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1、 11 / 13 2019最新粵教版高中物理選修（3-2）第二章《認(rèn)識(shí)交變電流 交變 電流的描述》學(xué)案 ［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1.會(huì)觀察電流（或電壓）的波形圖，理解交變電流和直流的概念 .2.理解交變電 流的產(chǎn)生過程，會(huì)分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化規(guī)律 .3.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. 媼故追本湖謖 推陣方可知新 知識(shí)?儲(chǔ)備區(qū) X知識(shí)鏈接 1 .感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 基本式：E = n:（法拉第電磁感應(yīng)定律） 導(dǎo)出式：E=BLv（導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ） 2 .感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 基本規(guī)律：楞次定律 導(dǎo)出規(guī)律

2、：右手定則 X新知呈現(xiàn) 一、觀察交變電流的圖象 電流或電壓隨時(shí)間變化的圖象叫做波形圖.我們通常利用示波器觀察波形圖. 二、交變電流的產(chǎn)生 1 .交變電流是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的 ，圖1是交流發(fā)電機(jī)的原理圖.交流發(fā)電機(jī)的最基本結(jié) 構(gòu)是線圈和磁極，線圈可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng).線圈兩端連接在彼此絕緣的兩個(gè)滑環(huán)上 ，固定的電刷 A、B壓在，t環(huán)K、L上,由電刷把電流引出. 交流發(fā)電機(jī)庫(kù)理圖 圖1 2 .中性面：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與磁感線垂直的位置時(shí) ，ab邊和cd邊不切割磁感線，線圈中 不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,這個(gè)位置叫中性面. 三、用函數(shù)表達(dá)式描述交變電流 若線圈從中性面

3、開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的變化規(guī)律為e=Em- sin_④式中e叫做電動(dòng)勢(shì)的瞬 時(shí)值,Em叫做電動(dòng)勢(shì)的峰值,Em = nBSxo . 四、用圖象描述交變電流 1 .圖2表示正弦式電流的電動(dòng)勢(shì) e隨時(shí)間變化的圖象. 圖2 2 .線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，出現(xiàn)兩次最大值，電流方向改變兩次. 3 .圖3表示幾種常見的交變電流的波形 (b)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖 (c)激光通信中的尖脈沖 圖3 學(xué)習(xí),探究區(qū) 基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)三就探究 一、交變電流的產(chǎn)生 ［問題設(shè)計(jì)］ 圖4 假定線圈沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ，如圖4甲至丁所示.請(qǐng)分析判斷: (1)在線圈

4、由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向？ (2)在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向？ (3)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？ (4)大致畫出通過電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線 ，從E經(jīng)過負(fù)載流向F的電流記為正，反之 記為負(fù).在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻. 答案⑴由B到A (2)由A到B (3)線圈轉(zhuǎn)到甲或丙位置日^線圈中沒有電流 ，稱為中性面.線圈轉(zhuǎn)到乙或丁位置時(shí)線圈中的電 流最大. 4 4) ［要點(diǎn)提煉］ 1 .正弦式交變電流的產(chǎn)生：將閉合矩形線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ，并繞垂直磁場(chǎng)方向的軸勻速

5、 轉(zhuǎn)動(dòng). 2 .中性面一一線圈平面與磁感線垂直時(shí)的位置. ⑴線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈的 ①最大，但線圈中的電流為零.(填 最大”或 為零”) (2)線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向都要改變.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周 ，感應(yīng)電流方向改 變兩次. 二、用函數(shù)表達(dá)式描述交變電流 ［問題設(shè)計(jì)］ 如圖5是圖4中線圈ABCD在磁場(chǎng)中繞軸 OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的截面圖.設(shè) AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,BC邊長(zhǎng) 為L(zhǎng)2,線圈面積 S= L1L2,磁感應(yīng)弓雖度為B,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 乙 丙 (1)甲、乙、丙位置 AB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ (2)甲、乙、丙位置整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大

