高中物理选修3-2教案 5.1 认识交流电

5.1交变电流第四章复习1．磁通量穿过某一面积的磁感线条数；标量，但有正负；=_______；单位Wb，1Wb=1T·m2。

2．电磁感应现象利用磁场产生电流的现象；产生的电流叫______电流，产生的电动势叫_______；产生的条件是_______________3．楞次定律感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化；判定感应电流和感应电动势方向的一般方法；适用于各种情况的电磁感应现象。

4．右手定则让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体做切割磁感线运动的方向，四指的指向就是导体内部产生的感应电流或感应电动势的方向；仅适用导体切割磁感线的情况。

5．法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比；E=______6．动生电动势的计算法拉第电磁感应定律特殊情况；E=_____复习题1．闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，若导线分别按照下图中各情况在纸面内运动，能在电路中产生感应电流的情形是（）A、都会产生感应电流B、都不会产生感应电流C、甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流D、甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流2．如图4所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B是两个相同的灯泡，则( )A．S闭合瞬间．A、B同时亮，然后A逐渐变暗到熄灭，B变得更亮；S断开瞬间，A亮一下才熄灭，B立即熄灭B．S闭合瞬间，L A很亮，L B逐渐亮；S断开瞬间，L A逐渐熄灭，L B立即熄灭C．S闭合瞬间，L A、L B同时亮，然后L A熄灭，L B亮度不变；S断开瞬间，L A亮一下才熄灭，L B立即熄灭；D．S闭合瞬间，L A不亮，L B很亮；S断开瞬间，L A、L B立即熄灭3．如图所示有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度均为B＝0.5 T，两边界间距s＝0.1 m，一边长L＝0.2 m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻为R＝0.4 Ω，现使线框以v＝2 m/s的速度从位置Ⅰ匀速运动到位置Ⅱ，则下列能正确反映整个过程中线框a、b两点间的电势差U ab随时间t变化的图线是（）4．如图所示，两块水平放置的平行金属板间距为d，定值电阻的阻值为R，竖直放置线圈的匝数为n，绕制线圈导线的电阻为R，其他导线的电阻忽略不计．现在竖直向上的磁场B穿过线圈，在两极板中一个质量为m，电量为q，带正电的油滴恰好处于静止状态，则磁场B的变化情况是（）A．均匀增大，磁通量变化率的大小为2mgdnqB ．均匀增大，磁通量变化率的大小为mgdnq C ．均匀减小，磁通量变化率的大小为2mgdnqD ．均匀减小，磁通量变化率的大小为mgdnq5．如图所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断中正确的是( )A ．金属环在下落过程中的机械能守恒B ．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C ．金属环的机械能先减小后增大D ．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力6．法拉第通过精心设计的一系列试验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。

在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是A ．既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B ．既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C ．既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D ．既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流 第五章 交流与直流 1． 交变电流______和_____都随时间做周期性变化的电流；简称交流(AC)。

______不随时间变化的电流称为直流（DC ）。

2． 正弦交流电的产生闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生的就是正弦交流电。

为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析.(甲)B ⊥S ， Φ最大， E=0 , I=0 此为______面(乙)B ∥S ，φ=0，E 最大，I 最大，感应电流方向b 到a(丙)____________________________ (丁)____________________________ (戊)____________________________ 思考、(1).线圈转动一周，电流方向改变多少次？(2).线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？(3).线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？ 中性面在磁场中与_______垂直的平面称为中性面。

线圈处于中性面时，其磁通量______,磁通量的变化率______，电流________ 线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次． 3.交变电流的变化规律N 匝面积为S 的线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的磁场中匀速转动，从中性面开始计时，电动势的函数形式为e =m E ·sin ωt ；m E =nBS ω u=_________,i=__________ 拓展:为什么m E =nBS ω=NB ωS线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，变化率为零，感应电动势为零；线圈与中性面垂直时，磁通量为零，变化率最大，感应电动势最大；线圈转一周经过中性面两次，电流方向变化两次。

