第三章 1．交变电流-【名师导航】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册教师用书配套课件（人教版）

该高中物理课件聚焦交变电流，系统讲解其概念、产生条件、中性面特点、变化规律及图像，通过问题初探（如区分直流与交流）和实验观察（示波器对比波形）衔接恒定电流知识，搭建认知支架。 其亮点是结合实验探究（示波器观察波形）和模型建构（中性面与垂面特点表格、正弦式表达式推导），培养科学探究与科学思维。典例分析与分层作业深化物理观念，助力学生理解电磁感应规律，教师可借结构化资源提升教学效率。

第三章　交变电流 1．交变电流 [学习目标]　1．知道交变电流和直流的概念。2．理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律。3．知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义。知道中性面的物理特点。 1．交变电流 [教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况 问题1　如何区分直流电与交流电？ 问题2　中性面有何特点？ 问题3　正弦式交变电流的表达式是什么？ 1．交变电流 探究重构·关键能力达成 【链接教材】　用示波器或电压传感器先观察电池 供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的 电压的波形。这两种波形各有什么特点？ 知识点一　交变电流及其产生 提示：电池供给的电压的波形是一条稳定的直线。学生电源交流挡供给的电压的波形是周期性变化的曲线。 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 【知识梳理】　 1．恒定电流 ____和____都不随时间变化的电流。 2．直流 ____不随时间变化的电流。 3．交变电流 大小和方向都随时间做__________的电流，简称交流。 大小 方向 方向 周期性变化 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 提醒：判断电流是直流还是交流的关键是看电流的方向是否随时间变化。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 4．交变电流的图像 (1)波形图：电压或电流随时间变化的图像。 (2)观察方法：用示波器或电压传感器观察。 5．日常使用的各种充电器能把交变电流变成低压____。 直流 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 6．交变电流的产生 (1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕__________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____时所在的平面。 垂直于磁场 垂直 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【思考讨论】　假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图甲至丁所示。请分析判断： 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 问题1　图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 提示：由B到A。 问题2　在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 提示：由A到B。 问题3　当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？ 提示：线圈转到甲或丙位置时线圈中没有电流，该位置称为中性面。线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【知识归纳】　 1．不同位置的特点比较 项目 中性面 中性面的垂面 远离中性面 靠近中性面 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 线圈平面与磁场夹角变小 线圈平面与磁场夹角变大 磁通量 最大 零 变小 变大 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 项目 中性面 中性面的垂面 远离中性面 靠近中性面 磁通量变化率 零 最大 变大 变小 感应电动势 零 最大 变大 变小 线圈边缘线速度与磁场的夹角 零 90° 变大 变小 感应电流 零 最大 变大 变小 电流方向 改变 不变 不变 不变 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 提醒：感应电动势的大小由磁通量变化率决定，而与磁通量的大小没有直接的关系。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 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。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【典例1】　(区分直流电和交变电流) 以下各个选项所示的电流，属于交变电流的是(　　) A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 B　[判断电流是交流还是直流，要看其方向是否随时间周期性变化。选项C中，电流的大小和方向均不变；选项A、D中，尽管电流大小随时间周期性变化，但其方向不变，仍是直流，只有选项B中电流大小和方向都随时间变化，故B正确。] 【典例2】　(特殊位置特点分析)如图所示，一个竖直放置、匝数为n的矩形线圈abcd在水平向右的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，转轴OO′与磁场方向垂直，线圈面积为S，磁感应强度大小为B，下列说法正确的是(　　) A．线圈平面与磁场垂直时，磁通量为零 B．线圈平面与磁场垂直时，磁通量变化最快 C．线圈平面与磁场平行时，磁通量变化率最大 D．线圈平面与磁场平行时，感应电流方向将发生改变 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 C　[线圈平面与磁场垂直时磁通量最大，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，磁通量变化最慢，故A、B错误；线圈平面与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，此时线圈平面与磁场垂直，故C正确，D错误。] 【教用·备选例题】　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 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 D　[由题图可知，图示位置线圈平面与磁感线的方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电流为零，故A、B错误；从图示位置开始转过90°时，线圈平面与磁感线的方向平行，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势达到最大值，电流方向不发生变化，故C错误，D正确。] 1．正弦式交变电流 按________变化的交变电流叫作正弦式交变电流。 2．正弦式交变电流的表达式 e＝Emsin ωt(其中Em＝NωBS) u＝Umsin ωt(其中Um＝Em) 知识点二　交变电流的变化规律及交流发电机 正弦规律 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 i＝Imsin ωt(其中Im＝) 式中Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流的最大值，也叫峰值。 3．正弦式交变电流的产生 线圈绕着垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 4．