6、？ (3)若線圈有N匝,則甲、乙、丙中整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大? 答案 (1)甲：eAB =0 乙：eAB = BL1vsin «^BL1 L2-sin cot (1) t 1 1 1 3 = 2BS3 = 2BL1L2 a sin g'BSco ? sin 丙：eAB = BL1v = BL1 ?gL2= 2BL1L2 (2)整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由 AB和CD兩部分組成，且eAB = eCD,所以 甲：e= 0 乙：e= eAB + eCD=BS« sin cot 丙：e= BSw (3)若線圈有N匝，則相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串

7、聯(lián)，所以 甲：e= 0 乙：e= NBSwsin cot 丙：e= NBSL> ［要點(diǎn)提煉］ 1 .正弦式交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式： (1)當(dāng)從中性面開始計(jì)時(shí)： e= Emsin_ w t. (2)當(dāng)從與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)： e= Emcos_w t. 2 .正弦式交變電流的峰值表達(dá)式： Em = nBSco 與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無關(guān). (填 宥關(guān)”或 無關(guān)”) 3 .兩個(gè)特殊位置： (1)中性面：線圈平面與磁場(chǎng)垂直. e為0,i為0,迎大，蕓為0.(填"0或最大”) 線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流白方向要改變，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方

8、向改變兩 次. (2)垂直中性面：線圈平面與磁場(chǎng)平行. e為最大，i最大，①為0,券大.(填“°或最大”) 三、用圖象描述交變電流 ［要點(diǎn)提煉］ 1 .正弦式交變電流的圖象及應(yīng)用： 從中性面計(jì)時(shí) 從垂直中性面(B // S)計(jì)時(shí) 圖6 (1)線圈繞垂直于磁場(chǎng)白軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ，開始計(jì)時(shí)時(shí)線圈所處的位置不同 ，得到的i —t圖象也 就不同(如圖6); (2)要注意從圖象中找出兩個(gè)特殊位置所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻. 2 .對(duì)直流電流和交變電流的區(qū)分主要是看電流方向是否變化. (1)交變電流：方向隨時(shí)間做周期性變化的電流 ，簡(jiǎn)稱交流. (2)直流：方向不隨時(shí)間變化的電流.

9、 (3)圖象特點(diǎn) ①恒定電流的圖象是一條與時(shí)間軸平行的直線. ②交變電流的圖象有時(shí)會(huì)在時(shí)間軸的上方 ，有時(shí)會(huì)在時(shí)間軸的下方，隨時(shí)間做周期性變化. 為典例精正 一、交變電流的判斷 【例1】（雙選）如下圖所示圖象中屬于交流電的有 （ ） 解析根據(jù)交變電流的定義分析，是否屬于交變電流關(guān)鍵是看電流方向是否發(fā)生變化 ，而不是 看大小. 答案 AC 二、正弦式交變電流的產(chǎn)生 【例2 （雙選）矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且在線框平面內(nèi)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流 下列說法正確的是 （ ） A.當(dāng)線框位于中性面時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.當(dāng)穿過線框的磁通量為零時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)

10、勢(shì)也為零 C.每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流方向就改變一次 D.線框經(jīng)過中性面時(shí)，各邊有效切割磁感線的速度為零 解析線框位于中性面時(shí)，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時(shí)切割磁感 線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以電動(dòng)勢(shì)等于零，也應(yīng)該知道此時(shí)穿過線 框的磁通量的變化率等于零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向也就在此時(shí)刻變化.線框垂直于 中性面時(shí)，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都垂直切割，有效切割速度最大，所以 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，也可以說此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率最大.故 C、D選項(xiàng)正確. 答案 CD 三、交變電流的規(guī)律 【例3】 有一個(gè)正

11、方形線圈的匝數(shù)為 10匝,邊長(zhǎng)為20 cm,線圈總電阻為1 ◎線圈繞OO軸以 10兀rad/S勺角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖7所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0.5 T,問： 圖7 （1）該線圈產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)的峰值、電流的峰值分別是多少. （2）若從中性面位置開始計(jì)時(shí)，寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式. （3）線圈從中性面位置開始，轉(zhuǎn)過30。時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大. 解析（1）交變電流電動(dòng)勢(shì)的峰值為 Em=2nBLv = nBSco = 10X0.5X0.22X10 兀 V = 6.28 V 電流的峰值為Im = ERm6.28 A. （2）從中性面位置開始計(jì)時(shí)

12、，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為 e= Emsin 3 t = 6.28 sin 10. % t V （3）線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過 30 :感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e= Emsin 30 ° 3科4 V. 答案 （1）6.28 V 6.28 A （2）e= 6.28sin 10 % t V （3）3.14 V 四、交變電流的圖象 【例4 （單選）線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖 8 所示，由圖中信息可以判斷（ ） 圖8 A.在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置 B.在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零 C.從A?D線圈轉(zhuǎn)過的角度為 2兀 D.若

13、從。?D時(shí)刻歷時(shí)0.02 s,則在1 s內(nèi)交變電流的方向改變 100次 解析 根據(jù)題圖，首先判斷出交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式 i=Imsin cot其中Im是交變電流的最 大值，3是線圈旋轉(zhuǎn)的角速度.另外 ，應(yīng)該進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到線圈是從中性面開始旋轉(zhuǎn) ，而且線圈 每旋轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面，經(jīng)過中性面的位置時(shí)電流改變方向 ，從題圖可以看出，在O、 B、D時(shí)刻電流為零，所以此時(shí)線圈恰好在中性面的位置 ，且穿過線圈的磁通量最大；在 A、 C時(shí)刻電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置 ，此時(shí)磁通量為零；從 A到D,線圈旋轉(zhuǎn)3/4周, 轉(zhuǎn)過的角度為3兀/2如果從。至ij D歷時(shí)0.02 s,恰好為一個(gè)

14、周期，所以1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過50個(gè) 周期，100次經(jīng)過中性面，電流方向改變100次.綜合以上分析可得，只有選項(xiàng)D正確. 答案 D ⑥課堂要點(diǎn)小結(jié) ,宅義:大小和方向荒灌時(shí)間I衣用期性支化 卜產(chǎn)生才在勾強(qiáng)鎏場(chǎng)中*綾圈繞垂宜于施場(chǎng)方向 交三二三 的主工參”廣三臼三三二屋亙小二的文 電流:占變電流 … 花三寸值表達(dá)式”=Eiin山4或f= E^cos業(yè) m［圖象:正蘢（或余弦）函數(shù) 自我?檢測(cè)區(qū) 1.（交變電流的產(chǎn)生 ）（單選）下列各圖中，線圈中不能產(chǎn)生交變電流的有 （ ） /■I A I B 答案 A 2.（交變電流的規(guī)律）（雙選）如圖9所示，矩形線圈abcd放

15、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ad=bc= l1,ab=cd = 12.從圖示位置起該線圈以角速度 3繞不同轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則（ ） 圖9 A.以。。為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=B1112 3 sin cot B.以O(shè)1OT為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e= B1112 w sin cot C.以。。為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e=B1112 co cos co t 一 兀 D.以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸跟以ab為轉(zhuǎn)軸一樣，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=B1112 w sin （ + 2） t 答案 CD 解析 以O(shè)1O1為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量不變，不產(chǎn)生交變電流.無論是以 OO為軸還是以ab為 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都是 B11

16、12④由于是從與磁場(chǎng)平行的面開始計(jì)時(shí) ，產(chǎn)生的是余弦 式交變電流，故C、D正確. 3 .（交變電流的圖象）（單選）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 線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖 10甲所示，則下列說法中正確的是（ ） 圖10 A. t=0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直 B. t = 0.01 s時(shí)刻，①的變化率最大 C. t=0.02 s時(shí)刻,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D.該線圈產(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，線圈的磁通量最大，線圈處于中性面.t= 0.01 s時(shí)刻，磁通量 為零,但變化率最大，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤

17、，B項(xiàng)正確.t=0.02 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零，C、D項(xiàng)均錯(cuò) 誤. 4 .（交變電流的規(guī)律）如圖11所示，線圈的面積是0.05 m2,共100匝，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=； T,當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求： 乂 ;火 X i X 圖11 (1)若從線圈的中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式. (2)從中性面開始計(jì)時(shí)，線圈車t過 2s時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值多大？ 30 答案 (1)e=50sin(10 兀 t)V (2)43.3 V 解析 (1)n = 300 r/min = 5 r/s,因?yàn)閺闹行悦骈_始轉(zhuǎn)動(dòng)，并且求的是瞬時(shí)值，故 e=E

