3.1 交变电流-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第二册）

3.1 交变电流 模块一 知识掌握 知识点一　交变电流与直流 【情境导入】 我们的照明用电为220的交流电，交流电的方向和直流电的方向有什么不同？ 【知识梳理】 1．交变电流：大小和方向随时间做 变化的电流叫作交变电流，简称 ． 2．直流： 不随时间变化的电流称为直流． 【重难诠释】 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．常见的交变电流的波形图 实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示． 3．直流 方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流． [例题1] （2023春•拉萨期末）下列图像中不属于交流电的有（　　） A． B． C． D． [例题2] （2023春•富平县期末）对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是（　　） A．电流的大小变化，方向不变，不是交变电流 B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流 C．电流的大小和方向都变化，是交变电流 D．电流的大小和方向都不变，是直流电 [例题3] （2022春•蒲城县校级期中）关于交变电流与直流电的说法中，不正确的是（　　） A．如果电流大小做周期性变化，则不一定是交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变 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变化 知识点二　交变电流的产生 【情境导入】 假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则： (1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？ (2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最小值和最大值时线圈分别在什么位置？ 【知识梳理】 交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向 ． 【重难诠释】 两个特殊位置 1．中性面位置(S⊥B，如图中的甲、丙) 线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，为0，e为0，i为0. 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次． 2．垂直中性面位置(S∥B，如图中的乙、丁) 此时Φ为0，最大，e最大，i最大． [例题4] （2023春•思明区校级期末）如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈转动的过程中，产生直流电流 B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D．转到图乙和图丁位置时，线圈产生的感应电流方向相反 [例题5] （2023•绍兴二模）在物理选修课中，小明着手研究某款发电机，做如下尝试：如图甲所示，第一次在发电机的矩形线框处加水平向右的匀强磁场；如图乙所示，第二次在矩形线框处加竖直向下的匀强磁场。矩形线框绕对称轴OO'，以一定的角速度ω匀速转动，给外电阻R供电。比较通过R中的电流，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙都为直流电 B．甲、乙都为交流电 C．甲是直流电，乙是交流电 D．甲是交流电，乙是直流电 [例题6] （2023春•天河区校级期中）交流发电机的示意图如图所示，当线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO'匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．图示位置磁通量最大，磁通量的变化率最大 B．图示位置电流最大，方向为A→B C．从图示位置开始转过90°时，电流方向将发生改变 D．从图示位置开始转过90°时，电动势达到最大值 知识点三　正弦式交变电流的变化规律 【情境导入】 如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则： (1)ab边产生的感应电动势为多大？ (2)整个线圈中的感应电动势为多大？ (3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？ 【知识梳理】 1．中性面 (1)中性面：与磁感线 的平面． (2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量 ，线圈中的电流 ． 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＝Emsin ωt，Em叫作电动势的 ，Em＝ . 3．正弦式交变电流：按 规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称 ． 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