3.1 交变电流-2022-2023学年高二物理下学期同步学案+典例+练习（人教版2019选择性必修第二册）

3.1 交变电流 基础知识梳理 一、交变电流 1．交变电流： 和 随时间做周期性变化的电流叫作 电流，简称交流． 2．直流：方向不随时间变化的电流称为 ． 二、交变电流的产生 交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向 ，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向． 三、交变电流的变化规律 1．中性面 (1)中性面：与 垂直的平面． (2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的 最大，线圈中的电流为 ． 2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝ ，Em叫作电动势的 ，Em＝ . 3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作 交变电流，简称正弦式电流． 4．正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝ ，电压表达式u＝ .其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫 ． 四、交流发电机 1．主要构造： 和 ． 2．分类 (1)旋转电枢式发电机： 转动， 不动． (2)旋转磁极式发电机： 转动， 不动． 典型例题分析 考点一：交变电流与直流的区别 【例1】把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（　　） A．交流电 B．直流电 C．恒定电流 D．涡流 【变式练习】 1．对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，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．电流最大值为0.2A，周期为0.02s D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电 2．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述哪些是正确的（ ） A．电流的大小变化，方向也变化，是交流电 B．电流的大小不变，方向不变，是直流电 C．电流的大小变化，方向不变，不是交流电 D．以上说法都不正确 考点二：交流发电机原理和示意图 【例2】关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是（　　） A．电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能 B．电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能 C．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D．发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能 【变式练习】 1．如图所示，把小灯泡与教学用发电机相连接。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　） A．线圈转动的快慢程度不会影响小灯泡的亮度 B．线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小不随时间变化 C．线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变一次 D．当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小 2．科技小组在探究交变电流的产生及变化规律时，将电流计（0刻度在正中央）与一个保护电阻R0串联后，接到交流发电机模型的两个输出端，如图所示。发电机模型线圈匝数可调。转动手柄使线圈在磁场中匀速转动，观察电流计指针的偏转情况，下列叙述与观察结果相符的是（　　） A．电流计指针总是左、右摆动 B．当转速很小时，电流计指针左、右摆动 C．当转速很大时，电流计指示的为交变电流的有效值 D．当线圈匝数少时，电流计指针左、右摆动，当线圈匝数多时，电流计指针指向某一侧不为零的定值 考点三：判断线圈转到不同位置的电流方向 【例3】如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（　　） A． B． C． D． 【变式练习】 1．一闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的感应电流随时间变化的规律如图所示。则（　　） A．t=0.005s时线圈平面处于中性面位置 B．t=0.02s时穿过线圈的磁通量为零 C．线圈转动的角速度为50πrad/s D．1s内电流的方向变化100次 2．如图为电动机模型图，左侧为N极，右侧为S极。电动机线框通过换向器连入电路中，线框abcd的面积为S，匝数为n，匀强磁场