第05講 交變電流（預(yù)習(xí)）（解析版）-2025版高二物理寒假精-品講義

第05講交變電流（預(yù)習(xí)）模塊一思維導(dǎo)圖串知識模塊二基礎(chǔ)知識全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練（4大考點(diǎn)）模塊五小試牛刀過關(guān)測1．通過實(shí)驗(yàn)觀察交變電流的方向.會區(qū)分交流電和直流電。2.會分析交變電流的產(chǎn)生過程，會推導(dǎo)交變電流電動勢的表達(dá)式。3.知道什么是正弦式交變電流，知道正弦式交變電流的瞬時值表達(dá)式。4.了解交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造及工作原理。知識點(diǎn)1：交變電流【情境導(dǎo)入】用示波器觀察于電池電流的波形是一條平行于t軸的直線；而交流電的波形是一條正弦(或余弦)曲線,如圖所示。想一想,這兩種波形代表的電流有何區(qū)別?【答案】直流電方向不變，而交流電方向在做周期性變化。1．交變電流大小和方向隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡稱交流．2．常見的交變電流的波形圖實(shí)際應(yīng)用中，交變電流有著不同的變化規(guī)律，常見的有以下幾種，如圖所示．3．直流電方向不隨時間變化的電流叫作直流，大小和方向都不隨時間變化的電流叫作恒定電流，下圖均表示直流電。知識點(diǎn)2：交變電流的產(chǎn)生【情境導(dǎo)入】假定線圈繞OO′軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，則：(1)線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，線圈中的電流方向如何變化？(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流有最小值和最大值時線圈分別在什么位置？答案(1)轉(zhuǎn)動過程磁通量變化電流方向甲→乙變小B→A→D→C乙→丙變大B→A→D→C丙→丁變小A→B→C→D丁→甲變大A→B→C→D(2)線圈轉(zhuǎn)到甲或丙位置時線圈中感應(yīng)電流最小，為零，此時線圈所處的平面稱為中性面．線圈轉(zhuǎn)到乙或丁位置時線圈中的感應(yīng)電流最大，此時線圈處在垂直中性面的位置．1．中性面位置(S⊥B，如圖中的甲、丙)線圈平面與磁場垂直的位置，此時Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0。線圈經(jīng)過中性面時，電流方向發(fā)生改變，線圈轉(zhuǎn)一圈電流方向改變兩次。2．垂直中性面位置(S∥B，如圖中的乙、丁)此時Φ為0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．知識點(diǎn)3：正弦式交變電流的變化規(guī)律【情境導(dǎo)入】如圖所示，線圈平面繞bc邊的中點(diǎn)從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度為ω.經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt.設(shè)ab邊長為L1，bc邊長為L2，線圈面積S＝L1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則：(1)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？(2)整個線圈中的感應(yīng)電動勢為多大？(3)若線圈有N匝，則整個線圈的感應(yīng)電動勢為多大？答案(1)eab＝BL1vsinωt＝BL1eq\f(L2ω,2)sinωt＝eq\f(1,2)BL1L2ωsinωt＝eq\f(1,2)BSωsinωt.(2)整個線圈中的感應(yīng)電動勢由ab和cd兩邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢組成，且eab＝ecd，所以e總＝eab＋ecd＝BSωsinωt.(3)若線圈有N匝，則相當(dāng)于N個完全相同的電源串聯(lián)，所以e＝NBSωsinωt.1．從中性面開始計時線圈中產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達(dá)式：e＝Emsinωt，Em叫作電動勢的峰值，Em＝NωBS.2．正弦式交變電流按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱正弦式電流．3．正弦式交變電流的瞬時值表達(dá)式(1)從中性面位置開始計時e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)從與中性面垂直的位置開始計時e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt.4.交變電流的峰值Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).電動勢峰值Em＝NωBS由線圈匝數(shù)N、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動角速度ω和線圈面積S決定，與線圈的形狀無關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)．如圖所示的幾種情況中，如果N、B、ω、S均相同，則感應(yīng)電動勢的峰值均相同．教材習(xí)題02下列電流隨時間變化的圖像中，屬于交變電流的是（）解題方法【詳解】交變電流是大小和方向隨時間周期性變化，ABD不屬于交變電流，C屬于交流電。【答案】C。教材習(xí)題02下列各情況中，線圈都以角速度繞圖中的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生交變電流的是哪些？請簡述理由。解題方法【詳解】產(chǎn)生交變電流的條件是線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動。