第三章1 交变电流-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

1　交变电流 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道交流电、直流电的概念。 2.掌握交变电流的产生和变化规律。会推导交变电流的瞬时值表达式。 3.了解发电机的构造及不同类型发电机的优缺点。 1.核心素养 利用运动分解思想和三角函数推导瞬时值表达式。 2.关键能力 立体图转化为平面图的能力和数学推导的能力。 授课提示：对应学生用书第75页 一 交变电流及其产生 1．交变电流 (1)交变电流：随时间做周期性变化的电流，简称交流。 (2)直流：方向不随时间变化的电流。大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 2．交变电流的产生 (1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)过程分析(如图所示)： (3)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。 二 交变电流的变化规律 1．从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式 从中性面位置开始计时 从与中性面垂直的位置开始计时 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BS cos ωt Φ＝Φmsin ωt＝BS sin ωt 感应电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt e＝Emcos ωt＝NBSωcos ωt 电压 u＝Umsin ωt＝sin ωt u＝Umcos ωt＝cos ωt 电流 i＝Imsin ωt＝sin ωt i＝Imcos ωt＝cos ωt 2.峰值：表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流的最大值，叫作峰值。 3．正弦式交变电流的图像 4．几种不同类型的交变电流 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)线圈转动一周有两次经过中性面，每转一周电流方向改变一次。(×) (2)当线圈中的磁通量最大时，产生的感应电流也最大。(×) (3)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的电流是交变电流。(√) (4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关。(×) 2．下列各图中不属于交变电流的是(　　) 解析：交变电流是指大小和方向均发生周期性变化的电流，因此B、C、D是交变电流，A不是交变电流。故选A。 答案：A 授课提示：对应学生用书第76页 　正弦式交变电流的产生 　(1)如图，此位置是什么位置，穿过线圈的磁通量是最大还是最小？线圈中是否有感应电动势？ (2)如图，此位置是什么位置，穿过线圈的磁通量最大还是最小？线圈中是否有感应电动势？ 提示：(1)中性面位置，磁通量最大，无感应电动势。 (2)与中性面垂直的位置，磁通量为零，感应电动势最大。 1．两个特殊位置的特点 中性面 中性面的垂面 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.正弦式交变电流的产生条件 (1)匀强磁场。 (2)线圈匀速转动。 (3)线圈的转轴垂直于磁场方向。 1．注意线圈开始计时的位置。若从中性面开始计时，则为正弦函数关系；若从垂直于中性面的位置开始计时，则为余弦函数关系。 2．磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率不同，注意区分，切忌混为一谈。 3．中性面的特点要清楚，磁通量最大，磁通量的变化率最小，每次通过中性面时线圈中的电流改变方向。　 　(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内(　　) A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小 [解析]　计时开始时线圈平面与磁场平行，感应电流最大，在0～时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大，其变化率一直减小，故A、D正确。 [答案]　AD 产生正弦式交变电流的条件是：线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，与线圈的形状和转轴的位置无关。　 　1.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，方向也变化，是交流电 B．电流的大小变化，方向不变，不是交流电 C．电流的大小不变，方向不变，是直流电 D．以上说法都不正确 解析：由i­t图像可知，电流的大小变化，但电流方向一直为正，故电流方向不变，根据交变电流、直流电的定义可知，图中所示电流是直流电，B正确。 答案：B 2．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流。下列说法正确的是(　　) A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C.当线框经过中性面时，感应电动势或