第3章 第1节 交变电流（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

该高中物理课件聚焦交变电流的认识、产生规律及能量转化，通过情境创设（如图像判断、线圈转动问题）导入，衔接电磁感应知识，以预读填空、微点拨等为支架，帮助学生构建知识体系。 其亮点在于分层落实核心素养，通过四层学习内容系统推进，结合典例推导培养科学思维，跨教材素材分享深化物理观念，精选实际情境题提升探究能力。学生能夯实基础、培养思维，教师可直接使用分层资源，提高教学效率。

第三章　交流电 选择性必修第二册 交变电流 第 1 节 核心素养导学 物理观念 (1)认识交变电流，知道生产生活中使用的大多数是正弦式交变电流。 (2)了解发电机和电动机中的能量转化。 科学思维 (1)经历建立正弦式交变电流模型，用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程。 (2)会用图像和公式描述正弦式交变电流。 科学探究 能根据教材探究交变电流的表达式并进行分析整理。 科学态度与责任 通过推导正弦式交变电流的表达式体会建立模型与推理分析的思维方法。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 强化关键能力 01 02 CONTENTS 目录 [四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 03 04 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、认识交变电流 1.恒定电流：大小和_______都不随时间变化的电流。 2.交变电流：大小和方向都随时间做________变化的电流。 3.正弦交流电：电流的大小和方向都随时间按__________规律变化的交变电流。 方向 周期性 正弦函数 二、正弦交流电的产生和变化规律 1.产生条件：在匀强磁场中，闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 2.正弦交流电的变化规律 (1)e=Emsin ωt (2)i=Imsin ωt (3)u=Umsin ωt，其中e、i、u为感应电动势、电流、电压的瞬时值，Em、Im、Um为感应电动势、电流、电压的最大值。 3.图像 [微点拨] 正弦式交变电流产生过程中的两个重要平面： (1)中性面：线圈转到与磁场方向垂直时的平面，此时感应电动势、电压、电流的值都为0。 (2)和中性面垂直的平面：线圈平面与磁场方向平行，此时感应电动势、电压、电流都达到最大值。 三、发电机与电动机中的能量转化 1.发电机 (1)概念：发电机是把_________转化为电能的装置。 (2)火力发电、水力发电、风力发电、核能发电均是通过带动发电机发电。 2.电动机：将电能转化为________的装置。 机械能 机械能 1.根据图中甲、乙电流变化的图像，判断下列说法的正误。 (1)甲、乙两图都表示交变电流。 ( ) (2)甲是交变电流，乙不是交变电流。 ( ) (3)甲不是交变电流，乙是交变电流。 ( ) × × √ 2.如图，设线圈t=0时刚好转到与中性面垂直的位置，设线圈转动的角速度为ω，线圈匝数为N，线圈面积为S，经过时间t，线圈转过角度θ=ωt。 (1)线圈产生的感应电动势的最大值是多少? 提示：Em=NBSω (2)写出经过时间t，交变电流电动势的瞬时值表达式。 提示：e=NBSωcos ωt (3)画出一个周期内线圈中产生的交变电流电动势的变化图像。 提示：如图所示 [四层]学习内容2 强化关键能力 如图所示是交流发电机模型。采取哪些措施 可以使它产生的电动势增大? 新知学习(一)|正弦式交变电流的产生 任务驱动 提示：(1)增大磁铁的磁性。 (2)增加线圈的匝数。 (3)增大线圈的转速。 1.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。 重点释解 2.中性面 (1)中性面——线圈平面与磁感线垂直的位置。 (2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈磁通量Φ最大，但=0，e=0，i=0。 (3)线圈越过中性面，线圈中感应电流方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。 3.两个特殊位置   中性面 中性面的垂直位置 图示 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 0   中性面 中性面的垂直位置 磁通量的变化率 0 最大 感应电动势 0 最大 感应电流 0 最大 电流方向改变情况 改变 不变 [典例]　一闭合矩形线圈abcd绕垂直 于磁感线的固定轴OO'匀速转动，线圈平 面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线 圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是 (　 ) A.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 B.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大 D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 典例体验 √ [解析]　t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于0，线圈中感应电流方向改变，A正确，B错误；t2、t4时刻磁通量为0，线圈与磁场平行，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈中感应电流方向没有改变，C、D错误。 /方法技巧/ 分析图像问题的两个关键点 (1)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，开始计时时线圈所处的位置不同，得到的i⁃t或e⁃t图像也就不同。 (2)分析有关交变电流的图像问题时，要注意从图像中找出两个特殊位置(中性面和垂直中性面位置)所对应的时刻。 1.在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈， 绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，如图所示，穿 过该线圈的磁通量随时间按正弦规律化。则 (　 ) A.t=0时，线圈位于中性面位置 B.t=0.5 s时，线圈中的磁通量变化率为零 C.t=0.8 s时，线圈产生的感应电动势处于减小的过程中 D.t=1.0 s时，线圈产生的感应电动势为零 针对训练 √ 解析：t=0时，线圈位于和中性面垂直的位置，A错误；t=0.5 s时，线圈中的磁通量变化率为零，B正确；t=0.8 s时，线圈产生的感应电动势处于增大的过程中，C错误；t=1.0 s时，线圈产生的感应电动势最大，D错误。 2.(多选)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.线圈每转动一周，指针左右摆动一次 B.图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C.