人教版高中物理选择性必修第二册《3.1-交变电流》练习题(解析版).docxVIP

3.1交变电流【四大题型】

【人教版2019】

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【题型1区别交变电流与直流】 2

【题型2交变电流产生原因的理解】 3

【题型3正弦式交变电流的变化规律】 4

【题型4交变电流的图像】 6

知识点1：交变电流

1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．

2．常见的交变电流的波形图

实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示．

3．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．

知识点2：交变电流的产生

交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直．

知识点3：交变电流的变化规律

1．中性面

(1)中性面：与磁感线垂直的平面．

(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零．

2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsinωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝NωBS.

3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．

4．正弦式交变电流和电压

电流表达式i＝Imsinωt，电压表达式u＝Umsinωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．

5．交变电流的峰值

Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).

6．电动势峰值Em＝NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．

如图所示的几种情况中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同．

知识点4：交流发电机

1．主要构造：电枢和磁体．

2．分类

(1)旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动．

(2)旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动．

【题型1区别交变电流与直流】

【例1】(多)(2023·三明期中)下列图像描述的电流属于交变电流的是()

【变式1-1】(多)下列图像中属于交变电流的有()

【变式1-2】（2022·白银期中）在交变电流产生的实验中，关于中性面，下列说法正确的是（）

A．此时线圈垂直切割磁感线，感应电流最大

B．磁感线垂直该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率也最大

C．线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变

D．线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量的变化率为零，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变

【变式1-3】如图所示为某交流发电机原理示意图，则（）

A．图示位置线圈中电流为零

B．图示位置穿过线圈的磁通量量大

C．该发电机是利用电磁感应现象制成的

D．该发电机工作时把电能转化为机械能

【题型2交变电流产生原因的理解】

【例2】(2023·汪清期末)如图所示线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是()

【变式2-1】在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路．t1、t2时刻线框分别转到如图甲、乙所示的位置，图甲中线框与磁感线平行，图乙中线框与磁感线垂直，下列说法正确的是()

A．t1时刻穿过线框的磁通量最大

B．t1时刻通过电阻的电流最大，方向从右向左

C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快

D．t2时刻通过电阻的电流最大，方向从右向左

【变式2-2】(多)下图中，哪些情况线圈中产生了交变电流()

【变式2-3】交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是()

A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大

B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零

C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大

D．转到图丁位置时，AB边中感应电流方向为A→B

【题型3正弦式交变电流的变化规律】

【例3】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝eq\f(\r(2),π)T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω.求：

(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．

(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式．

(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．

(4)线圈从开始计时经eq\f(1,6)s时线圈中的感应电流的瞬时值．

(5)电阻R两端电压的瞬时值表达式．

【变式3-1】交流发电机工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e′变为()

A．Emsin?eq\f(ωt,2) B．2Emsin?eq\f(ωt,2)

C．E