专题42+交变电流的产生及变化规律-2017-2018学年高二物理专题提升之电学+word版含解析

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1、专題42交变电流的产生及变化规律—:专题概述交变电流的产生1.对屮性而的理解仃)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面.(2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零.(3)线圈平面与中性血垂直吋，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大,产生的感应电动势最大.(4)线圈每经过屮性面一次，电流方向就改变一次,线圈转动一周，两次经过屮性面，所以电流的方向改变两次.2.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)律物理量函数表达式图象磁通量0=0luCOS3t=BScOS3t—电动势e=£isin3t=门B

2、Sasin3t-Em—电压u—using广一sin3tR-rr£—电流&z—Asint—c、sin3tR+r•fAn二：典例精讲典例1：如图甲所示，矩形线圈臼％d在匀强磁场屮逆时针匀速转动时，线圈屮产生的交变电流如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向，贝U()i/ALJLJL2LJLJUL±Jmp-jmrnABCD甲A.乙图中血时间段对应甲图中zl至〃图的过程B.乙图中c吋刻对应甲图中的C图C.若乙图中d等于0.02s,则1s内电流的方向改变了50次D.若乙图屮b等于0.02s,则交流电的频率为50Hz【答案】A【解析】由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中

3、线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过”周期电流达到最犬值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此甲图中A至B图的过程电流为正，且从零逐渐増大到最大值，A对；甲图中的C图对应的电流为零，E错；每经过中性面一次线圈中的电流方向就要改变一次，所以一个周期内电'流方向要改变两次，所以在乙團中对应。"段等于交变电流的一个周輒若已知"等于0一02即则频率为50Hz,Is内电流的方向将改变100次，C错；若乙图中b等于0.02s,则交'流电的频率应该为25Hz,D错。典例2：（多选）如图所示，対为半圆形导线框，圆心为％川是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为&两导线框在同一

4、竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线0”。的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面.现使线框.仏河在Z=0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过G和O的轴，以相同的周期7逆时针匀速转动，贝9（）XXXXXXXXXXXXXXXX冬XXX°NxXMNA.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在十=｛寸，两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【解析】当导线框进入磁场过程中，根据E=^BW3可得，感应电动势恒定，感应电流恒定，不是正弦式交流电，A错误，C正确；当导线框进入磁场时，

5、根据楞次定律可得，两导线框中的感应电流方向为逆时针,当导线框穿出磁场时，根据楞次定律可得，导线框中产生的感应电流方向为顺时针，所以感应电流的周期和导线框运动周期相等，B正确；导线框川在完全进入磁场后有f时间穿过导线框的磁通量不变化，没有感TQT应电动势产生，即导线框川在0〜玄和〒〜T内有感应电动势，其余时间内没有；而导线框弭在整个过程中都有感应电动势，即便两导线框电阻相等，两者的电流有效值不会相同，D错误.典例3：（多选）图甲是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，@）为交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴Off沿逆时针方向匀速转动，从图

6、甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是（）A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50兀rad/sC.f=0.01s时，线圈平面与磁场方向平行D.f=0.02s时,电阻斤中电流的方向自右向左【答案】AC【解析】电流表测量的是电路中电'流的有效值片10A,选项A正确.由题團乙可知，8002劭所以句=7-JTy=l（XhLrad/s,选项B错误./=O.O1s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确.Z=0.02s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时尺中电流的方向自左向右，选项D错误.三总结提升交变电流瞬时值表达式的书写

7、基本思路⑴确定交变电流的峰值，根据已知图象或由公式EBS3求出相应的峰值.（2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.①线圈从屮性面开始转动，则i~t图象为正弦函数图象，函数式为i=lmsin3t.②线圈从垂直中性面开始转动，则图象为余弦函数图象，函数式为i=Imcos3t.四提升专练1.（多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动吋产生了交变电流，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.每当线框经过中性面时，感应电流方向就改变一次D.线框经