交变电流的图像 (1)正弦式交变电流中相关量随时间变化的图像。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 (2)其他几种不同类型的交变电流图像。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 5．交流发电机 (1)构造：电枢、磁体。 (2)分类： ①旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动。 ②旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动。 (3)生活中常用的是旋转磁极式发电机。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【思考讨论】　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： 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 问题1　ab边产生的感应电动势为多大？ 提示：eab＝Bl1v sin ωt＝Bl1sin ωt＝Bl1l2ωsin ωt＝BSωsin ωt。 问题2　整个线圈中的感应电动势为多大？ 提示：整个线圈中的感应电动势由ab和cd两边产生的感应电动势组成，且eab＝ecd，所以e总＝eab＋ecd＝BSωsin ωt。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【知识归纳】　 1．正弦式交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面开始计时： ①e＝NBSωsin ωt＝Emsin ωt。 ②i＝＝sin ωt＝Imsin ωt。 ③u＝iR＝ImR sin ωt＝Umsin ωt。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 (2)从垂直于中性面(即从线圈平面与磁场平行)开始计时： ①e＝Emcos ωt。 ②i＝Imcos ωt。 ③u＝Umcos ωt。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 2．交变电流的感应电动势的最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关。如图所示的几种情况，若几个线圈的N、B、S、ω相同，则感应电动势(电流)的最大值相同。电流的峰值可表示为Im＝。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【典例3】　(交变电流的描述)一个正方形线圈的匝数为10，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，从图示位置开始计时，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，则：(π取3.14) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 (1)该线圈产生的电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？ (2)写出感应电动势的瞬时值表达式。 (3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ [思路点拨] 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 [解析]　先根据Em＝NBSω计算电动势的最大值，再根据计时起点确定瞬时值表达式是e＝Emsin ωt还是e＝Emcos ωt。 (1)电动势的峰值 Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V 电流的峰值Im＝＝6.28 A。 (2)感应电动势的瞬时值表达式为 e＝Emcos ωt＝6.28cos 10πt(V)。 (3)线圈转过60°，感应电动势的瞬时值 e＝Emcos 60°＝3.14 V。 [答案]　(1)6.28 V　6.28 A (2)e＝6.28cos 10πt(V)　(3)3.14 V 规律方法　(1)求解交变电流的瞬时值问题的答题步骤 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 (2)若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得 i＝＝sin ωt＝Imsin ωt，R两端的电压可记为u＝Umsin ωt。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 1．对交变电流图像的认识 如图所示，正弦式交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线。 知识点三　交变电流的图像 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 2．交变电流图像的应用 从图像中可以解读到以下信息： (1)交变电流的最大值Im、Em、Um及周期T。 (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻。 (3)找出线圈平行于磁感线的时刻。 (4)判断线圈中磁通量的变化情况。 (5)分析判断e、i、u随时间的变化规律。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 3．交变电流的电压或电流变化的快慢(变化率)，在图线上等于某瞬间切线的斜率，它与电压或电流瞬时值的大小是两回事。瞬时值最大时，变化率最小(等于零)；瞬时值为零时，变化率恰好最大。在具体问题中，必须弄清楚哪些量与瞬时值有关，哪些量与变化率有关。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 【典例4】　(交变电流图像的应用)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则下列说法中正确的是(　　) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大 D．该线圈产生的感应电动势的图像如图乙所示 B　[由题图甲知，当t＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，故A错误；t＝0.01 s时，Φ＝0，Φ-t图像的切线斜率的绝对值最大，即Φ的变化率最大，故B正确；当t＝0.02 s时，Φ也最大，感应电动势为零，故C错误；由以上分析可知，D错误。] √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 解题技巧　对交变电流图像的分析要注意的几个要点 一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”； 二变：理解“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系； 三判：在此基础上进行正确的分析、判断。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 应用迁移·随堂评估自测 1．关于交变电流和直流电的说法中，正确的是(　　) A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流电的大小和方向一定不变 C．交变电流一定是按正弦规律变化的 D．交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化 √ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 D　[如果只有电流大小做周期性变化而电流方向不变，则为直流电，故A错误；直流电的大小可以变化，但方向一定不变，故B错误；只要电流的方向发生变化，则就是交变电流，不一定是按正弦或余弦规律变化的，故C错误；交变电流的最大特征是电流的方向发生周期性变化，故D正确。] 2．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 B．在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率 达到峰值 D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 BC　[由题图可知，t1和t3时刻，i最大，所以这两个时刻磁通量的变化率最大，线圈处于垂直中性面的位置，穿过线圈的磁通量为0，故A错误，C正确；t2和t4两时刻i＝0，即＝0，线圈处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，故B正确，D错误。] 3．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，其示意图如图乙所示。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，下列说法正确的是(　　) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 A．线圈转动的快慢程度不会影响回路中的电流大小 B．当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变 C．若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为i＝ Imsin ωt D．当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 D　[线圈转动得越快，通过线圈的磁通量变化越快，电路中电流越大，A错误；线圈转到中性面时，电流方向才会发生改变，B错误；当线圈转到题图乙所示位置时，线圈中电流最大，表达式应为i＝Imcos ωt，C错误；线圈转到题图乙所示位置时电流最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，D正确。] 4．(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e＝10sin (20πt)V，则下列说法正确的是(　　) A．t＝0时，线圈平面位于中性面 B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大 C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大 D．t＝0.4 s时，e达到峰值10 V √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 AB　[t＝0时，感应电动势的瞬时值为e＝0，则线圈平面位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，导线切割磁感线的有效速度最小，A、B正确，C错误；当t＝0.4 s时，感应电动势的瞬时值为e＝10sin(20π×0.4)V＝0，D错误。] 回归本节知识，完成以下问题： (1)在线圈转动过程中，磁通量最大时，磁通量变化率为多少？磁通量为零时，磁通量变化率为多少？ 提示：磁通量变化率恰好为0；磁通量变化率恰好最大。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 (2)感应电动势的大小由磁通量变化率决定，与磁通量的大小有无关系？ 提示：无关系。 (3)从垂直于中性面的位置开始计时，若线圈给外电阻R供电，设线圈本身的电阻为r，则闭合回路的电流的表达式如何？ 提示：由闭合电路的欧姆定律得 i＝＝cos ωt。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 题组一　正弦式交变电流的产生 1．(多选)线圈在竖直向上的磁场中匀速转动时，能产生交变电流的是(　　) 课时分层作业(九)　交变电流 A　　　　　　　　B √ √ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 55 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 C　　　　　　　　　D 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 56 AB　[A、B中线圈在磁场中转动过程中，磁通量发生周期性变化，会产生交变电流，A、B正确；C中线圈转动过程中始终与磁场平行，磁通量保持为零不变，不会产生交变电流，C错误；D中线圈平移过程中磁通量保持为零，不会产生交变电流，D错误。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 57 2．如图所示，一线圈在匀强磁场中转动，经过图示位置时(　　) A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的 变化率最大 B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的 变化率最小 C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 58 C　[题图所示位置线圈平面与磁感线平行，处于垂直于中性面的位置，故穿过线圈的磁通量为零(即最小)，而磁通量的变化率最大，故选C。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 59 3．如图所示是正弦式交流发电机的示意图，下列说法正确的是 (　　) A．该发电机是旋转电枢式发电机 B．两磁极之间产生的磁场是辐向磁场 C．图示位置时，穿过线圈的磁通量为零， 感应电动势也为零 D．逆时针转至图示位置时，线圈中感应电流的方向是A→B→C→D √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 60 A　[电枢转动、磁极不动的发电机叫作旋转电枢式发电机，故A正确；两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，故B错误；题图中位置为线圈平面与磁场方向平行的位置，通过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误；根据右手定则可知逆时针转至图示位置时，线圈中感应电流的方向是D→C→B→A，故D错误。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 61 题组二　对交变电流的变化规律的理解 4．(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 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 62 AD　[根据题图位置可知，线圈平面与磁场方向平行，感应电流最大。因为＝，在0～时间内线圈转过四分之一周，感应电流从最大减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小，故A、D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 63 5．如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿OO′观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为N，边长为l，总电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时(　　) A．线圈中感应电流方向为abcda B．线圈中感应电流为 C．穿过线圈的磁通量的变化率为0 D．此时线圈中电流正在改变方向 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 64 B　[题图所示时刻，ab速度方向向外，cd速度方向向里，根据右手定则，判断出ab中感应电流方向为b→a，cd中感应电流方向为d→c，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误；线圈中的感应电动势为E＝NBSω＝NBl2ω，线圈中的感应电流I＝＝，故B正确；题图所示时刻线圈平面与磁场平行，感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率最大，而不是为零，故C错误；题图所示位置为垂直于中性面位置，由交变电流的知识可知，线圈每次经过中性面，电流方向发生改变，故D错误。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 65 6．如图所示，一正方形闭合线圈在水平匀强磁场中绕OO′轴匀速转动。若要使线圈中的电流峰值减半，不可行的方法是(　　) A．只将线圈的转速减半 B．只将线圈的匝数减半 C．只将匀强磁场的磁感应强度减半 D．只将线圈的边长都减半 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 66 B　[由Im＝，Em＝NBSω，ω＝2πn，得Im＝，故A、C可行；又电阻R与匝数有关，当匝数减半时电阻R也随之减半，则Im不变，故B不可行；当边长减半时，面积S减为原来的，而电阻减为原来的，故D可行。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 67 题组三　交变电流的图像 7．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由图可知(　　) A．在A和C时刻磁通量的变化率最大 B．在A和C时刻线圈处于中性面位置 C．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 D．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 68 A　[在A和C时刻感应电流最大，感应电动势最大，而磁通量为零，磁通量的变化率最大，线圈处于与中性面垂直的位置，故A正确，B错误；在B和D时刻感应电流为零，感应电动势为零，而磁通量最大，故C错误；从A时刻到D时刻经过的时间为周期，线圈转过的角度为1.5π弧度，故D错误。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 69 8．(多选)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零 B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零 C．从线圈平面与磁场方向平行的时刻开始计时 D．每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量都最大 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 70 BCD　[由题图可知，图像描述的是余弦式交变电流，说明t＝0时，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；t1、t3时刻感应电动势为零，说明这两个时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误，B正确；当线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，感应电动势的方向要发生改变，选项D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 71 9．如图所示，虚线OO′的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，虚线OO′的右边没有磁场。单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕OO′轴以角速度ω匀速转动(即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动)，规定沿a→b→c→d→a方向为感应电流的正方向。若从图示位置开始计时， 下列四个图像能正确表示线圈内感应电流i随时间t变 化规律的是(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 72 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 73 B　[0～内，ab一侧的线圈在磁场中绕OO′转动产生正弦式交变电流，由楞次定律得电流方向为d→c→b→a，且越来越大；～内，ab一侧线圈在磁场外，而dc一侧线圈又进入磁场，产生交变电流，电流方向为d→c→b→a，且越来越小。以此类推，可知i-t图像为B，故选项B正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 74 10．如图所示，一半径r＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B＝ T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝600 r/min的转速匀速转动。当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。 (1)写出线圈内所产生的电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从图示位置开始在 s时的电动势的瞬时 值。(结果保留小数点后一位) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 75 [解析]　(1)线圈转动的角速度ω＝2πn＝ rad/s＝20π rad/s，则电动势的最大值Em＝NBSω＝100××π×0.12×20π V＝100 V。从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式 e＝Emsin ωt＝100 sin 20πt(V)。 (2)当t＝ s时， e＝100sin V≈86.6 V。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 [答案]　(1)e＝100 sin 20πt(V)　(2)86.6 V 76 11．如图所示，面积为0.05 m2、总电阻为1 Ω、共100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B＝ T的匀强磁场中，其外接阻值R＝9 Ω的电阻，线圈以300 r/min的转速绕OO′匀速旋转。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 77 (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)画出线圈中感应电动势随时间变化的图像； (3)求出线圈转过 s时，线圈中感应电动势的瞬时值。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 1．交变电流 78 [解析]　(1)线圈转速为n＝300 r/min＝5 r/s，则转动角速度ω＝2πn＝10π rad/s，故线圈中产生感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝ 50 V，由于从线圈处于中性面开始计时，则线圈中感应电动势瞬时值的表达式为 e＝Emsin ωt＝50sin 10πt(V)。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 79 (2)线圈转动的周期为T＝＝0.2 s，线圈中感应电动势随时间变化的图像如图所示。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 80 (3)当线圈转过t＝ s时，将其代入感应电动势瞬时值的表达式e＝Emsin ωt＝50sin 10πt(V)中可得，此时感应电动势的瞬时值为e＝25 V。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 [答案]　(1)e＝50sin 10πt(V)　(2)见解析图　(3)25 V 81 $