物理选择性必修 第二册1 交变电流同步练习题

这是一份物理选择性必修 第二册1 交变电流同步练习题，共25页。

【核心素养目标】
知识点一 交变电流与直流
【情境导入】
我们的照明用电为220的交流电，交流电的方向和直流电的方向有什么不同？
【知识梳理】
1．交变电流：大小和方向随时间做 变化的电流叫作交变电流，简称 ．
2．直流： 不随时间变化的电流称为直流．
【重难诠释】
1．交变电流
大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．
2．常见的交变电流的波形图
实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示．
3．直流
方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流．
【典例精析】
例1． (多选)下列图像中属于交变电流的有( )
【规律方法】
交流电与直流电最本质的区别就是方向做周期性的改变，不是看大小的变化。
知识点二 交变电流的产生
【情境导入】
假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：
(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最小值和最大值时线圈分别在什么位置？
【知识梳理】
交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直．
【重难诠释】
两个特殊位置
1．中性面位置(S⊥B，如图中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)为0，e为0，i为0.
线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次．
2．垂直中性面位置(S∥B，如图中的乙、丁)
此时Φ为0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．
【典例精析】
例2．交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是( )
A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
D．转到图丁位置时，AB边中感应电流方向为A→B
【规律方法】
中性面磁通量最大，感应电动势最小，感应电流最小。
与中性面垂直的平面，磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大。
每经过中性面一次，感应电流方向改变一次。
判断感应电流方向，可采用楞次定律或右手定则。
知识点三 正弦式交变电流的变化规律
【情境导入】
如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：
(1)ab边产生的感应电动势为多大？
(2)整个线圈中的感应电动势为多大？
(3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？
【知识梳理】
1．中性面
(1)中性面：与磁感线垂直的平面．
(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零．
2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsin ωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝NωBS.
3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．
4．正弦式交变电流和电压
电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．
【重难诠释】
1．正弦式交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置开始计时
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcs ωt，i＝Imcs ωt，u＝Umcs ωt.
2.交变电流的峰值
Em＝NωBS，Im＝eq \f(NωBS,R＋r)，Um＝eq \f(NωBSR,R＋r).
说明 电动势峰值Em＝NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．
如图所示的几种情况中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同．
【典例精析】
例3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(\r(2),π) T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式．
(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．
(4)线圈从开始计时经eq \f(1,6) s时线圈中的感应电流的瞬时值．
(5)电阻R两端电压的瞬时值表达式．
【规律方法】
确定正弦式交变电流的电动势瞬时值表达式的基本方法
1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化．
2．确定线圈转动的角速度．
3．确定感应电动势的峰值Em＝NωBS.
4．写出瞬时值表达式e＝Emsin ωt或e＝Emcs ωt.
知识点四 交变电流的图像
【重难诠释】
如图甲、乙所示，从图像中可以得到以下信息：
(1)交变电流的峰值Em、Im.
(2)两个特殊值对应的位置：
①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上，此时eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．
②e最大(或i最大)时：线圈平行于磁感线，此时eq \f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.
(3)e、i大小和方向随时间的变化规律．
【典例精析】
例4．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，产生的正弦式交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．交变电压的最大值是220V
B．线圈转动的周期是1s
C．第2s末通过线圈的磁通量绝对值最大
D．第2s末通过线圈的磁通量变化率绝对值最大
针对训练
一、单选题
1．把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（ ）
A．交流电B．直流电
C．恒定电流D．涡流
2．交流发电机发电过程示意图如图所示，线圈匀速转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．转到图甲位置时，线圈为中性面
B．转到图乙位置时，线圈中电流方向发生改变
C．转到图丙位置时，CD边感应电流方向为D→C
D．转到图丁位置时，线圈中的磁通量变化率最大
3．如图所示，边长为L、阻值为R的正方形单匝金属线圈abcd从图示位置（线圈平面与纸面相平行）开始绕通过b、d两点的轴EF以角速度ω匀速转动，EF的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，右侧没有磁场，下列说法正确的是（ ）
A．在图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生a→d→c→b→a方向的感应电流
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为
D．线圈中产生的感应电动势的最大值为
4．图甲、乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动。下列说法正确的是 （ ）
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流为零
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零
5．下列关于交变电流和直流的说法正确的是（ ）
A．若电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流的大小可以变化，但方向不一定变化
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化
6．如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
7．如图甲所示， 一个矩形线圈 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴 匀速转动， 从某个时刻开始计时， 穿过线圈的磁通量 随时间 的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A． 时刻线圈平面垂直中性面
B．、时刻线圈中的感应电流最大且方向相同
C．、时刻穿过矩形线圈的磁通量最大， 但感应电流却为零
D．时刻穿过线圈的磁通量为零， 电流改变方向
8．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
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
9．一台发电机的结构示意图如图所示，N、S是磁铁的两个磁极，M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形导线圈，线圈在绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，磁感应强度大小处处相等。若从线圈处于图示位置开始计时，设此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（ ）
A．B．
C．D．
二、多选题
10．如图表示交变电流的图象是（ ）
A．B．
C．D．
11．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电，如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．当穿过线圈的磁通量最大时，产生的电动势最大
B．当穿过线圈的磁通量为零时，产生的电动势最大
C．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向里
D．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向外
12．如图所示，单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中，磁感应强度为B，，。从图示位置起该线圈以角速度绕不同转轴匀速转动，则（ ）
A．以为转轴时，感应电动势
B．以为转轴时，感应电动势
C．以为转轴时，感应电动势
D．以为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势
13．一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的变化图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．t=0时，线圈平面与中性面平行
B．t=0.01s时，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
C．t=0.02s时，线圈中有最大感应电动势
D．t=0.025s时，线圈中有最大感应电流
物理观念
通过实验观察交变电流的方向.会区分交流电和直流电。
科学思维
会分析交变电流的产生过程，会推导交变电流电动势的表达式.
