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2024届高考物理第一轮复习考点讲义：第十三章 第1讲 交变电流的产生和描述课件PPT
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这是一份2024届高考物理第一轮复习考点讲义：第十三章 第1讲 交变电流的产生和描述课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了交变电流的产生和描述，交变电流有效值的求解，课时精练等内容，欢迎下载使用。
1.理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式.2.理解并掌握交变电流图像的意义.3.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值.4.知道交流电“四值”在具体情况下的应用.
考点一 正弦式交变电流的产生及变化规律
考点二 交变电流有效值的求解
考点三 交变电流“四值”的理解和计算
正弦式交变电流的产生及变化规律
1.产生在匀强磁场中线圈绕 磁场方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面转到中性面时，S⊥B，Φ ， ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将 .(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， ，e最大，i最大，电流方向 .3.一个周期内线圈中电流的方向改变 次.
4.描述交变电流的物理量(1)最大值Em＝ ，与转轴位置 ，与线圈形状 (均选填“有关”或“无关”).(2)周期和频率①周期(T )：交变电流完成 变化所需的时间.单位是秒(s)，公式T＝ .②频率( f )：交变电流在单位时间内完成周期性变化的 .单位是赫兹(Hz).③周期和频率的关系：T＝ 或f＝ .
5.交变电流的变化规律(线圈从中性面开始计时)
1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流.( )2.线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大.( )3.线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流方向发生改变.( )4.当线圈从垂直中性面开始计时，产生的电动势按正弦规律变化，即e＝Emsin ωt.( )
书写交变电流瞬时值表达式的技巧(1)确定正弦交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值.(2)明确线圈的初始位置：①若线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt.②若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcs ωt.
例1 (2023·广西柳州市模拟)为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60 m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＝0.1 T、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开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10π rad/s转动.下列说法正确的有A.t＝0时，线圈位于中性面位置B.t＝0.05 s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＝2πsin 10πt (V)D.当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大
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＝ ＝0.2 s，t＝0.05 s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＝60 m,2ab＝bc，联立可得Em0＝2π V，线圈从题中图示位置(平行于磁场方向)开始转动，因此感应电动势的表达式为e＝2πcs 10πt (V)，故C错误；线圈周长为0.6 m，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.
在t＝ 时刻，金属绳向下运动，由右手定则可知，电流向右通过灵敏电流计，故C错误；在t＝0时刻和t＝ 时刻，磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故B、D错误.
金属绳在匀强磁场中匀速摇动时，产生周期性变化的电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，故A正确；
例3 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计.转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直.产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则A.该交变电流的频率是0.4 HzB.t＝0时刻，线圈恰好与中性面重合C.t＝0.1 s时，穿过线圈的磁通量最大D.该交变电动势瞬时值表达式是e＝10 cs 5πt (V)
在t＝0时刻，电动势最大，所以此时穿过线圈的磁通量为0，线圈和中性面垂直，故B错误；
在t＝0.1 s时，电动势为0，穿过线圈的磁通量最大，故C正确；
1.有效值让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们 相等，则这个恒定电流的电流I与电压U就是这个交变电流的有效值.2.正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系
I＝ ，U＝ ，E＝ .
1.有效值等于峰值的 ，这一关系适用于所有交变电流.( )2.交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.( )
例4 阻值为R的电阻上通以如图所示的交变电流，则此交变电流的有效值为A.1 A B. AC.2 A D.3 A
交变电流“四值”的理解和计算
1.交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值.( )2.可以用平均值计算交变电流产生的热量.( )3.求通过导体横截面的电荷量q＝It，其中的I指的是有效值.( )
的示数应是交流电压的有效值，即为220 V，选项A、D错误；交流电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，选项B正确；交流电压的峰值Um＝220 V≈311 V，小于电容器的耐压值，故电容器不可能被击穿，选项C正确.
例7 一个U形金属线框在两匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示.甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两图中磁场的磁感应强度相同.则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为A.1∶ B.1∶2C.1∶4 D.1∶1
例8 (2023·江苏省常熟中学模拟)图甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动.阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周A.框内电流方向不变
金属框每次经过中性面时框内电流方向都会改变，故A错误；
1.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化规律如图所示，则下列说法正确的是A.t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合B.t＝1×10－2 s时，线圈中磁通量变化率最大C.穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3 WbD.线圈转动的角速度为50π rad/s
由题图可知，当t＝0.5×10－2 s时，感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，故A错误；
当t＝1×10－2 s时，感应电动势为0，线圈中磁通量变化率为0，故B错误；
2.(2022·广东卷·4)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等
因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两线圈产生的交变电流的频率相等，选项B正确；当磁铁的磁极到达线圈轴线时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，由题图可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值，选项C错误.
3.一只低压电源输出的交变电压为U＝10 sin 314t (V)，π取3.14，以下说法正确的是A.这只电源可以使“10 V 2 W”的灯泡正常发光B.这只电源的交变电压的周期是314 sC.这只电源在t＝0.01 s时电压达到最大值D.“10 V 2 μF”的电容器可以接在这只电源上
在t＝0.01 s时，经过半个周期，电压为零，故C项错误；
4.(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b所示.下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是A.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为3∶2C.交变电流a的电动势瞬时值表达式为e＝10sin(5πt) VD.交变电流b的电动势最大值为 V
由题图可知，在t＝0时刻线圈均在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，A错误；由图像可知Ta∶Tb＝2∶3，故na∶nb＝3∶2，B正确；
5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化.与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大).在A、B间加一交流电压，其瞬时值的表达式为u＝20 sin 100πt(V)，则交流电压表的示数为A.10 V B.20 VC.15 V D.14.1 V
6.(2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示.则Q方∶Q正等于
7.(多选)如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度大小为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，若图示位置为初始时刻，则
8.(多选)(2023·陕西咸阳市模拟)如图所示，发电机内部线圈处于磁体和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，磁体的N、S极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计.线圈的匝数为N、面积为S、总电阻为r，线圈所在位置的磁感应强度大小为B.当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则A.发电机输出的电流为矩形波交流电
D.转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零
线圈在径向磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电动势大小不变，方向做周期性变化，发电机输出的电流为矩形波交流电，A正确；
线圈以角速度ω匀速转动时，根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势的最大值为Em＝NBSω，因磁场是辐向磁场，线圈切割磁感线的有效速度大小不变，所以发电机产生的感应电动势的有效值E＝NBSω，灯泡两端电压U＝ R，B错误；
若转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电动势，D错误.
9.(多选)如图甲所示，电阻不计、面积S＝0.04 m2的固定矩形线圈水平放置，与线圈平面垂直的空间有均匀分布的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示.此时与线圈连接的额定电压是40 V的灯泡正常发光，氖泡两端瞬时电压达到40 V时开始发光.下列说法正确的是(不计灯丝电阻随温度的变化)A.氖泡两端电压的瞬时值表达式为 u＝40 ·cs 100πt (V)B.矩形线圈匝数N＝50匝C.氖泡的发光频率为50 HzD.若将氖泡换成一个耐压值为40 V的电容器，电容器可以安全工作
根据法拉第电磁感应定律可知，矩形线圈中会产生周期为0.02 s的正弦式交流电，因为小灯泡正常发光，其两端电压有效值为40 V，因此原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝40 cs 100πt (V)，A项正确；线圈产生的正弦式交流电电动势的最大值Em＝NBSω＝40 V，解得N＝50匝，B项正确；
一个周期内，氖泡发光两次，因此氖泡发光频率是交流电频率的两倍，为100 Hz，C项错误；电容器的击穿电压(耐压值)指的是电压的最大值，题述交流电压的最大值大于40 V，所以耐压值为40 V的电容器接在氖泡位置将被击穿，D项错误.
10.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻.一有效电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmsin ωt，不计导轨电阻.求：
由导体棒切割磁感线产生感应电动势有E＝BLv，得e＝BLvmsin ωt回路中产生正弦式交变电流，其有效值为
11.(2023·山东德州市模拟)如图所示，坐标系xOy的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为1.0 T，两块区域曲线边界的曲线方程为y＝0.5sin 2πx(m)(0≤x≤1.0 m).现有一单匝矩形导线框abcd在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以2 m/s的速度做匀速直线运动，已知导线框长为1 m、宽为0.5 m、总电阻为1 Ω，开始时bc边与y轴重合.则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F做的功为 J JC.0.5 J J
导线框位移为0≤x≤0.5 m过程，只有bc边在磁场中切割磁感线，产生的电动势大小为E1＝Byv＝sin 2πx (V)，
此过程的最大电动势为E1m＝sin(2π×0.25) V＝1.0 V，导线框位移为0.5 m
根据能量守恒可知导线框穿过两块区域的整个过程，拉力F做的功为0.75 J，D正确，A、B、C错误.
12.(多选)如图所示的正方形线框abcd的边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想电表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是A.线框abcd产生的电流为交变电流B.当S断开时，电压表的示数为零
线框abcd绕着垂直于磁场的轴匀速转动，故产生的电流为交变电流，故A正确；
1.理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式.2.理解并掌握交变电流图像的意义.3.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值.4.知道交流电“四值”在具体情况下的应用.