线圈逆时针转动到图示位置时，ab边的感应电流方向为a→b　 D.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为0 √ √ 解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，A正确；图示位置为与中性面垂直的位置，线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，B错误，C正确；线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为0，磁通量的变化率最大，D错误。 1.交变电流的最大值 (1)由交变电动势的表达式e=NBSωsin ωt可知，电动势的最大值Em=NBSω。 (2)交变电动势的最大值， 由线圈匝数N、磁感应强度B、 转动角速度ω及线圈面积S决定， 与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。 (3)电流的最大值可表示为Im=。 新知学习(二)|交变电流的变化规律 重点释解 2.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=ImRsin ωt=Umsin ωt。 (2)从垂直于中性面(即从线圈平面与磁场平行时)开始计时： ①e=Emcos ωt；②i=Imcos ωt；③u=Umcos ωt。 3.正弦式交变电流的图像(从中性面开始计时) (1)正弦式交变电流，其电动势e随时间变化的图像如图甲所示。 (2)正弦式交变电流，其电压u随时间变化的图像如图乙所示。 (3)正弦式交变电流，其电流i随时间变化的图像如图丙所示。 [典例]　有一匝数为10匝的正方形线圈，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，如图 所示，垂直于线圈平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。 (线圈转动从中性面开始计时) (1)求该线圈产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别为多少? 典例体验 [答案]　6.28 V　6.28 A　 [解析]　交变电流电动势最大值为Em=NBSω=10×0.5×0.22×10π V ≈6.28 V，电流的最大值为Im== A=6.28 A。 (2)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大? [答案]　5.44 V [解析]　线圈转过60°时，感应电动势E=Emsin 60°≈5.44 V。 (3)写出感应电动势随时间变化的表达式。 [答案]　e=6.28sin 10πt(V) [解析]　由于线圈转动是从中性面开始计时的，所以感应电动势瞬时值表达式为e=Emsin ωt=6.28sin 10πt(V)。 [变式拓展]　对应[典例]中的情境，如果从线圈与中性面垂直的位置开始计时，正弦式交变电流的感应电动势瞬时值的表达式是什么? 提示：e=NBSωcos ωt=6.28cos 10πt(V) /方法技巧/ 正弦式交变电流瞬时值表达式的书写技巧 (1)确定正弦式交变电流的最大值，根据已知图像读出或由公式Em=NBSω求出相应最大值。 (2)确定线圈的角速度：可根据线圈的转速或周期由ω==2πf求出，f表示线圈的频率，也可表示每秒的转数。 (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 ①线圈从中性面位置开始转动，则e⁃t、i⁃t、u⁃t图像为正弦函数图像，函数式为正弦函数。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则e⁃t、i⁃t、u⁃t图像为余弦函数图像，函数式为余弦函数。 针对训练 √ 1.一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，则下列说法正确的是 (　 ) A.t=0时刻，线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01 s时刻，磁通量的变化率达到最大 C.t=0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D.该线圈相应的交流电动势图像如图乙所示 解析：由题图甲知，当t=0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，A错误；当t=0.01 s 时，Φ=0最小，Φ⁃t图像的切线斜率最大，即磁通量的变化率最大，B正确；当t=0.02 s时，Φ也最大，交流电动势为0，C错误；由以上分析可知，D错误。 2.在如图所示的交流发电机线圈中，如果ab边长为l1，bc边长为l2，线圈转动的角速度为ω，线圈匝数为n，磁感应强度为B，从图示位置开始转动，线圈电阻不计。 (1)求交变电动势的峰值Em。 答案：nBl1l2ω (2)求通过电阻R的电流的瞬时值表达式。 答案：i=cos ωt 解析：线圈从垂直于中性面位置开始转动，感应电动势表达式为e=Emcos ωt，通过电阻R的电流的瞬时值表达式为i==cos ωt。 解析：线圈转动产生的感应电动势的峰值为Em=nBSω=nBl1l2ω。 [四层] 学习内容3·4浸润 学科素养和核心价值 1.(选自沪科版教材课后练习)有人说，导电线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中产生的感应电动势最大；导电线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，因而线圈中产生的感应电动势为零。这种说法是否正确?为什么? ◉物理观念——对中性面的认识 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 提示：不正确，导电线圈转到中性面位置，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故感应电动势为零。导电线圈转到跟中性面垂直的瞬间，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，故感应电动势为最大值。 2.(选自粤教版教材课后练习)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。 ◉科学思维——交变电流的变化规律 (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。 答案：e=50sin 10πt(V) 　 解析：电动势的最大值Em=NBSω，ω=2πn=10π rad/s　 电动势的瞬时值e=Emsin ωt=100××0.05×10π×sin 10πt(V) =50sin 10πt(V)。 (2)画出线圈中感应电动势随时间变化的图像。 解析：线圈转动的周期T==0.2 s，感应电动势随时间变化图像如图所示。 (3)求出线圈转过 s时，线圈中感应电动势的瞬时值。 答案：25 V 解析：当t= s时，e=50sin=25 V。 1.