第09讲 交变电流（寒假预习讲义）高二物理人教版

第09讲 交变电流 内容导航——预习三步曲 第一步 学 析教材·学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题·讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点·强知识：4大核心考点精准练 第二步 记 串知识·识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步 测 过关测·稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 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？ 【答案】 交流电方向在做周期性变化，而直流电方向不变。 【知识梳理】 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．直流：方向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． 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？ 答案　(1) 转动过程 电流方向 甲→乙 B→A→D→C 乙→丙 B→A→D→C 丙→丁 A→B→C→D 丁→甲 A→B→C→D (2)线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面．线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大，此时线圈处在垂直中性面的位置． 【知识梳理】 交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直． 【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． 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？ 答案　(1)eab＝BL1vsin ωt＝BL1sin ωt ＝BL1L2ωsin ωt＝BSωsin ωt. (2)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. (3)若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联，所以e＝NBSωsin ωt. 【知识梳理】 1．中性面 (1)中性面：与磁感线垂直的平面． (2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零． 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叫作电动势的峰值，Em＝NωBS. 3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流． 4．正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值． 【重难诠释】 1．正弦式交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt. 2.交变电流的峰值Em＝NωBS，Im＝，Um＝. 说明　电动势峰值Em＝NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S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中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同． 教材习题01 3.一台发电机产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值Em=400V，线圈匀速转动的角速度ω=314 rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式(设0时刻电动势瞬时值为0)。如果这台发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，电路中电流的峰值为多少?写出电流瞬时值的表达式。 解题方法 交变电流的表达式 【答案】由题可知，发电机线圈平面位于中性面时开始计时，感应电动势瞬时值表达式为 电路中电流的峰值为 电流的瞬时值表达式为 教材习题02 4.如图 3.1-9所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度の匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达30°的时刻(图示位置)，导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少?标出线框此时的电流方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动 解题方法 交变电流的分析思路 【答案】MN边与磁场方向成角时，导线框平面与中性面的夹角为，此时感应电动势大小为 ，感应电流方向为KNMLK，如图所示。 题型1判断线圈转到不同位置的电流方向 1. 如图，线圈在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D．线圈中电流方向为 【答案】C 【详解】ABC．图示水平位置与中性面垂直，此时穿过线圈平面的磁通量变化率最大，线圈中瞬时感应电动势最大，故AB错误，C正确； D．由右手定则，可知此时线圈中电流方向为，故D错误。 故选C。 题型2中性面及其性质 2. 矩形线圈的面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动。如图所示，当转到线圈平面与磁场垂直位置时（    ） A．线圈中的电动势为0 B．线圈中的电动势为NBSω C．穿过线圈的磁通量为0 D．线圈不受安培力作用 【答案】AD 【详解】当转到线圈平面与磁场垂直位置时，穿过线圈的磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，线圈中的感应电动势为零，感应电流为零，则线圈不受安培力作用。 故选AD。 题型3交流电在示波器上的显示 3. 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，产生的正弦式交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．交变电压的最大值是311V B．线圈转动的周期是1秒 C．2秒末通过线圈的磁通量绝对值最小 D．2秒末通过线圈的磁通量变化率绝对值最小 【答案】AC 【详解】A．由图可知，交变电流的最大值为311V，故A正确； B．由图可知，线圈转动的周期为2s，故B错误； CD．由图可知，2秒末时刻对应的瞬时电压值为最大值，根据交变电流的特点可知，此时线框平面与中性面垂直，即线框平面与磁场平行，所以此时磁通量为0，磁通量的变化率绝对值最大，故C正确，D错误。 故选AC。 题型4交流发电机原理和示意图 4. 