科学探究
知道什么是正弦式交变电流，知道正弦式交变电流的瞬时值表达式.
科学态度与责任
了解交流发电机的构造及工作原理。
第三章 交变电流
第1节 交变电流
【核心素养目标】
知识点一 交变电流与直流
【情境导入】
我们的照明用电为220的交流电，交流电的方向和直流电的方向有什么不同？
【答案】
交流电方向在做周期性变化，而直流电方向不变。
【知识梳理】
1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．
2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．
【重难诠释】
1．交变电流
大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流．
2．常见的交变电流的波形图
实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示．
3．直流
方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流．
【典例精析】
例1． (多选)下列图像中属于交变电流的有( )
【答案】
ABC
【解析】
选项D中，电流大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流．选项A、B、C中i的大小和方向均做周期性变化，故它们属于交变电流．
【规律方法】
交流电与直流电最本质的区别就是方向做周期性的改变，不是看大小的变化。
知识点二 交变电流的产生
【情境导入】
假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则：
(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最小值和最大值时线圈分别在什么位置？
答案 (1)
(2)线圈转到甲或丙位置时线圈中感应电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面．线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大，此时线圈处在垂直中性面的位置．
【知识梳理】
交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直．
【重难诠释】
两个特殊位置
1．中性面位置(S⊥B，如图中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)为0，e为0，i为0.
线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次．
2．垂直中性面位置(S∥B，如图中的乙、丁)
此时Φ为0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大．
【典例精析】
例2．交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是( )
A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
D．转到图丁位置时，AB边中感应电流方向为A→B
【答案】 D
【解析】
转到题图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率最小，为零，选项A错误；转到题图乙位置时，线圈平面与磁感线平行，线圈中产生的感应电动势最大，选项B错误；转到题图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时线圈中产生的感应电流最小，选项C错误；转到题图丁位置时，线圈平面与磁感线平行，切割速度与磁感线垂直，根据右手定则可知，AB边中感应电流方向为A→B，选项D正确．
【规律方法】
中性面磁通量最大，感应电动势最小，感应电流最小。
与中性面垂直的平面，磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大。
每经过中性面一次，感应电流方向改变一次。
判断感应电流方向，可采用楞次定律或右手定则。
知识点三 正弦式交变电流的变化规律
【情境导入】
如图所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：
(1)ab边产生的感应电动势为多大？
(2)整个线圈中的感应电动势为多大？
(3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？
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)整个线圈中的感应电动势由ab和cd两边产生的感应电动势组成，且eab＝ecd，所以e总＝eab＋ecd＝BSωsin ωt.
(3)若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联，所以e＝NBSωsin ωt.
【知识梳理】
1．中性面
(1)中性面：与磁感线垂直的平面．
(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零．
2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsin ωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝NωBS.
3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流．
4．正弦式交变电流和电压
电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值．
【重难诠释】
1．正弦式交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置开始计时
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcs ωt，i＝Imcs ωt，u＝Umcs ωt.
2.交变电流的峰值
Em＝NωBS，Im＝eq \f(NωBS,R＋r)，Um＝eq \f(NωBSR,R＋r).
