《人教版（2019）高中物理选择性必修第二册导学单》3.1 交变电流 参考答案

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第三章 交变电流
3.1 交变电流
【学习目标】
1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面
2．掌握交变电流的变化规律及表示方法
3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义
【开启新探索】
交流电对我们大家来说并不陌生，可以说，我们每天都在使用着交流电。那么怎样
产生交流电？交流电又有怎样的特点？
【质疑提升 1】交变电流
1. 在学习交变电流的相关规律之前，结合观察示波器中呈现的波形：什么是波形图？什么
是交变电流？
（1） 波形图：在 上显示的 （或 ）随 变化的图像，
在电工技术和电子技术中常常叫做波形图。
（2） 恒定电流：电源的 不随 变化 ，电路中的 、 也不
随 变化。
（3） 交变电流：电源的 随 做 变化，接入的很多用电
器中通过的电流、电压 和 也随 做周期性变化，这样
的电流叫做交变电流。
（4） 下列几个电流变化图像中，属于交变电流的是
（5
）交流电通过电子电路的处理，也可以变成直流，如学生电源、手机充电器。
【质疑提升 2】交变电流的产生
1. 教学用发电机（磁极、线圈、电刷）接入如图所示的电路，转动手柄，两个磁极之间
的线圈随之转动。观察：观察两发光两极管的亮情况。实验现象说明什么？
2. 　下面我们结合交流发电机的示意图分析交流电的产生原理：匀强磁场，矩形单匝线圈，
线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。
（1）线圈在磁场中转动产生电流。你可以从哪些角度说明线圈中会产生感应电流呢？
（2）分析线圈转动过程中的是否有感应电流、若有，感应电流的方向？大小如何变化？
线圈位置
电流
甲
线圈⊥B
甲到乙 乙图
线圈∥B
乙到丙 丙
线圈⊥B
丙到丁 丁
线圈∥B
丁到甲
有无
电流方向
过程中大小变化
或某位置大小
（3）电流方向在哪些位置发生变化？对应的磁通量又有怎样的特点？
　（4）电流最大对应哪些位置？对应的磁通量又有怎样的特点？
【质疑提升 3】交变电流的变化规律
1. 在前面对交流电产生定性分析的基础上，下一步定量分析交变电流的产生。设水平匀
强磁场的磁感应强度为 B，单匝线圈 AB 和 CD 的长度为 l，AD 和BC 的长度为 d，线
圈从中性面开始，以垂直 AD 的中点的转轴、大小为 ω的角速度匀速转动。则经
过时间 t，线圈的电动势大小？
2. 如果线圈匝数为 n,则电动势又为多少？
3. 如果该线圈接入纯电阻电路，已知线圈的电阻为 r、纯电阻为 R，则线圈中通过的电流
i、纯电阻的电压 u如何变化？
4. 通过上述推理，说明什么是正弦式交变电流？
正弦式交变电流：按 规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流。
【质疑提升 4】交变发电机
1. 发电机基本都是两部分组成，一是产生感应电动势的线圈（通常也叫电枢）和产生磁
场的磁体。阅读课本，了解电动机的分类，并说明为什么大多数的发电机是旋转磁极
式？
（1） 电动机分旋转 式发电机、旋转 式发电机。不论哪种发电机，转
动的部分都叫转子，不动的部分叫定子。
（2） 旋转磁极式的优点： 。
2. 发电机实现怎样的能量转化？
【学以致用】
1． 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(　 　)
A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值
C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值
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