第一节 认识交变电流（分层作业）物理粤教版选择性必修第二册

第一节 认识交变电流 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、交变电流的产生 1 考点二、交变电流的概念 4 【拓思维·重难突破】 6 【链高考·精准破局】 9 考点一、交变电流的产生 1．下图是交流发电机的示意图，装置中两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场，匝数N=100的线圈总电阻，外电路电阻为，若发电机产生交流电的电动势表达式为（V），下列说法正确的是（　　） A．时线圈可能位于图乙位置 B．线圈磁通量的最大值为 C．时通过外电阻R的电流大小为11 A D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数为176 V 2．数据显示，中国风电累计吊装容量占全球装机近一半、世界第一。某时刻在一风力发电机内部的线圈abcd位置如图所示。已知风机叶片转动的圆面半径约为，平均风速约为，空气密度约为，风能转化为电能的效率为。稳定发电期间，线圈转速为。下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈中电流方向是 B．该时刻线圈磁通量的变化率为零 C．稳定发电期间，发电机平均发电功率约为 D．稳定发电期间，1s内线圈中电流方向改变100次 3．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．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 B．图示位置ab边的感应电流方向为b→a C．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 D．线圈每转动一周，电流方向改变两次 4．如图一所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴转动，产生的正弦式交变电动势在一个周期内的图像如图二所示，则下列说法正确的是（　　） A．t=0时穿过线框的磁通量为零 B．t=0~0.005s内，矩形金属线框的转速逐渐增大 C．交变电流在1s内方向变化50次 D．t=0.01s时，金属线框处于中性面位置 5．（多选）“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，被称为“海上超级充电宝”，其原理如图所示，海浪冲击浪板带动线框以恒定角速度连续转动，从而将海浪的动能和势能转化成电能储存起来。若某时刻线框正好转到图中所示位置，下列说法正确的是（　　） A．该时刻线框中的电流最大 B．该时刻通过线框磁通量的变化率为零 C．从图中所示位置再转过90°的过程中，电流方向发生改变 D．从图中所示位置再转过180°的过程中，磁通量的变化量不为零 6．（多选）某自行车安装有发电照明系统。发电装置示意图如图所示，车轮带动线圈沿逆时针方向匀速转动从而产生电流，t＝0时刻线圈与磁场方向平行。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，则下列说法正确的是（　　） A．t＝0时刻线圈中的电流最大 B．转过90°时线圈中的电流最大 C．t＝0时刻线圈中的电流方向由C指向D D．t＝0时刻线圈中的电流方向由D指向C 7．（多选）如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 考点二、交变电流的概念 8．如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，再将a、b端分别与一直流电源两极相连；发现弹簧开始上下振动，电路交替通断。则下列说法正确的是（　　） A．通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥 B．将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动 C．换用交流电，无法使弹簧上下振动 D．增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变大 9．如图所示，甲、乙、丙、丁所示是四种常见的磁场，下列分析不正确的是（　　） A．矩形线框放置在甲图中异名磁极间所制成的磁电式电表，表盘刻度均匀 B．矩形线圈在乙图两异名磁极间转动，可产生正弦式交流电 C．图丙中马蹄形磁铁的两个异名磁极之间，除边缘外可认为是匀强磁场 D．图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场不可以认为是匀强磁场 10．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． 11．下列所示图像中属于交变电流的有（　　） A． B． C． D． 12．下列图像所表示的电流中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 13．两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO′的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t＝0时刻，则下列说法正确的是（　　）    A．电路中存在周期为T的变化电流 B．t=0时刻，回路中磁通量最大，电路中电流最大 C．t=时刻，电流向左通过灵敏电流计 D．t=时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大 14．某物理小组的同学设计了用磁感应强度传感器探究线圈中磁场变化产生感应电流的实验。如图甲所示，他将一条形磁铁放在转盘上，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，磁感应强度传感器上还套有一带有绝缘外层的闭合导线圈（图中未画出），感应电流产生的磁场对原磁场的磁感应强度产生影响不计。