匯報(bào)人：第十二章交變電流電磁波傳感器知識(shí)網(wǎng)絡(luò)第1講

交變電流的產(chǎn)生和描述判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)．1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流．(

)2.線圈經(jīng)過中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流方向發(fā)生改變．(

)3.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大．(

)4.當(dāng)從線圈垂直中性面位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，即e＝Emsinωt.(

)5.在一個(gè)周期內(nèi)，正弦式交變電流的方向改變兩次．(

)6.交流電壓表和電流表測(cè)量的是交流電的有效值．(

)×√××√√課前3min8.可以用平均值計(jì)算交變電流產(chǎn)生的熱量．(

)9.求通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q＝It，其中的I指的是有效值．(

)課前3min×××壹考點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.正弦式交變電流(1)產(chǎn)生：線圈繞_________磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．(2)兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)垂直于最大0發(fā)生改變最大不改變(3)電流方向的改變：一個(gè)周期內(nèi)線圈中電流的方向改變___次．(4)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em＝_________，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)．(5)交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律(中性面開始計(jì)時(shí))e＝_______________.兩NBSωNBSωsinωt2.正弦式交變電流的圖像(線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí))物理量函數(shù)表達(dá)式圖像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt電動(dòng)勢(shì)e＝___________＝______________Emsin

ωtNBSωsin

ωtImsin

ωtUmsin

ωt3.交變電流的周期和頻率(2)頻率f：交變電流完成周期性變化的______與所用時(shí)間之比，單位是__________________.時(shí)間次數(shù)赫茲(Hz)典例1

(2024·無錫期末調(diào)研)下列各情況中，線圈都以角速度ω繞圖中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不能產(chǎn)生交變電流的是(

)A【解析】

閉合線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果磁通量發(fā)生周期性變化，則線圈中會(huì)有周期性變化的電流，由圖可知B、C、D轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量發(fā)生了周期性變化，會(huì)產(chǎn)生交變電流，而A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈始終與磁場(chǎng)平行，線圈中的磁通量始終為零，沒有感應(yīng)電流．本題選不能產(chǎn)生交變電流的，故A正確．典例2

(2025·泰州期初)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，匝數(shù)N＝100的矩形線圈繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，則下列說法中正確的是(

)A.t＝0.5×10－2s時(shí)，線圈平面與中性面重合B.t＝1×10－2s時(shí)，線圈中磁通量變化率最大C.穿過每一匝線圈的最大磁通量為1×10－3WbD.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/sC貳考點(diǎn)二交變電流的四值及應(yīng)用交變電流的“四值”A.2∶3 B.4∶3B典例4如圖所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd，其電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線O′O恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞軸O′O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法中正確的是(

)A.圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為Em＝BL2ωD有效值的兩種計(jì)算方法規(guī)律總結(jié)叁隨堂內(nèi)化1.如圖所示為一交流電壓隨時(shí)間變化的圖像．每個(gè)周期的前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得交流電壓的有效值為(

)A.7.5V B.8VC2.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示．產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示，則(

)A.t＝0.005s時(shí)，線框的磁通量變化率為零B.t＝0.01s時(shí)，線框平面與中性面重合C.線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD.線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率為100HzB3.(2025·泰州期初)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電流表．線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知發(fā)電機(jī)線圈電阻為5Ω，外接一只阻值為5Ω的電阻R，不計(jì)電路的其他電阻，已知電阻R兩端的電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示．則(

)A.線圈的轉(zhuǎn)速為100r/sC.0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D.電阻R在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為4800JD4.(2023·南京、鹽城二模)某種發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，矩形線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω.已知線圈的匝數(shù)為n，ab邊長為L1，bc邊長為L2，線圈總電阻為r，線圈與阻值為R的外電路連接，交流電壓表為理想電表．求：(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量q.(2)發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，交流電壓表的示數(shù)U.(2)由最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em＝nBSω肆配套精練一、

選擇題1.交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示，線圈ABCD繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．在圖示位置，下列說法中正確的是(

)A.穿過線圈的磁通量變化率最小B.線圈中電流方向?qū)l(fā)生改變C.線圈中電流最大，方向?yàn)锽→AD.穿過線圈的磁通量最大C【解析】

在圖示位置，線圈平面與磁場(chǎng)平行，穿過線圈的磁通量為零，穿過線圈的磁通量變化率最大，故A、D錯(cuò)誤；當(dāng)線圈在中性面時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，線圈中電流方向?qū)l(fā)生改變，故B錯(cuò)誤；由右手定則可知線圈中電流最大，方向?yàn)锽→A，故C正確．2.(2024·連云港三模)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的i－t圖像如圖所示，則(

)A.該交變電流的周期為0.5sB.該交變電流的電流有效值為2AC.t＝0.1s時(shí)，穿過線圈的磁通量為零D.t＝0.2s時(shí)，穿過線圈的磁通量變化最快DA.這只電源可以使“10V

2W”的燈泡正常發(fā)光B.這只電源的交變電壓的周期是314sC.這只電源在t＝0.01s時(shí)電壓達(dá)到最大值D.“10V

2μF”電容器可以接在這只電源上A4.(2024·廣東卷)將阻值為50Ω的電阻接在正弦式交流電源上．電阻兩端電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示．下列說法中正確的是(

)A.該交流電的頻率為100HzB.通過電阻電流的峰值為0.2AC.電阻在1秒內(nèi)消耗的電能為1JD5.(2021·浙江6月選考)如圖所示，虛線是正弦式交變電流的圖像，實(shí)線是另一交變電流的圖像，它們的周期T和最大值Um相同，則實(shí)線所對(duì)應(yīng)的交變電流的有效值U滿足(

)D6.如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(

)A.兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面垂直B.曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C.曲線a表示的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率為25HzD.曲線b表示的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為10VC7.(2025·中華中學(xué))如圖甲所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過該線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示．線圈匝數(shù)為20，線圈總電阻為1Ω，與線圈連接的定值電阻R的阻值也等于1Ω，電流表A可看作理想電流表，則(

)A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為2πrad/sB.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為0.2πVD.一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為2π2JC8.如圖所示，紙面內(nèi)有一單匝“凹”字形金屬線圈組成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的總電阻為R，邊長如圖所示．線圈繞ab軸做角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．則從圖示位置(

)A.轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)回路中電流方向發(fā)生改變B.轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量為零C.轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3BL2ωC9.如圖所示，n匝矩形線圈abcd，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線OO′恰好位于ab和cd中點(diǎn)的連線上，線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈與一個(gè)阻值為R的電阻相連，其他電阻不計(jì)．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，下列說法中正確的是(

)D二、

計(jì)算題10.(2024·南京一中)圖甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸按如圖甲所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n＝50匝，電阻r＝2Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，阻值R＝8Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化，取π＝3.14.求：(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值．(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°，通過電阻R的電荷量和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】

(1)100V

(2