甲圖，轉(zhuǎn)軸與磁場平行，線圈在轉(zhuǎn)動的過程中，線圈里始終沒有磁通量，沒有感應(yīng)電流；乙圖，線圈中磁通量隨線圈的轉(zhuǎn)動呈周期性的變化，能產(chǎn)生交變電流；丙圖，線圈中磁通量隨線圈的轉(zhuǎn)動呈周期性的變化，能產(chǎn)生交變電流，丁圖，線圈中磁通量隨線圈的轉(zhuǎn)動呈周期性的變化，能產(chǎn)生交變電流。【答案】丙和丁。教材習(xí)題03如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸順時針（沿OO′方向看）勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦交流電。從線圈轉(zhuǎn)過圖示位置開始計時，設(shè)沿abcda方向?yàn)殡娏髡较颍瑒t線圈中產(chǎn)生的交流電圖像是圖中的哪一個？說明判斷的理由。解題方法【詳解】在圖示位置，穿過線圈的磁通量達(dá)到最大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為零，即，當(dāng)線圈繞OO′軸順時針（沿OO′方向看）勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量減小，且原磁場方向向上，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場方向和原磁場方向相同，故線圈中的感應(yīng)電流的方向沿abcda，電流為正方向，故選a?！敬鸢浮緼?？键c(diǎn)1：交流發(fā)電機(jī)原理和示意圖【典例1】（23-24高二下·江蘇常州·期末）如圖所示，線圈abcd在水平勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生交變電流。當(dāng)線圈逆時針轉(zhuǎn)動到圖示水平位置時（）A．線圈處于中性面位置 B．線圈中瞬時感應(yīng)電動勢為零C．穿過線圈平面的磁通量最大 D．線圈中電流方向?yàn)椤敬鸢浮緿【詳解】A．中性面是垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度，題中該位置與中性面垂直，故A項錯誤；B．在題中該位置，線框切割磁感線的速度最快，其瞬時感應(yīng)電動勢最大，故B項錯誤；C．在中性面位置穿過線圈平面的磁通量最大，題中該位置與中性面垂直，其磁通量最小，故C項錯誤；D．根據(jù)楞次定律，線圈中電流方向?yàn)?，故D項正確。故選D?！咀兪?-1】（23-24高二下·廣東肇慶·階段練習(xí)）如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（

）A．圖示位置，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)橛蒩→bB．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流C．線圈每轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變一次D．圖示位置線圈平面與磁場方向平行，磁通量變化率為零【答案】A【詳解】A．線圈處于圖示位置時，ab邊向右運(yùn)動，由右手定則知，ab邊的感應(yīng)電流方向是a→b，A正確；B．線圈平面垂直于磁感線的位置稱為中性面，顯然圖示位置不是中性面，B錯誤；C．線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周，有兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次，C錯誤；D．線圈平面與磁場方向平行時，此時線圈平面位移與中性面垂直位置，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，磁通量的變化率最大，D錯誤。故選A?！咀兪?-2】（多選）（23-24高二下·廣東深圳·期中）如圖所示，下列線圈勻速轉(zhuǎn)動或勻速直線運(yùn)動，能產(chǎn)生交變電流的是（）A．B．C． D．【答案】AD【詳解】A．線圈沿垂直磁場的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，故可以產(chǎn)生交變電流，故A正確；B．根據(jù)，可知產(chǎn)生的是恒定電流，不會產(chǎn)生交變電流，故B錯誤；C．回路磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，故C錯誤；D．線圈沿垂直磁場的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，可以產(chǎn)生正弦式交流電，故D正確。故選AD?？键c(diǎn)2：判斷線圈轉(zhuǎn)到不同位置的電流方向【典例2】（23-24高二下·北京·期中）如圖（a）→（b）→（c）→（d）→（e）過程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖。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，用導(dǎo)體制成的兩個電刷分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接。下列說法正確的是（）A．圖（a）中，線圈平面與磁感線垂直，磁通量變化率最大B．從圖（b）開始計時，線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系是C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖（c）位置時，感應(yīng)電流最小，且感應(yīng)電流方向改變D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖（d）位置時，感應(yīng)電動勢最大，cd邊感應(yīng)電流方向?yàn)閏→d【答案】C【詳解】A．圖（a）中，線圈在中性面位置，故穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化率為0，故A錯誤；B．從線圈在中性面位置開始計時的表達(dá)式才是，故B錯誤；C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖（c）位置時，線圈在中性面位置，故穿過線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最小為零，電流方向?qū)⒏淖?，故C正確；D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖（d）位置時，磁通量最小，磁通量的變化率最大，故感應(yīng)電動勢最大，cd邊感應(yīng)電流方向?yàn)閐→c，故D錯誤。故選C?！咀兪?-1】（23-24高二下·北京房山·期中）某些共享單車的內(nèi)部有一個小型發(fā)電機(jī)，通過騎行者的騎行踩踏，可以不斷地給單車?yán)锏男铍姵爻潆?，蓄電池再給智能鎖供電。小型發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理可簡化為圖甲所示，矩形線圈abcd處于勻強(qiáng)磁場中，通過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勻速轉(zhuǎn)動，圖乙是線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量隨時間t變化的圖像，則（）A．t=0時刻，線圈處于中性面位置B．t1時刻，電流表示數(shù)最大C．t2時刻，線圈中電流方向發(fā)生改變D．t3時刻，穿過線圈的磁通量變化率為零【答案】D【詳解】A．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；BD．t1和t3時刻，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，電流表示數(shù)為電流有效值為一定值保持不變。故B錯誤；D正確；C．t2時刻磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，此時電流方向不發(fā)生改變。故C錯誤。故選D?！咀兪?-2】（23-24高二下·四川成都·階段練習(xí)）如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在有界勻強(qiáng)磁場中，中心軸線與磁場邊界重合，線圈繞中心軸線按圖示方向（從上向下看逆時針方向）勻速轉(zhuǎn)動，時線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿為正方向，則圖中能表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的是（）A．B．C．D．考點(diǎn)3：中性面及其性質(zhì)【典例3】（23-24高二下·內(nèi)蒙古赤峰·期末）圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，金屬線圈ABCD繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，A為電流傳感器（與計算機(jī)相連），為定值電阻，線圈電阻為，其余電阻不計。圖乙為計算機(jī)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(yīng)電動勢為0，對應(yīng)圖乙中或時刻B．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢最大，對應(yīng)圖乙中或時刻C．、時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大D．、時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大【答案】D【詳解】AB．圖甲所示位置線圈平面與磁場垂直，即為中性面，此時的感應(yīng)電動勢為0，回路中的感應(yīng)電流為0，對應(yīng)圖乙中或時刻，故AB錯誤；C．結(jié)合上述，、時刻線圈處于中性面，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，由于此時的感應(yīng)電動勢為0，則此時的磁通量的變化率最小，故C錯誤；D．根據(jù)圖乙可知，、時刻的感應(yīng)電流最大，即此時的感應(yīng)電動勢最大，則此時線圈平面與中性面垂直，即線圈平面平行于磁場方向，穿過線圈的磁通量的絕對值最小，由于此時感應(yīng)電動勢最大，則此時磁通量的變化率最大，故D正確。故選D。【變式3-1】如圖甲所示，由交流發(fā)電機(jī)、定值電阻、交流電流表A組成的閉合回路，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，圖甲所示位置磁感線與線圈平面平行，從此刻開始計時，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖乙所示，則（）A．時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小B．時刻線圈中感應(yīng)電流的方向改變C．線圈轉(zhuǎn)到圖甲所示位置時，線圈中磁通量變化率為零D．線圈轉(zhuǎn)動到圖甲所示位置時，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)椤敬鸢浮緽【詳解】A．根據(jù)題圖乙，結(jié)合交流發(fā)電機(jī)工作原理可知，在時刻，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量變化率最大，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤；B．由題圖乙可知，在時刻，穿過線圈的磁通量最大，線圈位于中性面，線圈中感應(yīng)電流的方向改變，故B正確；C．線圈轉(zhuǎn)到題圖甲所示位置時，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量變化率最大，故C錯誤；D．線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則判斷可知，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到題圖甲所示位置時，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)?，故D錯誤。故選B?！咀兪?-2】（多選）如圖甲所示，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交變電流如圖乙所示，設(shè)方向?yàn)殡娏髡较?，則下列說法正確的是（）A．