如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可近似视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则（　　） A．该时刻线圈ab的电流最大 B．风力增大，线圈ab的感应电动势变小 C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变一次 D．风车发电的原理是电流的磁效应 【答案】A 【详解】A．由图可知，该时刻线圈磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，则该时刻线圈ab的电流最大，故A正确； B．风力增大，风车转动的越快，则线圈的角速度越大，根据可知，感应电动势变大，故B错误； C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变两次，故C错误； D．风车发电是利用了电磁感应，故D错误。 故选A。 1．如图，线圈在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D．线圈中电流方向为 【答案】C 【详解】ABC．图示水平位置与中性面垂直，此时穿过线圈平面的磁通量变化率最大，线圈中瞬时感应电动势最大，故AB错误，C正确； D．由右手定则，可知此时线圈中电流方向为，故D错误。 故选C。 2．如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该图中当线圈匀速转动时，穿过线圈的磁通量总为零不变，则不会产生感应电流，故A错误； B．该图中当线圈匀速转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，则会产生交变电流，故B正确； C．该图中当线圈匀速运动时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，故C错误； D．该图中当线圈做匀速直线运动出离磁场时，线圈的后边的边切割磁感线，则会产生不变的感应电流，不是交变电流，故D错误。 故选B。 3．如图是交流发电机转动一个周期的示意图，下列说法正确的是（    ） A．甲图中线圈磁通量最大，产生的电流最大 B．乙图中AB边电流方向从A指向B C．丙图中AB边电流方向从A指向B D．丁图中线圈磁通量为0，磁通量的变化率最大 【答案】D 【详解】A．甲图中线圈磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，为零，则产生的感应电流最小，为零，故A错误； B．根据右手定则，乙图中AB边电流方向从B指向A，故B错误； C．丙图中线圈磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，为零，则产生的感应电流最小，为零，故AB边的电流为零，故C错误； D．丁图中线框平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，即穿过线圈的磁通量变化率最大，故D正确。 故选D。 4．有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图，图示时刻线圈平面与磁场方向平行，若转子带动线圈逆时针转动并向外输出电流，则下列说法正确的是（　　） A．线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势 B．线圈转动到如图所示位置时电流方向发生变化 C．线圈转动到如图所示位置时感应电动势为0 D．线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率无关 【答案】A 【详解】A．根据右手定则，图示位置的感应电流从a端流出，可知，a端为等效电源的正极，即线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势，故A正确； B．如图所示位置，穿过线圈的磁通量为0，该位置与中性面垂直，电流只有在经过中性面位置时，电流方向才发生变化，即线圈转动到如图所示位置时电流方向不发生变化，故B错误； C．结合上述，图示位置，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误； D．根据正弦式交流电产生的原理可知，从图示位置计时的感应电动势为 可知线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率有关，故D错误。 故选A。 5．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量最大 D．线圈中电流方向为 【答案】D 【详解】A．中性面是垂直于磁感应强度，题中该位置与中性面垂直，故A项错误； B．在题中该位置，线框切割磁感线的速度最快，其瞬时感应电动势最大，故B项错误； C．在中性面位置穿过线圈平面的磁通量最大，题中该位置与中性面垂直，其磁通量最小，故C项错误； D．根据楞次定律，线圈中电流方向为，故D项正确。 故选D。 6．利用示波器可以显示输入信号的波形，单匝正方形金属线框abcd处在匀强磁场中，当以线圈平面内某虚线为轴匀速转动时，线圈内产生的电流随时间的变化关系如图甲所示。则在四个选项所示的情景中，无论从线圈平面处于哪个位置开始计时，都不可能产生该电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图中线圈绕匀速转动时，线圈磁通量发生变化，会产生感应电流，故A错误； B．图中线圈绕匀速转动时，线圈磁通量一直为0，磁通量保持不变，不会产生感应电流，故B正确； C．图中线圈绕匀速转动时，线圈磁通量发生变化，会产生感应电流，故C错误； D．图中线圈绕匀速转动时，线圈磁通量发生变化，会产生感应电流，故D错误。 故选B。 7．如图所示，从左往右看，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速顺时针转动，从图示位置开始计时，设电流从2流出线圈为正方向，能产生图甲所示交变电流的是（　　） A．线圈平面与磁场垂直 B．线圈平面与磁场平行 C．线圈平而与磁场垂直 D．线圈平面与磁场平行 【答案】B 【详解】AC．由图甲可知，时，线圈电流最大，此时线圈与磁场平行，AC错误； BD．由图甲可知，时，电流从2流出线圈，由右手定则可知，B图中电流从2流出线圈，D图中电流从1流出线圈，故B正确，D错误。 故选B。 8．如图所示，一个竖直方置，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 【答案】C 【详解】AB．磁场与线圈垂直时磁通量最大，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，磁通量变化最慢，故AB错误； CD．磁场与线圈平行时，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大。线框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。 故选C。 9．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，下列说法正确的是（    ） A．图示位置，ab边的感应电流方向为由a→b B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．