河北省邢台市高中物理第五章交变电流 10页

‎5.1 交变电流 ‎ ‎1．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做__________，方向不随时间变化的电流称为______，大小和方向都不随时间变化的电流称为__________．‎ ‎2．线圈在______磁场中绕____________的轴匀速转动时，产生交变电流，此交变电流按正弦规律变化叫做________________电流，其电动势的瞬时值表达式为e＝__________，其中Em＝________.‎ ‎3．下列各图中，哪些情况线圈中能产生交流电( )‎ ‎4．下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有( )‎ ‎5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是( )‎ A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势最大 C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零 ‎【概念规律练】‎ 知识点一 交变电流的产生 ‎1．如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )‎ 图1‎ 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．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 ‎2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 ( )‎ 知识点二 交变电流的变化规律 ‎3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2‎ ‎ V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经 s，交流电动势的大小为________ V.‎ ‎4．有一个10匝正方形线框，边长为‎20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图3所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：‎ 图3‎ ‎(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？‎ ‎(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？‎ ‎(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．‎ ‎【方法技巧练】‎ 一、瞬时值、平均值的计算方法 ‎5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为 r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？‎ ‎6．如图4所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180°时间内的平均感应电动势．‎ 图4‎ 二、交变电流图象的应用 ‎7．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e随时间t的变化如图5所示．下面说法中正确的是( )‎ 图5‎ 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的绝对值最大 C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大 ‎8．一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的变化图象如图6所示，则下列说法中，正确的是( )‎ 图6‎ A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，线圈中有最大感应电动势 D．t＝0.03 s时刻，线圈中有最大感应电流 ‎1．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 B．线圈每转动一圈，感应电流方向就改变一次 C．线圈每平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D．线圈每转动一圈，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 ‎2．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为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 ‎3．交流发电机在工作时的电动势为e＝Emsin ωt，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为( )‎ A．Emsin B．2Emsin C．Emsin 2ωt D．2Emsin 2ωt ‎4．一闭合矩形线圈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7甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )‎ 图7‎ A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 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 ‎5．如图8所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动．沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )‎ 图8‎ A．线圈中感应电流的方向为abcda B．线圈中的感应电流为 C．穿过线圈的磁通量为0‎ D．穿过线圈的磁通量的变化率为0‎ ‎6．如图9所示，矩形线圈abcd，已知ab为L1，ad为L2，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω(从图中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为( )‎ 图9‎ A．BL‎1L2ωsin ωt B．BL‎1L2cos ωt C．BL‎1L2ωsin ωt D．BL‎1L2ωcos ωt ‎7．如图10所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝0°时(如图)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是( )‎ 图10‎ ‎8．如图11甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t＝时刻( )‎ 图11‎ A．线圈中的电流最大 B．穿过线圈的磁通量为零 C．线圈所受的安培力为零 D．线圈中的电流为零 ‎9．如图12所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )‎ 图12‎ A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流 B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势 C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→d D．线圈绕P1转动时cd边受到的安培力大于绕P2转动时cd边受到的安培力 ‎10．一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π ‎ rad/s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图13所示．则交变电流的频率为______Hz，当t＝0时，线圈平面与磁感线________，当t＝0.5 s时，e为______V.‎ 图13‎ ‎11．如图14所示，在匀强磁场中有一个“n”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B＝ T，线框的CD边长为l1＝‎20 cm，CE、DF边长均为l2＝‎10 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：‎ 图14‎ ‎(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)在e－t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象．‎ ‎12．如图15所示，匀强磁场B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长ab＝‎0.2 m，bc＝‎0.5 m，以角速度ω＝100π rad/s绕OO′轴匀速转动．从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：‎ 图15‎ ‎(1)线圈中感应电动势的大小．‎ ‎(2)由t＝0至t＝过程中的平均电动势值．‎