训练十二 交变电流.-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

3.AC 闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线 圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始 I?很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I?开始逐 渐变大。闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端 电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R? 两端的电压逐渐减小，电流逐渐减小。故 A、C正确。 4.D 闭合开关后，多匝线圈和同学们并联，且由于人体 的电阻很大，所以通过人体的电流小于通过线圈的电 流，因通过人体的电流很小，所以人不会有触电的感觉， 故 A、B错误；断开开关瞬间，线圈中产生感应电动势， 感应电流方向与原电流方向一致，线圈与人体组成回 路，所以流过人体的电流方向为 Q→P,故C错误；断开 开关瞬间，多匝线圈自感较大，产生自感电动势，人体电 阻很大，电流变化很快，所以线圈两端的电压会突然增 大，故 D正确。 5.BD 在断开S?的情况下，若突然闭合S?时，由于线圈 的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则 A灯 立即亮，B灯逐渐亮，A 错误，B正确；当同时闭合 S?、 S?,待电路稳定后突然将S?断开，B灯立即熄灭，因自 感现象，L与A组成回路，A灯不会立即熄灭，而是逐渐 熄灭，故C错误，D正确。 6.D 开关S断开前，通过灯泡 D的电流是稳定的，其值 为1 A。开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现 象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线 圈中的电流从原来的 2 A逐渐减小，方向不变，且同灯 泡D构成回路，通过灯泡 D的电流和线圈L中的电流 相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来 通过灯泡 D的电流方向相反，故选D。 7.D D项中一个线圈产生的磁场通过另一个线圈时，磁 感应强度的方向与另一个线圈平面几乎平行，所以穿过 另一个线圈的磁通量为零，对另一个线圈影响很小。 8.B 发光二极管的正极应接在 B端，A 错误；开关断开 的瞬间，流过线圈的电流减小，线圈产生与电源电动势 同向的自感电动势，与电源串联，给二极管提供更大的 电压，二极管会闪烁，B正确；开关接通的瞬间，流过线 圈的电流增大，线圈产生与电源电动势反向的自感电动 势，二极管被短路，不会闪烁，A端的电势高于B端的电 势，C、D错误。 9.B 该电路实际上就是伏安法测电感线圈的直流电阻 的电路，在实验完毕后，由于线圈的自感问题，若电路拆 去的先后顺序不对，可能会烧坏电表。当 S?、S?闭合， 电路稳定时，线圈中的电流方向是a→b,电压表右端为 “十”,左端为“一”,指针正向偏转；若先断开S?或先拆 去电流表或先拆去电阻R的瞬间，线圈中产生的自感 电动势相当于瞬间电源，其a 端相当于电源的负极， b端相当于电源的正极，此时电压表两端被加了一个反 向电压，指针反偏。由“自感系数较大的线圈”知其反向 电压很大，会烧坏电压表。先断开S?,由于电压表内阻 很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏 其他器件，故应先断开S?,B正确。 10.D 由题意知，磁场中单位体积所具有的能量叫作能 量密度，其值为 条形磁体与铁片P之间的磁场具 有的能量等于拉力F做的功，故有E=F·△L;能量密=度为磁场中单位体积所具有的能量，故有 .A;联立可解得B=√,,故 D正确。 11.C 合上开关S,电路稳定后，由于电源有内阻，电容器 两端电压U<E,则电容器所带电荷量 Q<CE,A错 误；合上开关 S,电路稳定后，L?被短路，L?灯不亮， L,灯发光，B错误；断开S瞬间，通过L?的电流方向向 右，C正确；断开S瞬间，电容器放电，L?慢慢熄灭， D错误。 12.B 开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可 看作电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减 小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的 感应电流与原电流方向相同，形成回路，通过灯泡的电 流与原电流方向相反，并逐渐减小到0。综上所述可 知 B正确。 训练十二 交变电流 1.BCD 根据正弦式交变电流产生的条件可知，在匀强磁 场中，线圈转轴垂直于磁场方向，运动时产生正弦式交 变电流，B、C、D正确。 2.B 摇动速度加倍，则转速变大，则产生交流电的频率增 加，可知小灯泡闪光频率将加倍；感应电流的大小与发 电机的转速有关，转速越大，输出的电流也越大，则小灯 泡的亮度增加，故选 B。 3.CD 在t=0.1 s和t=0.3 s时，穿过线圈的磁通量最 大，但其变化率为零，电动势为零，A错误；在t=0.2 s 和t=0.4 s时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变 化率最大，电动势最大，电动势方向不变，B错误；根据 电动势的最大值Em=NBSo,p=BS,w=,可得 E=50×0.2×2×3.14v=157 V,C正确；在t=0.4 s =3.14 Wb/s,D正确。时，磁通量的变化率最大，为 4.C 当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦 式交流电。当线圈转到题图乙所示位置时，线圈中的电 流最大，A错误，C正确；线圈转到中性面位置时，电流 方向发生改变，B错误；当线圈转到题图乙所示位置时， 36 穿过线圈的磁通量为零，但穿过线圈的磁通量的变化率 最大，D错误。 5.D 根据正弦式交变电流的产生及其变化规律，当磁通 量最大时，感应电动势为零；当磁通量减小时，感应电动 势在增大，当磁通量减为零时，感应电动势最大，由此可 知 A、B错误；设从线框位于中性面位置开始计时，则有 e=E sin wt,式中Em=BSw,因更=BS,故角速度w= 要，D wt=6,此时更=正确；设 e=0.5E.,则解出 BScos6=3Bs=5φ,C错误。 6.解析(1)线圈转动的角速度： w=2πn=26600 rad/s=20π rad/s, 则电动势的最大值： E=NBSo=100×?×π×0.12×20m V=100V。 从中性面开始计时，交变电动势的表达式： e=Emsin ot=100sin 20πt(V)。 t=60s时，e=10sin(20m×1)V≈86.6V。(2)当t 答案(1)e=100sin 20πt(V)(2)86.6 V 7.AC 当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通 量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，线圈中的 感应电流为零，故A正确，B错误；当线圈平面转到跟中 性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化 率最大，感应电动势最大，线圈中的感应电流最大，C正 确，D错误。 8.D 由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强 度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的 感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两 次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次， D正确。 0~49.B 在 内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正 4~4T内，弦式交流电，由楞次定律知，电流为负；在- 4T日线圈中无感应电流；在 时，ab边垂直切割磁感线， 感应电流最大，且电流为正，故 B正确。 10.BCD 将线圈水平向右匀速拉出磁场的过程中，穿过 线圈的磁通量均匀减小，产生的感应电流大小和方向 均不变，A错误。线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速 转动时，穿过线圈的磁通量发生周期性变化，产生交变 电流，B、C正确。如果磁感应强度按正弦规律发生周 期性变化，而线圈面积不变，则穿过线圈的磁通量也按 正弦规律发生周期性变化，产生交变电流，D正确。 11.B 由题图乙可知，穿过受电线圈的最大磁通量为Φm= 2.0×10-? Wb,穿过受电线圈的磁通量的变化周期 T= π×10-3s,则aw==2000 rad/s,故受电线圈产生的感 应电动势的最大值为Em=nBSw=nΦm·w=50×2.0× 10-?×2 000 V=20 V,A错误，B正确；t=0时，穿过受 电线圈的磁通量最小，感应电动势最大，故受电线圈产 生的感应电动势的瞬时值表达式为e= Em cos wt= 20 cos 2 000t V,C错误；在t?时刻，穿过受电线圈的磁 通量最大，磁通量的变化率为0,此时受电线圈产生的 感应电动势为0,D错误。 12.解析 由图可知，a的周期为0.4 s;b的周期为0.6s, n=1则由 可知，转速与周期成反比， 故曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2; 曲线a表示的交变电动势最大值是10 V, 根据 E⋯=nBSw得曲线b表示的交变电动势最大值是 v。 3v答案 3:2 训练十三 交变电流的描述 1.BD 由于正弦式交变电流一个周期内方向改变两次， T=1得T=0.02 s。所以其频率为50 Hz,由 2.C 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最 大值。 3.B 甲为矩形交变电流，它的大小恒为 I,方向做周期 性变化，而电流通过电阻的热功率跟电流的方向无关， 所以矩形交变电流通过电阻R的热功率P甲=Im2R;乙 为正弦交变电流，计算热功率时要用电流的有效值，I= P?=FR=()R=号R=号，得p=山√,所以 B正确。 4.B 虽然题图乙所示电流不是正弦交变电流，根据正弦 4r式交变电流的图像对称性可知，只要有从0开始的 的图线就满足最大值是有效值的√2倍，根据电流有效值 -),解得U=110,2 V~156 V,故定义有： B正确。 5.BC 根据题图乙可知，交流电动势的最大值为 Em= E=-5v=150J2 V,交流电的300 V,故有效值1 w—2—50π rad/s,则电动势周期 T=0.04s,角速度为 37 》高中物理·选择性必修第二册（人教版 训练十二 交变电流 基储练了现固应用 4,图甲是目前市面上流行的手摇手机充电器， 1.(多选)下图中哪些情况，线圈中产生了正弦 它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给 式交变电流（均匀速转动） 手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充 电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 香事京 感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位 置时，下列说法正确的是 2.