2.1怎樣產(chǎn)生交變電流 (建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電.穿過(guò)線圈的磁通量與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小關(guān)系正確的是 ()最大，e最大；最小，e最??；最大，e最小；最小，e最大.A.B.C.D.【解析】當(dāng)磁通量最大時(shí)，線圈平面垂直于磁感線，線圈不切割磁感線，e最小為零；當(dāng)磁通量最小時(shí)，線圈平面平行于磁感線，線圈垂直切割磁感線，e最大，故B正確.【答案】B2.(多選)下列各圖中，哪些情況線圈中能產(chǎn)生交流電()【解析】線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量發(fā)生改變時(shí)，才能產(chǎn)生交流電，A項(xiàng)中磁通量不變，故A項(xiàng)不符合題意.【答案】BCD3.(多選)矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示.下列結(jié)論正確的是 ()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000064】圖219A.在t0.1 s和t0.3 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)最大B.在t0.2 s和t0.4 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)改變方向C.電動(dòng)勢(shì)的最大值是157 VD.在t0.4 s時(shí)，磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s【解析】在t0.1 s和t0.3 s時(shí)，矩形線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0，電動(dòng)勢(shì)為0，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)改變方向.故A、B錯(cuò)誤.由圖像可知，周期為0.4 s，故角速度5，而最大電動(dòng)勢(shì)為EmnBS157 V，C正確.在t0.4 s時(shí)，磁通量為0，磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s.故D正確.【答案】CD4.(2016西北工大附中高二檢測(cè))如圖2110甲所示，一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖2110乙所示，下列說(shuō)法中正確的是()甲乙圖2110A.t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B.t2時(shí)刻線圈位于中性面C.t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e變化方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量最大【解析】t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈位于中性面位置，所以穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈位于垂直于中性面的位置，穿過(guò)線圈的磁通量為零，B錯(cuò)誤；由于線圈每經(jīng)過(guò)一次中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，e變換方向，所以D正確.【答案】D5.(多選)如圖2111所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著OO觀察，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.線圈匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000065】圖2111A.線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB.穿過(guò)線圈的磁通量為0C.線圈中的感應(yīng)電流為D.穿過(guò)線圈磁通量的變化率為0【解析】圖示位置，線圈平面與磁場(chǎng)平行，所以穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，B正確，D錯(cuò)誤；此時(shí)由右手定則可知電流方向?yàn)閍dcba，A錯(cuò)誤；由峰值表達(dá)式EmnBS可知Im，圖示位置感應(yīng)電流等于峰值，C正確.【答案】BC6.(多選)一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)e220sin(100t)V，則下列判斷正確的是()A.t0時(shí)，線圈位于中性面位置B.t0時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量最大C.t0時(shí)，線圈的有效切割速度方向垂直磁感線D.t0時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到峰值【解析】因按正弦規(guī)律變化，故t0時(shí)線圈位于中性面，A正確；t0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，B正確；t0時(shí)，線圈的有效切割速度方向與磁感線平行，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C、D錯(cuò)誤.【答案】AB7.如圖所示，單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線OO與磁感線垂直.已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1T，線圈所圍面積S0.1 m2，轉(zhuǎn)速12r/min.若從中性面開始計(jì)時(shí)，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為()圖2112A.e120sin(120t)VB.e24sin(120t)VC.e0.04sin(0.4t)VD.e0.4cos(2t)V【解析】角速度2n2rad/s0.4 rad/s.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 EmBS10.10.4V0.04V.則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式 eEmsin t0.04sin(0.4t)V.故正確答案為C.【答案】C8.(多選)(2016邯鄲高二檢測(cè))如圖2113所示，形狀或轉(zhuǎn)軸位置不同、但面積均為S的單匝線圈處在同一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示的位置開始計(jì)時(shí)，則下列正確的說(shuō)法是 () 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000066】圖2113A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值相同B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值不同C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值、瞬時(shí)值都不同D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值、瞬時(shí)值都相同【解析】當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸不是線圈對(duì)稱軸時(shí)，只要轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)垂直，不論線圈形狀如何，轉(zhuǎn)軸位置如何，最大值均為EmNBS，S、B、N相同，所以Em相同，從中性面開始計(jì)時(shí)，瞬時(shí)值為正弦形式eEmsin t，可見(jiàn)瞬時(shí)值也相同，A、D對(duì).【答案】AD能力提升9.如圖2114所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于紙面的軸O以角速度勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正，線框處于圖示位置時(shí)為時(shí)間零點(diǎn).那么，在選項(xiàng)中能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)電流變化情況的是()圖2114【解析】由圖示位置計(jì)時(shí)，前周期無(wú)電流，第2個(gè)周期電流保持不變，第3個(gè)周期無(wú)電流，第4個(gè)周期電流反向且保持不變，故A正確.【答案】A10.如圖2115甲所示，A，B為兩個(gè)相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置，A線圈中通有如圖2115乙所示的電流i，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000067】甲乙圖2115在t1到t2時(shí)間內(nèi)A，B兩線圈相吸在t2到t3時(shí)間內(nèi)A，B兩線圈相斥t1時(shí)刻兩線圈間作用力為零t2時(shí)刻兩線圈的相互作用力最大 ()A. B.C. D.【解析】本題考查交變電流的變化規(guī)律和圖像.由t1到t2時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)B線圈的磁通量在減小，所以B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與A中相同，即相吸；由t2到t3時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)B線圈的磁通量在增大，B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與A中相反，即相斥；t1時(shí)刻A中電流最大，B中感應(yīng)電流為零，t2時(shí)刻A中電流為零，而B中感應(yīng)電流最大，在t1，t2時(shí)刻兩線圈的相互作用力都為零.故正確答案為A.【答案】A11.某一交變電流如圖2116所示.圖2116(1)該圖像表示線圈在何處開始計(jì)時(shí)？(2)線圈在哪些時(shí)刻處于與磁場(chǎng)方向垂直的位置？(3)t1、t2時(shí)刻線圈分別處于與磁場(chǎng)方向垂直的面夾角多大處？【解析】(1)e t圖線為正弦函數(shù)圖線，說(shuō)明是從線圈位于中性面位置開始計(jì)時(shí)的，此時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，而線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)卻為0.(2)當(dāng)線圈處于與磁場(chǎng)方向垂直的位置(中性面)時(shí)，e0，所以有0、t3、t6、t8各時(shí)刻.(3)由圖像知，eEmsin t式中Em10 V.當(dāng)tt1時(shí)，e5 V，有1t145 ；當(dāng)tt2時(shí)，e10 VEm，有2t290 .【答案】(1)中性面處開始計(jì)時(shí)(2)0，t3，t6，t8(3)459012.一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，其線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311 V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100 rad/s.(1)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.(2)若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路中的總電阻為100 ，試寫出通過(guò)負(fù)載的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.并求在t s時(shí)電流的瞬時(shí)值為多少？【解析】(1)因交流發(fā)電機(jī)的線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，所以該交變電流為正弦交流電.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em311 V，角速度100 rad/s，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是e311sin (100t) V.(2)根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為Im A3.11 A所以通過(guò)負(fù)載的電流的瞬時(shí)值表達(dá)式是i3.11sin (100t) A當(dāng)t s時(shí)，電流的瞬時(shí)值為i3.11sin(100) A1.56 A【答案】(1)e311sin(100t) A(2)i3.11sin(100t) A1.56 A