第五章 交变电流 第1节 交变电流 [随堂演练] 1．(交变电流的产生及规律)(多选)如图5－1－11所示，一矩形闭合线圈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ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内 图5－1－11 A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小 解析 题图位置，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为＝，在0～时间内线圈转过四分之一个周期，感应电流从最大减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小。 答案 AD 2．(正弦式交变电流的图像)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图5－1－12甲所示，则下列说法中正确的是 图5－1－12 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大 D．该线圈产生的相应感应电动势的图像如图乙所示 解析 由题图甲可知t＝0时刻，线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t＝0.01 s时刻，磁通量为零，但变化率最大，所以A项错误，B项正确。t＝0.02 s时，感应电动势应为零，C、D项均错误。 答案 B 3．(交变电流的规律)交流发电机工作时电动势为e＝Emsin ωt，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，则其电动势变为 A．e′＝Emsin B．e′＝2Emsin C．e′＝Emsin 2ωt D．e′＝sin 2ωt 解析 感应电动势的瞬时值表达式e＝Emsin ωt，而Em＝nBωS，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C。 答案 C 4．(交变电流的规律)有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图5－1－13所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。求： 图5－1－13 (1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少； (2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大， 解析 (1)交变电流电动势最大值为Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流最大值为Im＝＝ A＝6.28 A。 (2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势e＝Emsin 60°≈5.44 V。 答案 (1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V [限时检测] ?题组一 交变电流的特点及产生 1．(多选)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面通过中性面时 A．线圈平面与磁感线垂直，此时通过线圈的磁通量最大 B．通过线圈磁通量的变化率达最大值 C．线圈中感应电流为零 D．此位置前后的感应电流方向相反 解析 当线圈平面通过中性面时，线圈平面与磁感线垂直，通过线圈的磁通量最大，通过线圈磁通量的变化率为零，线圈中感应电流为零，此位置前后的感应电流方向相反。故选项A、C、D正确，B错误。 答案 ACD 2．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图5－1－14所示位置时 图5－1－14 A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 解析 当线圈平面平行于磁感线时，磁通量最小，但Em最大，即最大，故正确答案为C。 答案 C 3．如图5－1－15所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动，可产生交变电流，当线圈转到图示位置时，电流表指针向右偏转，当线圈由图示位置继续转动，下列说法中正确的是 图5－1－15 A．线圈在转动～π的过程中，指针向右偏转 B．线圈在图示位置时，线圈中电流改变方向 C．线圈在转动～2π的过程中，指针向左偏转 D．线圈在图示位置反方向转过～2π的过程中，指针向左偏转 解 ... ...
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