圖乙中時間段對應(yīng)圖甲中至的過程B．圖乙中時刻對應(yīng)圖甲中的C．圖乙中時刻為時，則內(nèi)電流的方向改變100次D．圖乙中時刻為時，則交變電流的頻率為【答案】AC【詳解】A．題圖乙中時間段對應(yīng)電流沿方向且逐漸變大，結(jié)合楞次定律，此過程對應(yīng)題圖甲中至的過程，A正確；B．題圖乙中時刻，感應(yīng)電流最大，則磁通量的變化率最大，磁通量最小，而題圖甲中，磁通量最大，B錯誤；CD．題圖乙中時刻為時，則交變電流的周期為，交變電流的頻率為，而一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，所以內(nèi)電流的方向改變100次，C正確，D錯誤。故選AC?？键c(diǎn)4：交流電在示波器上的顯示【典例4】示波器面板如圖所示，圖甲圖為一信號源。（1）若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形（正弦交流信號的電流i隨時間t做周期性變化的圖像如圖乙所示），應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的接線柱相連，b端與接線柱相連。（2）若示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕?！敬鸢浮縔輸入地豎直位移X增益【詳解】（1）[1][2]根據(jù)示波器的操作原理,若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形，應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的Y接線柱相連，b端與地接線柱相相連；（2）[3][4]若要將圖4中的波形曲線上移，應(yīng)調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕，若要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)X增益旋；要使屏上能夠顯示3個完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕?！咀兪?-1】①在使用示波器時，如果屏幕上出現(xiàn)如圖1所示的波形時，應(yīng)調(diào)節(jié)圖2中的旋鈕使之顯示在屏幕中央?yún)^(qū)域（如圖3所示），如果外接Y輸入正弦交流電源，觀察到正弦波的豎直方向的正、負(fù)半周均超出了屏幕的范圍，應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕或旋鈕（填旋鈕旁邊的數(shù)字或名稱），或這兩個鈕配合使用，以使正弦波的整個波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi).②如果使該信號顯示從一個波形變成兩個完整的波形，如圖4所示，則應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕或旋鈕（填旋鈕旁邊的數(shù)字或名稱），這兩個旋鈕配合使用；波形橫向變窄，應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕．【答案】上下移動衰減Y增益掃描范圍掃描微調(diào)X增益【詳解】①[1][2][3]圖1所示，為豎直方向缺失，故應(yīng)調(diào)節(jié)上下移動；若正負(fù)半周均超出了屏幕的范圍，Y增益過大，則應(yīng)調(diào)衰減旋鈕或Y增益旋鈕．②[4][5][6]如果使該信號顯示從一個波形變成兩個完整的波形，且波形橫向變窄如圖4所示，則應(yīng)調(diào)節(jié)X增益旋鈕或掃描微調(diào)旋鈕，或這兩個旋鈕配合使用；若要使此波形橫向變窄，應(yīng)調(diào)節(jié)X增益旋鈕．【變式4-2】利用示波器可以顯示輸入信號的波形，單匝正方形金屬線框abed處在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)以線圈平面內(nèi)某虛線為軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的電流隨時間的變化關(guān)系如圖甲所示。則在四個選項所示的情景中，無論從線圈平面處于哪個位置開始計時，都不可能產(chǎn)生該電流的是（）A．B．C．D．【答案】A【詳解】A．當(dāng)以線圈平面內(nèi)某虛線為軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中的磁通量始終不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A不可能產(chǎn)生該電流，故A符合題意；BCD．三圖中線圈繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動，磁通量發(fā)生變化，根據(jù)交變電流的產(chǎn)生原理可知，三者均產(chǎn)生示波器中的正弦式交變電流，故BCD不符合題意。故選A。一、單選題1．（23-24高二下·廣東梅州·期末）如圖甲所示，2023年6月14日，我國自主研發(fā)的首臺兆瓦級漂浮式波浪能發(fā)電裝置“南鯤號”在廣東珠海投入試運(yùn)行，南鯤號發(fā)電原理可作如下簡化：海浪帶動浪板上下擺動，驅(qū)動發(fā)電機(jī)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，如圖乙所示，若轉(zhuǎn)子帶動線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，并向外輸出電流，下列說法正確的是（）A．圖乙中線圈所處位置是中性面B．在圖乙所示位置時，穿過線圈的磁通量變化率最大C．在圖乙所示位置時，線圈b端電勢高于a端電勢D．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導(dǎo)線受到的安培力方向向上【答案】B【詳解】AB．在圖乙所示位置時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為0，但穿過線圈的磁通量變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤，B正確；C．