说明 电动势峰值Em＝NωBS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．
如图所示的几种情况中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同．
【典例精析】
例3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝eq \f(\r(2),π) T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．
(2)从图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时，感应电动势的瞬时值表达式．
(3)由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值．
(4)线圈从开始计时经eq \f(1,6) s时线圈中的感应电流的瞬时值．
(5)电阻R两端电压的瞬时值表达式．
【答案】
(1)2eq \r(2) V (2)e＝2eq \r(2)cs 2πt (V) (3)eq \f(\r(6),5) A (4)eq \f(\r(2),5) A (5)uR＝eq \f(8\r(2),5)cs 2πt(V)
【解析】
(1)设转动过程中线圈中感应电动势的最大值为Em，则Em＝nBL2ω＝100×eq \f(\r(2),π)×0.12×2π V＝2eq \r(2) V.
(2)从题图所示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcs ωt＝2eq \r(2)cs 2πt (V)．
(3)从题图所示位置转过30°角时感应电动势的瞬时值
e′＝2eq \r(2)cs 30° V＝eq \r(6) V，
则电路中电流的瞬时值为i＝eq \f(e′,R＋r)＝eq \f(\r(6),5) A.
(4)t＝eq \f(1,6) s时，e″＝2eq \r(2)cs (2π×eq \f(1,6)) V＝eq \r(2) V，
对应的电流的瞬时值i′＝eq \f(e″,R＋r)＝eq \f(\r(2),5) A.
(5)由欧姆定律，得uR＝eq \f(e,R＋r)R＝eq \f(8\r(2),5)cs 2πt(V)．
【规律方法】
确定正弦式交变电流的电动势瞬时值表达式的基本方法
1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化．
2．确定线圈转动的角速度．
3．确定感应电动势的峰值Em＝NωBS.
4．写出瞬时值表达式e＝Emsin ωt或e＝Emcs ωt.
知识点四 交变电流的图像
【重难诠释】
如图甲、乙所示，从图像中可以得到以下信息：
(1)交变电流的峰值Em、Im.
(2)两个特殊值对应的位置：
①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上，此时eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，Φ最大．
②e最大(或i最大)时：线圈平行于磁感线，此时eq \f(ΔΦ,Δt)最大，Φ＝0.
(3)e、i大小和方向随时间的变化规律．
【典例精析】
例4．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，产生的正弦式交变电压的波形图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．交变电压的最大值是220V
B．线圈转动的周期是1s
C．第2s末通过线圈的磁通量绝对值最大
D．第2s末通过线圈的磁通量变化率绝对值最大
【答案】D
【解析】A．由题图可知，交变电压的最大值为311V，故A错误；
B．由题图可知，线圈转动的周期为2s，故B错误；
CD．第2s末瞬时电压值为最大值，根据交变电流的特点可知，此时线圈平面与中性面垂直，即线圈平面与磁场平行，所以此时通过线圈的磁通量为0，通过线圈的磁通量变化率绝对值最大，故C错误，D正确。
故选D。
针对训练
一、单选题
1．把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（ ）
A．交流电B．直流电
C．恒定电流D．涡流
【答案】B
【解析】交流电是指大小和方向发生周期性变化的电流，直流电的方向不变，恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流；手摇发电机产生的是交流电，因为该类二极管具有单向导电性，所以通过每个二极管的电流方向不变，为直流电。
故选B。
2．交流发电机发电过程示意图如图所示，线圈匀速转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．转到图甲位置时，线圈为中性面
B．转到图乙位置时，线圈中电流方向发生改变
C．转到图丙位置时，CD边感应电流方向为D→C
D．转到图丁位置时，线圈中的磁通量变化率最大
【答案】B
【解析】A．转到图甲位置时，线圈为与中性面垂直的位置，故A错误；
B．转到图乙位置时，即线圈为中性面位置，此时线圈中电流方向发生改变，故B正确；
C．转到图丙位置时，由右手定则可得，CD边感应电流方向为C→D，故C错误；
D．转到图丁位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量变化率为零，故D错误。
故选B。
3．如图所示，边长为L、阻值为R的正方形单匝金属线圈abcd从图示位置（线圈平面与纸面相平行）开始绕通过b、d两点的轴EF以角速度ω匀速转动，EF的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，右侧没有磁场，下列说法正确的是（ ）
A．在图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生a→d→c→b→a方向的感应电流
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为
D．线圈中产生的感应电动势的最大值为
【答案】C
【解析】A．图示位置线圈与磁场方向垂直，磁通量最大，但此时没有任何边切割磁感线，则感应电动势为0，由法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率也为零，故A错误；
B．从图示位置转出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，线圈中产生a→b→c→d→a方向的感应电流，故B错误；
CD．线圈中产生的感应电动势的最大值为
故C正确，D错误。
故选C。
4．图甲、乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动。下列说法正确的是 （ ）
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流为零
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零
【答案】C
【解析】AC．图甲中线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势为零，电路中的感应电流为零，故A错误，C正确；
BD．图乙中线圈位于与中性面垂直位置，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，电路中的感应电流最大，故BD错误。
