)：①e＝Emcosωt。②i＝Imcosωt。③u＝Umcosωt。[典例]以以下圖為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感覺(jué)強(qiáng)度B＝0.5T，線圈匝數(shù)N＝50，每匝線圈面積為0.48m2，轉(zhuǎn)速為150r/min，線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，從圖示地點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)。寫出交變感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)的表達(dá)式。[思路點(diǎn)撥][分析]當(dāng)線圈平面經(jīng)過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ωt，于是剎時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt。此中Em＝NBSω。由題意知N＝50，B＝0.5T，S＝0.48m2，ω＝eq\f(2π×150,60)rads＝5πrad/s，Em＝NBSω＝50×0.5×0.48×5πV≈188V，所以e＝188sin5πt(V)。[答案]e＝188sin5πt(V)交變電流瞬市價(jià)表達(dá)式的書寫技巧(1)確立正弦交變電流的峰值，依據(jù)已知圖像讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值。(2)確立線圈的角速度：可依據(jù)線圈的轉(zhuǎn)速或周期由ω＝eq\f(2π,T)＝2πf求出，f表示線圈的頻次也可表示每秒的轉(zhuǎn)數(shù)。(3)明確線圈的初始地點(diǎn)，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。①線圈從中性面地點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則e-t，i-t，u-t圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為正弦函數(shù)。②線圈從垂直中性面地點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則e-t，i-t，u-t圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為余弦函數(shù)。1．某溝通發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt。若線圈匝數(shù)減為本來(lái)的eq\f(1,2)，而轉(zhuǎn)速增為本來(lái)的2倍，其余條件不變，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式是()A．e＝EmsinωtB．e＝2EmsinωtC．e＝2Emsin2ωtD．e＝Emsin2ωt分析：選D由Em＝NBSω，角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為ω＝2πn得，當(dāng)N′＝eq\f(N,2)、n′＝2n時(shí)，ω′＝2ω，Em′＝N′BSω′＝eq\f(N,2)·BS·2ω＝NBSω，即Em′＝Em，故e＝Emsin2ωt，選項(xiàng)D正確。2.以以下圖，一半徑為r＝10cm的圓形線圈共100匝，在磁感覺(jué)強(qiáng)度B＝eq\f(5,π2)T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線OO′以n＝600rmin的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面地點(diǎn)(圖中地點(diǎn))時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式；(2)求線圈從圖示地點(diǎn)開(kāi)始在eq\f(1,60)s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)；(3)求線圈從圖示地點(diǎn)開(kāi)始在eq\f(1,60)s時(shí)間內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)的均勻值。分析：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)線圈平面在中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，其表達(dá)式為e＝Emsinωt，而在某段時(shí)間內(nèi)的均勻電動(dòng)勢(shì)可依據(jù)eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)求得。(1)e＝Emsinωt，Em＝NBSω(與線圈形狀沒(méi)關(guān))，又ω＝eq\f(2π×600,60)rad/s＝20πrads，故e＝100sin20πt(V)。(2)當(dāng)t＝eq\f(1,60)s時(shí)，e＝100sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(20π×\f(1,60)))V＝50eq\r(3)V≈86.6V。(3)在eq\f(1,60)s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ＝ωt＝20π×eq\f(1,60)rad＝eq\f(π,3)rad，由Φ＝BScosωt知ΔΦ＝eq\f(1,2)BS，所以eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(150,π)V。答案：(1)e＝100sin20πt(V)(2)86.6V(3)eq\f(150,π)V交變電流的圖像正弦式交變電流隨時(shí)間變化狀況能夠從圖像上表示出來(lái)，圖像描繪的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，以以下圖。從圖像中能夠解讀到以下信息：1．交變電流的最大值Im、Em，周期T。2．因線圈在中性面時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)、感覺(jué)電流均為零，磁通量最大，所以可確立線圈位于中性面的時(shí)辰。3．找出線圈平行于磁感線的時(shí)辰。4．判斷線圈中磁通量的變化狀況。5．分析判斷i、e隨時(shí)間變化的規(guī)律。[典例]處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈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)辰，線圈平面與紙面重合(如圖)，線圈的cd邊走開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)，若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感覺(jué)電流為正，則能反應(yīng)線圈中感覺(jué)電流I隨時(shí)間t變化的圖像是()[思路點(diǎn)撥]eq\x(\a\al(計(jì)時(shí),地點(diǎn)))→eq\x(\a\al(確立正弦,仍是余弦))→eq\x(\a\al(運(yùn)用右手定章或楞次,定律確立電流的方向))→eq\x(圖像)[分析]線圈在磁場(chǎng)中繞和磁場(chǎng)方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交變電流，對(duì)于圖示初步時(shí)辰，線圈的cd邊走開(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)的瞬市價(jià)最大；用右手定章判斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，與規(guī)定的正方向同樣，所以C對(duì)。[答案]C分析正弦交變電流圖像問(wèn)題的兩個(gè)注意(1)注意橫、縱坐標(biāo)表示的物理量，以及圖像上的特別地點(diǎn)。(2)注意把圖像和線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程對(duì)應(yīng)起來(lái)。1．一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的規(guī)律以以下圖，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．圖像是從線圈平面位于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)的B．t2時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量為零C．t2時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為零D．感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e的方向變化時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的方向也變化分析：選B由題圖可知，當(dāng)t＝0時(shí)，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大，說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大，磁通量為零，即是從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t2時(shí)辰感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過(guò)線圈的磁通量的變化率最大，磁通量為零，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e的方向變化時(shí)，線圈經(jīng)過(guò)中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但方向其實(shí)不變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.