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導(dǎo)線向上切割磁感線，線圈靠近N極的導(dǎo)線向下切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，線圈中的電流方向由b流向a，由于線圈相當(dāng)于電源內(nèi)部，則線圈b端電勢低于a端電勢，故C錯誤；D．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導(dǎo)線電流方向向里，磁場方向向右，根據(jù)左手定則可知，安培力方向向下，故D錯誤。故選B。2．（23-24高二下·江蘇連云港·期末）如圖所示，兩圓弧形磁極之間放置一矩形線圈，其中A、B為線圈引出的兩個接線端，線圈可繞軸轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．線圈處于非勻強(qiáng)磁場中 B．圖示位置穿過線圈的磁通量不為零C．通電后線圈左右兩邊受安培力相同 D．若線圈在外力作用下轉(zhuǎn)動，則A端電勢始終低于B端【答案】A【詳解】A．兩圓弧形磁極之間的磁場是非勻強(qiáng)磁場中，故A正確；B．根據(jù)對稱性結(jié)合磁通量的公式可知，圖示位置穿過線圈的磁通量為零，故B錯誤；C．通電后線圈兩邊安培力方向不同，故C錯誤；D．若線圈在外力作用下轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流，A端電勢可能高于B端，故D錯誤；故選A。3．（23-24高二下·陜西西安·期中）如圖甲所示為交流發(fā)電機(jī)、定值電阻R、交流電流表A組成的閉合回路，線圈ABCD逆時針方向轉(zhuǎn)動，圖示位置磁感線與線圈平面平行，圖乙所示為通過線圈的磁通量隨時間t的變化關(guān)系圖像，下列說法正確的是（

）A．、時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小B．、時刻電阻R兩端的電壓為零C．線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置時，線圈中磁通量變化率為零D．線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置時，感應(yīng)電流方向?yàn)椤敬鸢浮緽【詳解】A．根據(jù)題圖乙，由交流發(fā)電機(jī)工作原理可知，在、時刻，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量變化率卻最大，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤；B．由題圖乙知線圈在、時刻，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動勢為0，則R兩端的電壓為0，故B正確；C．線圈轉(zhuǎn)到題圖甲所示位置時，穿過線圈中的磁通量為零，但磁通量變化率卻最大，故C錯誤；D．線圈ABCD逆時針方向轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則可判斷當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到題圖甲所示位置時，感應(yīng)電流方向?yàn)镈→C→B→A→D，故D錯誤。故選B。4．（23-24高二下·江西·階段練習(xí)）汽車上的發(fā)電機(jī)多采用旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)。如圖甲，轉(zhuǎn)子在外力帶動下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場，定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?，F(xiàn)簡化為如圖乙模型，一連有電阻的線圈軸線與條形磁鐵中心線在同一平面，條形磁鐵（轉(zhuǎn)子）繞其中心在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動的過程中，下列說法正確的是（）A．條形磁鐵在圖示位置，線圈中磁通量最大B．條形磁鐵在圖示位置，電阻中電流為零C．條形磁鐵從圖示位置轉(zhuǎn)動過程中，電阻中電流方向由指向D．增大條形磁鐵的轉(zhuǎn)速，可以增大中的電流【答案】D【詳解】A．條形磁鐵在圖示位置，線圈中磁通量最小，為零，故A錯誤；B．條形磁鐵在圖示位置，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流最大，電阻中電流不為零，故B錯誤；C．條形磁鐵從圖示位置轉(zhuǎn)動過程中，線圈中向上的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可得電阻中電流方向由指向，故C錯誤；D．增大條形磁鐵的轉(zhuǎn)速，線圈中磁通量變化率增大，感應(yīng)電動勢增大，中電流增大，故D正確。故選D。5．（23-24高二下·江蘇連云港·期中）一矩形線圈的匝數(shù)為50，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示。下列結(jié)論正確的是（）A．在t=0.1s和t=0.3s時，電動勢最大 B．在t=0.2s和t=0.4s時，電動勢方向發(fā)生改變C．電動勢的最大值是50V D．在t=0.4s時，磁通量的變化率最大，為3.14Wb/s【答案】D【詳解】A．在t=0.1s和t=0.3s時磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，故A錯誤；B．在t=0.2s和t=0.4s時，磁通量為零，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流最大，電動勢方向不發(fā)生改變，故B錯誤；C．電動勢的最大值為，故C錯誤；D．在t=0.4s時，磁通量為零，磁通量的變化率最大，即，故D正確。故選D。6．（23-24高二下·湖北孝感·期中）如圖所示為發(fā)電機(jī)簡化模型，內(nèi)部是匝數(shù)為N的矩形銅質(zhì)線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，以角速度繞垂直于磁場的水平轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電。已知N匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為。下列說法正確的是（

