3.1 交变电流 课前导学 -2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

3.1 交变电流——高二物理教科版（2019）选择性必修第二册课前导学 1.知道什么是交变电流。 2.会分析交变电流的产生过程。 3.会推导交变电流电动势的表达式，掌握正弦式交变电流的变化规律。 4.了解交流发电机的构造及特点。 重点、难点 交变电流电动势的表达式，掌握正弦式交变电流的变化规律 一、交变电流 1.恒定电流：①________和②_________都不随时间变化的电流，称为恒定电流。 2.交变电流：大小和方向都随时间做③_____________的电流叫作交变电流，简称交流电(AC)。 3.正弦交变电流：电流的大小和方向都随时间按④________规律变化的交变电流称为正弦交变电流，简称正弦交流电。它是一种最⑤________、⑥________的交变电流。 二、正弦交流电的产生和变化规律 1.正弦交流电的产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中绕⑦________于磁场方向的轴⑧________转动。 2.正弦交流电的变化规律 （1）中性面：线框所在平面与磁场⑨________的平面。 （2）表达式：以中性面位置开始计时，设S为矩形线圈的面积，线圈的匝数为N，转动的角速度为，则： a.感应电动势e = ⑩________，其中⑪________ b.电流i = ⑫________ c.外电路两端的电压u =⑬________ i、u分别称为电流和电压的⑭________值。 三、发电机与电动机中的能量转化 1.发电机中的能量转化：发电机是把⑮________能转化为⑯________能的装置。目前我国的发电方式主要有火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、核能发电等。⑰________是我国目前主要的发电方式。 2.电动机中的能量转化：电动机能够有效地将⑱________能转化成⑲________能，全世 界发电量的一大部分是通过电动机做功转化为⑳________能 化学能（煤、石油、天然气）、水的机械能、风能 ↓ 发电机 ↓ 电能 ↓ 电动机 ↓ 机械能 答案： ①大小 ②方向 ③周期性变化 ④正弦函数 ⑤简单 ⑥基本 ⑦垂直 ⑧匀速 ⑨垂直 ⑩ ⑪ ⑫ ⑬ ⑭瞬时 ⑮机械 ⑯电 ⑰火力发电 ⑱电 ⑲机械 ⑳机械 1.如图所示属于交变电流的是( ) A. B. C. D. 2.交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度，下列说法正确的是( ) A.线圈中产生余弦变化规律的交变电流 B.时，线圈位于中性面 C.时，穿过线圈的磁通量变化率最大 D.时，线圈的感应电动势最大 3.如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为的匀强磁场中，以周期T绕轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是( ) A.图示位置为中性面 B.回路中产生稳恒直流电 C.时，电流方向将发生改变 D.时刻穿过线框的磁通量为 4.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，不能产生交变电流的是( ) A. B. C. D. 5.某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是( ) A.时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大 B.线圈通过中性面时，交变电流不改变方向 C.线框中产生的感应电动势 D.如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.02s 答案以及解析 1.答案：C 解析：ABD.电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电，故ABD错误； C.图中电流强度大小不随时间变化，但方向随时间做周期性改变，是交变电流，故C正确。 故选C。 2.答案：D 解析：A.根据题意可知线圈平面与磁场垂直时开始计时，即线圈从中性面开始转动，产生正弦变化规律的交变电流，故A错误； BCD.已知线圈转动的角速度，可得 当时，可得 知线圈从中性面转到线圈平面与磁场平行的位置；当时，可得 知线圈转到中性面位置，此时穿过线圈的磁通量变化率最小；当时，可得 知线圈转到与磁场平行的位置，此时线圈的感应电动势最大，故BC错误，D正确。 故选D。 3.答案：A 解析：A.图示位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，故A正确； B.回路中将产生正弦式交变电流，故B错误； CD.时，线框与磁感线方向平行，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不会立即变化，故CD错误。 故选A。 4.答案：A 解析：A.线圈转动时，线圈的磁通量一直为零，即磁通量保持不变，故线圈不产生感应电流，选项A满足题意要求；BCD.选项BCD中的线圈都是在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中都会产生正弦式交变电流，选项BCD不满足题意要求；故选A。 5.答案：D 解析：AB.由图像可知，时，电动势为零，此时线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率为零，线圈每通过中性面一次，交变电流方向就会改变一次，AB错误； C.线框中产生的感应电动势的最大值和周期分别为和，则感应电动势瞬时值为 C错误； D.由 如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为和。 故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$