线圈每转动一周，电流方向改变一次 D．图示位置线圈平面与磁场方向平行，磁通量变化率为零 【答案】A 【详解】A．线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则知，ab边的感应电流方向是a→b，A正确； B．线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，B错误； C．线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈转动一周，有两次经过中性面，电流方向改变两次，C错误； D．线圈平面与磁场方向平行时，此时线圈平面位移与中性面垂直位置，产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，D错误。 故选A。 10．如图所示，空间有一匀强磁场水平向右，一正方形导线框平行于磁场方向放置，已知导线粗细均匀，若该线框分别绕不同轴线以相同大小的角速度旋转，以下说法正确的是（    ） A．线框绕ac轴旋转，线框中不会产生交流电 B．线框分别绕AB轴和CD轴从图示位置开始转动时产生的交流电相同 C．若以ab为轴转动，不会产生周期性电流，但a、d两点间会有电势差 D．沿AB方向观察，从图示位置开始线框分别绕ad轴和bc轴顺时针转动，线框中瞬间产生的感应电流方向相反 【答案】C 【详解】A．绕ac转动时，回路磁通量变化，线框中有交流电产生，A错误； B．绕AB轴转动时在线框中产生正弦式交流电，绕CD轴转动时，回路磁通量不变，无交流电产生，B错误； C．若以ab为轴转动，线框无磁通量变化，不会产生交流电，但会在cb、da两端产生电动势，C正确； D．以ad或bc为轴，根据楞次定律，电流方向均为，D错误。 故选C。 11．一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电，下列说法正确的是（　　）    A．自行车匀速行驶时线圈中产生的电流强度恒定 B．自行车的速度加倍，线圈中产生的电流周期加倍 C．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大 D．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里电流方向变化的次数 【答案】D 【详解】A．自行车匀速行驶时，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的是交变电流，A错误； B．设自行车的速度为v，摩擦轮的半径为r，则后轮、摩擦轮的速度都等于v，线圈转动产生正弦电流，周期 v加倍，T减小为原来的，B错误； C．穿过线圈的磁通量的变化快慢与线圈匝数无关，当自行车的速度越大时，线圈转动越快，磁通量的变化越快，C错误； D．如果摩擦轮的半径为r，后轮的半径为R，设后轮转一周的时间为T，则角速度 根据线速度相等，则 则 解得 则摩擦轮在一周时间内转动的圈数n可求，则可知道交流电的频率，电流方向变化的次数可求，D正确。 故选D。 12．如图是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列选项正确的是（　　）    A．图示位置时，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，电流表示数最大 B．图示位置时，线圈处于平行面，穿过线圈平面的磁通量最小，电流表示数最大 C．从图示位置旋转，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最大，电流表示数最大 D．从图示位置开始往逆时针方向旋转产生正弦式交变电流 【答案】B 【详解】AB．图中线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，电流表示数最大，故A错误，B正确； C．从图示位置旋转 ，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最小，电流表示数最小，故C错误； D．从图示位置开始往逆时针方向旋转产生余弦式交变电流，故D错误。 故选B。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第09讲 交变电流 内容导航——预习三步曲 第一步 学 析教材·学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题·讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点·强知识：4大核心考点精准练 第二步 记 串知识·识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步 测 过关测·稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 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周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流． 2．直流：方向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． 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？ 转动过程 电流方向 甲→乙 B→A→D→C 乙→丙 B→A→D→C 丙→丁 A→B→C→D 丁→甲 A→B→C→D 【知识梳理】 交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直． 【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． 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：与磁感线垂直的平面． (2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零． 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叫作电动势的峰值，Em＝NωBS. 3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流． 4．正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值． 【重难诠释】 1．正弦式交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt. 2.交变电流的峰值Em＝NωBS，Im＝，Um＝. 说明　电动势峰值Em＝NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S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中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同． 教材习题01 3.一台发电机产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值Em=400V，线圈匀速转动的角速度ω=314 rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式(设0时刻电动势瞬时值为0)。