3.1 交变电流-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

第三章：交变电流 3.1：交变电流 一：知识精讲归纳 考点一、交变电流定义和产生 1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流． 2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流． 3.交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向． 考点二、交变电流的变化规律 1.中性面、中性面的垂直位置的特性比较 中性面 中性面的垂直位置 图示 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量 变化率 零 最大 感应 电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 2．正弦式交变电流的瞬时值表达式： (1)从中性面位置开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt. 2．交变电流的峰值 Em＝NωBS，Im＝. ，Um＝ 考点三、交变电流的图像 如图甲、乙所示，从图像中可以得到以下信息： (1)交变电流的峰值Em、Im. (2)两个特殊值对应的位置： ①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上，此时＝0，Φ最大． ②e最大(或i最大)时：线圈平行于磁感线，此时最大，Φ＝0. (3)e、i大小和方向随时间的变化规律． 二：考点题型归纳 题型一：交变电流的定义 1．（2021·新疆·疏勒县实验学校高二期末）下列图像中不属于交流电的有（　　） A．B．C．D． 2．（2021·全国·高二）对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（　　） A．电流大小变化，方向不变，是直流电 B．电流大小、方向都变化，是交流电 C．电流的周期是0.2s，最大值是0.2A D．电流做周期性变化，是交流电 3．（2021·全国·高二）下列四个电流的图象中，不属于交变电流的是（　　） A． B． C． D． 题型二：交变电流的产生 4．（2021·全国·高二）如图所示为演示交变电流产生过程的装置图，关于这个实验，正确的说法是（　　） A．线圈从任意位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量一定为零 B．图示线圈所处位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置ab边中的感应电流方向为a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 5．（2021·青海大通·高二期末）如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，线圈绕对称轴OO′匀速转动的角速度为ω。空间中只有OO′左侧存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。若闭合线圈的总电阻为R，则（　　） A．线圈中电动势的最大值为NBL2ω B．线圈中电动势的有效值为 NBL2ω C．在转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 D．穿过线圈的磁通量最大值为 6．（2021·广东肇庆·高二期末）如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律 。下列说法正确的是（　　） A．此交流电的频率为100Hz B．此交流电动势的有效值为311V C．当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大 D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率为零 题型三：交变电流的图像问题 7．（2021·黑龙江·大庆市东风中学高二期末）如图甲所示为一小型交流发电机的示意图，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，电阻R的阻值为 。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为14.1A B．0.02 s时线圈平面与中性面重合 C．线圈转动的角速度为50π rad/s D．电阻R上的热功率为100W 8．（2021·全国·高二）一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势如图所示。下列判断正确的是（　　） A．t＝0.01 s时刻，线圈平面处于中性面位置 B．t＝0.02 s时刻，线圈平面与磁感线平行 C．t＝0.01 s时刻，通过线圈平面的磁通量为零 D．1 s内电流的方向变化50次 9．（2021·内蒙古赤峰·高二期末）一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A． 时刻，穿过线圈平面的磁通量最大 B． 时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率最小 C．线圈在磁场中转动的角速度为 D．线圈中感应电动势的表达式为 （V） 题型四：判断线圈转到不同位置的电流方向（中性面问题） 10．（2021·四川·攀枝花市第三高级中学校高二期末）如图是交流发电机的示意图，线圈 边连接在金属滑环 上， 边连接在金属滑环