故选C。
5．下列关于交变电流和直流的说法正确的是（ ）
A．若电流大小做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流的大小可以变化，但方向不一定变化
C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化
【答案】D
【解析】A．若电流大小做周期性变化，则不一定为交变电流，因为没有提及电流方向随时间做周期性变化，A错误；
B．直流的大小可以变化，但直流的方向一定不变，B错误；
C．交变电流的方向发生周期性的变化，但不一定是按正弦或余弦规律变化的，C错误；
D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化，D正确。
故选D。
6．如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，则下列四幅图像中可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，为负值，且线圈远离中性面，Φ减小，电流增大。
故选C。
7．如图甲所示， 一个矩形线圈 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴 匀速转动， 从某个时刻开始计时， 穿过线圈的磁通量 随时间 的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A． 时刻线圈平面垂直中性面
B．、时刻线圈中的感应电流最大且方向相同
C．、时刻穿过矩形线圈的磁通量最大， 但感应电流却为零
D．时刻穿过线圈的磁通量为零， 电流改变方向
【答案】C
【解析】A．t=0时刻通过线圈的磁通量最大，所以线圈平面处在中性面上，A错误；
B．、时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，磁通量的变化率最大，感应电流最大，方向相反，B错误；
C．、时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电流为零，C正确；
D．时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电流最大，方向不变，D错误。
故选C。
8．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（ ）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
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
【答案】C
【解析】题图所示位置线圈平面与磁感线平行，处于垂直于中性面的位置，故穿过线圈的磁通量为零（即最小），而磁通量的变化率即瞬时电动势最大，故选C。
9．一台发电机的结构示意图如图所示，N、S是磁铁的两个磁极，M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形导线圈，线圈在绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，磁感应强度大小处处相等。若从线圈处于图示位置开始计时，设此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【解析】由于磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，线圈绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动过程中，线圈与转轴平行的两边垂直切割磁感线，产生的电动势大小不变，经过竖直面时，方向改变。
故D正确。
二、多选题
10．如图表示交变电流的图象是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】CD
【解析】交变电流电流大小和方向都随时间呈周期性变化，故CD正确，AB错误。
故选CD。
11．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电，如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．当穿过线圈的磁通量最大时，产生的电动势最大
B．当穿过线圈的磁通量为零时，产生的电动势最大
C．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向里
D．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向外
【答案】BC
【解析】AB．当穿过线圈的磁通量最大时，线圈位于中性面，产生的电动势为零；当穿过线圈的磁通量为零时，线圈与中性面垂直，产生的电动势最大，故A错误，B正确；
CD．根据右手定则可知，在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向里，故C正确，D错误。
故选BC。
12．如图所示，单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中，磁感应强度为B，，。从图示位置起该线圈以角速度绕不同转轴匀速转动，则（ ）
A．以为转轴时，感应电动势
B．以为转轴时，感应电动势
C．以为转轴时，感应电动势
D．以为转轴跟以ab为转轴一样，感应电动势
【答案】CD
【解析】ACD．无论以为轴还是以ab为轴转动，感应电动势的最大值都是
由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故A错误，CD正确；
B．以为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流，故B错误。
故选CD。
13．一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的变化图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．t=0时，线圈平面与中性面平行
B．t=0.01s时，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
C．t=0.02s时，线圈中有最大感应电动势
D．t=0.025s时，线圈中有最大感应电流
【答案】BC
【解析】A．由图可知周期T为0.02s，则
故磁通量的瞬时表达式为
感应电动势的瞬时表达式为
当t=0时，磁通量为零，感应电动势为最大值，则线圈平面与中性面垂直，故A错误；
BC．由上述表达式可知，t=0.01s和t=0.02s时，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大，线圈中有最大感应电动势，故BC正确；
D．由上述表达式可知，t=0.025s时，感应电动势为零，则感应电流也为零，故D错误。
故选BC。
物理观念
通过实验观察交变电流的方向.会区分交流电和直流电。
科学思维
会分析交变电流的产生过程，会推导交变电流电动势的表达式.
科学探究
知道什么是正弦式交变电流，知道正弦式交变电流的瞬时值表达式.
科学态度与责任
了解交流发电机的构造及工作原理。
转动过程
电流方向
甲→乙
B→A→D→C
乙→丙
B→A→D→C
丙→丁
A→B→C→D
丁→甲
A→B→C→D