新教材高中物理第三章交變電流1交變電流導(dǎo)學(xué)案新人教版選擇性必修第二冊

第三章交變電流1.交變電流1．知道什么是交變電流，理解交變電流的產(chǎn)生原理。2.知道什么是中性面，知道什么是交變電流的瞬時值和最大值。3.駕馭正弦式交變電流的變更規(guī)律。4.了解生產(chǎn)、生活中的溝通發(fā)電機(jī)的構(gòu)造及特點(diǎn)。一、交變電流1．交變電流：大小和方向隨時間eq\o(□,\s\up2(01))做周期性變更的電流叫作交變電流，簡稱eq\o(□,\s\up2(02))溝通(AC)。2．直流：eq\o(□,\s\up2(03))方向不隨時間變更的電流稱為直流(DC)。二、交變電流的產(chǎn)生1．教學(xué)用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流，大小和方向不斷地變更，是一種eq\o(□,\s\up2(01))交變電流。2．如圖所示，線圈在勻強(qiáng)磁場中eq\o(□,\s\up2(02))勻速轉(zhuǎn)動，可以依據(jù)eq\o(□,\s\up2(03))右手定則來推斷線圈運(yùn)動時，AB邊或CD邊上感應(yīng)電流的方向。因?yàn)锳B邊或CD邊運(yùn)動時，垂直于磁感線方向的速度不斷變更，所以感應(yīng)電流eq\o(□,\s\up2(04))也發(fā)生變更。三、交變電流的變更規(guī)律1．如圖所示發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的溝通表達(dá)式：e＝eq\o(□,\s\up2(01))Emsinωt，u＝eq\o(□,\s\up2(02))Umsinωt，i＝eq\o(□,\s\up2(03))Imsinωt。[從中性面(如甲圖)起先計時]2．峰值與瞬時值：表達(dá)式中，Em、Um、Im分別是電動勢、電壓、電流的最大值，也叫eq\o(□,\s\up2(04))峰值，而e、u、i則是相應(yīng)的物理量的eq\o(□,\s\up2(05))瞬時值。3．正弦式交變電流(1)定義：按eq\o(□,\s\up2(06))正弦規(guī)律變更的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱eq\o(□,\s\up2(07))正弦式電流。(2)正弦式電流是最eq\o(□,\s\up2(08))簡潔、最eq\o(□,\s\up2(09))基本的交變電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是eq\o(□,\s\up2(10))正弦式電流。在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的溝通。四、溝通發(fā)電機(jī)1．溝通發(fā)電機(jī)的基本組成部分：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的eq\o(□,\s\up2(01))線圈(通常叫作eq\o(□,\s\up2(02))電樞)，產(chǎn)生磁場的eq\o(□,\s\up2(03))磁體。2．溝通發(fā)電機(jī)的分類分類轉(zhuǎn)子定子旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)eq\o(□,\s\up2(04))電樞eq\o(□,\s\up2(05))磁極旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)eq\o(□,\s\up2(06))磁極eq\o(□,\s\up2(07))電樞3．兩種發(fā)電機(jī)的比較(1)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，必需經(jīng)過袒露的eq\o(□,\s\up2(08))滑環(huán)和eq\o(□,\s\up2(09))電刷引到外電路，假如電壓很高，可能發(fā)生火花放電，燒壞器件。(2)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的eq\o(□,\s\up2(10))電樞無法做得很大，eq\o(□,\s\up2(11))線圈匝數(shù)也不行能許多，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不能eq\o(□,\s\up2(12))很高。(3)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)克服了上述缺點(diǎn)。4．發(fā)電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化：蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等將eq\o(□,\s\up2(13))機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將eq\o(□,\s\up2(14))機(jī)械能轉(zhuǎn)化為eq\o(□,\s\up2(15))電能，輸送給外電路。判一判(1)方向周期性變更、大小不變的電流也是溝通電。()(2)只有大小和方向按正弦規(guī)律變更的電流才是溝通電。()(3)當(dāng)閉合矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞線圈所在平面內(nèi)且垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時，閉合線圈中就會有溝通電產(chǎn)生。()(4)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動至線圈平面垂直于磁感線位置時，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這個特定位置叫作中性面。()(5)發(fā)電廠大多數(shù)發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式的。()提示：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×想一想(1)下圖所示圖像中不屬于交變電流的是哪個？提示：推斷電流為交變電流還是直流電就看電流方向是否隨時間變更。如圖丁，盡管電流大小隨時間做周期性變更，但因其方向不變，故仍是直流電。(2)若從垂直中性面的位置起先計時，電動機(jī)的電動勢還是按正弦規(guī)律變更嗎？提示：按余弦規(guī)律變更。課堂任務(wù)交變電流交變電流的產(chǎn)生細(xì)致視察下列圖片，細(xì)致參加“師生互動”。活動1：如圖1所示，把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)，使兩者正、負(fù)極的方向不同，轉(zhuǎn)動手搖發(fā)電機(jī)的手柄，兩個磁極之間的線圈隨著轉(zhuǎn)動，你能視察到什么現(xiàn)象？說明白什么？提示：兩個發(fā)光二極管輪番發(fā)光。說明電流的方向是變更的?；顒?：如圖2所示，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場，假定發(fā)電機(jī)的線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。在線圈由甲圖轉(zhuǎn)到乙圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個方向流淌？提示：依據(jù)右手定則可知，AB邊中電流從B向A流淌?；顒?：在線圈由丙圖轉(zhuǎn)到丁圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個方向流淌？提示：依據(jù)右手定則可知，AB邊中電流從A向B流淌?；顒?：轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大？提示：AB邊或CD邊運(yùn)動時，垂直于磁感線方向的速度不斷變更，依據(jù)E＝Blv，可知感應(yīng)電動勢也在變更，感應(yīng)電流同時發(fā)生變更。當(dāng)轉(zhuǎn)到甲、丙圖所示位置時，AB邊和CD邊的速度方向剛好與磁感線平行，線圈中沒有電流；當(dāng)轉(zhuǎn)到乙、丁圖所示位置時，AB邊和CD邊的速度方向剛好與磁感線垂直，線圈中的電流最大。活動5：假設(shè)電流從E經(jīng)過負(fù)載流向F的方向記為正，反之為負(fù)，在圖3橫坐標(biāo)軸上已標(biāo)出線圈到達(dá)圖2中甲、乙、丙、丁幾個位置時對應(yīng)的時刻，大致畫出感應(yīng)電流隨時間變更的曲線。提示：由活動2、3、4的結(jié)論可畫出曲線如圖所示。1．交變電流的理解(1)大小和方向隨時間做周期性變更的電流叫作交變電流，簡稱溝通，用AC表示；方向不隨時間變更的電流稱為直流，用DC表示。①大小不變、方向隨時間做周期性變更的電流也叫溝通電。②大小和方向都不變的電流稱為恒定電流。(2)區(qū)分溝通電和直流電的方法就是看電流的方向是否隨時間變更。2．交變電流的產(chǎn)生(1)產(chǎn)生原理：線圈繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的磁通量周期性變更，產(chǎn)生大小和方向周期性變更的感應(yīng)電動勢，假如是閉合電路，則產(chǎn)生大小和方向周期性變更的電流。(2)兩個特別位置名稱中性面中性面的垂面位置線圈平面與磁感線垂直線圈平面與磁感線平行圖示磁通量最大零磁通量的變更率零最大線圈AB或CD邊切割磁感線的有效速度零最大感應(yīng)電動勢零最大感應(yīng)電流零最大電流方向變更不變(3)閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，僅是產(chǎn)生交變電流的一種方式，并不是唯一方式。例如保持線圈不動，使穿過線圈的磁通量變更也可以產(chǎn)生交變電流。例1如圖所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流。以下說法正確的是()A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就變更一次B．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向就變更一次C．當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時，線圈中感應(yīng)電動勢最大D．當(dāng)線圈平面與磁感線平行時，穿過線圈的磁通量最大線圈轉(zhuǎn)動過程經(jīng)過的兩個特別平面是什么？特點(diǎn)是什么？提示：中性面和中性面的垂面。中性面的特點(diǎn)：磁感線與線圈平面垂直，磁通量最大，感應(yīng)電流為零，電流方向發(fā)生變更。中性面的垂面的特點(diǎn)：磁感線與線圈平面平行，磁通量為零，感應(yīng)電流最大，電流方向不變。[規(guī)范解答]線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，在中性面位置時，磁通量最大，感應(yīng)電流為0，電流方向變更，故A正確；線圈每轉(zhuǎn)動一周，就經(jīng)過中性面兩次，電流方向就變更兩次，故B錯誤；線圈平面與磁感線垂直時，處于中性面位置，此時感應(yīng)電動勢為0，故C錯誤；當(dāng)線圈平面與磁感線平行時，穿過線圈的磁通量為0，故D錯誤。[完備答案]A規(guī)律點(diǎn)撥(1)線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，磁通量最大時，磁通量變更率為零，感應(yīng)電動勢為零；磁通量為零時，磁通量變更率最大，感應(yīng)電動勢最大。(2)線圈每經(jīng)過中性面一次，線圈中感應(yīng)電流方向就要變更一次。線圈每轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向變更兩次。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1])(多選)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，在線圈平面經(jīng)過中性面瞬間()A．線圈平面與磁感線平行B．通過線圈的磁通量最大C．線圈中的感應(yīng)電動勢最大D．線圈中感應(yīng)電動勢的方向變更答案BD解析在中性面處，線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，磁通量變更率最小，為0，感應(yīng)電動勢最小，為0，故A、C錯誤，B正確；線圈經(jīng)過中性面瞬間，感應(yīng)電流方向變更，故感應(yīng)電動勢方向變更，D正確。課堂任務(wù)交變電流的變更規(guī)律細(xì)致視察下列圖片，細(xì)致參加“師生互動”?；顒?：從課堂任務(wù)1畫出的i-t曲線可看出，學(xué)生電源中的交變電流好像在按正弦函數(shù)的規(guī)律變更，下面我們從理論上進(jìn)行檢驗(yàn)。對于圖1所示發(fā)電機(jī)，設(shè)t＝0時線圈剛好轉(zhuǎn)到甲圖中性面位置，此時的感應(yīng)電動勢是多大？提示：此時導(dǎo)線AB的速度方向剛好與磁感線平行，因此感應(yīng)電動勢為0?；顒?：設(shè)圖1中線圈旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，AB和CD的長度為l，AD和BC的長度為d，則經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)到圖2所示位置時，AB邊或CD邊與磁感線垂直的速度是多少？提示：經(jīng)過時間t，線框轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωt，線框旋轉(zhuǎn)過程中AB和CD的速度v＝ωeq\f(d,2)，與磁感線垂直的速度為vsinθ，即eq\f(ωd,2)sinωt?；顒?：t時刻線框上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e是多少？活動1中的猜想是否正確？提示：依據(jù)右手定則，t時刻AB邊和CD邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在線圈中沿相同的方向，再依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線框上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝2Blvsinθ＝ωBldsinωt＝ωBSsinωt，其中S表示線框的面積。可知線框的電動勢的確是隨時間按正弦函數(shù)規(guī)律變更的，即猜想正確?；顒?：設(shè)感應(yīng)電動勢的最大值為Em，請寫出感應(yīng)電動勢e的表達(dá)式。假如線圈匝數(shù)為N，則Em是多少？提示：設(shè)Em＝ωBS，則e的表達(dá)式可寫成e＝Emsinωt。對于單匝線圈，Em＝ωBS；假如線圈匝數(shù)為N，則Em＝NωBS。活動5：若發(fā)電機(jī)所接負(fù)載為電燈等純電阻用電器，請寫出負(fù)載兩端的電壓u、流過的電流i的表達(dá)式。提示：依據(jù)閉合電路歐姆定律及串聯(lián)電路的學(xué)問，u＝Umsinωt，i＝Imsinωt。1．正弦式交變電流的瞬時值表達(dá)式(1)從中性面位置起先計時e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt。(2)從與中性面垂直的位置起先計時e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt。2．正弦式交變電流的峰值表達(dá)式Em＝NBSω，Im＝eq\f(Em,R＋r)＝eq\f(NBSω,R＋r)，Um＝ImR＝eq\f(NBSωR,R＋r)。以上三式中N均為線圈匝數(shù)，S均為線圈在磁場中的面積。3．峰值Em＝NBSω的理解當(dāng)線圈繞位于線圈所在平面且與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動到線圈平面與磁場方向平行時，線圈中的感應(yīng)電動勢達(dá)到峰值，且Em＝NBSω。峰值的大小由線圈匝數(shù)N、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、線圈轉(zhuǎn)動角速度ω和線圈在磁場中的面積S共同確定，與線圈的形態(tài)、轉(zhuǎn)軸在線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)，如圖所示的幾種狀況中，假如N、B、ω、S均相同，則感應(yīng)電動勢的峰值均為Em＝NBSω。4．正弦式交變電流的圖像(1)正弦式交變電流的圖像的理解正弦式交變電流的圖像描述的是正弦式交變電流隨時間變更的規(guī)律，它是一條正弦(或余弦)曲線，如圖所示。(2)從圖像中可以得到的信息①交變電流的峰值Em、Im、Um和周期T；②因線圈在中性面位置時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可據(jù)此確定線圈位于中性面位置的時刻；③線圈平行磁感線的時刻；④推斷線圈中磁通量的變更狀況；⑤分析推斷e、i、u的大小和方向隨時間的變更規(guī)律。注：有時給出Φ-t圖像，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可以推斷感應(yīng)電動勢的變更狀況。例2一矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到中性面位置時起先計時，求：(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值，線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變更的表達(dá)式；(2)若線圈的電阻為R，則線圈中的電流的最大值為多少？線圈中電流的瞬時值表達(dá)式是什么？求電流瞬時值表達(dá)式的思路是什么？提示：先求出電動勢的瞬時值表達(dá)式，再依據(jù)閉合電路歐姆定律就可以求出電流的瞬時值表達(dá)式。[規(guī)范解答](1)N匝線圈感應(yīng)電動勢的最大值Em＝NBSω，線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變更的表達(dá)式e＝Emsinωt＝NBSωsinωt。(2)依據(jù)閉合電路的歐姆定律Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(NBSω,R)，線圈中電流的瞬時值表達(dá)式為i＝eq\f(e,R)＝eq\f(NBSωsinωt,R)。[完備答案](1)NBSωe＝NBSωsinωt(2)eq\f(NBSω,R)i＝eq\f(NBSωsinωt,R)規(guī)律點(diǎn)撥求解正弦式交變電流電動勢瞬時值表達(dá)式的步驟(1)確定線圈的轉(zhuǎn)動是從哪個位置起先計時的。(2)確定表達(dá)式是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)。(3)確定轉(zhuǎn)動的角速度ω及N、B、S。(4)求出峰值Em，寫出瞬時值表達(dá)式。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2－1])(多選)某線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖像如圖所示。由圖中信息可以推斷()A．在A和C時刻線圈處于中性面位置B．在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C．從A到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3π,2)D．若從O到D時刻經(jīng)驗(yàn)的時間為0.02s，則在1s內(nèi)該交變電流的方向變更100次答案CD解析依據(jù)圖像首先推斷出感應(yīng)電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為i＝Imsinωt，其中Im是感應(yīng)電流的最大值，ω是線圈轉(zhuǎn)動的角速度。由圖可知，從線圈位于中性面位置起先計時，由O到D電流完成一次周期性變更，線圈相應(yīng)地轉(zhuǎn)動一周。線圈每轉(zhuǎn)動一周，就經(jīng)過中性面兩次，經(jīng)過中性面位置時電流變更方向。由圖可知，在O、B、D時刻感應(yīng)電流為零，所以這些時刻線圈恰好在中性面位置，穿過線圈的磁通量最大；在A、C時刻感應(yīng)電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，這兩個時刻穿過線圈的磁通量為零；從A到D時刻，線圈旋轉(zhuǎn)eq\f(3,4)周，轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(3π,2)；假如從O到D時刻歷時0.02s，則1s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)動50周，經(jīng)過中性面100次，交變電流的方向變更100次。故A、B錯誤，C、D正確。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2－2])如圖所示，有一閉合的正方形線圈，匝數(shù)N＝100匝，邊長為10cm，線圈總電阻為10Ω。線圈繞OO′軸在B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，每分鐘轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)。求線圈平面從圖示位置轉(zhuǎn)過30°時，感應(yīng)電動勢的大小是多少？答案39.25V解析由題意，先求出角速度ω，ω＝eq\f(1500×2π,60)rad/s＝50πrad/s，感應(yīng)電動勢的最大值為：Em＝NBωS＝100×0.5×50π×0.01V＝78.5V，由題圖可以看出，由線圈位于中性面起先計時，產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值表達(dá)式應(yīng)為e＝Emsinωt，所以轉(zhuǎn)過30°角時的電動勢為e＝Emsin30°＝78.5×eq\f(1,2)V＝39.25V。1．(交變電流的產(chǎn)生)如圖所示，下列四種狀況均表示閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動，在下列狀況下線圈中不能產(chǎn)生溝通電的是(從左側(cè)看線圈繞OO′順時針轉(zhuǎn)動)()答案A解析A中線圈繞位于線圈平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線OO′轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量始終為零，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生；B、C、D中線圈繞位于線圈平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線OO′轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量周期性地變更，產(chǎn)生交變電流。故選A。2．(溝通和直流)下列關(guān)于交變電流和直流的說法中正確的是()A．假如電流大小隨時間做周期性變更，則肯定是交變電流B．直流的大小和方向肯定不變C．交變電流肯定是按正弦規(guī)律變更的D．交變電流的最大特征就是電流的方向隨時間做周期性變更答案D解析直流的特征是電流的方向不變，電流的大小可以變更。交變電流的特征是電流的大小和方向隨時間做周期性變更。交變電流有多種形式，正弦式交變電流只是交變電流中最基本、最簡潔的一種。故選D。3．(交變電流的產(chǎn)生)關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流，下列說法中正確的是()A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就變更一次，感應(yīng)電動勢方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就變更一次，感應(yīng)電動勢方向不變C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要變更一次D．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向都要變更一次答案C解析線圈轉(zhuǎn)至中性面時，線圈平面垂直于磁感線，磁通量最大，但磁通量的變更率、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，電流方向恰好發(fā)生變更。因此，線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流時，每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要變更一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周，經(jīng)過中性面兩次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要變更兩次，所以C正確。4.(交變電流的圖像)一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t變更的規(guī)律如圖所示，則下列說法正確的是()A．圖像是從線圈平面位于中性面起先計時的B．t2時刻穿過線圈的磁通量為零C．t2時刻穿過線圈的磁通量的變更率為零D．感應(yīng)電動勢e的方向變更時，穿過線圈的磁通量的方向也變更答案B解析由題圖可知，當(dāng)t＝0時，感應(yīng)電動勢最大，說明穿過線圈的磁通量的變更率最大，磁通量為零，即是從線圈平面與磁場方向平行時起先計時的，A錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，穿過線圈的磁通量的變更率最大，磁通量為零，B正確，C錯誤；感應(yīng)電動勢e的方向變更時，線圈通過中性面，穿過線圈的磁通量最大，但方向并不變更，D錯誤。5．(交變電流的產(chǎn)生)如圖所示，一線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過圖示位置時()A．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變更率最大B．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變更率最大C．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變更率最小D．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變更率最小答案A解析由圖可知線圈平面與磁感線平行，故處于垂直于中性面的位置，此時穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變更率最大，故A正確。6．(交變電流的變更規(guī)律)有一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，線圈中的磁通量最大值為Φm，感應(yīng)電動勢最大值為Em，下列說法中正確的是()A．當(dāng)磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零B．當(dāng)磁通量減小時，感應(yīng)電動勢也減小C．當(dāng)磁通量等于0.5Φm時，感應(yīng)電動勢為0.5EmD．線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(Em,Φm)答案D解析由交變電流的產(chǎn)生原理可知，感應(yīng)電動勢與磁通量的變更率有關(guān)，與磁通量的大小無關(guān)。磁通量最大時，感應(yīng)電動勢為零；而磁通量為零時，感應(yīng)電動勢最大，且Em＝BSω＝Φmω，故線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(Em,Φm)，A錯誤，D正確。