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    交变电流的变化规律: 如图5-1-1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程: 当以线圈通过中性面对为计时起点时.交变电流的函数表达式:e=Em sinωt.其中Em=2NBLv=NBωS,i=Im sinωt.其中Im=Em/R. 当以线圈通过中性面对为计时起点时.交变电流的函数表达式:e=Em sinωt.其中Em=2NBLv=NBωS,i=Im sinωt.其中Im=Em/R. 图5-1-2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e-t和i-t图象: [范例精析] 例1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动.在线圈平面经过中性面瞬间:( ) A.线圈平面与磁感线平行, B.通过线圈的磁通量最大, C.线圈中的感应电动势最大, D.线圈中感应电动势的方向突变. 解析:在线圈平面垂直于磁感线时.各边都不切割磁感线.线圈中没有感应电流.这样的位置叫做中性面.根据这一定义.线圈平面经过中性面瞬间.通过线圈的磁通量最大.线圈中的感应电动势为零.此后.感应电动势方向将与原方向相反.所以正确选项为B.D. 例2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图5-1-3.则在时刻( ) A.t1.t3线圈通过中性面 B.t2.t4线圈中磁通量最大 C.t1.t3线圈中磁通量变化率最大 D.t2.t4线圈平面与中性面垂直 解析:对于线圈在匀强磁场转动的模型,要能够把图线和实物联系在一起,弄清转动过程中两个特殊位置和特征:通过中性面时磁通量最大,但磁通量变化率为零,产生的感应电动势也为零;通过与中性面垂直的位置时磁通量为零,但磁通量变化率最大,产生的感应电动势也最大,结合图象可以判断A.D正确. 拓展:本题是考查交变电流的产生和变化规律等基础内容的题目.线圈经过的中性面位置是线圈在磁场中匀速转动切割磁感线产生交变电流的特殊位置.是掌握交变电流的产生和变化规律的一个关键. 例3.一矩形线圈.面积为s.匝数为N.在场强为B的匀强磁场中绕着轴oo’做匀速转动.角速度为ω.磁场方向与转轴垂直.当线圈转到中性面位置开始计时.求: (1)线圈中感应电动势的最大值?写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式? (2)若线圈中的电阻为R.则线圈中的电流的最大值为多少?写出线圈中的电流瞬时表达式. 解析:(1)对于单匝线圈eab=ecd=Blv sinωt=Bl1ωl2/2 sinωt e=2eab=Bl1l2ωsinωt=BSωsinωt 当线圈为N匝时e=N BSωsinωt 感应电动势的最大值Em=N BSω (2)根据闭合电路的欧姆定律 i=e/R= N BSωsinωt/R 拓展:本题考查的是表征交变电流的物理量和表达式.能否正确写出交变电流瞬时值表达式.关键在于找出交变电流的最大值.角速度.并明确计时起点线圈平面所处的位置. 又如:一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V.线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s. (1)写出感应电动势的瞬时值表达式 (2)若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路.电路中的总电阻为100Ω.试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t=1/120时电流强度的瞬时值为多少? 解析:本题中没有规定线圈平面在什么位置为计时起点.一般取线圈平面在中性面时为计时起点. (1)由题意有Em=311V.ω=100πrad/s.所以.感应电动势的瞬时值表达式为: e=Em sinωt =311sin100πt(V) (2)由欧姆定律得.电流最大值为: Im=Em/R=3.11A 通过负载的电流强度的瞬时表达式为: i=Im sinωt=3.11 sin100πt(A) 当t=1/120时.电流的瞬时值为: i= 3.11 sin=1.55A [能力训练] 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

    (1)给出下列的器材，选出实验中所需的器材并填在横线上(填序号)．

    ①打点计时器

    ②天平

    ③低压交流电源

    ④低压直流电源

    ⑤细线和纸带

    ⑥钩码

    ⑦秒表

    ⑧轨道小车

    ⑨刻度尺

    选出的器材是：________．

    (2)某同学在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点．测得计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来．

    ①每两个相邻的计数点的时间间隔为________s．

    ②试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s．(保留3位有效数据)

    ③在下图所示的坐标系中作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________m/s2．

    ④将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理意义是________．

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    （14分）（①、②每空3分，共9分；③5分）在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐

     
     

     
     
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    ①、计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v2 =_____________（以d1、d2及相邻计数点间时间T来表示）代入得v2 =______m/s．（结果保留两位有效数字）。

    ②、加速度a=______（结果保留两位有效数字）。

    ③、在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．

    （1）某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要和不正确的是：（      ）（3分）

    A.首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力。

    B.平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动。

    C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力

    D.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

    E. 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源

    （2）某组同学实验得出数据，画出a－F图像如右图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是（    ）（2分）

    A.实验中摩擦力没有平衡  

    B.实验中摩擦力平衡过度

    C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行  

    D.实验中小车质量发生变化

    评卷人

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    （14分）（①、②每空3分，共9分；③5分）在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐

     

     
     
     
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    ①、计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v2 =_____________（以d1、d2及相邻计数点间时间T来表示）代入得v2 =______m/s．（结果保留两位有效数字）。
    ②、加速度a=______（结果保留两位有效数字）。
    ③、在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．
    （1）某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要和不正确的是：（     ）（3分）
    A.首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力。
    B.平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动。
    C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
    D.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
    E. 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
    （2）某组同学实验得出数据，画出a－F图像如右图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是（    ）（2分）
    A.实验中摩擦力没有平衡  
    B.实验中摩擦力平衡过度
    C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行  
    D.实验中小车质量发生变化
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    （14分）（①、②每空3分，共9分；③5分）在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐

     
     

     
     
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    ①、计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v2 =_____________（以d1、d2及相邻计数点间时间T来表示）代入得v2 =______m/s．（结果保留两位有效数字）。

    ②、加速度a=______（结果保留两位有效数字）。

    ③、在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．

    （1）某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要和不正确的是：（      ）（3分）

    A.首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力。

    B.平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动。

    C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力

    D.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

    E. 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源

    （2）某组同学实验得出数据，画出a－F图像如右图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是（    ）（2分）

    A.实验中摩擦力没有平衡  

    B.实验中摩擦力平衡过度

    C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行  

    D.实验中小车质量发生变化

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    （14分）（①、②每空3分，共9分；③5分）在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐

     

     
     
     
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    ①、计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v2 =_____________（以d1、d2及相邻计数点间时间T来表示）代入得v2 =______m/s．（结果保留两位有效数字）。
    ②、加速度a=______（结果保留两位有效数字）。
    ③、在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．
    （1）某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要和不正确的是：（     ）（3分）
    A.首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力。
    B.平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动。
    C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
    D.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
    E. 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
    （2）某组同学实验得出数据，画出a－F图像如右图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是（    ）（2分）
    A.实验中摩擦力没有平衡  
    B.实验中摩擦力平衡过度
    C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行  
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