转动转盘（及磁铁），磁感应强度测量值周期性地变化，该变化周期与转盘转动的周期一致。该同学取向右为正方向在计算机上得到了如图乙所示的图像，请完成下面填空： (1)在图像记录的这段时间内，线圈中产生的交流电______（填“是”或“不是”）按正弦变化的。 (2)在图像记录的这段时间内，线圈中产生的交流电的周期______（填“不变”，“先不变，后变小”或“先不变，后变大”）。 (3)在时刻，线圈内产生的感应电流的方向______（填“不变”或“变化”）。 (4)在0.10s~0.15s时间内，线圈内产生的感应电流______（填“逐渐减小”“不变”或“逐渐增大”）。 15．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．t=0.01s时穿过线框的磁通量最小 B．t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大 C．该线框匀速转动的角速度大小为50πrad/s D．感应电动势瞬时值为22V时，线框平面与中性面的夹角为45° 16．如图所示是某教学楼东面墙上的一扇钢窗，将钢窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见太阳冉冉升起。以推窗人的视角来看，在钢窗中地磁场磁通量增大的过程中（　　） A．钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势的大小不变 B．钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势的大小是变化的 C．钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的 D．钢窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值 17．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．感应电动势最大值为BSω 18．（多选）如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 19．（多选）如图1为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。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示，下列结论正确的是（　　） A．线圈从图1所示位置转过时的时刻是图2的计时0点 B．线圈每经过图1所示位置1次，电流方向就改变1次 C．若线圈的匝数为20，则电动势的最大值是 D．若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大 20．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中： (1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要 。 A．条形磁铁 B．干电池 C．变压器 D．电子秤 (2)实验得出，电流由“+”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极向螺线管插入的过程中，发现指针__________（选填“向左”或“向右”）偏转。 (3)如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)多次实验发现：感应电流产生的磁场，总是要___________引起感应电流的磁通量的变化。 (5)本实验涉及的物理规律在生产和生活中的应用有___________。（举一例） 21．在发电机模型中，线圈所处的位置和感应电动势的大小有直接关系。请思考并回答下列问题： (1)当线圈处于如图所示的位置时，线圈的AB边或CD边切割磁感线的速度有何特点？线圈中的感应电流有何特点？穿过线圈的磁通量的变化率有何特点？ (2)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？ 22．（2024·新疆河南·高考真题）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 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 认识交变电流 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、交变电流的产生 1 考点二、交变电流的概念 4 【拓思维·重难突破】 6 【链高考·精准破局】 9 考点一、交变电流的产生 1．下图是交流发电机的示意图，装置中两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场，匝数N=100的线圈总电阻，外电路电阻为，若发电机产生交流电的电动势表达式为（V），下列说法正确的是（　　） A．时线圈可能位于图乙位置 B．线圈磁通量的最大值为 C．时通过外电阻R的电流大小为11 A D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数为176 V 【答案】D 【详解】A．由，时线圈感应电动势大小为0，此时线圈可能位于图甲或者丙位置，A错误。 B．由电动势表达式知（V）、， 解得磁通量最大值，B错误。 C．当时通过外电阻R的电流大小，C错误。 D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数，D正确。 故选D。 2．数据显示，中国风电累计吊装容量占全球装机近一半、世界第一。某时刻在一风力发电机内部的线圈abcd位置如图所示。已知风机叶片转动的圆面半径约为，平均风速约为，空气密度约为，风能转化为电能的效率为。稳定发电期间，线圈转速为。下列说法正确的是（　　） A．该时刻线圈中电流方向是 B．该时刻线圈磁通量的变化率为零 C．稳定发电期间，发电机平均发电功率约为 D．稳定发电期间，1s内线圈中电流方向改变100次 【答案】C 【详解】A．根据右手定则可知该时刻线圈中电流方向是，故A错误； B．该时刻线圈切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，线圈磁通量的变化率最大，故B错误； C．设时间内，通过扇叶转动的圆面的空气质量 则一台风力发电机平均发电功率为 代入数据可得 其中与其接近，故C正确； D．线圈经过中性面时电流方向发生改变。风车每转一圈，经过中性面两次，线圈中电流方向改变两次，则 故1s内线圈中电流方向改变次，故D错误。 故选C。 3．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．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 B．图示位置ab边的感应电流方向为b→a C．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 D．线圈每转动一周，电流方向改变两次 【答案】D 【详解】A．线圈平面与磁场方向平行不是中性面，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的感应电动势最大，感应电流最大，A错误； B．线圈处于题图所示位置时，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．线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的感应电动势最大，感应电流最大，可知线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，C错误； D．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方向改变，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，D正确。 故选D。 4．如图一所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴转动，产生的正弦式交变电动势在一个周期内的图像如图二所示，则下列说法正确的是（　　） A．t=0时穿过线框的磁通量为零 B．t=0~0.005s内，矩形金属线框的转速逐渐增大 C．交变电流在1s内方向变化50次 D．t=0.01s时，金属线框处于中性面位置 【答案】D 【详解】A．由图二可知t=0时线圈产生的感应电动势为0，此时磁通量变化率为0，穿过线框的磁通量最大，故A错误； B．根据题意可知线框产生的感应电动势为正弦式交变电动势，可知线框的转速不变，故B错误； C．交变电流在0.02s内电流方向改变两次，则1s内方向变化100次，故C错误； D．t=0.01s时，线圈此时产生的感应电动势瞬时值为0，此时金属线框处于中性面，故D正确。 故选D。 5．（多选）“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，被称为“海上超级充电宝”，其原理如图所示，海浪冲击浪板带动线框以恒定角速度连续转动，从而将海浪的动能和势能转化成电能储存起来。若某时刻线框正好转到图中所示位置，下列说法正确的是（　　） A．该时刻线框中的电流最大 B．该时刻通过线框磁通量的变化率为零 C．从图中所示位置再转过90°的过程中，电流方向发生改变 D．从图中所示位置再转过180°的过程中，磁通量的变化量不为零 【答案】BD 【详解】AB．该时刻线框平面与磁感线垂直，此时磁通量最大，但磁通量变化率为零，感应电动势最小，线框中的电流最小，A错误，B正确； C．从图中所示位置再转过90°的过程中，磁通量一直减小，则电流方向不改变，C错误； D．从图中所示位置再转过180°的过程中，磁通量的变化量，不为零，D正确。 故选BD。 6．（多选）某自行车安装有发电照明系统。发电装置示意图如图所示，车轮带动线圈沿逆时针方向匀速转动从而产生电流，t＝0时刻线圈与磁场方向平行。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，则下列说法正确的是（　　） A．t＝0时刻线圈中的电流最大 B．转过90°时线圈中的电流最大 C．t＝0时刻线圈中的电流方向由C指向D D．t＝0时刻线圈中的电流方向由D指向C 【答案】AD 【详解】A．t＝0时刻，线圈位于与中性面垂直的位置，通过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，此时电流最大，故A正确； B．线圈转过90°后位于中性面位置，通过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势最小，为零，此时线圈中没有感应电流，故B错误； CD．t＝0时刻，AB边的速度方向竖直向下，CD边的速度方向竖直向上，由右手定则知此时电流的方向为D→C→B→A→D，故C错误，D正确。 故选AD。 7．（多选）如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 【答案】AC 【详解】A．由图乙知线圈在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，故t1、t3时刻线圈处于中性面处，故A正确； B．根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故B错误； C．线圈转到图甲所示位置时，穿过线圈中的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C正确； D．线圈ABCD逆时针方向转动，根据右手定则可判断当线圈转动到图甲所示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D，故D错误。 故选AC。 考点二、交变电流的概念 8．如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，再将a、b端分别与一直流电源两极相连；发现弹簧开始上下振动，电路交替通断。则下列说法正确的是（　　） A．通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥 B．将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动 C．换用交流电，无法使弹簧上下振动 D．增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变大 【答案】D 【详解】A．通入电流时，弹簧各相邻线圈中电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，它们之间相互吸引，故A错误； B．将a、b端的极性对调，弹簧各相邻线圈中电流的方向仍然相同，它们之间相互吸引，导致弹簧收缩，下端离开水银液面，电路断开，电流消失，弹簧伸长，电路导通，重复上述过程，弹簧仍然上下振动，故B错误； C．弹簧的上下振动与电流的方向无关，用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动，故C错误； D．增大电流，弹簧各相邻线圈之间相互吸引力增大，下端离开水银液面的最大高度一定变大，故D正确。 故选D。 9．如图所示，甲、乙、丙、丁所示是四种常见的磁场，下列分析不正确的是（　　） A．矩形线框放置在甲图中异名磁极间所制成的磁电式电表，表盘刻度均匀 B．矩形线圈在乙图两异名磁极间转动，可产生正弦式交流电 C．图丙中马蹄形磁铁的两个异名磁极之间，除边缘外可认为是匀强磁场 D．图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场不可以认为是匀强磁场 【答案】D 【详解】A．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，这样可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀。故A正确，与题意不符； B．矩形线圈在乙图两异名磁极间转动，可产生正弦式交流电。故B正确，与题意不符； C．图丙中马蹄形磁铁的两个异名磁极之间，除边缘外可认为是匀强磁场。故C正确，与题意不符； D．图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场可以认为是匀强磁场。故D错误，与题意相符。 本题选不正确的故选D。 10．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。 11．下列所示图像中属于交变电流的有（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．电压的方向发生周期性变化，故属于交变电流，故A错误； BCD．尽管电压或电流大小随时间周期性变化，但其方向不变，所以属于直流电，故BCD错误。 故选A。 12．下列图像所表示的电流中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】判断电流是交流还是直流，就看其方向是否随时间周期性变化。选项A、B、C中电流的方向均发生周期性变化，故它们属于交变电流；选项D中，尽管电流大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流。 故选D。 13．两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO′的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t＝0时刻，则下列说法正确的是（　　）    A．电路中存在周期为T的变化电流 B．t=0时刻，回路中磁通量最大，电路中电流最大 C．t=时刻，电流向左通过灵敏电流计 D．t=时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大 【答案】A 【详解】A．金属绳在匀强磁场中匀速摇动时，产生周期性变化的电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，故A正确； C．在t＝时刻，金属绳向下运动，由右手定则可知，电流向右通过灵敏电流计，故C错误； BD．在t＝0时刻和t＝时刻，磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故BD错误。 故选A。 14．某物理小组的同学设计了用磁感应强度传感器探究线圈中磁场变化产生感应电流的实验。如图甲所示，他将一条形磁铁放在转盘上，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，磁感应强度传感器上还套有一带有绝缘外层的闭合导线圈（图中未画出），感应电流产生的磁场对原磁场的磁感应强度产生影响不计。转动转盘（及磁铁），磁感应强度测量值周期性地变化，该变化周期与转盘转动的周期一致。该同学取向右为正方向在计算机上得到了如图乙所示的图像，请完成下面填空： (1)在图像记录的这段时间内，线圈中产生的交流电______（填“是”或“不是”）按正弦变化的。 (2)在图像记录的这段时间内，线圈中产生的交流电的周期______（填“不变”，“先不变，后变小”或“先不变，后变大”）。 (3)在时刻，线圈内产生的感应电流的方向______（填“不变”或“变化”）。 (4)在0.10s~0.15s时间内，线圈内产生的感应电流______（填“逐渐减小”“不变”或“逐渐增大”）。 【答案】(1)不是 (2)先不变，后变大 (3)不变 (4)逐渐减小 【详解】（1）由于磁场不是按正弦变化的，所以线圈中产生的交流电不是按正弦变化的。 （2）在图像记录的这段时间内，磁场的变化周期0.8s之前不变，后来的周期增大，所以线圈中产生的交流电的周期先不变，后变大。 （3）由图乙可知，在时刻，磁场由正向减小到负向增大，根据楞次定律可知线圈内产生的感应电流的方向不变。 （4）在0.10s~0.15s时间内，由图乙可知，磁感应强度的变化率越来越小，根据法拉第电磁感应定律可知，产生感应电动势越来越小，则线圈内产生的感应电流逐渐减小。 15．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场垂直的轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．t=0.01s时穿过线框的磁通量最小 B．t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大 C．该线框匀速转动的角速度大小为50πrad/s D．感应电动势瞬时值为22V时，线框平面与中性面的夹角为45° 【答案】D 【详解】AB．由题图乙知，时感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率最小，故AB错误； C．由题图乙得出周期，所以 故C错误； D．当时，电动势为零，线框平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为 电动势瞬时值为时，代入瞬时表达式，则线框平面与中性面的夹角正弦值，所以线框平面与中性面的夹角为45°，故D正确； 故选D。 16．如图所示是某教学楼东面墙上的一扇钢窗，将钢窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见太阳冉冉升起。以推窗人的视角来看，在钢窗中地磁场磁通量增大的过程中（　　） A．钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势的大小不变 B．钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势的大小是变化的 C．钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的 D．钢窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值 【答案】C 【详解】AB．将钢窗右侧向外匀速打开，则穿过窗口的磁通量向北增加，则根据楞次定律，钢窗中产生了逆时针电流，因磁通量的变化不是均匀的，则感应电动势的大小是变化的，选项AB错误； C．钢窗中产生的感应电流方向不变，磁场方向不变，则钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的，选项C正确； D．钢窗中磁通量最大时，磁通量的变化率最小，则感应电动势最小，选项D错误。 故选C。 17．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．感应电动势最大值为BSω 【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，感应电动势最大值为 故C正确，D错误。 故选C。 18．（多选）如图甲所示为交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，图乙所示为通过线圈的磁通量随时间t的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．t1、t3时刻线圈处于中性面 B．t2、t4时刻线圈中感应电动势为零 C．线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率最大 D．线圈转动到图示位置时，感应电流方向为 A→B→C→D→A 【答案】AC 【详解】A．由图乙知线圈在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，故t1、t3时刻线圈处于中性面处，故A正确； B．根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故B错误； C．线圈转到图甲所示位置时，穿过线圈中的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C正确； D．线圈ABCD逆时针方向转动，根据右手定则可判断当线圈转动到图甲所示位置时，感应电流方向为D→C→B→A→D，故D错误。 故选AC。 19．（多选）如图1为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。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示，下列结论正确的是（　　） A．线圈从图1所示位置转过时的时刻是图2的计时0点 B．线圈每经过图1所示位置1次，电流方向就改变1次 C．若线圈的匝数为20，则电动势的最大值是 D．若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大 【答案】CD 【详解】A．线圈从图1所示位置转过时，穿过线圈的磁通量最大，对应图2中的0.1s这一时刻，故A错误； B．线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次，而图1所示位置为线圈的峰值面，与线圈的中性面垂直，电流方向不变，故B错误； C．由图2可知该交流电的周期为 根据法拉第电磁感应定律，可得线圈产生感应电动势的最大值为 故C正确； D．根据法拉第电磁感应定律 可得磁通量变化率的最大值 所以，若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大，故D正确。 故选CD。 20．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中： (1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要 。 A．条形磁铁 B．干电池 C．变压器 D．电子秤 (2)实验得出，电流由“+”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极向螺线管插入的过程中，发现指针__________（选填“向左”或“向右”）偏转。 (3)如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)多次实验发现：感应电流产生的磁场，总是要___________引起感应电流的磁通量的变化。 (5)本实验涉及的物理规律在生产和生活中的应用有___________。（举一例） 【答案】(1)A (2)向左 (3)变小 (4)阻碍 (5)发电机、变压器等符合题意即可 【详解】（1）本实验通过感应电流的磁感应强度方向与条形磁铁对线圈磁通量变化的关系，来探究影响感应电流方向的因素 故选A。 （2）由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，又由右手定则可以判定，电流由负接线柱流入灵敏电流计，所以灵敏电流计指针向左偏转。 （3）若条形磁铁不动，则线圈中磁通量不变，线圈中没有感应电流，线圈在电子秤上受重力和支持力二力平衡，支持力大小等于重力。当条形磁铁向上拔出过程中，由楞次定律得，感应电流的磁场方向向下，线圈的上端为S极，条形磁铁对线圈有向上的磁力作用，这时支持力大小加磁力大小等于重力的大小，即支持力小于重力。又由牛顿第三定律得，线圈对电子秤的压力减小，电子秤的示数变小。 （4）由楞次定律可知，感应电流产生的磁场，总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （5）发电机、变压器等都利用了电磁感应。 21．在发电机模型中，线圈所处的位置和感应电动势的大小有直接关系。请思考并回答下列问题： (1)当线圈处于如图所示的位置时，线圈的AB边或CD边切割磁感线的速度有何特点？线圈中的感应电流有何特点？穿过线圈的磁通量的变化率有何特点？ (2)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？ 【答案】(1)线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大 (2)与图中位置垂直的位置时 【详解】（1）线圈处于图中所示的位置时，线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大。 （2）当线圈转到与图中位置垂直的位置时，AB、CD的速度方向都与磁感线方向平行，不切割磁感线，故线圈中没有感应电动势，没有感应电流。 22．（多选）（2024·新疆河南·高考真题）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 【答案】BD 【详解】如图开始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，故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，此时感应电流方向由Q指向P。 故选BD。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 认识交变电流 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、交变电流的产生 1 考点二、交变电流的概念 4 【拓思维·重难突破】 6 【链高考·精准破局】 9 考点一、交变电流的产生 1.D 2.C 3.D 4.D 5.BD 6.AD 7.AC 考点二、交变电流的概念 8.D 9.D 10.B 11.A 12.D 13.A 14.【答案】(1)不是 (2)先不变，后变大 (3)不变 (4)逐渐减小 【详解】（1）由于磁场不是按正弦变化的，所以线圈中产生的交流电不是按正弦变化的。 （2）在图像记录的这段时间内，磁场的变化周期0.8s之前不变，后来的周期增大，所以线圈中产生的交流电的周期先不变，后变大。 （3）由图乙可知，在时刻，磁场由正向减小到负向增大，根据楞次定律可知线圈内产生的感应电流的方向不变。 （4）在0.10s~0.15s时间内，由图乙可知，磁感应强度的变化率越来越小，根据法拉第电磁感应定律可知，产生感应电动势越来越小，则线圈内产生的感应电流逐渐减小。 15.D 16.C 17.C 18.AC 19.CD 20.【答案】(1)A (2)向左 (3)变小 (4)阻碍 (5)发电机、变压器等符合题意即可 【详解】（1）本实验通过感应电流的磁感应强度方向与条形磁铁对线圈磁通量变化的关系，来探究影响感应电流方向的因素 故选A。 （2）由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，又由右手定则可以判定，电流由负接线柱流入灵敏电流计，所以灵敏电流计指针向左偏转。 （3）若条形磁铁不动，则线圈中磁通量不变，线圈中没有感应电流，线圈在电子秤上受重力和支持力二力平衡，支持力大小等于重力。当条形磁铁向上拔出过程中，由楞次定律得，感应电流的磁场方向向下，线圈的上端为S极，条形磁铁对线圈有向上的磁力作用，这时支持力大小加磁力大小等于重力的大小，即支持力小于重力。又由牛顿第三定律得，线圈对电子秤的压力减小，电子秤的示数变小。 （4）由楞次定律可知，感应电流产生的磁场，总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （5）发电机、变压器等都利用了电磁感应。 21.【答案】(1)线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大 (2)与图中位置垂直的位置时 【详解】（1）线圈处于图中所示的位置时，线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大。 （2）当线圈转到与图中位置垂直的位置时，AB、CD的速度方向都与磁感线方向平行，不切割磁感线，故线圈中没有感应电动势，没有感应电流。 22.BD / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $