模塊一 知識(shí)掌握
知識(shí)點(diǎn)一 交變電流與直流
【情境導(dǎo)入】
我們的照明用電為220的交流電，交流電的方向和直流電的方向有什么不同？
【答案】
交流電方向在做周期性變化，而直流電方向不變。
【知識(shí)梳理】
1．交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流．
2．直流：方向不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為直流．
【重難詮釋】
1．交變電流
大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫作交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流．
2．常見(jiàn)的交變電流的波形圖
實(shí)際應(yīng)用中，交變電流有著不同的變化規(guī)律，常見(jiàn)的有以下幾種，如圖所示．
3．直流
方向不隨時(shí)間變化的電流叫作直流，大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫作恒定電流．
（2023春?拉薩期末）下列圖像中不屬于交流電的有（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，電流的大小是否變化對(duì)其沒(méi)有要求。電流的方向變化的是ACD選項(xiàng)，電流方向沒(méi)有變化的是B選項(xiàng)，故ACD是交流電，B是直流電。
本題選擇不是交流電的，
故選：B。
（2023春?富平縣期末）對(duì)于如圖所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖像，下列描述正確的是（ ）
A．電流的大小變化，方向不變，不是交變電流
B．電流的大小不變，方向變化，是交變電流
C．電流的大小和方向都變化，是交變電流
D．電流的大小和方向都不變，是直流電
【解答】解：由圖像可知，電流的方向不變，而大小做周期性變化，所以不是交流，而是直流，但不是恒定電流，故A正確，BCD錯(cuò)誤；
故選：A。
（2022春?蒲城縣校級(jí)期中）關(guān)于交變電流與直流電的說(shuō)法中，不正確的是（ ）
A．如果電流大小做周期性變化，則不一定是交變電流
B．直流電的大小可以變化，但方向一定不變
C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的
D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性變化
【解答】解：A、如果只有電流做周期性變化而電流方向不變，則為直流電；故A正確；
B、直流電的大小可以變化，但方向一定不變；故B正確；
C、只要電流的方向發(fā)生變化，則就是交流電，不一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的；故C錯(cuò)誤；
D、交流電的最大特征是交流的方向發(fā)生周期性變化；故D正確；
本題選錯(cuò)誤的；故選：C。
知識(shí)點(diǎn)二 交變電流的產(chǎn)生
【情境導(dǎo)入】
假定線圈繞OO′軸沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，則：
(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，線圈中的電流方向如何變化？
(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流有最小值和最大值時(shí)線圈分別在什么位置？
答案 (1)
(2)線圈轉(zhuǎn)到甲或丙位置時(shí)線圈中感應(yīng)電流最小，為零，此時(shí)線圈所處的平面稱(chēng)為中性面．線圈轉(zhuǎn)到乙或丁位置時(shí)線圈中的感應(yīng)電流最大，此時(shí)線圈處在垂直中性面的位置．
【知識(shí)梳理】
交流發(fā)電機(jī)的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直．
【重難詮釋】
兩個(gè)特殊位置
1．中性面位置(S⊥B，如圖中的甲、丙)
線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置，此時(shí)Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)為0，e為0，i為0.