當(dāng)Φ＝Φmcosωt時，e＝Emsinωt，可知當(dāng)磁通量減小時，磁通量的變更率增大，感應(yīng)電動勢增大，B錯誤。當(dāng)Φ＝0.5Φm時，eq\a\vs4\al(cosωt)＝0.5，則sinωt＝eq\f(\r(3),2)，e＝eq\f(\r(3),2)Em，C錯誤。7．(交變電流的圖像)(多選)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，所產(chǎn)生的交變電流的波形圖如圖所示，下列說法中正確的是()A．在t1時刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值B．在t2時刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值C．在t3時刻穿過線圈的磁通量的變更率達(dá)到峰值D．在t4時刻穿過線圈的磁通量的變更率達(dá)到峰值答案BC解析從題圖可知，t1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流達(dá)到峰值，則磁通量變更率達(dá)到峰值，磁通量最小，線圈平面與磁感線平行；t2、t4時刻感應(yīng)電流等于零，則磁通量變更率為零，線圈處于中性面位置，磁通量達(dá)到峰值。故B、C正確，A、D錯誤。8．(交變電流的變更規(guī)律)一矩形線圈有100匝，面積為50cm2，線圈內(nèi)阻r＝2Ω，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場平行時起先計時，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，線圈的轉(zhuǎn)速n＝1200r/min，外接一用電器，電阻為R＝18Ω，試寫出R兩端電壓的瞬時值表達(dá)式。答案u＝9πcos(40πt)V解析角速度ω＝2πn＝40πrad/s，電動勢最大值Em＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40πV＝10πV，由于從線圈平面與磁場平行時起先計時，故線圈中感應(yīng)電動勢e＝Emcosωt＝10πcos(40πt)V，由閉合電路歐姆定律得i＝eq\f(e,R＋r)＝eq\f(π,2)cos(40πt)AR兩端電壓u＝Ri＝9πcos(40πt)V。9．(交變電流的變更規(guī)律)溝通發(fā)電機(jī)在工作時的電動勢e＝Emsinωt。若將線圈匝數(shù)、線圈面積都提高到原來的兩倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)?)A．e＝2EmsinωtB．e＝4EmsinωtC．e＝eq\f(1,2)EmsinωtD．e＝eq\f(1,4)Emsinωt答案B解析電動勢最大值表達(dá)式為Em＝NBSω，N、S變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則最大值變?yōu)?Em，由于其他條件不變，故電動勢變?yōu)閑＝4Emsinωt，故B正確。10．(交變電流的變更規(guī)律)如圖所示，一單匝矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置起先勻速轉(zhuǎn)動，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，則t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為()A．0.5Bl1l2ωsinωt B．0.5Bl1l2ωcosωtC．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt答案D解析線圈從題圖位置即中性面的垂面位置起先轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝Emcosωt，由題意，Em＝BSω＝Bl1l2ω，所以e＝Bl1l2ωcosωt，故D正確。11．(溝通發(fā)電機(jī)的原理)大型發(fā)電機(jī)幾乎都是旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，下圖為其原理簡圖。豎直平面內(nèi)閉合線圈abcd固定不動，磁體繞圖中的虛線旋轉(zhuǎn)，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。若條形磁體以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，且圖示時刻N(yùn)極正在向里轉(zhuǎn)?，F(xiàn)以圖示時刻為計時起點(diǎn)，則下列推斷正確的是()A．該發(fā)電機(jī)的原理與旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)不同B．t＝0時線圈中的電流方向?yàn)閍bcdaC．條形磁體轉(zhuǎn)動一周的過程中電流方向變更一次D．t＝5s時線圈中的電流最小答案B解析該發(fā)電機(jī)的原理與旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)相同，都是電磁感應(yīng)，A錯誤；由右手定則可知，t＝0時線圈中的電流方向?yàn)閍bcda，B正確；條形磁體轉(zhuǎn)動一周的過程中電流方向變更兩次，C錯誤；t＝5s時線圈轉(zhuǎn)過的角度為50π，線圈回到初始位置，則此位置線圈中的電流最大，D錯誤。12．(交變電流的變更規(guī)律)(多選)如圖所示，一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直