北京市2025-2026学年高二物理寒假作业系列（新知预习）（二十二）交变电流

北京市2025-2026学年高二物理寒假作业系列（新知预习）（二十二） 交变电流 一、预习引导 （一）阅读教材49页，完成下列问题： 1、什么叫交变电流？ 2、什么叫直流？ 3、交流与直流最主要的区别是 （二）阅读教材50-51页，并思考完成下列问题： 设矩形线圈面积为S，线圈转动时的角速度为ω，磁场强度为B。 1、线圈转到图甲位置时，通过线圈的磁通量大小为 ，线圈的ab、cd两边是否切割磁感线？此时线圈中产生的感应电动势大小为 。 2、线圈转到图乙位置时，通过线圈的磁通量大小为 ，线圈的ab、cd两边是否切割磁感线？此时线圈中产生的感应电动势大小为 。 3、线圈转到图丙位置时，通过线圈的磁通量大小为 ，线圈的ab、cd两边是否切割磁感线？此时线圈中产生的感应电动势大小为 。 4、线圈转到图丁位置时，通过线圈的磁通量大小为 ，线圈的ab、cd两边是否切割磁感线？此时线圈中产生的感应电动势大小为 。 5、根据右手定则，请在下图中画出从甲位置开始，按照乙、丙、丁的顺序，依次再到甲的过程，线圈电流的与时间变化的曲线。 （三）阅读教材51-52页，完成下列任务： 1、利用导体棒切割产生感应电动势的计算公式E=Blv和圆周运动角速度与线速度的关系，推导出线圈在转动过程中产生的感应电动势的最大值。 2、认识中性面和最大值位置，知道这两个位置的典型特征。 中性面——磁通量最大，感应电动势为0，电流方向将发生改变。 最大值位置——磁通量为0，感应电动势最大。 3、如下图所示，从该位置开始计时，请推导线圈的电动势随时间变化的规律表达式。 4、什么是正弦式交变电流？ （四）阅读教材53页，了解交流发电机相关内容。 二、典型例题分析 例1、 图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动,由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻形成闭合电路。图2是线圈的主视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知长度为，长度为，线圈以恒定角速度 逆时针转动。（只考虑单匝线圈） 图1 图2 （1） 线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导时刻整个线圈中的感应电动势的表达式； （2） 线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出时刻整个线圈中的感应电动势的表达式； 图3 三、自我检测 1. 判断下列说法对错。 （1） 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。（ ） （2） 线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。（ ） （3） 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。（ ） 2. 有一个小型发电机，发电机内的矩形线圈匝数为100匝，电阻为 。线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。穿过每匝线圈的磁通量 随时间的变化规律如图所示，由此可知发电机电动势的瞬时值表达式为（ ） A. B. C. D. 四、巩固提升 1.以下各个选项所示的电流，属于交变电流的是（　　） A. B. C. D. 2.一闭合矩形线圈绕垂直于磁感线的固定轴匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（　　）    A. 、时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B. 、时刻线圈中感应电流方向改变 C. 、时刻线圈中磁通量最大 D. 、时刻线圈中感应电动势最小 3.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 4.一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，线圈中的感应电动势随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. t1时刻通过线圈的磁通量为零 B. t2时刻通过线圈的磁通量最大 C. t3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大 D. 每当电流方向变化时，通过线圈的磁通量的绝对值最大 5.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（　　） A. 线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次 B. 线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变 C. 线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次 D. 线圈通过中性面时,磁通量为零 6.教学用交流发电机示意图如图所示。矩形线圈在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，某时刻线圈平面与磁感线垂直。下列说法正确的是（　　） A. 此时产生的感应电流最大 B. 此时线圈平面处在中性面上 C. 此时线圈磁通量变化率最大 D. 此时开始再转半个周期，线圈磁通量变化量为零 7.如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接（从纸面向里看线圈转动方向为逆时针）。下列说法正确的是（　　）     A. 在图（甲）位置时，线圈中的磁通量为零 B. 在图（乙）位置时，感应电流方向发生变化 C. 在图（丙）位置时，线圈中的感应电动势最大 D. 在图（丁）位置时，cd边电流方向为d⇢ c 8. 已知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象如图甲所示，则下列说法正确的是（　　） A. t=0时刻线圈平面与中性面垂直 B. t=0.01s时刻Φ的变化率达最大 C. t=0.02s时刻感应电动势达到最大 D. 该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示 参考答案 二、典型例题分析 例1、（1）[答案] [解析]矩形线圈 转动过程中，只有 边和 边切割磁感线,设 边和 边的转动速度为，则 在 时刻，边和 边因切割磁感线而产生的感应电动势均为 由图可知 则整个线圈的感应电动势为 （2）[答案] [解析]当线圈由题图3位置开始运动时，在 时刻整个线圈的感应电动势为 三、自我检测 1、（1）× （2）× （3）√ 2、D 四、巩固提升 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B D C D C B D B 学科网（北京）股份有限公司 $