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2018年河北省邢台市高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流2学案(无答案)新人教版选修3-2
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.2
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