以以下圖，單匝矩形線圈的一半放在擁有理想界限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈軸線OO′與磁場(chǎng)界限重合，線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab邊向紙外，cd邊向紙內(nèi))。若從圖示地點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向，則線圈內(nèi)感覺(jué)電流隨時(shí)間變化的圖像是圖中的()分析：選A由題意知線圈總有一半在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，所以產(chǎn)生的仍舊是正弦式交變電流，但是感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大值為所有線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大值的一半，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。再由楞次定律及安培定章能夠判斷出A選項(xiàng)符合題意。3．如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感覺(jué)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩頭經(jīng)集流環(huán)和電刷與R＝10Ω的電阻連結(jié)，與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10V。圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像。則()A．電阻R上的電功率為20WB．0.02s時(shí)R兩頭的電壓瞬市價(jià)為零C．R兩頭的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos100πt(V)D．經(jīng)過(guò)R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是i＝1.41cos50πt(A)分析：選C電阻R上的電功率P＝eq\f(U2,R)＝10W，A錯(cuò)。0.02s時(shí)Φ＝0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，此時(shí)R兩頭的電壓瞬市價(jià)最大，B錯(cuò)。R兩頭電壓的最大值為10eq\r(2)V，ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，所以R兩頭電壓u＝14.1cos100πt(V)，C正確。經(jīng)過(guò)R的電流i＝1.41cos100πt(A)，D錯(cuò)。1．為了研究溝通電的產(chǎn)生過(guò)程，小張同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)構(gòu)想方案：第一次將單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈繞轉(zhuǎn)軸OO1按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(ab向紙外，cd向紙內(nèi))。并從圖甲所示地點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)。此時(shí)產(chǎn)生的溝通電如圖乙所示。第二次他僅將轉(zhuǎn)軸移至ab邊上，第三次他僅將轉(zhuǎn)軸右邊的磁場(chǎng)去掉，對(duì)于后兩次的電流圖像，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．第二次是A圖B．第二次是C圖C．第三次是B圖D．第三次是D圖分析：選D第二次將轉(zhuǎn)軸移到ab邊上，產(chǎn)生的感覺(jué)電流與第一次同樣，第三次將OO1右邊磁場(chǎng)去掉，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中只有一邊切割磁感線，產(chǎn)生的感覺(jué)電流的最大值為本來(lái)的eq\f(1,2)，所以選D。2．一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。經(jīng)過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．t1、t3時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量變化率最大B．t1、t3時(shí)辰線圈中感覺(jué)電流方向改變C．t2、t4時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量最大D．t2、t4時(shí)辰線圈中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最小分析：選Bt1、t3時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量Φ最大，磁通量變化率為零，此時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)、感覺(jué)電流均為零，線圈中感覺(jué)電流方向改變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；t2、t4時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。3.[多項(xiàng)選擇]某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖像以以下圖，由圖中信息能夠判斷()A．在A和C時(shí)辰線圈處于中性面地點(diǎn)B．在B和D時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量為零C．從A→D時(shí)辰線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為eq\f(3,2)πD．若從O→D時(shí)辰歷時(shí)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次分析：選CD由題圖可知，在O、B、D時(shí)辰感覺(jué)電流為零，所以此時(shí)線圈恰幸虧中性面地點(diǎn)，且穿過(guò)線圈的磁通量最大；在A、C時(shí)辰感覺(jué)電流最大，線圈處于和中性面垂直的地點(diǎn)，此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零，故A、B錯(cuò)誤。從A到D時(shí)辰，線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為eq\f(3,2)π；假如從O到D時(shí)辰歷時(shí)0.02s，恰巧為一個(gè)周期，所以1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)50個(gè)周期，100次經(jīng)過(guò)中性面，交變電流的方向改變100次，故C、D正確。4.以以下圖，一矩形線圈abcd，已知ab邊長(zhǎng)為l1，bc邊長(zhǎng)為l2，在磁感覺(jué)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω從圖示地點(diǎn)開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則t時(shí)辰線圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為()A．0.5Bl1l2ωsinωtB．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωtD．Bl1l2ωcosωt分析：選D由于開(kāi)始時(shí)辰線圈平面與磁感線平行，即從垂直于中性面開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，所以開(kāi)始時(shí)辰線圈中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大為Em＝Bl1l2ω，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)形式應(yīng)為余弦形式，所以在t時(shí)辰線圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為Bl1l2ωcosωt，故正確選項(xiàng)為D。5.[多項(xiàng)選擇]以以下圖，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中能夠分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以同樣的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C．