3.1 交變電流（解析版）

3.1交變電流模塊一學(xué)問把握學(xué)問點(diǎn)一交變電流與直流【情境導(dǎo)入】我們的照明用電為220的溝通電，溝通電的方向和直流電的方向有什么不同？【答案】溝通電方向在做周期性變化，而直流電方向不變?！緦W(xué)問梳理】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)稱溝通．2．直流：方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流．【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)稱溝通．2．常見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）下列圖像中不屬于溝通電的有（）A． B． C． D．【解答】解：溝通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)其沒有要求。電流的方向變化的是ACD選項(xiàng)，電流方向沒有變化的是B選項(xiàng)，故ACD是溝通電，B是直流電。本題選擇不是溝通電的，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，所以不是溝通，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法中，不正確的是（）A．假如電流大小做周期性變化，則不肯定是交變電流 B．直流電的大小可以變化，但方向肯定不變 C．交變電流肯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、假如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，但方向肯定不變；故B正確；C、只要電流的方向發(fā)生變化，則就是溝通電，不肯定是按正弦或余弦規(guī)律變化的；故C錯(cuò)誤；D、溝通電的最大特征是溝通的方向發(fā)生周期性變化；故D正確；本題選錯(cuò)誤的；故選：C。學(xué)問點(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)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，則：(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，線圈中的電流方向如何變化？(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，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)轉(zhuǎn)動(dòng)過程電流方向甲→乙B→A→D→C乙→丙B→A→D→C丙→丁A→B→C→D丁→甲A→B→C→D(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．【學(xué)問梳理】溝通發(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】?jī)蓚€(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)過中性面時(shí)，電流方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，線圈轉(zhuǎn)一圈電流方向轉(zhuǎn)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）如圖是溝通發(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)的過程中，下列說法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，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．題圖為溝通發(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)生溝通電流，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，小明著手爭(zhēng)辯某款發(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，其次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)稱軸OO'，以肯定的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，給外電阻R供電。比較通過R中的電流，下列說法正確的是（）A．甲、乙都為直流電 B．甲、乙都為溝通電 C．甲是直流電，乙是溝通電 D．甲是溝通電，乙是直流電【解答】解：依據(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)過中性面時(shí)，電流方向轉(zhuǎn)變，是溝通電，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選：C。（2023春?天河區(qū)校級(jí)期中）溝通發(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．從圖示位置開頭轉(zhuǎn)過90°時(shí)，電流方向?qū)l(fā)生轉(zhuǎn)變 D．從圖示位置開頭轉(zhuǎn)過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、從圖示位置開頭轉(zhuǎn)過90°時(shí)，線圈平面與磁感線的方向平行，穿過線圈的磁通量為零，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。學(xué)問點(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)從中性面開頭轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω.經(jīng)過時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是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＝BL1vsinωt＝BL1eq\f(L2ω,2)sinωt＝eq\f(1,2)BL1L2ωsinωt＝eq\f(1,2)BSωsinωt.(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＝BSωsinωt.(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＝NBSωsinωt.【學(xué)問梳理】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．從中性面開頭計(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＝Emsinωt，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)稱正弦式電流．4．正弦式交變電流和電壓電流表達(dá)式i＝Imsinωt，電壓表達(dá)式u＝Umsinωt.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)從中性面位置開頭計(jì)時(shí)e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)從與中性面垂直的位置開頭計(jì)時(shí)e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcosωt.2.交變電流的峰值Em＝NωBS，Im＝eq\f(NωBS,R＋r)，Um＝eq\f(NωBSR,R＋r).說明電動(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打算，與線圈的外形無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)．如圖所示的幾種狀況中，假如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）如圖所示為溝通發(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為抱負(fù)溝通電表。單匝線框繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向以角速度ω＝100π（rad/s）勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開頭計(jì)時(shí)。已知Φm=1πWb，電阻R＝5ΩA．電流表的示數(shù)約為14.1A B．1s內(nèi)電流的方向轉(zhuǎn)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Em=NBSω=NΦmω=1×1πB、溝通電的周期T=2πω=2π100s=0.02s，電流每次經(jīng)過中性面時(shí)電流方向轉(zhuǎn)變，一個(gè)周期內(nèi)電流方向轉(zhuǎn)變兩次，t＝1s＝50T，所以C、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式e＝Emcosωt＝100cos100πt（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Q=I2RT=(10故選：A。（2023?