物理3-2人教版精编习题含详解答案第五章第一节交变电流剖析.doc

第五章　交变电流 第一节　交变电流 [学习目标]　1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念．　2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律．　3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义． 一、交变电流和交变电流的产生 (阅读教材第31页第1段至第32页第3段) 1．交变电流 (1)交变电流的定义：大小和方向都随时间周期性变化的电流，简称交流． (2)直流：方向不随时间变化的电流． 2．交变电流的产生 (1)典型模型在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流．实验装置如图所示． (2)中性面：线圈在磁场中转动过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面． 拓展延伸———————————————————(解疑难) 1．中性面的特点：磁通量Φ最大，磁通量的变化率＝0，瞬时感应电动势e＝0，瞬时感应电流i＝0，电流的方向将发生改变． 2．垂直中性面的垂面特点：磁通量Φ＝0，磁通量的变化率最大，瞬时感应电动势、瞬时感应电流最大． 1.(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．(　　) (2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大．(　　) (3)当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流．(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√ 二、交变电流的变化规律 (阅读教材第32页第4段至第33页第1段) 1．正弦式交变电流的定义：按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流． 2．正弦式交变电流的表达式 瞬时电动势：e＝Emsin ωt， 瞬时电压：u＝Umsin_ωt， 瞬时电流：i＝Imsin_ωt. 式中Em、Um、Im分别表示电动势、电压、电流的峰值． 拓展延伸———————————————————(解疑难) 1．峰值表达式 Em＝NBSω＝NΦmω Im＝. 2．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式 从中性面位 置开始计时 从与中性面垂直 的位置开始计时 磁通量 Φ＝Φmcos ωt ＝BSωcos ωt Φ＝Φmsin ωt ＝BSωsin ωt 感应电动势 e＝Emsin ωt ＝NBSωsin ωt e＝Emcos ωt ＝NBSωcos ωt 电压 u＝Umsin ωt ＝sin ωt u＝Umcos ωt ＝cos ωt 电流 i＝Imsin ωt ＝sin ωt i＝Imcos ωt ＝cos ωt 2.(1)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中，某些特殊时段，可能感应电动势和磁通量同时变大．(　　) (2)表达式为e＝Emsin ωt的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e＝Emsin的交变电流也是正弦式交变电流．(　　) (3)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时值也越大．(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)× 交变电流的产生过程 [学生用书P41] 　本类问题主要从中性面和它的垂直面两个位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势大小和感应电流的方向等几个方面进行考查． ———————————(自选例题，启迪思维) 1.矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，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，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 [解析]　线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，也应该知道此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大．故C、D选项正确． [答案]　CD 2.如图所示，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，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在～这段时间内(　　) A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率先减小后增大 [解析]　根据ω＝，＝，＝T，由于从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，故～T时间内线圈中的感应电流先增大后减小，穿过线圈的磁通量先减小后增大，而磁通量的变化率先增大后减小，故B正确． [答案]　B 3.(2015·河南平顶山高二检测)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′