）A．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時處于中性面 B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時電流表的示數(shù)為零C．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量的變化率最大 D．穿過線圈的最大磁通量為【答案】C【詳解】A．圖示的位置與中性面垂直，A錯誤；B．電流表的示數(shù)顯示的有效值，不為零，B錯誤；C．圖示的位置磁通量變化率最大，C正確；D．最大磁通量為，D錯誤。故選C。7．（23-24高二下·江蘇常州·期中）利用示波器可以顯示輸入信號的波形，單匝正方形金屬線框abcd處在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)以線圈平面內(nèi)某虛線為軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的電流隨時間的變化關(guān)系如圖甲所示。則在四個選項所示的情景中，無論從線圈平面處于哪個位置開始計時，都不可能產(chǎn)生該電流的是（）A．B．C． D．【答案】B【詳解】A．圖中線圈繞勻速轉(zhuǎn)動時，線圈磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤；B．圖中線圈繞勻速轉(zhuǎn)動時，線圈磁通量一直為0，磁通量保持不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B正確；C．圖中線圈繞勻速轉(zhuǎn)動時，線圈磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯誤；D．圖中線圈繞勻速轉(zhuǎn)動時，線圈磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯誤。故選B。8．（2024·重慶·模擬預(yù)測）如圖所示，從左往右看，各線圈在勻強(qiáng)磁場中繞軸勻速順時針轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，設(shè)電流從2流出線圈為正方向，能產(chǎn)生圖甲所示交變電流的是（）A．線圈平面與磁場垂直B．線圈平面與磁場平行C．線圈平而與磁場垂直D．線圈平面與磁場平行【答案】B【詳解】AC．由圖甲可知，時，線圈電流最大，此時線圈與磁場平行，AC錯誤；BD．由圖甲可知，時，電流從2流出線圈，由右手定則可知，B圖中電流從2流出線圈，D圖中電流從1流出線圈，故B正確，D錯誤。故選B。二、多選題9．（22-23高二上·河北邯鄲·期末）一只矩形線圈在勻強(qiáng)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象如圖所示．則下列說法中正確的是（

）A．時刻，線圈處在中性面 B．時刻，的變化率為0C．時刻，感應(yīng)電動勢為0 D．從時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)過的角度是【答案】ACD【詳解】AC．由圖像可知t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s時刻線圈平面位于中性面位置，最大故E＝0，故AC正確；B．t＝0.01s時刻線圈平面與磁感線平行，最小，最大，故E最大，故B錯誤；D．從圖像可知，從t＝0.01s時刻至t＝0.04s時刻線圈旋轉(zhuǎn)周，轉(zhuǎn)過的角度為，故D正確。故選ACD。10．（23-24高二下·廣東茂名·期末）如圖所示是物理實(shí)驗(yàn)室常見的手搖交流發(fā)電機(jī)，快速搖動發(fā)電機(jī)手柄，能看到燈泡可以發(fā)光，下列說法正確的是（）A．手柄搖得越快，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電峰值越大 B．手柄搖得越快，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電頻率越高C．手柄每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向都會改變一次 D．把磁鐵N、S極位置互換，發(fā)電機(jī)將不能發(fā)電【答案】AB【詳解】AB．手柄搖得越快，線圈轉(zhuǎn)動的角速度越大，產(chǎn)生交流電的頻率越大，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值，越大，故AB正確；C．手柄每轉(zhuǎn)動一周，線圈轉(zhuǎn)動周，感應(yīng)電流方向改變次，故C錯誤；D．磁鐵N、S極位置互換，線圈轉(zhuǎn)動仍然切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故D錯誤。故選AB。三、實(shí)驗(yàn)題11．（23-24高二下·黑龍江齊齊哈爾·期中）如圖所示，（a）→（b）→（c）→（d）→（e）過程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖，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，用導(dǎo)體制成的兩個電刷分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接。(1)圖（a）中，線圈平面與磁感線垂直，磁通量，磁通量變化率。（均填“最大”或“為零”）(2)從圖（b）開始計時，線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系是。（填“”或“”）(3)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖（c）位置時，感應(yīng)電流。（填“最小”或“最大”）(4)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖（d）位置時，感應(yīng)電動勢。（填“最小”或“最大”）(5)當(dāng)線圈由圖（d）轉(zhuǎn)到圖（e）過程