3.1 交变电流-2022-2023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）

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．（2022·全国·高二）下列关于交变电流和直流的说法正确的是（　　） A．若电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流的大小可以变化，但方向不一定变化 C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化 2．（2022·甘肃·临洮县文峰中学高二期中）下列图像中不属于交流电的是（　　） A． B． C． D． 3．（2021·贵州·凯里实验高级中学高二阶段练习）关于交变电流，下列说法正确的是（　　） A．大小不变，方向不改变的电流是交变电流 B．大小变化，方向不改变的电流是交变电流 C．大小变化，方向改变的电流是交变电流 D．大小不变，方向改变的电流不是交变电流 题型二：交变电动机的工作原理 4．（2022·全国·高二课时练习）教学用交流发电机示意图如图所示。矩形线圈在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，某时刻线圈平面与磁感线垂直。下列说法正确的是（　　） A．此时产生的感应电流最大 B．此时线圈平面处在中性面上 C．此时线圈磁通量变化率最大 D．此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零 5．（2022·全国·高二）如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（  ） A．t3、t4时刻线圈中感应电动势最小 B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C．线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零 D．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A 6．（2020·北京市第四十三中学高二期末）如图甲和图乙是交流发电机的示意图，线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大 B．图乙中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大 C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零 D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零 题型三：判断线圈转到不同位置的电流方向 7．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是（　　） A．t1时刻穿过线框的磁通量最大 B．t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快 D．t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 8．（2021·湖北武汉·高二期末）如图所示，竖直长直导线通有向下的恒定电流，位于导线右侧的矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动，转动周期为T。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．线圈中产生正弦式交流电 B．时间内，线圈中感应电流方向为 C．时，线圈的磁通量最大，感应电动势也最大 D．线圈每转动一周电流方向改变一次 9．（2020·天津西青·高二期末）通过闭合线圈平面的图象如图所示,下列说法正确的是（   ） A．时刻线圈中感应电动势最大 B．时刻线圈中磁通量为零 C．时刻线圈平面与中性面重合 D．、时刻线圈中感应电流方向相同 题型四：中性面问题 10．（2022·全国·高二）如图甲