18、msin g NBS- 2 兀 nsin (2 = 75®iS)n (10 兀 t)V , 1 . 1 (2)當(dāng) t= 30 s 時(shí),e= 50sin (10 擊加心 43.3 V 40分鐘課時(shí)作業(yè) 題組一交變電流的產(chǎn)生 1 .(單選)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ，當(dāng)線圈通過中性面時(shí) ( ) A.線圈平面與磁感線方向平行 B.通過線圈的磁通量達(dá)到最大值 C.通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值 D.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值 答案 B 解析 中性面是通過磁通量最大的位置 ，也是磁通量變 化率為零的位置，即在該位置通過線圈的磁通量最大 ，

19、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 ，無感應(yīng)電 流.B正確. 2.(單選)關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流 ，以下說法中正確的是( ) A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次 ，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變 B.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次 C.線圈平面每經(jīng)過中性面一次 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次 D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向都要改變一次 答案 C 解析 根據(jù)交流電的變化規(guī)律可得 ，如果從中性面開始計(jì)時(shí)有 e= Emsin④t和i= Imsin w t; 如果從垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí)有 e= Emcos④t和i= Imcos cot不難

20、看出：線圈平面每 經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周 ， 感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都改變兩次. C正確. 3.(單選)如圖1所示，一矩形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的中心軸 OO沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，引出線 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又通過固定的電刷 P和Q 與電阻R相連.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過電阻R的電流( ) 圖1 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- D.大小不斷變化，方向總是CH RfP 答案 C 解析 半圓環(huán)交替接

21、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 —R^Q. 題組二交變電流的圖象 4 .（單選）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)刻，線圈平面與紙面重合，如圖2所示，線圈的cd邊離開紙面向 外運(yùn)動(dòng).若規(guī)定沿 a一b-c一d-a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流 i隨時(shí)間t 變化的圖象是（ ） 答案 C 解析線圈在磁場(chǎng)中從題圖位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的交流電.對(duì)于 題圖起始時(shí)刻，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)，速度方向和磁場(chǎng)方向垂

22、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)槟鏁r(shí)針方向 ，與規(guī)定的正方向相同，所以C對(duì). 5 .（雙選）矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ，所產(chǎn)生的交變電流的波形圖如圖 3所示,下列說 法中正確的是（ ） A.在t1時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 B.在t2時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 C.在t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值 D.在t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值 答案 BC 解析 從題圖中可知，t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流達(dá)到峰值 ，磁通量變化率達(dá)到峰值，而磁通量 最小,線圈平面與磁感線平行；t2、t4時(shí)刻感應(yīng)電流等于零，磁通量變彳t率為零，線

23、圈處于中性 面位置，磁通量達(dá)到峰值，正確答案為B、C. 6.（雙選）如圖4甲所示為一個(gè)矩形線圈 abcd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).線圈內(nèi)磁通量隨時(shí)間 t變化的圖象如圖乙所示，則下列說法中正確的是 （ ） 圖4 A. t1時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B. t2時(shí)刻ab的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直 C. t3時(shí)刻線圈平面與中性面重合 D. t4、t5時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同 答案 BC 解析 t1時(shí)刻通過線圈的 ①最大，磁通量變化率 半疆小,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)；在t2、 A t t4時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 Em,此時(shí)ab、cd的運(yùn)動(dòng)方向垂直于磁場(chǎng)方向

24、,B正確；t1、t3、t5時(shí) 刻，①最大,4^ 0,此時(shí)線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向 ，與中性面重合，C正確；t5時(shí)刻感應(yīng)電流為 零,D錯(cuò).故正確答案為 B、C. 7.（雙選）如圖5甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(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3轉(zhuǎn)動(dòng).從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí) ，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙 所示的余弦規(guī)律變化，則在t=/時(shí)刻（ ） 2 w O' 甲 乙 圖5 A.線圈中的電流最大 B.穿過線圈的磁通量為零 C.線圈所受的安培力為零 D.線圈中的電流為零 答案 CD .，2 1 解析 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 3則轉(zhuǎn)

25、過一圈用時(shí)一,當(dāng)t= -時(shí)說明轉(zhuǎn)過了 圈,此時(shí)線圈位于 w' 2 co 4 中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大 ，B錯(cuò)誤，由于此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，所以線圈中電流 為零,線圈所受的安培力為零，A錯(cuò)誤,C、D正確. 題組三交變電流的規(guī)律 8.（單選）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 e= 10j2sin （20兀tV,則下列說 法正確的是（ ） A. t=0時(shí)，線圈位于中性面 B. t=0時(shí)，穿過線圈的磁通量為零 C. t=0時(shí)，線圈切割磁感線的有效速度最大 D. t=0.4 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)第一次出現(xiàn)最大值 答案 A 解析 由電動(dòng)勢(shì)e= 10^/2sin

26、 （20兀t）V知，計(jì)時(shí)從線圈位于中性面時(shí)開始 ，所以t=0時(shí),線圈位 于中性面，磁通量最大，但此時(shí)線圈切割磁感線的線速度方向與磁感線平行 ，切割磁感線的有 效速度為零，A正確，B、C錯(cuò)誤.當(dāng)t = 0.4 s時(shí),e=10«2sin（20兀x 0.4）=V0,D錯(cuò)誤. 13 /13 50 V,那么該線圈 9.(單選)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為 由圖6所示位置轉(zhuǎn)過30。,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 ( ) 圖6 A. 50 V B. 25噩 V C. 25V D. 10V 答案 B 解析 由題給條件知：交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為 e=

27、50cos cot V= 50cos 0 V1 0= 30°時(shí),e= 25V3 V，B 對(duì). 10 .(單選)交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為 e=Emsin④借將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍 ，同時(shí)將 線圈所圍面積減小一半，其他條件不變則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)? ) , w t A. e = Emsin - B. e = 2Emsin寸 C. e = Emsin 2 cot ,Em D. e = 〒sin 2 w t 答案 C 解析 交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式 e= Emsin cot而Em=nBSw .當(dāng)④加倍而S減半時(shí)，Em不變, 故正確答案為C選項(xiàng). 11 .如圖7所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)

28、的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B = 0.50 T,矩形線圈的匝數(shù) N = 100匝，邊長(zhǎng)Lab = 0.20 m,Lbc =0.10 m,以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若從線圈平面通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí) ， R 圖7 (1)交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)若線圈總電阻為2 ◎線圈外接電阻為8 ◎?qū)懗鼋蛔冸娏鞯乃矔r(shí)值表達(dá)式; (3)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過 兀/2勺過程中，交變電動(dòng)勢(shì)的平均值. 答案 (1)e=314sin 314t V (2)i = 31.4sin 314t A (3)200 V 解析 (1)線圈的角速度co= 2兀-314 rad/s 線圈電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em=

29、NBSd =314 V 故交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式： e= Emsin g 314sin 314t V Em (2)Im = R+? = 31.4 A 所以交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式： i = 31.4sin 314t A — A ① BS _L (3) E =N-^-=N一=4NBSn=200 V t 4T 12.如圖8甲所示，矩形線圈匝數(shù) N = 100匝,ab=30 cm,ad=20 cm,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 0.8 T,繞軸OO從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度3= 100兀rad/就求： 甲 乙 圖8 (1)穿過線圈的磁通量最大值 ①m為多大？線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此值？ (2)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 Em為多大？線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此值？ ⑶寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的表達(dá)式，并在圖乙中作出圖象. 答案見解析 Wb = 解析 (1)當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)至與磁感線垂直時(shí) ，磁通量有最大值. ①m = BS= 0.8 >0.3 >0.2 0.048 Wb (2)線圈平面與磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有最大值 Em= NBSco =480 兀 V (3)表達(dá)式 e= Emcos ④* 480 兀 cos (100 兀 t) V 圖象如圖所示