正弦交流电与余弦交流电正弦交流电从线圈与磁感线________开始计时 余弦交流电从线圈与磁感线________开始计时t NBLv e ωsin 2=2Lv ω=t L NB e ωωsin 2= 2L NB E m ω=1．以下各选项中属于交流电的是2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0Ω，外接一只电阻为9.0Ω的灯泡，则A ．电压表V 的示数为20VB ．电路中的电流方向每秒改变5次C ．灯泡实际消耗的功率为36WD ．值电动势随时间变化的瞬时表达式为20cos5()e t V π=3．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5．0Ω，现外接一只电阻为95．0Ω的灯泡，如图乙所示，则（ ）A ．电压表V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24．2 J 4．如图所示，矩形闭合线圈ABCD 在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，当线圈平面转到与磁场方向垂直的位置时A．穿过线圈的磁通量最小 B ．线圈中的感应电流为零 C ．线圈中的感应电动势最大 D ．AB 边所受的安培力最大 5．某交流发电机工作时的电动势随时间的变化规律为，如果转子的转速n 提高1倍，其它条件不变，则电动势随时间的变化规律将变为（ ） A ． B ． C ．D ．6．一线圈在磁场中转动产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如右图所示。

由图可知A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin25 πt （V ）B ．0.01秒末线圈处中性面的位置C ．该交流电电压的有效值为1002VD ．若将该交流电压加在阻值为R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W7．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示。

如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值变为A. 200VB. 1002VC. 50VD. 25V 8．（12分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度1T 2B π=，矩形线圈的匝数N=100，边长L ab =0.20m ，L bc =0.10m ，以300r/min 的转速匀速转动，从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：（1）交变电动势的瞬时值表达式； （2）若线圈总电阻为2Ω，线圈外接电阻为8Ω，求出电流的瞬时值和电压表读数； （3）线圈由图示位置转过π/2的过程中，交变电动势的平均值。

【答案】D【解析】本题是考查产生感应电流条件的掌握，闭合电路的一部分导体切割磁感线才会在电路中产生感应电流，甲、丙图ab 导体均切割磁感线故会产生感应电流。

D 选项正确。

思路分析：此处使用产生感应电流的条件进行判定：即闭合回路，穿过闭合回路的磁通量发生变化（一部分导体切割磁感线）。

【答案】A【解析】S 闭合瞬间．A 、B 同时亮，电感线圈的阻碍作用逐渐减小，最后把LA 短路，LA 熄灭，S 断开瞬间，自感线圈产生与原电流相同的自感电流，逆时针流过LA ，LA 亮一下才熄灭，B 立即熄灭，A 对； 【答案】 A 【解析】试题分析: 设正方形每个边的电阻为r ，cd 边未进入右方磁场时线框时，ab 边切割产生感应电动势，大小为E=BLv=0.5×0.2×2V=0.2V，ab 边是电源，ab 两端电势差U ab =E rr r+33=0.15V ，由楞次定律判断出感应电流方向沿顺时针方向，则a 的电势高于b 的电势，U ab 为正；cd 边进入磁场后，线框中虽然感应电流为零，但ab 两端仍有电势差，由右手定则判断可知，a 的电势高于b 的电势，U ab 为正，所以U ab =E=0.20V ；ab 边穿出磁场后，只有cd 边切割磁感线，cd 边相当于电源，由右手定则知，a 点的电势高于b 的电势，U ab =E rr r+3=0.05V ．故选A 【答案】A 【解析】试题分析:正电荷q 处于静止状态，电场力竖直向上，则电容器的上极板带负电，根据楞次定律，可得：穿过线圈的磁通量在均匀增大；线框产生的感应电动势：tn E ∆∆Φ=；通过线框的电流：R EI 2=，电容器板间的电场强度dUE =场，又 U=IR ，油滴所受电场力：场qE F =，对油滴，根据平衡条件得：F=mg ，所以磁通量变化率的大小为 nqmgdt 2=∆∆Φ，故A 正确，B 、C 、D 错误。

【答案】B D【解析】金属环在下落过程中磁通量发生变化，由感应电流产生，机械能不守恒，A 错；由能量守恒可知，重力势能的减小量转为动能的增加量和焦耳热的产生，B 对；金属环的机械能始终减小，C 错；由楞次定律，安培力的效果总是阻碍磁通量的变化，所以两者间的安培力为斥力，D 对； 【答案】A 【解析】试题分析：静止导线上的稳恒电流产生稳定的磁场，穿过静止线圈的磁通量没有变化，不能在静止的线圈中感应出电流．符合题意．A 正确．稳恒电流产生的磁场是稳定的，穿过在近旁运动的线圈的磁通量可能变化，可在近旁运动的线圈中感应出电流．不符合题意．B 错误．静止的磁铁周围的磁场是稳定的，在其近旁运动的导体中可切割磁感线产生感应出电动势．不符合题意．C 错误．运动导线上的稳恒电流在空间产生的磁场是变化的，穿过近旁线圈中的磁通量在变化，可感应出电流．不符合题意．故D 错误． 1．C 【解析】试题分析：交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是C ，故C 是交流电，ABD 是直流电。