線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，線圈轉(zhuǎn)一圈電流方向改變兩次．
2．垂直中性面位置(S∥B，如圖中的乙、丁)
此時(shí)Φ為0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．
（2023春?思明區(qū)校級(jí)期末）如圖是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，圖甲到圖丁分別表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的四個(gè)位置，其中甲、丙中的線圈與磁場(chǎng)方向垂直，乙、丁中線圈與磁場(chǎng)方向平行，則在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，產(chǎn)生直流電流
B．轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
C．轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大
D．轉(zhuǎn)到圖乙和圖丁位置時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反
【解答】解：A．題圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，線圈轉(zhuǎn)至乙圖所示位置時(shí)，由右手定則知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)镈CBA，在外電路中水平向右流經(jīng)電阻，線圈轉(zhuǎn)至丁圖所示位置時(shí)，由右手定則知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)锳BCD，在外電路中水平向左流經(jīng)電阻，所以產(chǎn)生交流電流，故A錯(cuò)誤；
B．轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí)，線圈中磁通量為零，磁通量變化率最大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故B錯(cuò)誤；
C．轉(zhuǎn)到圖丙位置時(shí)，線圈中磁通量最大，磁通量變化率為零，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為零，故C錯(cuò)誤；
D．轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí)，AB邊向下切割磁感線，由右手定則可知線圈中的電流方向?yàn)锳DCBA；轉(zhuǎn)到圖丁位置時(shí)，AB邊向上切割磁感線，由右手定則可知線圈中的電流方向?yàn)锳BCDA；所以感應(yīng)電流方向相反，故D正確。
故選：D。
（2023?紹興二模）在物理選修課中，小明著手研究某款發(fā)電機(jī)，做如下嘗試：如圖甲所示，第一次在發(fā)電機(jī)的矩形線框處加水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；如圖乙所示，第二次在矩形線框處加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。矩形線框繞對(duì)稱(chēng)軸OO'，以一定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，給外電阻R供電。比較通過(guò)R中的電流，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．甲、乙都為直流電
B．甲、乙都為交流電
C．甲是直流電，乙是交流電
D．甲是交流電，乙是直流電
【解答】解：根據(jù)右手定則可知，甲圖中電流方向始終不變，為直流電；圖乙中經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流方向改變，是交流電，故C正確，ABD錯(cuò)誤。
故選：C。
（2023春?天河區(qū)校級(jí)期中）交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示，當(dāng)線圈ABCD繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．圖示位置磁通量最大，磁通量的變化率最大
B．圖示位置電流最大，方向?yàn)锳→B
C．從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，電流方向?qū)l(fā)生改變
D．從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值
【解答】解：AB、由圖可知，圖示位置線圈平面與磁感線的方向垂直，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應(yīng)電流為零，故AB錯(cuò)誤；
CD、從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線圈平面與磁感線的方向平行，穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值，電流方向不發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
知識(shí)點(diǎn)三 正弦式交變電流的變化規(guī)律
【情境導(dǎo)入】
如圖所示，線圈平面繞bc邊的中點(diǎn)從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω.經(jīng)過(guò)時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt.設(shè)ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線圈面積S＝L1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則：
(1)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？
(2)整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？
(3)若線圈有N匝，則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？
答案 (1)eab＝BL1vsin ωt＝BL1eq \f(L2ω,2)sin ωt
＝eq \f(1,2)BL1L2ωsin ωt＝eq \f(1,2)BSωsin ωt.
(2)整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由ab和cd兩邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)組成，且eab＝ecd，所以e總＝eab＋ecd＝BSωsin ωt.
(3)若線圈有N匝，則相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，所以e＝NBSωsin ωt.
【知識(shí)梳理】
1．中性面
(1)中性面：與磁感線垂直的平面．
(2)當(dāng)線圈平面位于中性面時(shí)，線圈中的磁通量最大，線圈中的電流為零．
2．從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsin ωt，Em叫作電動(dòng)勢(shì)的峰值，Em＝NωBS.
3．正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)正弦式電流．
4．正弦式交變電流和電壓
電流表達(dá)式i＝Imsin ωt，電壓表達(dá)式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分別是電流和電壓的最大值，也叫峰值．
【重難詮釋】
1．正弦式交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式
(1)從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt
(2)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)
e＝Emcs ωt，i＝Imcs ωt，u＝Umcs ωt.
2.交變電流的峰值
Em＝NωBS，Im＝eq \f(NωBS,R＋r)，Um＝eq \f(NωBSR,R＋r).
