高中物理全程復(fù)習(xí)方略配套：選修32101交變電流的產(chǎn)生和描述-(滬科版)省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課

第1頁(yè)第2頁(yè)第3頁(yè)第4頁(yè)第5頁(yè)第6頁(yè)第7頁(yè)第8頁(yè)第9頁(yè)如圖所表示各圖線中不表示交變電流是()【解析】選A.交流電大小和方向隨時(shí)間做周期性改變，只有大小改變電流不是交流電.第10頁(yè)2.一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t改變?nèi)鐖D所表示.下面說(shuō)法中正確是（）A.t1時(shí)刻經(jīng)過(guò)線圈磁通量為零B.t2時(shí)刻經(jīng)過(guò)線圈磁通量絕對(duì)值最大C.t3時(shí)刻經(jīng)過(guò)線圈磁通量改變率絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，經(jīng)過(guò)線圈磁通量絕對(duì)值都為最大第11頁(yè)【解析】選D.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=0，即為線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)刻，此時(shí)經(jīng)過(guò)線圈磁通量為最大，但磁通量改變率卻為零，所以選項(xiàng)A、C不正確.t2時(shí)刻e=-Em，線圈平面轉(zhuǎn)至與磁感線平行，此時(shí)經(jīng)過(guò)線圈磁通量為零，磁通量改變率卻最大，故B也不正確.每當(dāng)e變換方向時(shí)，也就是線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)刻，經(jīng)過(guò)線圈磁通量絕對(duì)值為最大，故D正確.第12頁(yè)3.（·寧波模擬）如圖所表示，表示交變電流隨時(shí)間改變圖象則交變電流有效值為()A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A【解析】選B.設(shè)交變電流有效值為I，據(jù)有效值定義，得I2RT=,解得I=5A,B正確.第13頁(yè)4.(·宿州模擬)一只“220V100W”燈泡接在u=311sin314tV交變電源上，則以下判斷不正確是()A.燈泡能正常發(fā)光B.與燈泡串聯(lián)電流表示數(shù)為0.45AC.與燈泡并聯(lián)電壓表示數(shù)為311VD.經(jīng)過(guò)燈泡電流表示式為i=0.64sin314tA第14頁(yè)【解析】選C.從電壓瞬時(shí)值表示式知電壓有效值為220V，故“220V100W”燈泡接在此交流電源上能正常發(fā)光，故A正確.經(jīng)過(guò)燈電流I=A=0.45A，也是與燈串聯(lián)電流表示數(shù)，故B正確.電壓表與燈并聯(lián)測(cè)得也是燈電壓有效值，故示數(shù)為220V，所以C錯(cuò)誤.經(jīng)過(guò)燈電流有效值為0.45A，故其最大值Im=×0.45A=0.64A，故D正確.故選C.第15頁(yè)一、正弦式電流改變規(guī)律1.正弦式電流改變規(guī)律（線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)）第16頁(yè)第17頁(yè)2.兩個(gè)特殊位置特點(diǎn)（1）線圈平面與中性面重合時(shí),S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變.（2）線圈平面與中性面垂直時(shí),S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,電流方向不改變.第18頁(yè)3.書寫交變電流瞬時(shí)值表示式基本思緒（1）確定正弦交變電流峰值，依據(jù)已知圖象讀出或由公式Em=nBSω求出對(duì)應(yīng)峰值.（2）明確線圈初始位置，找出對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系式.如：①線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i=Imsinωt.②線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i-t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i=Imcosωt.第19頁(yè)

(1)只要線圈平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),就產(chǎn)生正弦式交流電,其改變規(guī)律與線圈形狀、轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)位置無(wú)關(guān).(2)因e∝,故Φ-t圖象與e-t圖象總是互余.(3)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周兩次經(jīng)過(guò)中性面,所以一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次.第20頁(yè)【例證1】如圖（a）所表示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=45°時(shí)［如圖（b）］為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并要求當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?則以下四幅圖中正確是（）第21頁(yè)【解題指導(dǎo)】審題時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下兩點(diǎn):（1）以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ=45°時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，該條件說(shuō)明t=0時(shí)，i≠0,i≠Im.