如图所示为教学演示用交流发电机。以不 太快的速度摇动发电机，与发电机相连的小 灯泡将一闪一闪地发光。现将摇动速度加 倍，下列分析正确的是 甲 A.线圈中无电流 B.电流方向将发生改变 C.线圈中的电流最大 D.穿过线圈的磁通量的变化率为零 A.小灯泡闪光周期将加倍，亮度增大 5.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁 B.小灯泡闪光频率将加倍，亮度增大 场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线 C.小灯泡闪光频率将不变，亮度增大 框中的最大磁通量为中，最大感应电动势 D.小灯泡闪光频率将加倍，亮度不变 为Em,下列说法中正确的是 () 3.(多选)一矩形线圈的匝数为50，在匀强磁 A.当磁通量为零时，感应电动势也为零 场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，穿 B.当磁通量减小时，感应电动势也减小 过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所 C.当磁通量等于0.5Φ。时，感应电动势等 示。下列结论正确的是 于0.5E t中/wh 0.2 0.2 0.1 0.3y0.4 D.角速度ω等于0 -0.2外- 6.如图所示，一半径r=10cm的 A.在1=0.1s和t=0.3s时，电动势最大 圆形线圈共100匝，在磁感应 B.在t=0.2s和t=0.4s时，电动势方向 强度B=5T的匀强磁场中绕 ××× 发生改变 0 C.电动势的最大值是157V 垂直于磁场方向的中心轴线O0)以n= D.在1=0.4s时，磁通量的变化率最大，为 600r/min的转速匀速转动。当线圈转 3.14Wb/s 中性面位置（图中位置）时开始计时。 32 (1)写出线圈内所产生的电动势的瞬时值表： C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间， 达式。 穿过线圈的磁通量最小 D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间， (2)求线圈从图示位置开始在0s时的电动 线圈中的感应电流最小 势的瞬时值。（结果保留一位小数） 8.一台发电机的结构示意图 如图所示，其中N、S是永久 磁体的两个磁极，它们的表 面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁 芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯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。若从 如图所示位置开始计时，此时电动势为正 值，则能正确反映线圈中的感应电动势随 时间：的变化规律的是 生 9.在垂直纸面向里的有界匀强 能力练了泰养提趼 磁场中放置了矩形线圈× abcd。线圈cd边沿竖直方 7.(多选)交流发电机的示意图如图所示，线圈 向且与磁场的右边界重合。×及。 的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金 线圈平面与磁场方向垂直。×××0 属滑环L上，两个电刷E、F分别压在两个 滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷 从1=0时刻起，线圈以恒定角速度仙=2 T 保持与外电路的连接。关于其工作原理，下 绕cd边沿如图所示方向转动，规定线圈中 列分析正确的是 电流沿abeda方向为正方向，则从t=0到 t=T时间内，线圈中的电流i随时间t变化 关系图像为 A.当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线 圈的磁通量最大 B.当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中 的感应电流最大 33 高中物理·选择性必修第二册（人教版） 10.（多选)如图所示，一面积为S×0×4 12.一台小型发电机与计算机相连接，计算机 的单匝矩形线圈处于有界匀强 能将发电机产生的电动势随时间变化的图 磁场中，能使线圈中产生交变 b 像记录下来，如图甲所示。让线圈在匀强 电流的是 磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记 A.将线圈水平向右匀速拉出磁场 录了两次不同转速所产生正弦交流电的图 B.使线圈以O0为轴匀速转动 像如图乙所示。关于发电机先后两次的转 C.使线圈以ab边为轴匀速转动 速之比n。：n6和交流电b的最大值分别 D.使磁感应强度以B=B,sin wt的规律 是多少？ 变化 u/V 11.图甲为新能源电动汽车的无线充电原理 显示容 图，M为匝数n=50的受电线圈，N为送 0.10.3 0.5t 电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在 0数据采集器电脑 -10 甲 受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁 场，其磁通量Φ随时间（变化的规律如图 乙所示。下列说法正确的是 电池组 布载交流装置 N +l×10+wb) 2.0 ×103s) 2.0 A.穿过受电线圈的最大磁通量为0.01Wb B.受电线圈产生的感应电动势的最大值 为20V C.受电线圈产生的感应电动势的瞬时值 表达式为e=20sin2000tV D.在1时刻，受电线圈产生的感应电动势 为10√2V 34