說(shuō)明 電動(dòng)勢(shì)峰值Em＝NωBS由線圈匝數(shù)N、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω和線圈面積S決定，與線圈的形狀無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)．
如圖所示的幾種情況中，如果N、B、ω、S均相同，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值均相同．
（2023?河南模擬）如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電表。單匝線框繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较蛞越撬俣圈兀?00π（rad/s）勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)。已知ΦmWb，電阻R＝5Ω，其余電阻忽略不計(jì)，下列判斷正確的是（ ）
A．電流表的示數(shù)約為14.1A
B．1s內(nèi)電流的方向改變50次
C．0.01s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0
D．1個(gè)周期內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為10J
【解答】解：A、磁通量最大值Φm＝BS，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值，理想交流電表示數(shù)為有效值，則電流表的示數(shù)，故A正確；
B、交流電的周期，電流每次經(jīng)過(guò)中性面時(shí)電流方向改變，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，t＝1s＝50T，所以1s內(nèi)電流的方向改變100次，故B錯(cuò)誤；
C、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emcsωt＝100cs100πt（V），把0.01s代入表達(dá)式，則e＝﹣100V，故C錯(cuò)誤；
D、一個(gè)周期內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
（2023?宣州區(qū)校級(jí)模擬）如圖1為小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N，S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较蛞越撬俣圈貏蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示，下列結(jié)論正確的是（ ）
A．線圈從圖1所示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)是圖2的計(jì)時(shí)起點(diǎn)
B．每經(jīng)過(guò)圖1所示位置1次，電流方向改變1次
C．若線圈的匝數(shù)為20，則電動(dòng)勢(shì)的最大值是20V
D．若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，則磁通量變化率的最大值增大
【解答】解：A、由圖2可知，t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為0，線圈與磁場(chǎng)平行，則圖1所示位置是圖2的計(jì)時(shí)起點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；
B、經(jīng)過(guò)圖1所示位置時(shí)電流方向不改變，線圈經(jīng)過(guò)圖1所示位置的垂直位置1次時(shí)，電流方向改變1次，故B錯(cuò)誤；
C、由圖讀出周期T＝0.4s，磁通量的最大值Φm＝0.2Wb，則電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBSω＝NΦm?20×0.2V＝20πV，故C錯(cuò)誤；
D、由Em＝NBSω知，增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，電動(dòng)勢(shì)的最大值增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝N知磁通量變化率的最大值增大，故D正確。
故選：D。
（2023春?西城區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，甲→乙→丙→丁→甲過(guò)程是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的示意圖，線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在金屬滑環(huán)L上，用導(dǎo)體制成的兩個(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路連接。已知線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電路中的最大電流為Im。下列選項(xiàng)正確的是（ ）
A．在圖甲位置時(shí)，線圈中的磁通量最大，感應(yīng)電流最大
B．從圖乙位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為i＝Imsinωt
C．在圖丙位置時(shí)，線圈中的磁通量最大，磁通量的變化率也最大
D．在圖丁位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，cd邊電流方向?yàn)閐→c
【解答】解：A.圖（甲）中，線圈在中性面位置，故穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量變化率為0，感應(yīng)電流為零，故A錯(cuò)誤；
B.圖（乙）中線圈與磁場(chǎng)平行，此時(shí)感應(yīng)電流最大，則線圈中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系是i＝Imcsωt，故B錯(cuò)誤；
C.當(dāng)線圈位于圖（丙）位置時(shí)，線圈在中性面位置，故穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，故C錯(cuò)誤；
D.當(dāng)線圈位于圖（?。┪恢脮r(shí)，磁通量最小，磁通量的變化率最大，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，根據(jù)右手定則可知cd邊感應(yīng)電流方向?yàn)閐→c，故D正確。
故選：D。
知識(shí)點(diǎn)四 交變電流的圖像
【重難詮釋】
如圖甲、乙所示，從圖像中可以得到以下信息：
(1)交變電流的峰值Em、Im.
(2)兩個(gè)特殊值對(duì)應(yīng)的位置：
①e＝0(或i＝0)時(shí)：線圈位于中性面上，此時(shí)eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．
②e最大(或i最大)時(shí)：線圈平行于磁感線，此時(shí)eq \f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.