考点一 正弦式交变电流的产生及变化规律
考点二 交变电流有效值的求解
考点三 交变电流“四值”的理解和计算
正弦式交变电流的产生及变化规律
1.产生在匀强磁场中线圈绕 磁场方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面转到中性面时，S⊥B，Φ ， ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将 .(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0， ，e最大，i最大，电流方向 .3.一个周期内线圈中电流的方向改变 次.
4.描述交变电流的物理量(1)最大值Em＝ ，与转轴位置 ，与线圈形状 (均选填“有关”或“无关”).(2)周期和频率①周期(T )：交变电流完成 变化所需的时间.单位是秒(s)，公式T＝ .②频率( f )：交变电流在单位时间内完成周期性变化的 .单位是赫兹(Hz).③周期和频率的关系：T＝ 或f＝ .
5.交变电流的变化规律(线圈从中性面开始计时)
1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流.( )2.线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大.( )3.线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流方向发生改变.( )4.当线圈从垂直中性面开始计时，产生的电动势按正弦规律变化，即e＝Emsin ωt.( )
书写交变电流瞬时值表达式的技巧(1)确定正弦交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值.(2)明确线圈的初始位置：①若线圈从中性面位置开始计时，则i－t图像为正弦函数图像，函数表达式为i＝Imsin ωt.②若线圈从垂直中性面位置开始计时，则i－t图像为余弦函数图像，函数表达式为i＝Imcs ωt.
例1 (2023·广西柳州市模拟)为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60 m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＝0.1 T、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开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10π rad/s转动.下列说法正确的有A.t＝0时，线圈位于中性面位置B.t＝0.05 s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＝2πsin 10πt (V)D.当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大
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＝ ＝0.2 s，t＝0.05 s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＝60 m,2ab＝bc，联立可得Em0＝2π V，线圈从题中图示位置(平行于磁场方向)开始转动，因此感应电动势的表达式为e＝2πcs 10πt (V)，故C错误；线圈周长为0.6 m，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.
在t＝ 时刻，金属绳向下运动，由右手定则可知，电流向右通过灵敏电流计，故C错误；在t＝0时刻和t＝ 时刻，磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故B、D错误.
金属绳在匀强磁场中匀速摇动时，产生周期性变化的电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，故A正确；
例3 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计.转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直.产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则A.该交变电流的频率是0.4 HzB.t＝0时刻，线圈恰好与中性面重合C.t＝0.1 s时，穿过线圈的磁通量最大D.该交变电动势瞬时值表达式是e＝10 cs 5πt (V)
在t＝0时刻，电动势最大，所以此时穿过线圈的磁通量为0，线圈和中性面垂直，故B错误；
在t＝0.1 s时，电动势为0，穿过线圈的磁通量最大，故C正确；
1.有效值让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们 相等，则这个恒定电流的电流I与电压U就是这个交变电流的有效值.2.正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系
I＝ ，U＝ ，E＝ .
1.有效值等于峰值的 ，这一关系适用于所有交变电流.( )2.交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.( )
例4 阻值为R的电阻上通以如图所示的交变电流，则此交变电流的有效值为A.1 A B. AC.2 A D.3 A
交变电流“四值”的理解和计算
1.交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值.( )2.可以用平均值计算交变电流产生的热量.( )3.求通过导体横截面的电荷量q＝It，其中的I指的是有效值.( )
的示数应是交流电压的有效值，即为220 V，选项A、D错误；交流电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，选项B正确；交流电压的峰值Um＝220 V≈311 V，小于电容器的耐压值，故电容器不可能被击穿，选项C正确.
例7 一个U形金属线框在两匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示.甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两图中磁场的磁感应强度相同.则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为A.1∶ B.1∶2C.1∶4 D.1∶1
例8 (2023·江苏省常熟中学模拟)图甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动.阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周A.框内电流方向不变
金属框每次经过中性面时框内电流方向都会改变，故A错误；
1.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化规律如图所示，则下列说法正确的是A.t＝0.5×10－2 s时，线圈平面与中性面重合B.t＝1×10－2 s时，线圈中磁通量变化率最大C.穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10－3 WbD.线圈转动的角速度为50π rad/s
由题图可知，当t＝0.5×10－2 s时，感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，故A错误；
当t＝1×10－2 s时，感应电动势为0，线圈中磁通量变化率为0，故B错误；
2.(2022·广东卷·4)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈，n1>n2，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等
因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两线圈产生的交变电流的频率相等，选项B正确；当磁铁的磁极到达线圈轴线时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，由题图可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值，选项C错误.