宣州區(qū)校級(jí)模擬）如圖1為小型溝通發(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)針方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(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90°時(shí)是圖2的計(jì)時(shí)起點(diǎn) B．每經(jīng)過圖1所示位置1次，電流方向轉(zhuǎn)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)過圖1所示位置時(shí)電流方向不轉(zhuǎn)變，線圈經(jīng)過圖1所示位置的垂直位置1次時(shí)，電流方向轉(zhuǎn)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?2πT=20×0.2×2π0.4V＝20πD、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＝NΔΦΔt知磁通量變化率的最大值增大，故D故選：D。（2023春?西城區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，甲→乙→丙→丁→甲過程是溝通發(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．從圖乙位置開頭計(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＝Imcosωt，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，依據(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。學(xué)問點(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和抱負(fù)電壓表。線圈a及導(dǎo)線的電阻均不計(jì)。則下列說法正確的是（）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．依據(jù)圖像可知線圈產(chǎn)生的溝通電的最大值為0.5V，有效值為：U有代入數(shù)據(jù)得：U有=2B．依據(jù)圖像可知線圈產(chǎn)生的溝通電的周期為0.2s，所以溝通電的頻率為：f=1代入數(shù)據(jù)得：f＝5Hz變壓器不能轉(zhuǎn)變溝通電的頻率，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＝Acos（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ω=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，則依據(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)生正弦式溝通電。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)生正弦溝通電的圖像。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦溝通電的說法正確的是（）A．兩種轉(zhuǎn)速下，t＝0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零 B．線圈在兩種轉(zhuǎn)速下周期之比為Ta：Tb＝2：1 C．圖線a所對(duì)應(yīng)溝通電的電壓有效值為5V D．圖線b所對(duì)應(yīng)的溝通電的瞬時(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Ta＝2×10﹣2s圖線b（虛線）的周期為Tb＝4×10﹣2s則線圈在兩種轉(zhuǎn)速下周期之比為Ta：Tb＝2×10﹣2s：4×10﹣2s＝1：2故B錯(cuò)誤；C、圖線a所對(duì)應(yīng)溝通電的電壓峰值為Em＝5V電壓有效值為E=E故C錯(cuò)誤；D、圖線b所對(duì)應(yīng)的溝通電的電壓峰值為Em＝5V線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω=2πTb=2π圖線b所對(duì)應(yīng)的溝通電的瞬時(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，則下列說法正確的是（）A．t＝0.01s時(shí)穿過線框的磁通量最小 B．t＝0.01s時(shí)穿過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，溝通電的周期T＝0.02s，故角速度為：ω=2πT=2π0.02rad/s＝100D、由瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝222sin（100πt）V可知，當(dāng)e＝22V時(shí)，有sin（100πt）=22，則可知線圈平面與磁感線的夾角為45°，故故選：D。（2023春?房山區(qū)期中）圖甲是小型溝通發(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為溝通電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO'沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開頭計(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，以下推斷正確的是（）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圖像可知溝通電電流的最大值是Im=10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ω=2πT=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：E=E故C正確，D錯(cuò)誤。故選：C。（2023春?湟中區(qū)校級(jí)期末）手搖式溝通發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，燈泡L與溝通電流表A串聯(lián)后通過電刷、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)刻開頭，線圈中的磁通量變化如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．t1時(shí)刻線圈中電流最大 B．t3時(shí)刻通過電流表的電流轉(zhuǎn)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，溝通電周期將變大【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，通過電流表的電流轉(zhuǎn)變方向，故B正確，C錯(cuò)誤；D．線圈轉(zhuǎn)速變快，溝通電頻率變大，周期變小，故D錯(cuò)誤。故選：B。（2023?南開區(qū)校級(jí)模擬）由溝通發(fā)電機(jī)、定值電阻R、溝通電流表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)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從某時(shí)刻開頭計(jì)時(shí)，穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化狀況如圖乙所示，下列說法正確的是（）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)電流的方向轉(zhuǎn)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)漸漸增大【解答】解：A．由圖乙可知，在t1時(shí)刻穿過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)刻穿過線圈中的磁通量最大，說明線圈平面與中性面重合，線圈中感應(yīng)電流的方向?qū)⑥D(zhuǎn)變，故B正確；C．由圖乙可知，t2時(shí)刻穿過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)，穿過線圈磁通量的變化率漸漸增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)漸漸增大，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值漸漸增大，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）如圖所示是正弦式溝通發(fā)電機(jī)的示意圖，下列說法中正確的是（）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)，依據(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，則下列說法正確的是（）A．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為52V 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Ta＝4×10﹣2s，b的周期為Tb＝6×10﹣2s，則由n=1T可知，轉(zhuǎn)速與周T期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為3：2；故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，依據(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U=Um2=102V＝C、曲線a的交變電流的頻率f=1Ta=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