（2）題目要求電流自a流向b時(shí)為電流正向，利用該條件確定電流正負(fù).第22頁(yè)【自主解答】選D.t=0時(shí)，由右手定則得，此時(shí)ad中電流方向?yàn)橛蒩到d，與要求正方向相反，電流為負(fù)值.又因?yàn)榇藭r(shí)ad、bc兩邊切割速度方向與磁場(chǎng)方向成45°夾角，由E=2Blv⊥，可得E=2×Blv=Em，故電流是最大值，A、B均錯(cuò).線圈在接下來(lái)45°轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，ad、bc兩邊切割速度越來(lái)越小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)減小，感應(yīng)電流應(yīng)減小，所以C錯(cuò)D正確.第23頁(yè)【規(guī)律方法】交流電圖象問(wèn)題分析方法（1）分析關(guān)鍵點(diǎn)：一看、二變、三判.一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”，并了解其物理意義.二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”和“圖與物”之間變通關(guān)系.三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確分析和判斷.第24頁(yè)(2)因交變電流I隨時(shí)間t改變規(guī)律不再是簡(jiǎn)單正百分比（線性）關(guān)系，故需借助圖象法來(lái)分析研究，這比單純地用代數(shù)方法顯得更為直觀、簡(jiǎn)捷.物理圖象可將抽象改變規(guī)律形象地表述出來(lái).用它反應(yīng)一些物理量改變過(guò)程，既能夠使該改變整體特征一目了然，又可將過(guò)程按需要分段進(jìn)行研究，還能夠?qū)⒏淖冞^(guò)程暫時(shí)“定格”，從而對(duì)改變過(guò)程中某一瞬態(tài)進(jìn)行深入研究.第25頁(yè)(3)對(duì)于正弦交變電流改變規(guī)律，不應(yīng)只從其隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變這一點(diǎn)去認(rèn)識(shí)，還應(yīng)看到交流電動(dòng)勢(shì)隨線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中空間位置改變而改變，隨線圈磁通量改變而改變.第26頁(yè)【變式訓(xùn)練】(·合肥模擬)在垂直紙面向里有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置了矩形線圈abcd.線圈cd邊緣豎直方向且與磁場(chǎng)右邊界重合.線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直.從t=0時(shí)刻起,線圈以恒定角速度ω=繞cd邊緣如圖所表示方向轉(zhuǎn)動(dòng),規(guī)定線圈中電流沿abcda方向?yàn)檎较?則從t=0到t=T時(shí)間內(nèi),線圈中電流i隨時(shí)間t改變關(guān)系圖象為()第27頁(yè)第28頁(yè)【解析】選B.在內(nèi),線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),故產(chǎn)生正弦式交流電,由楞次定律知,電流方向?yàn)樨?fù)值;在內(nèi),線圈中無(wú)感應(yīng)電流;在時(shí),ab邊垂直切割磁感線,感應(yīng)電流最大,且電流方向?yàn)檎?故只有B項(xiàng)正確.第29頁(yè)二、交變電流“四值”了解與應(yīng)用第30頁(yè)第31頁(yè)第32頁(yè)

(1)計(jì)算有效值普通取交變電流一個(gè)周期時(shí)間.(2)非正弦交流電要依據(jù)電流熱效應(yīng)計(jì)算其有效值.第33頁(yè)【例證2】(16分)一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)正方形線圈abcd共N匝,線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線軸OO′以如圖所表示角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R.(1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流方向.(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值有多大?(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大?第34頁(yè)(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng),其它能量損失不計(jì),線圈轉(zhuǎn)一周,柴油機(jī)做多少功?(5)從圖示位置開始,線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°過(guò)程中經(jīng)過(guò)R電量是多少?(6)圖中電流表和電壓表示數(shù)各是多少?【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)，應(yīng)把握以下三點(diǎn)：第35頁(yè)【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)由右手定則可判定電流方向沿dcba.(2分)(2)Em=NBSω=NBωL2(2分)(3)線圈平面與B成60°角時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=Em·cos60°=NBωL2.(2分)(4)電動(dòng)勢(shì)有效值E=(1分)電流有效值I=,柴油機(jī)做功轉(zhuǎn)化為電能,線圈轉(zhuǎn)一周柴油機(jī)做功

(2分)第36頁(yè)(5)因?yàn)?(2分)故電量q=(2分)（6）電流表顯示干路電流有效值,則讀數(shù)為I=.(1分)電壓表顯示路端電壓有效值,則讀數(shù)為U=IR=.(2分)第37頁(yè)【變式訓(xùn)練】某交變電壓隨時(shí)間改變規(guī)律如圖所表示，則此交變電流頻率為_____Hz.若將此電壓加在10μF電容器上，則電容器耐壓值不應(yīng)小于_____V；若將該電壓加在一阻值為1kΩ電阻器上，該電阻器恰好正常工作，為了防止意外事故發(fā)生，該電路中保險(xiǎn)絲額定電流不能低于_____A.第38頁(yè)【解析】由圖象可知此正弦交變電壓周期T=0.02s，頻率f==50Hz；將該電壓加在電容器上，電容器耐壓值不能小于200V；若將該電壓加在電阻上，電壓有效值為U=V=100V，電流為I==0.141A，保險(xiǎn)絲額定電流應(yīng)略大于電路中正常工作電流,即I≥0.15A.答案：502000.15第39頁(yè)三、幾個(gè)經(jīng)典交變電流有效值計(jì)算問(wèn)題1.計(jì)算交流電有效值應(yīng)注意幾個(gè)問(wèn)題(1)計(jì)算有效值時(shí)要注意依據(jù)電流熱效應(yīng),抓住“三同”:“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解.(2)利用兩類公式Q=I2Rt和Q=可分別求得電流有效值和電壓有效值.(3)若圖象部分是正弦(或余弦)交流電,其中和周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間關(guān)系I=Im/,U=Um/求解.第40頁(yè)2.幾個(gè)經(jīng)典交變電流第41頁(yè)第42頁(yè)（1）只有正弦交流電E=Em，U=Um,I=Im才成立.其它交流電要依據(jù)有效值定義求解.（2）計(jì)算交流電有效值時(shí)普通取一個(gè)周期時(shí)間.第43頁(yè)【例證3】(12分)兩個(gè)完全相同電熱器，分別經(jīng)過(guò)如圖a和b所表示電流最大值相等方波交變電流和正弦交變電流，則這兩個(gè)電熱器電功率之比Pa∶Pb等于多少？第44頁(yè)【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：第45頁(yè)【自主解答】有效值與最大值關(guān)系I=是僅對(duì)正弦交變電流適用，即對(duì)于b圖才有，對(duì)于a圖方波交變電流來(lái)說(shuō)，因?yàn)槊繒r(shí)刻經(jīng)過(guò)電阻R電流都是Im，只是方向做周期性改變，而對(duì)于電流經(jīng)過(guò)電阻發(fā)燒來(lái)說(shuō)，它與電流方向是沒(méi)相關(guān)系.所以從熱效應(yīng)來(lái)說(shuō),a圖交變電流與電流是Im恒定電流是等效，也能夠說(shuō)a圖交變電流有效值就是Im.所以Ia=Im，Pa=.所以Pa∶Pb=1∶=2∶1.答案：2∶1第46頁(yè)【變式訓(xùn)練】如圖所表示為一個(gè)經(jīng)雙可控硅調(diào)整后加在電燈上電壓，正弦交流電每一個(gè)二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓有效值為（）A.UmB.C.D.第47頁(yè)【解析】選D.由題給圖象可知，交流電壓改變規(guī)律含有周期性，用電流熱效應(yīng)等效法求解.設(shè)電燈阻值為R，正弦交流電壓有效值與峰值關(guān)系是U=Um/,因?yàn)橐粋€(gè)周期內(nèi)半個(gè)周期有交流電壓，一周期內(nèi)交流電產(chǎn)生熱量為Q=,設(shè)交流電壓有效值為U，由電流熱效應(yīng)得Q=，所以該交流電壓有效值U=Um/2,可見只有選項(xiàng)D正確.第48頁(yè)【例證4】如圖甲所表示是一個(gè)自行車上照明用車頭燈，圖乙是這種車頭燈發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)磁極，另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定U形鐵芯上，自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流，給車頭燈供電.已知自行車車輪半徑r=35cm，摩擦小輪半徑r0=1.00cm，線圈有n=800匝，線圈橫截面積S=20cm2，總電阻R1=40Ω,第49頁(yè)旋轉(zhuǎn)磁極磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.010T，車頭燈電阻R2=10Ω.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω=8rad/s時(shí)，求：（1）發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；（2）車頭燈中電流有效值.第50頁(yè)【標(biāo)準(zhǔn)解答】（1）磁極與摩擦小輪之間轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等，因?yàn)樽孕熊囓囕喤c摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以有r0ω0=rω,所以ω0==280rad/s（2）摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=nBω0S,代入數(shù)據(jù)得，Em=4.48V感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值E==3.2V經(jīng)過(guò)燈泡電流有效值I=A=64mA.答案:(1)280rad/s(2)64mA第51頁(yè)基本關(guān)系不清造成錯(cuò)誤試驗(yàn)室里交流發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為如圖所表示模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).今在發(fā)電機(jī)輸出端接一個(gè)電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表示數(shù)為10V.已知R=10Ω，線圈電阻忽略不計(jì)，以下說(shuō)法正確是（）第52頁(yè)A.線圈位于圖中位置時(shí)，線圈中瞬時(shí)電流為零B.從線圈經(jīng)過(guò)中性面開始計(jì)時(shí)，線圈中電流瞬時(shí)值表示式為i=cos50πt（A）C.流過(guò)電阻R電流每秒鐘方向改變50次D.電阻R上熱功率等于20W【易錯(cuò)分析】對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因詳細(xì)分析以下：第53頁(yè)【正確解答】電壓表示數(shù)是有效值，故電壓最大值Um=10V.圖示位置與中性面垂直，此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流最大，故A錯(cuò)；產(chǎn)生最大電壓Um=U=10V，Im==A，ω=2π×25rad/s=50πrad/s,從中性面開始計(jì)時(shí)瞬時(shí)值表示式是i=Imsinωt=sin50πt（A），故B錯(cuò)；交變電流在一個(gè)周期內(nèi)方向改變2次，所以流過(guò)電阻R電流每秒鐘方向改變50次，故C對(duì)；P==10W，故D錯(cuò).正確答案：C第54頁(yè)1.（·廣東高考改編）如圖是某種正弦式交變電壓波形圖，由圖可確定該電壓()A.周期是0.01sB.頻率是25HzC.有效值是220VD.表示式為u=220sin100πt（V）第55頁(yè)【解析】選C.由題圖知：最大值Um=311V，有效值U==220V，周期T=0.02s，頻率f=50Hz，表示式u=311sin100πtV，C選項(xiàng)正確.第56頁(yè)2.(·房山區(qū)模擬)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間改變正弦規(guī)律圖象如圖甲所表示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0Ω，外接一只電阻為95.0Ω燈泡，如圖乙所表示，則（）第57頁(yè)A.電壓表V示數(shù)為220VB.電路中電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實(shí)際消耗功率為484WD.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生焦耳熱為24.2J【解析】選D.電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓有效值，由圖象知電動(dòng)勢(shì)最大值Em=220V，有效值E=220V，燈泡兩端電壓U==209V，A項(xiàng)錯(cuò)；由圖象知T=0.02s，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，可知1s內(nèi)電流方向改變100次，B項(xiàng)錯(cuò)；燈泡實(shí)際功率P=W=459.8W，C項(xiàng)錯(cuò)；電流有效值I==2.2A，發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生焦耳熱為Qr=I2rt=2.22×5.0×1J=24.2J，D項(xiàng)對(duì).第58頁(yè)3.(·海淀區(qū)模擬)先后用不一樣交流電源給同一盞燈泡供電.第一次燈泡兩端電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變(如圖甲所表示);第二次燈泡兩端電壓改變規(guī)律如圖乙所表示.若甲、乙圖中U0、T所表示電壓、周期值是相同,則以下說(shuō)法正確是（）第59頁(yè)A.第一次燈泡兩端電壓有效值是U0/2B.第二次燈泡兩端電壓有效值是3U0/2C.第一、第二次燈泡電功率之比是2∶9D.第一、第二次燈泡電功率之比是1∶5【解析】選D.甲電源有效值U=U0,A錯(cuò).乙電源:,B錯(cuò).P=,則兩次功率之比.即只有D正確.第60頁(yè)4.(·和平區(qū)模擬)如圖所表示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感應(yīng)電流有效值I=_____.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線橫截面電荷量q=_____.第61頁(yè)【解析】電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BSω，電動(dòng)勢(shì)有效值E=，電流有效值I=；q=答案：第62頁(yè)一、選擇題（本大題共10小題，每小題7分，共70分.每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確）1.下面關(guān)于交變電流說(shuō)法中正確是（）A.交流電器設(shè)備上所標(biāo)電壓和電流值是交流最大值B.用交流電流表和電壓表測(cè)定讀數(shù)值是交流瞬時(shí)值C.給定交流數(shù)值，在沒(méi)有尤其說(shuō)明情況下都是指峰值D.對(duì)同一電阻且時(shí)間相同,則跟交流有相同熱效應(yīng)直流數(shù)值是交流有效值第63頁(yè)【解析】選D.交流電器設(shè)備上所標(biāo)值及交流電表測(cè)定值均為有效值，故A、B錯(cuò)誤；依據(jù)有效值定義，D正確；通常情況，假如沒(méi)有尤其說(shuō)明，給出交流值均為有效值，故C錯(cuò)誤.第64頁(yè)2.(·泉州模擬)如圖所表示,面積均為S線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e=BSωsinωt圖是()第65頁(yè)【解析】選A.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)為e=BSωsinωt,由這一標(biāo)準(zhǔn)判斷,A圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=BSωsinωt;B圖中轉(zhuǎn)動(dòng)軸不在線圈所在平面內(nèi);C、D圖轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁場(chǎng)方向平行,而不是垂直.第66頁(yè)3.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)最大值為Em.設(shè)t=0時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)平行，當(dāng)線圈匝數(shù)增加一倍，轉(zhuǎn)速也增大一倍，其它條件不變時(shí)，交流電電動(dòng)勢(shì)為（）A.e=2Emsin2ωtB.e=4Emsin2ωtC.e=Emsin2ωtD.e=4Emcos2ωt第67頁(yè)【解析】選D.t=0時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)平行，此時(shí)磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)最大值，所以它應(yīng)為余弦函數(shù).當(dāng)線圈匝數(shù)和轉(zhuǎn)速未增加時(shí)，e=Emcosωt當(dāng)線圈匝數(shù)和轉(zhuǎn)速增加后，N′=2N,ω′=2ω感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em′=N′BSω′=4NBSω=4Em所以e′=4Emcos2ωt.故正確答案為D.第68頁(yè)4.（·廈門模擬）某交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間關(guān)系如圖所表示.假如此線圈和一個(gè)R=100Ω電阻組成閉合電路，不計(jì)電路其它電阻，以下敘述正確是（）A.交變電流周期為0.02sB.交變電流最大值為1AC.交變電流有效值為1AD.電阻R兩端最大電壓為141V第69頁(yè)【解析】選B.交變電流周期T=0.04s，A錯(cuò)誤；電阻R兩端最大電壓為100V，D錯(cuò)誤；交變電流最大值為Im==1A,有效值，故B正確，C錯(cuò)誤.第70頁(yè)5.一束帶電粒子沿著通有交流電螺線管中心軸射入管內(nèi)，則粒子在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A.往復(fù)運(yùn)動(dòng)B.勻速直線運(yùn)動(dòng)C.勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)【解析】選B.盡管有交流電經(jīng)過(guò)螺線管造成管內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向做周期性改變，不過(guò)管內(nèi)磁感線一直與中心軸平行，所以，帶電粒子在管內(nèi)不受洛倫茲力作用,B正確.第71頁(yè)6.如圖甲所表示是某種型號(hào)電熱毯電路圖，電熱毯接在交變電源上，經(jīng)過(guò)裝置P使加在電熱絲上電壓波形如圖乙所表示.此時(shí)接在電熱絲兩端交流電壓表讀數(shù)為（）A.110VB.156VC.220VD.311V第72頁(yè)【解析】選B.電壓表讀數(shù)是交變電流電壓有效值，從u-t圖象看出，每個(gè)周期前半周期是正弦圖形，其有效值為U1=220V；后半周期電壓為零.依據(jù)有效值定義，，得U=156V，選B.第73頁(yè)7.如圖所表示，空間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),其方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?磁場(chǎng)右邊界為MN,在MN右側(cè)有一矩形線圈abcd,ab邊與MN重合.線圈在外力作用下以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),要求電流從a→b→c→d→a為正方向,則以下圖象能正確表示線圈中電流隨時(shí)間改變規(guī)律是（）第74頁(yè)【解析】選C.當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),垂直切割磁感線,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,由右手定則可判定電流方向?yàn)閍→d→c→b→a,是負(fù)值;當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí),線圈位于中性面，電流為零;之后線圈越過(guò)中性面，電流改變方向，逐步變大.當(dāng)cd邊出磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電流方向?yàn)檎?故只有C符合改變規(guī)律.第75頁(yè)8.（·臨沂模擬）電阻R1、R2和交流電源按照?qǐng)D甲所表示方式連接，R1=10Ω，R2=20Ω.合上開關(guān)S后，經(jīng)過(guò)電阻R2正弦交變電流i隨時(shí)間t改變情況如圖乙所表示.則（）第76頁(yè)A.經(jīng)過(guò)R1電流有效值是1.2AB.R1兩端電壓有效值是6VC.經(jīng)過(guò)R2電流有效值是D.R2兩端電壓有效值是【解析】選B.經(jīng)過(guò)R1和R2電流有效值都是0.6A，故A、C錯(cuò)，R2兩端電壓有效值是12V，故D錯(cuò)，R1兩端電壓有效值是6V，故B正確.第77頁(yè)9.（·中山模擬）面積為S兩個(gè)完全相同單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所表示磁場(chǎng)中.甲圖中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈在磁場(chǎng)中以周期T繞OO′軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；乙圖中磁場(chǎng)改變規(guī)律為B=B0cos，從圖示時(shí)刻（t=0時(shí)刻）起計(jì)時(shí)，則（）第78頁(yè)A.兩線圈中磁通量改變規(guī)律均為Φ=B.兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)到達(dá)最大值時(shí)刻不一樣C.兩線圈中產(chǎn)生交變電流有效值不一樣D.從此刻起，T/4時(shí)間內(nèi)流過(guò)線圈截面電量不相同【解析】選A.因?yàn)榫€圈在磁場(chǎng)中以周期T繞OO′軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以其角速度為，在面積相同情況下，二者磁通量改變規(guī)律均為Φ=，那么二者實(shí)際產(chǎn)生交變電流是相同，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)到達(dá)最大值時(shí)刻、交變電流有效值、T/4時(shí)間內(nèi)流過(guò)線圈截面電量都是相同，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.第79頁(yè)10.如圖所表示，一個(gè)位于xOy平面內(nèi)矩形線圈abcd，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈四個(gè)邊分別與x、y軸平行，當(dāng)線圈繞Ox軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與xOy平面重合時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，而且電流最大.那么關(guān)于磁場(chǎng)方向及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向（沿x軸負(fù)方向觀察），下述說(shuō)法中正確是（）A.磁場(chǎng)方向沿x軸正方向，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.磁場(chǎng)方向沿y軸正方向，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.磁場(chǎng)方向沿z軸正方向，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.磁場(chǎng)方向沿y軸正方向，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)第80頁(yè)【解析】選B.線圈繞Ox軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且有最大值出現(xiàn)，故磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向必定不是沿x軸方向（若是，則無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生）；也不是沿z軸方向（若是，則此時(shí)感應(yīng)電流最?。恢荒苁茄貀軸方向，可依據(jù)楞次定律（或右手定則）判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閥軸正方向.沿x軸負(fù)方向觀察時(shí)，線框沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，故B正確.第81頁(yè)二、非選擇題（本大題共2小題，共30分，要有必要文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算要注明單位）11.(14分)如圖所表示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，匝數(shù)n=6矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=200rad/s.已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈總電阻R=40Ω，試求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值，感應(yīng)電流最大值；第82頁(yè)（2）設(shè)t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表示式；（3）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值是多大？（4）線圈發(fā)燒功率多大？第83頁(yè)【解題提醒】本題信息量大，求解內(nèi)容多，（1）（2）問(wèn)解答抓住最大值、瞬時(shí)值表示式組成特點(diǎn).第（3）問(wèn)注意，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值不等于最大電動(dòng)勢(shì)二分之一.第（4）問(wèn)要用有效值.第84頁(yè)【解析】（1）因?yàn)榫€圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值就出現(xiàn)在題圖所表示位置Em=nBSω=6×2×0.1×0.2×200V=48V（2分）感應(yīng)電流最大值（2分）（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表示式：e=Emsinωt=48sin200tV（3分）（3）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中，磁通量改變量為ΔΦ=B·S第85頁(yè)線圈轉(zhuǎn)過(guò)所用時(shí)間Δt=（1分）此過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值（3分）(4)線圈發(fā)燒功率計(jì)算用電流有效值:P熱=