線圈分別繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向同樣，都是a→d→c→bD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊遇到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊遇到的安培力分析：選AC產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的地點(diǎn)和線圈形狀沒(méi)關(guān)，線圈abcd分別繞軸P1、P2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到圖示地點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝nBSω，由I＝eq\f(E,R總)可知此時(shí)I相等，應(yīng)選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由右手定章可知電流方向?yàn)閍→d→c→b，應(yīng)選項(xiàng)C正確；dc邊遇到的安培力F＝BLdcI，故F同樣大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.以以下圖，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈的總電阻r＝1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度B＝eq\f(1,π)T，線圈以角速度ω＝100πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(1)若線圈經(jīng)過(guò)圖示地點(diǎn)(線圈平面與磁感線垂直)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)的表達(dá)式。(2)寫出交變電流的瞬市價(jià)表達(dá)式。(3)求線圈由圖示地點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)eq\f(π,2)的過(guò)程中，交變電動(dòng)勢(shì)的均勻值。分析：(1)線圈中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝100×eq\f(1,π)×0.05×100πV＝500V線圈中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)e＝Emsinωt所以e＝500sin100πt(V)。(2)交變電流的最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(500,9＋1)A＝50A，所以電流的瞬市價(jià)表達(dá)式為i＝50sin100πt(A)。(3)eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2NBSω,π)＝eq\f(1000,π)V。答案：(1)e＝500sin100πt(V)(2)i＝50sin100πt(A)(3)eq\f(1000,π)V7.以以下圖，在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一矩形閉合線圈繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若要使線圈中的電流峰值減半，不能夠行的方法是()A．只將線圈的轉(zhuǎn)速減半B．只將線圈的匝數(shù)減半C．只將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度減半D．只將線圈的邊長(zhǎng)減半分析：選B由Im＝eq\f(Em,R)，Em＝NBSω，ω＝2πn，得Im＝eq\f(NBS·2πn,R)，故A、C可行；又電阻R與匝數(shù)相關(guān)，當(dāng)匝數(shù)減半時(shí)電阻R也隨之減半，則Im不變，故B不能夠行；當(dāng)邊長(zhǎng)減半時(shí)，面積S減為本來(lái)的eq\f(1,4)，而電阻減為本來(lái)的eq\f(1,2)，故D可行。8.[多項(xiàng)選擇]一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化規(guī)律以以下圖，則以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．t1和t3時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量為零B．t1和t3時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為零C．線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)辰開(kāi)始計(jì)時(shí)D．每當(dāng)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)e變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都最大分析：選BCD由圖像可知，為余弦式交變電流，說(shuō)明t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線方向平行，選項(xiàng)C正確。t1、t3時(shí)辰感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為零，說(shuō)明這兩個(gè)時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零，穿過(guò)線圈的磁通量最大，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。當(dāng)線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為零，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的方向要發(fā)生改變，所以選項(xiàng)D正確。9．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像以以下圖。則以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．t＝0時(shí)辰，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)辰，Φ的變化率為0C．t＝0.02s時(shí)辰，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．從t＝0.01s時(shí)辰至t＝0.04s時(shí)辰線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是eq\f(3,2)π分析：選D由圖像可知t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s時(shí)辰線圈平面位于中性面地點(diǎn)，Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，故E＝0；t＝0.01s、t＝0.03s、t＝0.05s時(shí)辰線圈平面與磁感線平行，Φ最小，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，故E最大，從圖像可知，從t＝0.01s時(shí)辰至t＝0.04s時(shí)辰線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為eq\f(3,2)π。10.[多項(xiàng)選擇]一單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖中圖線a所示，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示，以下對(duì)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．從圖線可算出穿過(guò)線圈磁通量的最大值B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．在圖線a和b中，t＝0時(shí)辰穿過(guò)線圈的磁通量均為零D．圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬市價(jià)表達(dá)式為e＝100sineq\f(100π,3)t(V)分析：選AD依據(jù)圖線a：感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝BSω＝Φmω，所以磁通量最大值Φm＝eq\f(Em,ωa)＝eq\f(EmTa,2π)＝eq\f(3,π)Wb，A正確。線圈先后兩次周期之比eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(0.04s,0.06s)＝eq\f(2,3)，eq\f(na,nb)＝eq\f(Tb,Ta)＝eq\f(3,2)，B錯(cuò)誤。t＝0時(shí)辰感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈處于中性面地點(diǎn)，磁通量最大，C錯(cuò)誤。感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝BSω，所以eq\f(Ema,Emb)＝eq\f(ωa,ωb)＝eq\f(3,2)，即Emb＝eq\f(2,3)Ema＝100V，圖線b電動(dòng)勢(shì)瞬市價(jià)表達(dá)式為e＝Embsinωbt＝100si