课时作业十一 交变电流(Word练习)-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

课时作业(十一) A基础达标 1．(多选)对交变电流及中性面的理解正确的是(　　) A．交变电流是方向随时间做周期性变化的电流 B．交变电流的大小一定随时间做周期性的变化 C．当线圈平面位于中性面时，线圈平面与磁感线平行 D．当线圈平面位于中性面时，线圈平面与磁感线垂直 【解析】　AB.交变电流的方向随时间做周期性变化，大小未必随时间做周期性的变化，所以A正确； B错误；CD.中性面指的是与磁感线垂直的平面，所以C错误；D正确；故选AD。 【答案】　AD 2.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是(　　) A．电流的大小变化，方向不变，不是交变电流 B．电流的大小不变，方向变化，是交变电流 C．电流的大小和方向都变化，是交变电流 D．电流的大小和方向都不变，是直流电 【解析】　由图可知电流的大小变化，方向不变，不是交变电流。 故选A。 【答案】　A 3．如下图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是(　　) 【解析】　由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；故选A。 【答案】　A 4．如图，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动(按俯视沿逆时针的方向)，某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°，从此时开始计时，流过边AB的电流随时间变化的图线是(以A－B－C－D－A为电流正向)(　　) 【解析】　AC.根据楞次定律可知，线圈在开始转动的一小段时间内磁通量增大产生负向电流，AC错误；BD.当线圈转动六分之一周期后，处于中性面，磁通量最大，电动势为零，感应电流为零，D正确，B错误；故选D。 【答案】　D 5.在匀强磁场中，一个闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。则(　　) A．t＝0时，线圈平面垂直于磁感线 B．t＝1.0 s时，线圈中的电流方向发生改变 C．t＝1.0 s时，线圈中的感应电动势最大 D．t＝2 s时，线圈刚好不受安培力 【解析】　A．t＝0时，磁通量为零，则线圈平面平行于磁感线，选项A错误；B.t＝1.0 s时，磁通量由正向减小变为反向增加，则根据楞次定律可知，线圈中的电流方向不发生改变，选项B错误；C.t＝1.0 s时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，此时感应电动势最大，选项C正确；D.t＝2 s时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，此时感应电动势最大，感应电流最大，此时线圈受安培力最大，选项D错误。故选C。 【答案】　C 6.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连，电阻R接在K、L之间。现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动，下列说法中正确的是(　　) A．线圈每转过一圈，线圈所受安培力做功为零 B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小 C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大且Em＝NBSω D．线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量最大 【解析】　A．线圈转动过程中，安培力做负功使线圈的动能转化为电能，故A错误；B.根据Em＝NBSω可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势峰值越大，则有效值越大，通过电阻R的电流越大，故B错误；C.题图所示位置，线圈平面与磁场平行，产生的感应电动势最大，最大值为Em＝NBSω，故C正确；D.线圈平面与磁场平行时，穿过线圈平面的磁通量为零，线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈平面的磁通量最大，故D错误。故选C。 【答案】　C 7．(多选)如图所示，形状或转轴位置不同，但面积均为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，则下列正确的说法是(　　) A．感应电动势的最大值都相同 B．感应电动势的瞬时值不同 C．感应电动势的最大值不同 D．感应电动势的瞬时值都相同 【解析】　图示位置为中性面位置，线圈从图示位置开始计时，产生的感应电动势e＝NBSωsin t，可知感应电动势的最大值和瞬时值与线圈形状无关，与轴的位置无关，即图中四个线圈产生的感应电动势的最大值、瞬时值都相同。故选AD。 【答案】　AD 8．一矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量最大 B．t＝3×10－2 s时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率最小 C．线圈在磁场中转动的角速度为100π rad/s D．线圈中感应电动势的表达式为u＝15sin 25πt(V) 【解析】　A．