3.一只低压电源输出的交变电压为U＝10 sin 314t (V)，π取3.14，以下说法正确的是A.这只电源可以使“10 V 2 W”的灯泡正常发光B.这只电源的交变电压的周期是314 sC.这只电源在t＝0.01 s时电压达到最大值D.“10 V 2 μF”的电容器可以接在这只电源上
在t＝0.01 s时，经过半个周期，电压为零，故C项错误；
4.(多选)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b所示.下列关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是A.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为3∶2C.交变电流a的电动势瞬时值表达式为e＝10sin(5πt) VD.交变电流b的电动势最大值为 V
由题图可知，在t＝0时刻线圈均在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，A错误；由图像可知Ta∶Tb＝2∶3，故na∶nb＝3∶2，B正确；
5.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路，已知纯电阻R的阻值不随温度变化.与R并联的是一个理想的交流电压表，D是理想二极管(它的导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大).在A、B间加一交流电压，其瞬时值的表达式为u＝20 sin 100πt(V)，则交流电压表的示数为A.10 V B.20 VC.15 V D.14.1 V
6.(2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示.则Q方∶Q正等于
7.(多选)如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度大小为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，若图示位置为初始时刻，则
8.(多选)(2023·陕西咸阳市模拟)如图所示，发电机内部线圈处于磁体和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，磁体的N、S极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计.线圈的匝数为N、面积为S、总电阻为r，线圈所在位置的磁感应强度大小为B.当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则A.发电机输出的电流为矩形波交流电
D.转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零
线圈在径向磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电动势大小不变，方向做周期性变化，发电机输出的电流为矩形波交流电，A正确；
线圈以角速度ω匀速转动时，根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势的最大值为Em＝NBSω，因磁场是辐向磁场，线圈切割磁感线的有效速度大小不变，所以发电机产生的感应电动势的有效值E＝NBSω，灯泡两端电压U＝ R，B错误；
若转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电动势，D错误.
9.(多选)如图甲所示，电阻不计、面积S＝0.04 m2的固定矩形线圈水平放置，与线圈平面垂直的空间有均匀分布的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示.此时与线圈连接的额定电压是40 V的灯泡正常发光，氖泡两端瞬时电压达到40 V时开始发光.下列说法正确的是(不计灯丝电阻随温度的变化)A.氖泡两端电压的瞬时值表达式为 u＝40 ·cs 100πt (V)B.矩形线圈匝数N＝50匝C.氖泡的发光频率为50 HzD.若将氖泡换成一个耐压值为40 V的电容器，电容器可以安全工作
根据法拉第电磁感应定律可知，矩形线圈中会产生周期为0.02 s的正弦式交流电，因为小灯泡正常发光，其两端电压有效值为40 V，因此原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝40 cs 100πt (V)，A项正确；线圈产生的正弦式交流电电动势的最大值Em＝NBSω＝40 V，解得N＝50匝，B项正确；
一个周期内，氖泡发光两次，因此氖泡发光频率是交流电频率的两倍，为100 Hz，C项错误；电容器的击穿电压(耐压值)指的是电压的最大值，题述交流电压的最大值大于40 V，所以耐压值为40 V的电容器接在氖泡位置将被击穿，D项错误.
10.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻.一有效电阻为r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝vmsin ωt，不计导轨电阻.求：
由导体棒切割磁感线产生感应电动势有E＝BLv，得e＝BLvmsin ωt回路中产生正弦式交变电流，其有效值为
11.(2023·山东德州市模拟)如图所示，坐标系xOy的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为1.0 T，两块区域曲线边界的曲线方程为y＝0.5sin 2πx(m)(0≤x≤1.0 m).现有一单匝矩形导线框abcd在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以2 m/s的速度做匀速直线运动，已知导线框长为1 m、宽为0.5 m、总电阻为1 Ω，开始时bc边与y轴重合.则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F做的功为 J JC.0.5 J J
导线框位移为0≤x≤0.5 m过程，只有bc边在磁场中切割磁感线，产生的电动势大小为E1＝Byv＝sin 2πx (V)，
此过程的最大电动势为E1m＝sin(2π×0.25) V＝1.0 V，导线框位移为0.5 m
根据能量守恒可知导线框穿过两块区域的整个过程，拉力F做的功为0.75 J，D正确，A、B、C错误.
12.(多选)如图所示的正方形线框abcd的边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想电表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是A.线框abcd产生的电流为交变电流B.当S断开时，电压表的示数为零
线框abcd绕着垂直于磁场的轴匀速转动，故产生的电流为交变电流，故A正确；
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