(3)e、i大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律．
（2023春?龍巖期末）如圖甲所示是某發(fā)電機(jī)的示意圖。使線圈a沿軸線做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，線圈a中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。線圈a連接了一個(gè)電阻R和理想電壓表。線圈a及導(dǎo)線的電阻均不計(jì)。則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．電壓表示數(shù)為0.5V
B．線圈a輸出電流的頻率為10Hz
C．其他條件不變，僅增大線圈a簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的頻率，電壓的最大值不變
D．其他條件不變，僅更換不同阻值的電阻，電壓表示數(shù)不變
【解答】解：A．根據(jù)圖像可知線圈產(chǎn)生的交流電的最大值為0.5V，有效值為：

代入數(shù)據(jù)得：，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖像可知線圈產(chǎn)生的交流電的周期為0.2s，所以交流電的頻率為：

代入數(shù)據(jù)得：f＝5Hz
變壓器不能改變交流電的頻率，所以變壓器輸出電流的頻率為5Hz，故B錯(cuò)誤；
C．設(shè)線圈a沿軸線做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的x—t的關(guān)系為：
x＝Acs（ωt）
則線圈a沿軸線做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的v﹣t的大小關(guān)系為：
v＝Aωsin（ωt）
線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：
e＝nB?2πr2?v
解得：e＝2πnBr2Aωsin（ωt）
又
其中n為線圈匝數(shù)、r為線圈半徑，則線圈最大電壓為：
Um＝4π2nBr2Af
故其他條件不變，僅增大線圈a簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的頻率，線圈產(chǎn)生的最大電壓變大，故C錯(cuò)誤；
D．由于線圈a及導(dǎo)線的電阻均不計(jì)，則電壓表的示數(shù)為線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，則根據(jù)選項(xiàng)C分析可知，僅更換不同阻值的電阻，電壓表示數(shù)不變，故D正確。
故選：D。
（2023春?鄭州期末）一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生正弦式交流電。如圖所示，圖線a（實(shí)線）和圖線b（虛線）是線圈在不同轉(zhuǎn)速時(shí)，所產(chǎn)生正弦交流電的圖像。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是（ ）
A．兩種轉(zhuǎn)速下，t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零
B．線圈在兩種轉(zhuǎn)速下周期之比為T(mén)a：Tb＝2：1
C．圖線a所對(duì)應(yīng)交流電的電壓有效值為5V
D．圖線b所對(duì)應(yīng)的交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝5sin（50πt）V
【解答】解：A、由圖像得，兩種轉(zhuǎn)速下，t＝0時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)均為零，穿過(guò)線圈的磁通量均最大，故A錯(cuò)誤；
B、由圖像得，圖線a（實(shí)線）的周期為T(mén)a＝2×10﹣2s
圖線b（虛線）的周期為T(mén)b＝4×10﹣2s
則線圈在兩種轉(zhuǎn)速下周期之比為T(mén)a：Tb＝2×10﹣2s：4×10﹣2s＝1：2
故B錯(cuò)誤；
C、圖線a所對(duì)應(yīng)交流電的電壓峰值為Em＝5V
電壓有效值為EV
故C錯(cuò)誤；
D、圖線b所對(duì)應(yīng)的交流電的電壓峰值為Em＝5V
線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ωrad/s＝50πrad/s
圖線b所對(duì)應(yīng)的交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt＝5sin（50πt）V
故D正確。
故選：D。
（2023春?南崗區(qū)校級(jí)月考）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁場(chǎng)垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．t＝0.01s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量最小
B．t＝0.01s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量變化率最大
C．該線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為50πrad/s
D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為22V時(shí)，線框平面與中性面的夾角為45°
【解答】解：A、由圖象知：t＝0.01s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，則穿過(guò)線框的磁通量最大，故A錯(cuò)誤；
B、由圖象知：t＝0.01s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，則穿過(guò)線框的磁通量最大，磁通量的變化率最小，故B錯(cuò)誤；
C、由圖可知，交流電的周期T＝0.02s，故角速度為：ωrad/s＝100πrad/s，故C錯(cuò)誤；
D、由瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝22sin（100πt）V可知，當(dāng)e＝22 V時(shí)，有sin（100πt），則可知線圈平面與磁感線的夾角為45°，故D正確。
故選：D。
（2023春?房山區(qū)期中）圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是（ ）
A．電流表的示數(shù)為10A
B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/s
C．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直
D．0.02s時(shí)線圈中磁通量最大
【解答】解：A、由i﹣t圖像可知交流電電流的最大值是Im
由于電流表的示數(shù)為有效值，故I
故A正確；
B、由i﹣t圖像可知周期T＝0.02s
角速度ω100πrad/s
故B錯(cuò)誤；
C、0.01s時(shí)線圈中的感應(yīng)電流達(dá)到最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則穿過(guò)線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，故C錯(cuò)誤；
D、0.02s時(shí)感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過(guò)線圈的磁通量為零，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
模塊二 鞏固提高
（2023春?重慶期中）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一面積為S的矩形單匝閉合導(dǎo)線abcd，ab邊與磁場(chǎng)方向垂直，線框的電阻為R。使線框以恒定的角速度ω繞過(guò)ab、bc中點(diǎn)的軸旋轉(zhuǎn)。則（ ）
A．線框平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線框中的電流為零
B．線框平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線框的磁通量變化率為零
C．線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是BSω
D．線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值是BSω
【解答】解：AB．線框平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量為零，磁通量變化率最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由閉合電路歐姆定律知此時(shí)線框的電流最大，故AB錯(cuò)誤；
CD．線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：
Em＝BSω
線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：

故C正確，D錯(cuò)誤。
故選：C。
（2023春?湟中區(qū)校級(jí)期末）手搖式交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，燈泡L與交流電流表A串聯(lián)后通過(guò)電刷、滑環(huán)與矩形線圈相連。搖動(dòng)手柄，使線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸OO'逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，線圈中的磁通量變化如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．t1時(shí)刻線圈中電流最大
B．t3時(shí)刻通過(guò)電流表的電流改變方向
C．t3時(shí)刻線圈所在平面和磁場(chǎng)平行
D．線圈轉(zhuǎn)速變快，交流電周期將變大
【解答】解：A．t1時(shí)刻線圈中磁通量最大，磁通量變化率為0，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，由閉合電路歐姆定律知電流為0，故A錯(cuò)誤；
BC．t3時(shí)刻線圈位于中性面，線圈所在平面和磁場(chǎng)垂直，通過(guò)電流表的電流改變方向，故B正確，C錯(cuò)誤；
D．線圈轉(zhuǎn)速變快，交流電頻率變大，周期變小，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
（2023?南開(kāi)區(qū)校級(jí)模擬）由交流發(fā)電機(jī)、定值電阻R、交流電流表A組成的閉合回路如圖甲所示，線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．t1時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大
B．t1時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流的方向改變
C．t2時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電流為零
D．t3～t4時(shí)間內(nèi)，電流表的示數(shù)逐漸增大
【解答】解：A．由圖乙可知，在t1時(shí)刻穿過(guò)線圈中的磁通量最大，可磁通量的變化率是零，由法拉第電磁感應(yīng)定律知線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是零，故A錯(cuò)誤；
B．由圖乙可知，在t1時(shí)刻穿過(guò)線圈中的磁通量最大，說(shuō)明線圈平面與中性面重合，線圈中感應(yīng)電流的方向?qū)⒏淖儯蔅正確；
C．由圖乙可知，t2時(shí)刻穿過(guò)線圈中的磁通量是零，可磁通量的變化率最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由閉合電路歐姆定律知線圈中的感應(yīng)電流為最大，故C錯(cuò)誤；
D．由圖乙可知，t3～t4時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線圈磁通量的變化率逐漸增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值逐漸增大，可電流表的示數(shù)為電流的有效值，是不變的，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
（2023春?蘇州期中）如圖所示是正弦式交流發(fā)電機(jī)的示意圖，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．該發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)
B．兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)是輻向磁場(chǎng)
C．圖示位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零
D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向是A→B→C→D
【解答】解：A、由圖可得，該發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)，故A正確；
B、兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不是輻向磁場(chǎng)，故B錯(cuò)誤；
C、圖示位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故C錯(cuò)誤；
D、逆時(shí)針轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)，根據(jù)右手定則可知，AB產(chǎn)生的電流由B到A，CD產(chǎn)生的電流由D到C，則線圈中感應(yīng)電流的方向是D→C→B→A，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
（2023?分宜縣校級(jí)一模）如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為5V
B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2：3
C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為50Hz
D．t＝3×10﹣2s時(shí)曲線a對(duì)應(yīng)線框的磁通量最大
【解答】解：B、由圖可知，a的周期為T(mén)a＝4×10﹣2s，b的周期為T(mén)b＝6×10﹣2s，則由n可知，轉(zhuǎn)速與周T期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為3：2；故B錯(cuò)誤；
A、曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3：2，由ω＝2πn，曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈角速度之比為3：2，根據(jù)Em＝NBSω得：曲線a、b對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)之比為3：2，曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是15V，所以曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是10V，則有效值為UV＝5V；故A正確；
C、曲線a的交變電流的頻率f25Hz，故C錯(cuò)誤；
D、t＝3×10﹣2s時(shí)曲線a電動(dòng)勢(shì)取最大值，此時(shí)磁通量變化率最大，磁通量為零。故D錯(cuò)誤。
故選：A。
（2022秋?南崗區(qū)校級(jí)期末）一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)為e＝220sin200πt（V），則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．當(dāng)t＝0時(shí)，線圈平面垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)
B．該交變電流的頻率是200Hz
C．當(dāng)時(shí)，e最大
D．該交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值為
【解答】解：A．當(dāng)t＝0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝0，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，線圈平面垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故A正確；
B．該交變電流的頻率
故B錯(cuò)誤；
C．將代入e＝220sin200πt（V）可得e＝0
故C錯(cuò)誤；
D．由表達(dá)式可知該交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值220V，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
（2023?萊西市校級(jí)學(xué)業(yè)考試）如圖垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形線框abcd，線框以O(shè)O'為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，OO'與磁場(chǎng)右邊界重合。若線框中產(chǎn)生電流的峰值為Im，由圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則下列可以正確描述線框中電流隨時(shí)間變化的圖像是（ ）
A．B．
C．D．
【解答】解：圖示時(shí)刻開(kāi)始，由楞次定律判斷出線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)椋篴→d→c→b→a
線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e＝﹣Emsinωt＝﹣BSωsinωt，S是線圈面積的一半，
則感應(yīng)電流的表達(dá)式為i，其中Im
故線圈中感應(yīng)電流按正弦規(guī)律變化，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知，故ABC錯(cuò)誤，D正確；
故選：D。
（多選）（2023春?海淀區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，KLMN是一個(gè)豎直的匝數(shù)為n的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻為R，MN邊水平，線框繞豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視逆時(shí)針）。當(dāng)MN邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30°時(shí)（圖示位置），下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的大小是nBSω
B．導(dǎo)線框中電流的方向是K→N→M→L→K
C．導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值
D．導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過(guò)程中穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量的變化率恒定
【解答】解：A、導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的大小是，故A正確；
B、由楞次定律可知，導(dǎo)線框中電流的方向是K→N→M→L→K，故B正確；
C、導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，導(dǎo)線框磁通量最大，磁通量變化量為零，電流為零；導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值線框與磁感線平行時(shí)感應(yīng)電流最大，則導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過(guò)150°時(shí)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達(dá)到最大值，故C錯(cuò)誤；
D、導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過(guò)程中由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷變化，根據(jù)，則穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量的變化率不斷變化，故D錯(cuò)誤。
故選：AB。
轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程
電流方向
甲→乙
B→A→D→C
乙→丙
B→A→D→C
丙→丁
A→B→C→D
丁→甲
A→B→C→D

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