t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量最大，选项A正确；B.t＝3×10－2 s时刻，感应电动势最大，则穿过线圈平面的磁通量变化率最大，选项B错误；C.线圈在磁场中转动的角速度为ω＝＝ rad/s＝50π rad/s，选项C错误；D.线圈中感应电动势的表达式为u＝Emsin ωt＝15sin 50πt(V)，选项D错误。故选A。 【答案】　A 9.如图所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30 cm，ad＝20 cm，匀强磁场磁感应强度B＝0.8 T，绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求： (1)穿过线圈的磁通量最大值Φm； (2)线圈产生的感应电动势最大值Em； (3)感应电动势e随时间变化的表达式。 【解析】　(1)当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值，为 Φm＝BS＝0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb (2)线圈与磁感线平行时，感应电动势有最大值，为Em＝NBSω＝480 πV (3)从图示位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝480 πcos 100πt(V) 【答案】　(1)0.048 Wb　(2)480 πV (3)e＝480 πcos 100πt(V) B能力提升 10.某发电机的结构示意图如图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，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(　　) 【解析】　由于磁感应强度大小处处相等，且线圈切割磁感线的线速度大小不变，所以线圈中感应电动势大小恒定，且每当线圈转至竖直位置时，感应电流方向发生一次改变，从图示位置开始计时，线圈再转过四分之一周期电流方向将改变，综上所述可知D正确。故选D。 【答案】　D 11．如图a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(如图b)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是(　　) 　 a图　　　 　　 　b图 【解析】　从a图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，故瞬时电流的表达式为i＝－Imcos，则图像为D图像所描述。 【答案】　D 12.(多选)两人在赤道上站立。各自手握金属绳OPO′的一端，绕东西方向的水平轴沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为t＝0时刻，则下列说法正确的是(　　) A．电路中存在周期为T的变化电流 B．t＝0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大 C．t＝时刻，电流向左通过灵敏电流计 D．t＝时刻，电路中电流为零 【解析】　A．用类比法，如线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生周期性变化的交变电流，所以这个电路中存在周期为T的变化电流，故A正确；B.由于地磁场方向等效为由南指向北，则t＝0时刻，回路磁通量最大，电路中电流最小为0，故B错误；C.t＝时刻，第一次经过水平位置，这个过程磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流方向向右通过灵敏电流计，故C错误；D.t＝时刻，导线速度方向与磁场方向平行，磁通量变化率为零，则电路中电流为零，故D正确。故选AD。 【答案】　AD 13．(多选)某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。在线圈A中通入电流i与时间t的关系如图A、B、C、D所示，那么在t1～t2这段时间内，可以观察到线圈B中产生交变电流的是(　　) A. B. C. D. 【解析】　A．由图A可知，A中电流不变，电流产生的磁场不变，穿过P的磁通量不变，故不会产生感应电流，A错误；B.图B中电流发生变化，产生的磁场均匀变化，会产生感应电流，但不是交变电流，B错误；C.图C中电流发生变化，产生的磁场发生变化，整个过程会产生交变电流，但在t1～t2这段时间内，电流的变化不均匀，故t1～t2这段时间内也会产生交变电流，C正确；D.图D中电流发生变化，产生的磁场发生变化，整个过程会产生交变电流，t1～t2这段时间内，电流的变化率发生改变，故产生非均匀变化的磁场，故会产生交变电流，D正确。故选CD。 【答案】　CD 14．如图所示，正方形线圈abcd的边长是0.5 m，共150匝，匀强磁场的磁感应强度为B＝ T，当线圈以150 r/min的转速绕中心轴线OO′匀速旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)线图转过 s时电动势的瞬时值。 【解析】　分别将Em、ω的数值推出，代入一般式e＝Emsin ωt就得出了瞬时值表达式。求瞬时值时，只需把t的时刻代入表达式就可以了。 (1)根据从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝NBS·2πnsin 2πnt 代入数据可得e＝375 sin 5πt(V) (2)当t＝ s时，电动势的瞬时值 e＝375 sin V＝375 V 【答案】　(1)e＝375 sin 5πt(V) (2)375 V 学科网（北京）股份有限公司 $$