高中物理 第5章 交變電流 1 交變電流練習(xí) -2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第1節(jié)交變電流1大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做_，方向不隨時間變化的電流稱為_,大小和方向都不隨時間變化的電流稱為_2線圈在_磁場中繞_的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生交變電流，此交變電流按正弦規(guī)律變化叫做_電流，其電動勢的瞬時值表達(dá)式為e_，其中em_。3下列各圖中，哪些情況線圈中能產(chǎn)生交流電()4下圖所示的4種電流隨時間變化的圖中，屬于交變電流的有（)5矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,下列說法中正確的是（）a在中性面時，通過線圈的磁通量最大b在中性面時,感應(yīng)電動勢最大c穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零d穿過線圈的磁通量為零時,磁通量的變化率

2、也為零【概念規(guī)律練】知識點一交變電流的產(chǎn)生1如圖1所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，正確的說法是()圖1a線圈每轉(zhuǎn)動一周,指針左右擺動兩次b圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流c圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向為abd線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零2處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻，線圈平面與紙面重合（如圖2所示），線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖線是 （）知識點二交變電流的變化規(guī)律3閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為240

3、r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時的電動勢為2 v，則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的交流電動勢的表達(dá)式為e_ v，電動勢的峰值為_ v，從中性面起經(jīng) s，交流電動勢的大小為_ v.4有一個10匝正方形線框，邊長為20 cm,線框總電阻為1 ，線框繞oo軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖3所示，垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0。5 t問:圖3(1）該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少?(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60時,感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大？（3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式【方法技巧練】一、瞬時值、平均值的計算方法5矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感

4、線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈共100匝,轉(zhuǎn)速為 r/min,在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0。03 wb,則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢為多少？當(dāng)線圈平面與中性面夾角為時，感應(yīng)電動勢為多少？6如圖4所示，匝數(shù)為n，面積為s的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場b中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢圖4二、交變電流圖象的應(yīng)用7矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖5所示下面說法中正確的是(）圖5at1時刻通過線圈的磁通量為零bt2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大d每當(dāng)e變換

5、方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大8一矩形線圈在勻強(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的變化圖象如圖6所示，則下列說法中，正確的是（）圖6at0時刻，線圈平面與中性面垂直bt0。01 s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大ct0.02 s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電動勢dt0。03 s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電流1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)電流方向就改變一次,感應(yīng)電動勢方向不變b線圈每轉(zhuǎn)動一圈，感應(yīng)電流方向就改變一次c線圈每平面經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次d線圈每轉(zhuǎn)動一圈,感應(yīng)電

6、動勢和感應(yīng)電流方向都要改變一次2線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電的瞬時電動勢為e10sin 20t v，則下列說法正確的是(）at0時，線圈平面位于中性面bt0時，穿過線圈的磁通量最大ct0時,導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最大dt0。4 s時，e達(dá)到峰值10 v3交流發(fā)電機(jī)在工作時的電動勢為eemsin t，若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高1倍,其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋ǎ゛emsin b2emsincemsin 2t d2emsin 2t4一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸oo勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖7甲所示的勻強(qiáng)磁場中通過線圈的磁通量隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是（）圖7a

7、t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大bt1、t3時刻線圈中感應(yīng)電流方向改變ct2、t4時刻線圈中磁通量最大dt2、t4時刻線圈中感應(yīng)電動勢最小5如圖8所示,一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸oo勻速轉(zhuǎn)動沿著oo觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為r，轉(zhuǎn)動的角速度為，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(）圖8a線圈中感應(yīng)電流的方向為abcdab線圈中的感應(yīng)電流為c穿過線圈的磁通量為0d穿過線圈的磁通量的變化率為06如圖9所示,矩形線圈abcd，已知ab為l1，ad為l2，在磁感強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中繞oo軸以角速度(從圖中位置開始)勻速

8、轉(zhuǎn)動，則線圈中感應(yīng)電動勢的大小為（）圖9abl1l2sin t bbl1l2cos tcbl1l2sin t dbl1l2cos t7如圖10所示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過ab、cd中點的軸oo以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動若以線圈平面與磁場夾角0時(如圖)為計時起點，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正則下列四幅圖中正確的是（）圖108如圖11甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸oo以恒定的角速度轉(zhuǎn)動當(dāng)從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，則在t時刻（）圖11a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