(2024·新课标卷)(多选)电动汽车制动时可利用 车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮 转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中 产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向 恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中 (　 ) A.电流最小 　　　　　　 B.电流最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 √ √ 解析：由题图可知，开始时线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，可知此时线圈中电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律结合安培定则可知，此时感应电流方向由Q指向P。故选B、D。 2.如图甲所示是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 (　 ) 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 √ 解析：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，题图乙所示位置与中性面垂直，故电流方向不会改变，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。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.下列各图像中不属于交流电的有 (　 ) √ 解析：A图电流的方向不变，是直流电，B、C、D选项中电流的大小、方向都做周期性变化，是交流电，故选A。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.如图所示，足够大的匀强磁场中有一个矩形线圈，正绕 垂直于磁场的轴以恒定的角速度匀速转动，下列分析正确 的是 (　 ) A.转动过程中，线圈中产生的感应电动势大小不变 B.如果仅将线圈的转轴向右平移一段距离，线圈绕轴转动时产生的感应电动势将增大 C.如果仅将线圈的转轴向左平移一段距离，线圈绕轴转动时产生的感应电动势增大 D.当线圈从图中位置转过90°时，线圈中产生的感应电动势为0 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：从与中性面垂直的位置开始计时，矩形线圈产生的电动势为e=NBSωcos ωt，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，所以电动势大小随时间变化，A错误；根据上面分析的电动势的表达式可知，转轴向左或者向右移动，感应电动势的表达式不变，B、C错误；当线圈从题图中位置转过ωt=90°时，感应电动势e=NBSωcos 90°=0，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.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，以线圈平面 内某虚线OO'为轴匀速转动时，线圈内产生的电流 随时间的变化关系如示波器所示。则在四个选项所示的情境中，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 (　 ) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：A项中，当线圈绕平面内平行于磁场方向的轴OO'匀速转动时，线圈中的磁通量始终不变，没有感应电流产生，故A不可能产生题图所示电流。B、C、D三项中线圈均绕垂直于磁场方向的轴转动，根据正弦式交变电流的产生原理可知，三者均可产生示波器中的正弦式交变电流。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图 像，根据图像可知 (　 ) A.此感应电动势的瞬时表达式为e=200sin0.02t V B.此感应电动势的瞬时表达式为e=200sin 100πt V C.t=0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零 D.t=0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图像知周期T=0.02 s，电动势最大值为200 V，角速度为 rad/s =100π rad/s，所以感应电动势的瞬时表达式为e=200sin 100πt V，A错误，B正确；t=0.01 s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量最大，C错误；t= 0.02 s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量的变化率也为零，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.如图所示，左侧竖直长导线通有方向向下的恒定电流，一矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。当线圈绕轴以角速度ω沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是 (　 ) A.t=0时，线圈产生的感应电动势最大 B.0~时间内，线圈中感应电流方向为abcda C.t=时，穿过线圈的磁通量为0，感应电动势也为0 D.线圈每转动一周电流方向改变一次 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由安培定则可知，直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外，则t=0时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为0，产生的感应电动势为0，A错误；由楞次定律和安培定则可知0~时间内，线圈转过90°，此时线圈中感应电流方向为abcda，B正确；t=时，通过线圈的磁通量为0，但磁通量变化率不为0，则感应电动势不为0，C错误；线圈每转动一周电流方向改变两次，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.(多选)某交流发电机产生的正弦式交变电流的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 (　 ) A.交流电动势的表达式为e=100sin 50πt(V) B.交流电动势的表达式为e=100sin 50πt(V) C.若其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的表达式为e=50sin 50πt(V) D.若其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值变为50 V √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图可知，交流电动势的最大值Em=100 V，周期T=0.04 s， 所以瞬时值表达式为e=100sin 50πt(V)，A错误，B正确；根据感应电动势最大值的表达式Em=NBSω得知，其他条件不变时，Em与ω成正比，Em'=NBS·ω=50 V，此时交流电动势的表达式为e=50sin 25πt(V)，C错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是 (　 ) A.线圈前后两次转速之比为1∶2 B.交流电b电压的最大值为 V C.交流电a电压的瞬时值表达式为u=10sin 0.4πt V D.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为0 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图可知，周期Ta=0.4 s，Tb=0.6 s，则线圈前后两次转速之比na∶nb=Tb∶Ta=3∶2，A错误；由电动势的最大值Em=NBSω，知两个电压最大值之比Uma∶Umb=ωa∶ωb=3∶2，由题图知交流电a电压最大值为Uma=10 V，则交流电b电压的最大值为 V，B正确；ωa==5π rad/s，交流电a电压的瞬时值表达式为u=Umasin ωt=10sin 5πt V，C错误；t=0时刻u=0，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率为0，此时线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 8.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于 磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时 间的变化规律如图所示。下列结论正确的是 (　 ) A.在t=0和t=0.2 s时，线圈平面和磁场垂直，电 动势最大 B.在t=0.1 s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为0 C.在t=0.2 s和t=0.4 s时电流改变方向 D.在t=0.1 s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：在t=0、t=0.2 s、t=0.4 s时，磁通量最小，线圈位于与中性面垂直的位置，感应电动势最大，电流方向没有发生改变，A、C错误；在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为0，磁通量变化率为0，线圈切割磁感线的有效速率最小，D错误，B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(2024·山东高考)如图甲所示，在 -d≤x≤d、-d≤y≤d的区域中存在垂直 Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的 匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边 长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。 线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中 产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为 (　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为e=Esin ωt，由题图丙可知，磁场区域变化后，当Esin ωt=时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为d'=2dcos =d，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.一气体放电管，当其两电极间的电压超过500 V时，就放电发光。在它发光的情况下逐渐降低电压，要降到500 V时才熄灭。放电管两电极不分正负。现有一正弦式交流电源，输出电压最大值为1 000 V，频率为50 Hz。若用它给上述放电管供电，则在一小时内放电管实际发光的时间为(　 ) A.15 min　 B.25 min　 C.30 min　 D.45 min √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据题意，ω=2πf=100π rad/s，该交流电源输出电压瞬时值的表达式为u=1 000sin 100πt(V)，在前半个周期内，当t=时，放电管开始发光，t=T时，停止发光，发光时间为Δt=T-=T，整个周期发光时间为2Δt=T，故一小时内的发光时间t=×T=1 500 s=25 min，A、C、D错误，B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(8分)如图所示，一半径为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 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式。(5分) 答案：e=100sin 20πt V　 解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为e=Emsin ωt。 e=Emsin ωt，Em=NBSω(与线圈形状无关)， ω=20π rad/s，故e=100sin 20πt V。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)求线圈从图示位置开始在 s时的电动势的瞬时值。(3分) 答案：86.6 V 解析：当t= s时，e=100sinV=50 V≈86.6 V。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(10分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B= T，边长L=10 cm 的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r=1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，角速度ω=2π rad/s，外电路电阻R=4 Ω。求： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值。(3分) 答案：2 V　 解析：设转动过程中感应电动势的最大值为Em，则Em=NBL2ω=100××0.12×2π V=2 V。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式。(3分) 答案：e=2cos 2πt(V)　 解析：从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcos ωt =2cos 2πt(V)。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30°角电路中电流的瞬时值。(4分) 答案： A 解析：从图示位置开始转过30°角时感应电动势的瞬时值e'=2cos 30° V= V， i== A。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $