2025版高考物理一轮总复习考点突破第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第31讲交变电流的产生及描述考点1交变电流的产生及变化规律

考点1交变电流的产生及变更规律(基础考点·自主探究)1．正弦式交变电流的变更规律(线圈在中性面位置起先计时)规律物理量函数表达式图像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt电流i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt2.正弦式交变电流产生过程中的两个特殊位置图示特点B⊥SB∥SΦ＝BS，最大Φ＝0，最小e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝0，最小e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，最大电流为零，方向变更电流最大，方向不变3.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度，ω＝eq\f(2π,T)＝2πf。(2)依据公式Em＝nBSω求出相应峰值。(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。①起先计时线圈与中性面重合，则i－t函数式为i＝Imsinωt；②起先计时线圈与中性面垂直，则i－t函数式为i＝Imcosωt；③起先计时线圈与中性面夹角为θ，则i－t函数式为i＝Imsin(ωt＋θ)。【跟踪训练】(交变电流的产生和变更规律)为探讨交变电流产生的规律，某探讨小组把长60m导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小B＝0.1T、方向水平向右的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO′转动。现让线圈从图示位置起先(t＝0)以恒定的角速度ω＝10πrad/s转动，下列说法正确的有(D)A．t＝0时，线圈位于中性面位置B．t＝0.05s时，感应电流达到最大值C．当bc＝2ab时，感应电动势的表达式为e＝2πsin10πt(V)D．当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大[解析]t＝0时，线圈位于与中性面垂直的位置，故A错误；线圈的周期为T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s，t＝0.05s时，线圈转过90°，到达中性面位置，此时磁通量最大，感应电流为零，故B错误；电动势最大值为Em0＝NBS0ω，S0＝ab·bc，N(ab＋bc)×2＝60m,2ab＝bc，联立可得Em0＝2πV，线圈从题中图示位置(平行于磁场方向)起先转动，因此感应电动势的表达式为e＝2πcos10πt(V)，故C错误；线圈周长为0.6m，当ab＝ad时，边长相等，此时线圈面积最大，又Em＝NBSω，则感应电动势最大，即感应电动势的有效值最大，故D正确。(交变电流的图像)(多选)在匀强磁场中，匝数N＝100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变更规律如图所示，则下列说法正确的是(CD)A．t＝0.5×10－2s时，线圈平面与中性面重合B．t＝1×10－2s时，线圈中磁通量变更率最大C．穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3WbD．线圈转动的角速度为100πrad/s[解析]依据图像知，t＝0.5×10－2s时，感应电动势最大，对应的磁通量的变更率最大，而此时矩形金属线圈磁通量为零，线圈平面与磁场方向平行，与中性面垂直，故A错误；依据图像知，t＝1×10－2s时，感应电动势为零，对应的磁通量的变更率为零，故B错误；线圈转动的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s，依据Em＝NBSω，可