9、為零d線圈中的電流為零9如圖12所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸p1和p2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時（）圖12a線圈繞p1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞p2轉(zhuǎn)動時的電流b線圈繞p1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞p2轉(zhuǎn)動時的電動勢c線圈繞p1和p2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同,都是abcdd線圈繞p1轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力大于繞p2轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力題號123456789答案10一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以角速度4 rad/s勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖13所示則交變電流的頻率為_hz,當(dāng)t0時，線圈平面與磁感線_，當(dāng)t0。5 s時，e為_v。圖1311如

10、圖14所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個“n”形導(dǎo)線框可繞ab軸轉(zhuǎn)動，已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b t，線框的cd邊長為l120 cm，ce、df邊長均為l210 cm，轉(zhuǎn)速為50 r/s。若從圖示位置開始計時：圖14(1）寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；（2)在et坐標(biāo)系中作出線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化關(guān)系的圖象12如圖15所示，勻強(qiáng)磁場b0。1 t,所用矩形線圈的匝數(shù)n100，邊長ab0。2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s繞oo軸勻速轉(zhuǎn)動從線圈平面通過中性面時開始計時,試求：圖15（1)線圈中感應(yīng)電動勢的大?。?)由t0至t過程中的平均電動勢值第五章交變電流第1節(jié)交變電流課前預(yù)習(xí)練

11、1交變電流直流恒定電流2勻強(qiáng)垂直于磁感線正弦式交變emsin tnbs3bcda中線圈中的磁通量始終是零，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生；b、c、d中都是線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,故能產(chǎn)生交流電,則b、c、d正確4cd恒定電流是強(qiáng)弱和方向都不隨時間改變，交變電流是強(qiáng)弱和方向都隨時間改變，正弦式交變電流是按正弦規(guī)律變化的交變電流,圖象中數(shù)值的正、負(fù)表示電流方向a選項中電流數(shù)值總為正，表示電流方向不變,是恒定電流b選項中圖象雖為正弦，但由于電流總是正值，表示電流方向不變，電流大小隨時間變化，也是恒定電流c、d選項中電流強(qiáng)度和方向都隨時間做周期性變化，是交變電流因此,是交變電流的只有c和d，是正

12、弦式交變電流的只有d.5a中性面和磁場垂直,磁通量最大，磁通量的變化率為零課堂探究練1c線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,在電路中產(chǎn)生呈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，線圈每轉(zhuǎn)動一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動一次,故a錯；線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動,由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向為ab，故c對；線圈平面與磁場方向平行時，ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動勢最大，也可以這樣認(rèn)為,線圈平面與磁場方向平行時,磁通量為零，但磁通量的變化率最大，b、d錯誤.點評線圈平面垂直于磁感線時，線圈中的感應(yīng)電流為零，這一位置叫中性面線圈平面經(jīng)過中性面時，電流方向

13、就發(fā)生改變線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應(yīng)電流方向改變兩次線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零（即各邊都不切割）,所以感應(yīng)電動勢為零2c線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電對于圖示起始時刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運動,速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手定則判斷出電流方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同所以c對點評線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電其中“線圈”無特殊要求，即矩形線圈、圓形線圈等其他形狀都可，“繞某一軸勻速轉(zhuǎn)動”,只要求此軸垂直于磁場方向，沒有其

14、他限制條件32sin8 t21解析當(dāng)線圈平面與磁場平行時(s/b），感應(yīng)電動勢最大,即em2 v，2n28 rad/s,則從中性面開始計時，瞬時值表達(dá)式:eemsin t2sin 8t v，當(dāng)t s時，e2sin（8） v1 v。點評當(dāng)閉合線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，且從中性面開始計時時產(chǎn)生正弦式交流電電動勢的表達(dá)式eemsin t，em為最大值即當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時的瞬時值，為轉(zhuǎn)動角速度4(1)6.28 v6。28 a（2)5.44 v(3)e6.28sin 10t v解析(1）交變電流電動勢最大值為emnbs100。50。2210 v6。28 v,電流的最大值為imem/r a6.

15、28 a。（2)線框轉(zhuǎn)過60時，感應(yīng)電動勢eemsin 605.44 v。(3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以瞬時值表達(dá)式為eemsin t6。28sin 10t v。點評電動勢最大值emnbs。當(dāng)計時起點為中性面位置時表達(dá)式為eemsin t當(dāng)計時起點為線圈平面與磁場方向平行時，表達(dá)式為eemcos t.51 v v解析由題意知：m0。03 wb2n2 rad/s rad/s.線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢最大,故emnbsnm1000.03 v1 v瞬時值表達(dá)式eemsin tsin v當(dāng)t時，esin v v.方法總結(jié)要記住兩個特殊位置感應(yīng)電動勢的瞬時值,即中性面位置e0；線

16、圈平面與磁感線平行的位置eemnbs。確定線圈從哪個位置開始計時的，從而確定電動勢的瞬時值表達(dá)式是正弦形式還是余弦形式6.nbs解析由楞次定律可判斷線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180時間內(nèi),線圈中的平均感應(yīng)電動勢e0。磁通量是沒有方向的標(biāo)量，但卻有正負(fù)如果我們規(guī)定磁感線從線圈的一側(cè)穿入另一側(cè)，穿出磁通量為正，那么從另一側(cè)穿入這一側(cè)穿出時,磁通量就為負(fù)了設(shè)線圈轉(zhuǎn)過180時，穿過它的磁通量bs，那么圖示位置時穿過它的磁通量bs.由法拉第電磁感應(yīng)定律得：nnnnbs。方法總結(jié)平均感應(yīng)電動勢不等于始、末兩瞬時電動勢值的平均值，必須用法拉第電磁感應(yīng)定律計算即n.7dt1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面位置

17、，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，a、c錯誤;t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零,b錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，e變換方向,所以d正確方法總結(jié)當(dāng)感應(yīng)電動勢最大時，磁通量的變化率最大，磁通量卻最小8abcd由題意可知msin t時，其感應(yīng)電動勢應(yīng)為eemcos t，當(dāng)t0時，0，線圈平面與中性面垂直，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大,線圈中有最大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,此類時刻還有0.01 s，0.02 s，0。03 s，所以答案為a、b、c、d。方法總結(jié)由e可知，交變電流的電動勢隨線圈的磁通量的變化而變化，即由

18、的變化可推知感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律(當(dāng)msin t時eemcos t，當(dāng)mcos t時，eemsin t）課后鞏固練1c2ab根據(jù)交流電動勢的瞬時值表達(dá)式可判斷為正弦式交變電流,當(dāng)t0時，e0,所以此時磁通量的變化率為零，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度為零，但此時穿過線圈的磁通量最大,線圈平面位于中性面，所以a、b正確，c錯誤；當(dāng)t0。4 s時，e10sin 20t v10sin 8 v0,所以d錯誤3d電樞轉(zhuǎn)速提高1倍，由2n知，角速度變?yōu)樵瓉淼?倍；由電動勢最大值表達(dá)式emnbs知，最大值也變?yōu)樵瓉淼?倍4bt1、t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大，磁通量變化率0，此時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流為零，

19、線圈中感應(yīng)電流方向改變，a錯誤，b正確；t2、t4時刻線圈中磁通量為零，磁通量的變化率最大,即感應(yīng)電動勢最大,c、d錯誤5bc圖示位置為垂直于中性面的位置,此時通過線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流也最大，i，由右手定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向為adcba。6c線圈經(jīng)過時間t時，轉(zhuǎn)過角度，這時ab，cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢eabbl1vsin ，ecdbl1vsin ，bc,ad邊不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故線圈中的感應(yīng)電動勢為eeabecd2bl1vsin 2bl1l2sin tbl1l2sin t，故正確選項應(yīng)為c.7d矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻

20、速轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行開始計時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流按余弦規(guī)律變化，由于t=0時，線圈的轉(zhuǎn)動方向如題圖,由右手定則判斷可得，此時ad中電流方向為由a到d，線圈中電流方向為adcba，與規(guī)定的電流正方向相反，電流為負(fù)值又因為此時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故只有d正確8cdt，此時線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，b錯誤；由于此時感應(yīng)電動勢為零,所以線圈中電流為零,線圈所受的安培力為零，a錯誤，c、d正確9a無論是繞p1轉(zhuǎn)動還是繞p2轉(zhuǎn)動，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢都為最大值em=nbs,由歐姆定律可知此時i相等，a對，b錯；由右手定則可知線圈中電流方向為adcba,故c錯；cd邊所受的安培力fblcdi，故f一樣大，d錯102垂直0解析t s，則