人教版高中物理舉一反三-選擇性必修二3.1交變電流（原卷版）

3.1交變電流原卷版目錄TOC\o"1-1"\h\u一、【交流電和直流電的概念知識(shí)點(diǎn)梳理】 1二、【交變電流的產(chǎn)生和變化知識(shí)點(diǎn)梳理】 2三、【交流發(fā)電機(jī)類型知識(shí)點(diǎn)梳理】 7【交流電和直流電的概念知識(shí)點(diǎn)梳理】1．交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)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：方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流，大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫作恒定電流．【交流電和直流電的概念舉一反三練習(xí)】1．（多選）下列關(guān)于交變電流和直流的說(shuō)法中正確的是（）A．如果電流大小做周期性變化，則一定是交變電流B．直流的大小可以變化，但方向一定不變C．交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的D．交變電流的最大特征是電流的大小和方向做周期性的變化2．關(guān)于交變電流的理解，下列說(shuō)法正確的是（）A．如果電流大小隨時(shí)間做周期性變化，則一定是交變電流B．交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的C．交變電流電壓的大小和方向隨時(shí)間做周期性變化D．化學(xué)電池提供的電流也可能是交變電流3．下列的關(guān)于電流隨時(shí)間變化的圖象中，不是表示交變電流的是（）A．

B．

C．

D．

【交變電流的產(chǎn)生和變化知識(shí)點(diǎn)梳理】1.兩個(gè)特殊位置(1)中性面位置(S⊥B，如圖中的甲)線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置，此時(shí)Φ最大，eq\f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0.線圈經(jīng)過中性面時(shí)，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)此時(shí)Φ為0，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．電流方向不改變．2．從中性面開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsinωt，Em叫作電動(dòng)勢(shì)的峰值，Em＝NωBS.3．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(jiǎn)稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達(dá)式i＝Imsinωt，電壓表達(dá)式u＝Umsinωt.其中Im、Um分別是電流和電壓的最大值，也叫峰值．5．正弦交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式(1)從中性面位置開始計(jì)時(shí)①電動(dòng)勢(shì)(e)：e＝Emsinωt，②電壓(u)：u＝Umsinωt，③電流(i)：i＝Imsinωt(2)從與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt.(3)正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))函數(shù)圖像磁通量Φ=Φmcosωt=BScosωt電動(dòng)勢(shì)e=Emsinωt=nBSωsinωt電壓u=Umsinωt=RE電流i=Imsinωt=Em6．關(guān)于交變電流的產(chǎn)生及規(guī)律的三點(diǎn)注意(1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān)．(2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S為有效面積．(3)在解決有關(guān)交變電流的圖像問題時(shí)，應(yīng)先把交變電流的圖像與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來(lái)，再根據(jù)特殊位置特征求解．7．交變電流的峰值Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).8．確定正弦式交變電流電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式的基本方法(1)確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到哪個(gè)位置開始計(jì)時(shí)，以確定瞬時(shí)值表達(dá)式是按正弦規(guī)律變化還是按余弦規(guī)律變化．(2)確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．(3)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值Em＝NωBS.(4)寫出瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt.【交變電流的產(chǎn)生和變化舉一反三練習(xí)】4．如圖所示，（甲）→（乙）→（丙）→（?。┻^程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖，用導(dǎo)體制成的兩個(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接（從紙面向里看線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針）。下列說(shuō)法正確的是（）

A．在圖（甲）位置時(shí)，線圈中的磁通量為零B．在圖（乙）位置時(shí)，感應(yīng)電流方向發(fā)生變化C．在圖（丙）位置時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D．在圖（?。┪恢脮r(shí)，邊電流方向?yàn)?．如圖所示，一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過圖示位置時(shí)（）A．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大B．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小C．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小6．（多選）如圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是（）

A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為25r/sB．電流表的示數(shù)為10AC．1s鐘內(nèi)線圈中電流方向改變了50次D．0.01s時(shí)線圈平面與中性面垂直7．某交流發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為e=Emsinωt，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高一倍，線圈匝數(shù)也同時(shí)增加一倍，其他條件不變，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為（）A．e=4Emsinωt B．e=4Emsin2ωtC．e=Emsinωt D．e=2Emsinωt8．如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說(shuō)法是（

）A．圖示位置為中性面，線圓中無(wú)感應(yīng)電流B．圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→aC．線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)一次9．如圖甲所示是目前市面上流行的手搖手機(jī)充電器，它體型小，攜帶方便，可以在緊急狀態(tài)下給手機(jī)臨時(shí)充電，其示意圖如圖乙所示。若某人搖動(dòng)手柄給手機(jī)充電時(shí)，其內(nèi)部線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（

）A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢程度不會(huì)影響回路中的電流大小B．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時(shí)，電流方向?qū)l(fā)生改變C．若從圖乙位置開始計(jì)時(shí)，線圈中的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為D．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時(shí)，穿過線圈磁通量的變化率最大10．一閉合矩形線圈繞垂直于磁感線的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。通過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A．、時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大B．、時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．、時(shí)刻線圈中磁通量最大D．、時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小11．如圖是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列選項(xiàng)正確的是（）

A．圖示位置時(shí)，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，電流表示數(shù)最大B．圖示位置時(shí)，線圈處于平行面，穿過線圈平面的磁通量最小，電流表示數(shù)最大C．從圖示位置旋轉(zhuǎn)，線圈處于中性面，穿過線圈平面的磁通量最大，磁通量的變化率最大，電流表示數(shù)最大D．從圖示位置開始往逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正弦式交變電流12．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁場(chǎng)垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．t=0.01s時(shí)穿過線框的磁通量最小B．t=0.01s時(shí)穿過線框的磁通量變化率最大C．該線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為50πrad/sD．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22V時(shí)，線框平面與中性面的夾角為45°13．如圖所示，單匝導(dǎo)體線圈面積為S，其周圍空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈在磁場(chǎng)中繞旋轉(zhuǎn)，其角速度為，某一時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，將該時(shí)刻記為，下列說(shuō)法正確的是（）A．在時(shí)刻，線圈的磁通量為BS，此時(shí)線圈回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B．從時(shí)刻開始，若線圈繞轉(zhuǎn)過角，穿過線圈的磁通量是，線圈回路的電流為零C．從初始位置轉(zhuǎn)過角時(shí)線圈的磁通量為零，回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變?yōu)榱鉊．從初始位置轉(zhuǎn)過角時(shí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，該時(shí)刻回路的磁通量變化率最大14．（多選）如圖1所示，一個(gè)面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A．時(shí)刻線圈平面垂直于中性面B．時(shí)刻ad邊的速度方向跟磁感線垂直C．時(shí)刻線圈平面與中性面重合D．線圈在如圖1所示位置時(shí)，電流方向改變一次【交流發(fā)電機(jī)類型知識(shí)點(diǎn)梳理】1．主要構(gòu)造：電樞和磁體．2．分類(1)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)：電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極不動(dòng)．(2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞不動(dòng)．【交流發(fā)電機(jī)類型舉一反三練習(xí)】15．關(guān)于下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，正確的是（）

A．甲實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流周圍存在磁場(chǎng)B．丙實(shí)驗(yàn)是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與發(fā)電機(jī)的原理相同C．乙實(shí)驗(yàn)中通電螺線管左端是S極D．丁實(shí)驗(yàn)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，與電動(dòng)機(jī)的原理相同16．一種自行車，它有能向自行車車頭燈泡供電的小型發(fā)電機(jī)，其原理示意圖如圖甲所示；圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，磁極間有一固定在絕緣轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈，轉(zhuǎn)軸的一端有一個(gè)與自行車后輪邊緣接觸的摩擦輪。如圖乙所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電流給車頭燈泡供電，下列說(shuō)法正確的是（）

A．自行車勻速行駛時(shí)線圈中產(chǎn)生的電流強(qiáng)度恒定B．自行車的速度加倍，線圈中產(chǎn)生的電流周期加倍C．線圈匝數(shù)越多，穿過線圈的磁通量的變化率越大D．知道摩擦輪和后輪的半徑，就可以知道后輪轉(zhuǎn)一周的時(shí)間里電流方向變化的次數(shù)17．（多選）當(dāng)線圈不動(dòng)，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在固定