如果这台发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，电路中电流的峰值为多少?写出电流瞬时值的表达式。 解题方法 交变电流的表达式 【答案】由题可知，发电机线圈平面位于中性面时开始计时，感应电动势瞬时值表达式为 电路中电流的峰值为 电流的瞬时值表达式为 教材习题02 4.如图 3.1-9所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度の匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达30°的时刻(图示位置)，导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少?标出线框此时的电流方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动 解题方法 交变电流的分析思路 【答案】MN边与磁场方向成角时，导线框平面与中性面的夹角为，此时感应电动势大小为 ，感应电流方向为KNMLK，如图所示。 题型1判断线圈转到不同位置的电流方向 1. 如图，线圈在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D．线圈中电流方向为 题型2中性面及其性质 2. 矩形线圈的面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动。如图所示，当转到线圈平面与磁场垂直位置时（    ） A．线圈中的电动势为0 B．线圈中的电动势为NBSω C．穿过线圈的磁通量为0 D．线圈不受安培力作用 题型3交流电在示波器上的显示 3. 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，产生的正弦式交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．交变电压的最大值是311V B．线圈转动的周期是1秒 C．2秒末通过线圈的磁通量绝对值最小 D．2秒末通过线圈的磁通量变化率绝对值最小 题型4交流发电机原理和示意图 4. 如图所示是一款高空风车的发电模块原理图，两磁极间的磁场可近似视为匀强磁场，某时刻发电机线圈ab恰与磁场方向平行，则（　　） A．该时刻线圈ab的电流最大 B．风力增大，线圈ab的感应电动势变小 C．风车每转一圈，线圈ab中电流方向改变一次 D．风车发电的原理是电流的磁效应 1．如图，线圈在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D．线圈中电流方向为 2．如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（　　） A． B． C． D． 3．如图是交流发电机转动一个周期的示意图，下列说法正确的是（    ） A．甲图中线圈磁通量最大，产生的电流最大 B．乙图中AB边电流方向从A指向B C．丙图中AB边电流方向从A指向B D．丁图中线圈磁通量为0，磁通量的变化率最大 4．有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图，图示时刻线圈平面与磁场方向平行，若转子带动线圈逆时针转动并向外输出电流，则下列说法正确的是（　　） A．线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势 B．线圈转动到如图所示位置时电流方向发生变化 C．线圈转动到如图所示位置时感应电动势为0 D．线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率无关 5．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量最大 D．线圈中电流方向为 6．利用示波器可以显示输入信号的波形，单匝正方形金属线框abcd处在匀强磁场中，当以线圈平面内某虚线为轴匀速转动时，线圈内产生的电流随时间的变化关系如图甲所示。则在四个选项所示的情景中，无论从线圈平面处于哪个位置开始计时，都不可能产生该电流的是（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，从左往右看，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速顺时针转动，从图示位置开始计时，设电流从2流出线圈为正方向，能产生图甲所示交变电流的是（　　） A．线圈平面与磁场垂直 B．线圈平面与磁场平行 C．线圈平而与磁场垂直 D．线圈平面与磁场平行 8．如图所示，一个竖直方置，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 9．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，下列说法正确的是（    ） A．图示位置，ab边的感应电流方向为由a→b B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．线圈每转动一周，电流方向改变一次 D．图示位置线圈平面与磁场方向平行，磁通量变化率为零 10．如图所示，空间有一匀强磁场水平向右，一正方形导线框平行于磁场方向放置，已知导线粗细均匀，若该线框分别绕不同轴线以相同大小的角速度旋转，以下说法正确的是（    ） A．线框绕ac轴旋转，线框中不会产生交流电 B．线框分别绕AB轴和CD轴从图示位置开始转动时产生的交流电相同 C．若以ab为轴转动，不会产生周期性电流，但a、d两点间会有电势差 D．沿AB方向观察，从图示位置开始线框分别绕ad轴和bc轴顺时针转动，线框中瞬间产生的感应电流方向相反 11．一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示；图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电，下列说法正确的是（　　）    A．自行车匀速行驶时线圈中产生的电流强度恒定 B．自行车的速度加倍，线圈中产生的电流周期加倍 C．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大 D．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里电流方向变化的次数 12．如图是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列选项正确的是（　　）    A．图示位置时，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，电流表示数最大 B．图示位置时，线圈处于平行面，穿过线圈平面的磁通量最小，电流表示数最大 C．从图示位置旋转，线圈处于中性面，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量的变化率最大，电流表示数最大 D．从图示位置开始往逆时针方向旋转产生正弦式交变电流 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $