3.1 交变电流-《学霸笔记·同步精讲》2026-2027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）

1.交变电流 第三章　交变电流 1 素养目标 1. 通过实验观察交变电流的方向，知道交变电流、直流的概念。（物 理观念） 2. 了解交变电流的产生过程，知道中性面的概念，理解中性面及其垂面的 特点。（物理观念） 3. 了解交变电流的变化规律，会推导交变电流电动势的瞬时值表达式。 （科学思维） 4. 了解交流发电机的构造及不同类型发电机的优缺点。（物理观念） 2 目 录 CONTENTS 知识点一　交变电流 知识点二　交变电流的产生 知识点三　交变电流的变化规律　交流发电机 课时作业 3 知识点一　交变电流 目 录 4 　如图所示，把电流表接入模型发电机的输出端，摇动发电机的手 柄，观察电流表的指针摆动情况是怎样的？电流表指针的摆动情况说 明什么问题？ 提示：随着线圈的转动，电流表的指针不停地在“0”刻度线两侧左右摆 动；说明手摇发电机产生的电流大小、方向都处于变化之中。 目 录 物 理·选择性必修第二册 〔阅读教材P49～P50，完成下列填空〕 1. 交变电流（AC）：大小和方向随时间做 变化的电流，简 称 ⁠。 2. 直流（DC）： 不随时间变化的电流，电池供给的电流方向不 随时间变化，属于直流。 周期性　 交流　 方向　 目 录 物 理·选择性必修第二册 （1）只有大小、方向均不变的电流才能叫直流。 （　×　） （2）只有大小、方向均变化的电流才能叫交流。 （　×　） （3）大小不变、方向变化的电流也是交流。 （　√　） （4）电流的大小变化、方向不变的电流也是直流。 （　√　） × × √ √ 目 录 物 理·选择性必修第二册 1. 下列i-t图像表示交变电流的是（　B　） 解析：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中电流的方向随时间变 化，故B正确。 B 目 录 物 理·选择性必修第二册 2. 下列属于交变电流的是 ；属于直流的是 ⁠ 。交变电流与直流的本质区别是 ⁠ ⁠。 （1）（2）（6）　 （3） （4）（5）　 直流电的方向不变，交流 电的方向不断变化 目 录 物 理·选择性必修第二册 知识点二　交变电流的产生 目 录 10 〔阅读教材P50～P51，完成下列填空〕 1. 交变电流的产生：在匀强磁场中，矩形线圈绕 ⁠于磁场方向的 轴 转动。 垂直　 匀速　 目 录 物 理·选择性必修第二册 2. 交变电流的产生过程分析 目 录 物 理·选择性必修第二册 （1）如图甲所示，线圈平面 磁感线，AB、CD边的速度方向与 磁感线 ，线圈 感应电动势； （2）线圈逆时针转过90°，如图乙所示，线圈平面与磁感线平行，AB、 CD边都垂直切割磁感线，这时感应电动势 ，线圈中的感应电流 也 ，感应电流方向为 ⁠； （3）当线圈再逆时针转过90°时，如图丙所示，线圈平面又 ⁠于 磁感线，线圈 感应电动势； （4）当线圈再逆时针转过90°时，如图丁所示，AB、CD边的瞬时速度方 向跟线圈经过乙图位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在 乙图位置时相反，感应电流方向为 ⁠。 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　 平行　 不产生　 最大　 最大　 DCBA　 垂直　 不产生　 ABCD　 垂直　 目 录 物 理·选择性必修第二册 （1）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。 （　×　） （2）线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。 （　×　） （3）线圈在垂直中性面位置时电流的方向发生改变。 （　×　） （4）从线圈平面与中性面垂直开始计时，在线圈转动1圈的过程中电流方 向改变2次。 （　√　） × × × √ 目 录 物 理·选择性必修第二册 　如图所示，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： 目 录 物 理·选择性必修第二册 （1）当线圈处于与中性面垂直的位置时，穿过线圈的磁通量及磁通量的 变化率有何特点？ 线圈中的感应电流有何特点？ 提示： 磁通量为零，磁通量的变化率最大；线圈中的感应电流最 大，方向为B→A→D→C→B。 （2）当线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量及磁通量的变化率有 何特点？线圈中的感应电流有何特点？ 提示： 磁通量最大，磁通量的变化率为0；线圈中的感应电流为0。 （3）线圈转动过程中，在什么位置电流方向发生改变？线圈转动一周电 流的方向改变几次？ 提示： 中性面位置；两次。 目 录 物 理·选择性必修第二册 　　　线圈经历不同位置时的特点比较 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 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 目 录 物 理·选择性必修第二册 中性面 中性面的 垂面 远离中性面 靠近中性面　 线圈边缘线速 度与磁场方向 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 目 录 物 理·选择性必修第二册 角度1　交变电流的产生 （人教版选择性必修第二册教材P68·A组T1改编）下列各图中，线圈 中不能产生交变电流的有（　B　） B 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析：线圈转动过程始终平行于磁场，磁通量始终为零，不能产生交 变电流，B符合题意；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁 通量变化，根据交变电流的产生原理可知，能产生交变电流，A、C、 D不符合题意。 目 录 物 理·选择性必修第二册 角度2　交变电流产生过程的分析 （2026·安徽黄山期中）图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁 场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转轴OO'匀速转动。 为电流传感器 （与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。图乙为 计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　C） C A. 金属线圈恰好处于图甲所示的位置 时感应电动势最大 B. 金属线圈转动一圈的过程中电流方向 改变一次 C. t1时刻穿过金属线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小 D. t1～t2时刻总磁通量变化量为0 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析：金属线圈恰好处于题图甲所示的位置时，为中性面，磁通量最 大，感应电动势为0，电流方向改变，转动一圈的过程中，会经历两次 中性面，故线圈转动一圈，电流方向改变两次，故A、B错误；t1、t3时 刻电流为0，感应电动势为0，此时线圈平面处于中性面，穿过线圈的 磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小，故C正确；t1时刻电流为 0，磁通量最大，t2时刻电流最大，磁通量为0，所以t1～t2时刻总磁通 量变化量不为0，故D错误。 目 录 物 理·选择性必修第二册 1. （2026·福建三明期末）如图，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变化率最大 D. 线圈中电流方向为a→b→c→d √ 解析： 　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A、B错误，C正确；由右手定 则，可知此时线圈中电流方向为d→c→b→a→d，故D错误。 目 录 物 理·选择性必修第二册 2. （2026·河北唐山期中）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，指针左右摆动两次 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，磁通量变化率为零 √ 目 录 物 理·选择性必修第二册 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，故A错误；线圈处于图示 位置时与中性面垂直，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向 为a→b，故B错误，C正确；线圈平面与磁场方向平行时，线圈产生的电动 势最大，磁通量的变化率最大，故D错误。 目 录 物 理·选择性必修第二册 知识点三　交变电流的变化规律　交流发电机 目 录 26 〔阅读教材P51～P53，完成下列填空〕 1. 正弦式交变电流的变化规律 （1）正弦式交变电流：矩形线圈在 中绕 ⁠于磁场方 向的轴 转动时，产生按 规律变化的交变电流，叫作正弦 式交变电流，简称 ⁠。 （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＝ ⁠ ，其中Em＝ 为交变电流的峰值。 （3）u、i的瞬时值表达式：u＝ ；i＝ ⁠。 其中Um、Im分别为电压、电流的峰值，也叫最大值。 匀强磁场　 垂直　 匀速　 正弦　 正弦式电流　 Emsin ωt　 NBSω　 Umsin ωt　 Imsin ωt　 目 录 物 理·选择性必修第二册 （4）图像（如图所示） 目 录 物 理·选择性必修第二册 2. 交流发电机 （1）主要构造：产生感应电动势的 （电枢）和产生磁场的 ⁠ ⁠。 （2）分类 ①旋转电枢式发电机： 转动， 不动，输出电压一般不超 过 V。 ②旋转磁极式发电机： 转动， 不动，能够产生几千伏 到 的电压，输出功率可达 ⁠。 线圈　 磁 体　 电枢　 磁极　 500　 磁极　 电枢　 几万伏　 几百兆瓦　 目 录 物 理·选择性必修第二册 （3）工作过程：发电机的转子由蒸汽轮机、水轮机等带动。蒸汽轮机、 水轮机等将 传递给发电机，发电机将机械能转化为 ⁠， 输送给外电路。 机械能　 电能　 目 录 物 理·选择性必修第二册 （1）同一个线圈产生的交变电流的e、u、i的变化步调总是一致的。 （　√　） （2）线圈产生的交变电流的峰值与线圈的形状有关。 （　×　） （3）旋转磁极式发电机相较于旋转电枢式发电机能产生更高的电压。 （　√　） √ × √ 目 录 物 理·选择性必修第二册 　如图甲所示是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势。 已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab＝cd＝L1，bc＝ad＝L2。线圈所在处 磁感应强度为B。线圈的角速度为ω。当线圈转动到如图乙所示位置时，其 平面与磁场方向平行。 目 录 物 理·选择性必修第二册 （1）求线圈转动到如图乙所示位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势 大小。 提示： ab边切割磁感线产生的电动势E＝NBL1v，v＝ω·，可得E＝ NBL1L2ω。 目 录 物 理·选择性必修第二册 （2）从线圈处于如图乙位置开始计时，t时刻线圈转至截面图丙中虚线所 示位置，推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为e＝NBL1L2ωcos ωt。 提示： 线圈匀速转动过程中，ab，cd边都切割磁 感线产生感应电动势，总电动势为两边产生的电动势之 和，即e＝2eab，如图所示，经过时间t，ab边绕OO'转过 的角度θ＝ωt 此时ab边的速度方向如图所示 v与磁场方向的垂直分量v1＝vcos θ＝vcos ωt，ab边上产生的感应电动势大小为eab＝NBL1vcos ωt，又v＝ω·，可得e＝NBL1L2ωcos ωt。 目 录 物 理·选择性必修第二册 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。 目 录 物 理·选择性必修第二册 2. 正弦式交变电流瞬时值表达式的推导 若某单匝线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t： （1）线圈转过的角度为ωt。 （2）ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt。 （3）ab边转动的线速度大小v＝ω。 （4）ab边产生的感应电动势eab＝Blabvsin θ＝·sin ωt。 （5）整个线圈产生的感应电动势e＝2eab＝BSωsin ωt，若线圈为N匝，则e ＝NBSωsin ωt。 目 录 物 理·选择性必修第二册 3. 峰值的理解 （1）电动势的峰值Em＝NBSω。 （2）交变电动势的峰值，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，如图所示几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的 峰值相同。 （3）电流的峰值可表示为Im＝。 目 录 物 理·选择性必修第二册 角度1　电动机与发电机的比较 下列关于电动机、发电机的说法正确的是（　B　） A. 电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能 B. 电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能 C. 发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D. 发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能 解析：电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械 能，故A错误，B正确；发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械 能转化为电能，故C、D错误。 B 目 录 物 理·选择性必修第二册 角度2　交变电流的图像的初步理解 一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，则以下说法中正确的是（　B　） B 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，交变电流的电动势 达到最大 D. 该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析：t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，则线圈平面位于中性面位置， A错误；t＝0.01 s时刻，Φ-t图像切线斜率的绝对值最大，则Φ的变化率最 大，B正确；t＝0.02 s时刻，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，C 错误；穿过线圈的磁通量最大时，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量为0 即磁通量变化率最大时，感应电动势最大，与题图乙不符合，D错误。 目 录 物 理·选择性必修第二册 角度3　交变电流的峰值与瞬时值的计算 如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小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）转动过程中线圈中感应电动势的最大值； 答案： 2 V　 解析： 设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em，则Em＝ NBL2ω＝100××0.12×2π V＝2 V。 目 录 物 理·选择性必修第二册 （2）从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时，感应电动势的瞬 时值表达式； 答案： e＝2cos 2πt（V） 解析：从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝2cos 2πt（V）。 目 录 物 理·选择性必修第二册 （3）由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值； 答案： A　 解析：从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值e'＝2cos 30° V＝ V， 则电路中电流的瞬时值为i＝＝ A。 目 录 物 理·选择性必修第二册 （4）线圈从图示位置开始计时，经 s时线圈中的感应电流的瞬时值； 答案： A　 解析： t＝ s时，e″＝2cos V＝ V，对应的电流的瞬时值i'＝＝ A。 目 录 物 理·选择性必修第二册 （5）电阻R两端电压的瞬时值表达式。 答案： uR＝cos 2πt（V） 解析：由闭合电路欧姆定律得uR＝R＝cos 2πt（V）。 目 录 物 理·选择性必修第二册 方法归纳 书写正弦式交变电流瞬时值的一般步骤 （1）确定线圈从哪个位置开始计时，进而确定表达式形式（正弦式还是 余弦式）。 （2）确定线圈转动的角速度ω及线圈匝数N、磁感应强度B、线圈面积 S等。 （3）计算电动势的峰值（最大值）Em＝NBSω。 （4）写出电动势的瞬时值表达式。 目 录 物 理·选择性必修第二册 　（2026·河南周口期中）如图所示，边长为l的正方形金属框abcd置于匀 强磁场中，磁场方向水平向右。金属框以角速度ω绕金属框的bc边逆时针 （从上往下看）匀速转动。t＝0时金属框平面与磁场平行（图示状态）， 下列说法正确的是（　　） A. t＝时，ad边的电流方向从d指向a B. 在0～的时间内，ab边的电流方向为先a→b，后b→a C. 在0～的时间内，cd边一直切割磁感线 D. 若绕ab边转动，在0～的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小 √ 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　t＝时，ad边切割磁感线方向与磁场平行，瞬时电流为0，故A 错误；在0～的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小，由楞次定 律，ab边的电流方向为先a→b，后b→a，故B正确；在0～的时间内，cd 边一直没有切割磁感线，故C错误；若绕ab边转动，在0～的时间内，通 过金属框的磁通量一直为0，故D错误。 目 录 物 理·选择性必修第二册 课时作业 目 录 49 知识点一　交变电流 1. （2026·黑龙江哈尔滨市高二月考）下列图像中不属于交流电的是 （　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 解析： 　电流的大小和方向做周期性变化的叫作交变电流，D选项中的电 动势大小周期性变化，方向没有变化，不属于交变电流，故选D。 目 录 物 理·选择性必修第二册 知识点二　交变电流的产生 2. （2026·陕西西安期末）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（　　） √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　选项A中当线圈匀速转动时，穿过线圈的磁通量总为零，不会产 生感应电流，故A错误；选项B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；选项C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；选项D中当线圈做匀 速直线运动离开磁场时，线圈的左边切割磁感线，则会产生不变的感应电 流，不是交变电流，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 3. 如图所示，矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动， 产生了交变电流，下列说法正确的是（　　） A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为 零 C. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的磁通量变化率最大 D. 线框经过如图所示的位置时，电流方向将发生改变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦式 交流电。当线框位于中性面时，磁通量最大，各边不切割磁感线，感应电 动势为零，A错误；当线框平面与中性面垂直时，线框平面与磁感线平 行，此时磁通量最小，为零，线框中的磁通量变化率最大，感应电动势最 大，B错误，C正确；当线框位于中性面时，即线框和磁场方向垂直时，电 流方向发生改变，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 4. 交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是 （　　） A. 转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大 B. 转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C. 转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D. 转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁 通量变化率为零，A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最 大，B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最 小，C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为 A→B，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 知识点三　交变电流的变化规律　交流发电机 5. 〔多选〕（2025·河南洛阳月考）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 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 6. 〔多选〕如图所示，水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中，一边长 为L的正方形单匝线圈abcd绕水平中心轴OO'沿逆时针方向以角速度ω匀速 转动，OO'与磁场方向垂直。线圈的两端与磁场外的电阻相连组成闭合电 路，则（　　） A. 从线圈平面垂直于磁场方向开始计时，穿过线圈的磁通 量的表达式为Φ＝BL2cos ωt B. 从线圈平面平行于磁场方向开始计时，感应电动势的表 达式为e＝BL2ωsin ωt C. 线圈中感应电动势的最大值为BL2 D. 若其他条件不变，仅使线圈转动的角速度变为原来的一半，则交流电动势的最大值变为BL2ω √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　从线圈平面垂直于磁场方向开始计时，t＝0时穿过线圈平面的 磁通量最大，故穿过线圈的磁通量的表达式为Φ＝BL2cos ωt，A正确；从 线圈平面平行于磁场方向（垂直于中性面位置）开始计时，感应电动势的 表达式为e＝BL2ωcos ωt，故B错误；线圈中感应电动势的最大值Em＝nBSω ＝BL2ω，故C错误；其他条件不变时，Em与ω成正比，若线圈转动的角速 度变为原来的一半，则感应电动势最大值变为原来的一半，即Em'＝ BL2ω，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 7. 某交流发电机工作时电动势为e＝Emsin ωt，若将该发电机转动的角速度 提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e' 变为（　　） A. Emsin B. 2Emsin C. Emsin 2ωt D. sin 2ωt √ 解析： 　感应电动势的瞬时值表达式e＝Emsin ωt，而Em＝NBωS，ω＝ 2πn，当n提高一倍时，ω加倍；当ω加倍而S减半时，Em不变，e'＝Emsin 2ωt，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 8. 〔多选〕在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转 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（已知ω＝）（　　） A. t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小 B. 该交变电动势的最大值为11 V C. 该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22·sin（100πt）V D. 电动势的瞬时值为22 V时，线圈平面与中性面的夹角为45° √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　t＝0.01 s时电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过 线圈的磁通量最大，选项A错误；由题图乙可知，交变电动势的最大值Em ＝22 V，线圈转动的角速度ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，该交变电动 势的瞬时值表达式为e＝22sin（100πt）V，选项C正确，B错误；把电动 势的瞬时值22 V代入e＝22sin（100πt）V，可得线圈平面与中性面的夹 角为45°，选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 9. （2026·江苏南京期末）图甲为我国“南锟”号，它是世界上首台达到 兆瓦级的漂浮式波浪能发电装置。其使用的旋转磁极式发电机的简化装置 如图乙所示，矩形线圈abcd固定不动，磁铁绕OO'轴转动，初始时，abcd 与OO'在同一平面内。下列判断正确的是（　　） A. 若磁铁匀速转动，线圈中电流 保持不变 B. 初始时线圈中电流为零 C. 若磁铁转过90°时，线圈中电流为零 D. 初始时刻线圈中电流方向为abcd √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 　若磁铁匀速转动，线圈中产生交变电流，A错误；初始时线圈与 磁铁在同一平面内，ab、cd两条边切割磁感线的有效速度最大，线圈中的 感应电流最大，B错误；若磁铁转过90°时，线圈的四条边均不切割磁感 线，线圈中电流为零，C正确；根据楞次定律，初始时刻线圈中电流方向 为dcba，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 10. 如图所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框，可绕AB轴转动。已 知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框相邻两边相互垂直，其中CD边长 为20 cm，CE、DF长均为10 cm，角速度为100π rad/s。若从图示CEFD平面 平行磁场位置开始计时： （1）写出线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式； 答案： e＝10cos（100πt）V　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 解析： 线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位 置，CD边长L1＝20 cm，CE、DF边长均为L2＝10 cm，在t时间内线框转过 的角度为ωt，此时e＝BL1L2ωcos ωt，其中B＝ T，L1L2＝0.2×0.1 m2＝ 0.02 m2 故线框中产生的感应电动势的瞬时值表达式e＝×0.02×100πcos （100πt）V＝10cos（100πt）V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 （2）求出由图示位置转过30°过程中线框产生的平均电动势； 答案： V　 解析：线框由题图所示位置转过30°的过程中，ΔФ＝BSsin 30°＝BL1L2，Δt＝ 则平均电动势＝＝ V。 （3）作出线框中感应电动势随时间变化的e-t图像。 答案： 见解析图 解析：线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 目 录 物 理·选择性必修第二册 $