姓名： 班级 第 1 节 交变电流 本课重点 理解交流电的产生 本课难点 会解决交流电的问题 一、单选题 1．在匀强磁场中，一正方形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动时，产生的电动势随时间变化的规律为 1 e  Em sin t 。如果将线框的边长变为原来的 2 倍，转速变为原来的 2 ，其他条件不变，则电动势随时间变化的 规律为（　　） A． e�  Em sin t B． e�  2 Em sin 2t � C． e  Em sin  t 2  2 Em sin D． e�  t 2 2．关于交变电流，下列说法正确的是（　　） A．大小不变，方向不改变的电流是交变电流 C．大小变化，方向改变的电流是交变电流 B．大小变化，方向不改变的电流是交变电流 D．大小不变，方向改变的电流不是交变电流 3．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，则（ ） A．在 A 和 C 时刻线圈平面和磁场垂直 B．在 B 和 D 时刻线圈中的磁通量为零 C．在 B 和 D 时刻线圈中的磁通量最大 D．B 和 D 时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大 4．在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量 随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为 2Ω，则（　　） A．t＝0 时，线圈平面垂直于磁感线 B．t＝1s 时，线圈中的电流改变方向 C．t＝1.5s 时，线圈中磁通量的变化率最大 D．t＝2s 时，线圈中的感应电流最大 5．如图所示，为交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环 和电刷保持与外电路的闭合，线圈沿顺时针方向匀速转动通过图中位置瞬间，下列说法正确的是（　　） A．穿过线圈的磁通量最大 B．通过电阻的电流瞬时值最大 C．穿过线圈的磁通量的变化率为零 D．AB 边的电流方向由 B 到 A 6．如图所示，交流发电机内矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为零 B．图示时刻穿过线圈磁通量最大，感应电动势最大 C．线圈从图示时刻转过 90°时，磁通量变化最快 D．线圈在图示时刻，磁通量变化最快 7．下列事物与磁现象无关的是（　　） A．白炽灯 B．电动机 C．指南针 D．交流发电机 8．线圈在匀强磁场中转动时产生交变电流，下列说法正确的是（　　） A．线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 B．线圈每转动一周，感应电动势出现两次最大值 C．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量变化最快 D．线圈平面每经过中性面时，穿过线圈的磁通量达到最小值 二、多选题 9．一矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间变化 (如图)，下列说法正确的是（ ） A．线圈转动的角速度为 200rad / s � s2 时线圈中感应电动势为零 B．在 t  0.5π10 � s2 时线圈中感应电动势正在增大 C．在 t  0.3π10 � s2 时线圈中感应电动势为零 D．在 t  0.25π10 10．将一段铜制裸导线弯折成如图甲所示形状的线框，将它置于一节干电池的正极上（线框上端的弯折位置与 正极良好接触），一块圆柱形强磁铁 N 极向上吸附于电池的负极，使导线框下面的两端 P、Q 套在磁铁上并与 磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”，如图乙所示。关于该电动 机，下列说法正确的是（　　） A．俯视，线框将顺时针转动 B．若将磁铁吸附在负极的磁极对调，线框转动的方向不变 C．电池的输出功率一定大于线圈转动时的机械功率 D．若线圈电阻不受发热影响，则线圈从静止开始转动的过 中，线框中电流保持不变 11．一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势 e＝10sin4πt(V)则（ ） A．交流的频率是 4πHz C．当 t＝0.5 时，e 有最大值 B．当 t＝0 时线圈平面跟磁感线垂直 D．交流电的周期是 0.5s 程 12．下列各图中，线圈中能产生交变电流的是（　　） A． B． C． D． 13．如图甲所示，一个矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内的磁通量随时间 t 变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A．t1 时刻线圈中的感应电动势最大 C．t3 时刻线圈平面与中性面重合 B．t2 时刻 ab 的运动方向与磁场方向垂直 D．t4、t5 时刻线圈中感应电流的方向相同 三、解答题 l2 l1  14．在如图所示的交流发电机线圈中，如果 ab 边长为 ，bc 边长为 ，线圈转动的角速度为 ，线圈匝数为 n，磁感应强度为 B，从图示位置开始转动，线圈电阻不计。 (1)求交变电动势的峰值 Em ； (2)求通过电阻 R 的电流的瞬时值表达式。 15．如图所示，一个不变形的单匝闭合圆形线圈的面积为 S，电阻为 R，放在匀强磁场中，且线圈平面与磁场方 2 向垂直，磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律为 B  B0 sin T t 。 (1)在 0~T 时间内，哪些时刻线圈中产生的感应电动势最大？ (2)在 T 3T ~ 时间内，通过线圈某一横截面的电荷量是多大？ 4 4 参考答案 1．D 【详解】 线框中产生的电动势的最大值 Em  NBS  NBL2 将线框的边长变为原来的 2 倍，转速变为原来的 1 2 后，角速度变为  ，电动势的最大值变为 2Em ，则电动势随 2 时间变化的规律为 e�  2 Em sin  t 2 故选 D。 2．C 【详解】 交变电流是指电流方向随时间作周期性变化的电流，故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 3．C 【详解】 A．在 A 和 C 时刻，感应电流最大，则此时线圈平面和磁场平行，选项 A 错误； BCD．在 B 和 D 时刻，感应电动势为零，则此时线圈与磁场方向垂直，线圈的磁通量最大，通过线圈的磁通量 的变化率的绝对值最小，选项 BD 错误，C 正确； 故选 C。 4．D 【详解】 A．根据图像可知，在 t  0 时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，选项 A 错误； B．   t 图像的斜率为  t ，即表示磁通量的变化率，在 0.5s ~ 1.5s 之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势 方向不变，则电流方向不变，选项 B 错误； C．   t 图像的斜率为  C t ，t＝1.5s 时，斜率为零，则线圈中磁通量的变化率为零，选项 错误； D．根据法拉第电磁感应定律可得 EN  t 所以在 t  2s 时，斜率为最大，则感应电动势为最大，感应电流最大，选项 D 正确。 故选 D。 5．B 【详解】 ABC．线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大， 根据 I E R 所以感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，AC 错误 B 正确； D．线圈的 AB 边切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有 A 指向 B，D 错误。 故选 B。 6．D 【详解】 AB．图示时刻穿过线圈磁通量为零，感应电动势为最大，AB 错误； C．线圈从图示时刻转过 90°时，线圈平面与磁场垂直，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最小，感应电动势 为零，由 En  t 可知，磁通量变化最慢，C 错误； D．线圈在图示时刻，线圈的竖直边切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，磁通量变化最快，D 正确。 故选 D。 7．A 【详解】 A．白炽灯是利用电流的热效应工作的，与磁现象无关，A 正确； B．电动机是利用电流在磁场中受到的安培力工作的，与题意不符，B 错误； C．指南针是小磁针在地磁场的作用下偏转而进行指明方向的，与题意不符，C 错误； D．交流发电机是利用电磁感应现象工作的，与题意不符，D 错误。 故选 A。 8．B 【详解】 A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周的过程中两次经过中性面，故电流方 向改变两次，A 错误； B．当线圈平面与磁感线平行时，线圈中的磁通量最小，但此时导线切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电 动势最大，线圈转动一周的过程中两次线圈平面与磁感线平行时，感应电动势出现两次最大值，B 正确； C．当线圈与磁感线垂直时，经过中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，由于没有任何一边切割磁感线，线圈 中没有感应电动势产生，穿过线圈的磁通量变化最慢，CD 错误。 故选 B。 9．ACD 【详解】 根据图像可知： -2 T = �10 s 所以：  2 2  200rad/s ，  m  1.0 �10 Wb T 所以： E m  n  m  2V ； A.由上面的分析可知线圈转动的角速度为 200rad / s ，故 A 正确； B. C. D. t  0.5π10 � s2 t  0.3π10 � s2 t  0.25π10 � s2 时刻，磁通量等于零，但  的变化率达最大，即感应电动势最大，故 B 错误； 时刻，磁通量减小，而感应电动势却在增大，故 C 正确； 时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故 D 正确。 10．AC 【详解】 AB．假设磁铁下端为 N 极，上端为 S 极，则线框周围的磁感线向上，一定会有垂直导线向上的分量，由于线框 的下端靠近磁极，所以受力起主要作用，根据电池正负极画出电流的方向如图，根据左手定则判断安培力的方 向如图，说明线框从上向下看，逆时针转动； 线框中有电流，就能够转动，所以导线框下面两端 P、Q 有一端与磁铁表面不接触，线框中也有电流，能够转 动；改变磁场的方向，根据上述原理可知线框转动的方向改变，B 错误， A 正确； C．电池的输出功率一部分转化为线圈转动的机械功率，一部分用于电阻产生热量，C 正确； D．线框从静止开始旋转达到稳定的过程中，导线框切割磁感线会产生反电动势，电流会减小，D 错误。 故选 AC。 11．BD 【详解】 A. 交流电动势 e=10sin4πt（V），交流的频率 f   4π  Hz  2Hz 2π2π 故 A 项错误； B. 当 t=0 时 e=0，此时线圈处在中性面上，即线圈平面跟磁感线垂直，故 B 项正确； C. 当 t=0.5 时，e=0，故 C 错误； D. 交流电的周期 T 1  0.5s f 故 D 项正确。 12．AC 【详解】 A．当线圈转动时