课时测评60 交变电流的产生和描述（word练习）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（新高考）

课时测评60　交变电流的产生和描述 (时间：30分钟　满分：54分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题2、6、12，每题6分，其余每题4分，共54分) 1．有一种手摇手机充电器，当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感线的轴OO′匀速转动，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．当线圈转到图示位置时，电流方向将发生改变 B．当线圈转到图示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大 C．若从图示位置开始计时，线圈中电流的瞬时值表达式为i＝Imsin ωt D．图示位置在中性面，穿过线圈磁通量为最大 答案：B 解析：题图示位置为垂直于中性面的位置，此时穿过线圈的磁通量为0，穿过线圈磁通量的变化率最大，电流方向在中性面的位置发生改变，在此时不发生改变，故A、D错误，B正确；若从题图示位置开始计时，此时电流的瞬时值为最大值，线圈中电流的瞬时值表达式为i＝Imcos ωt，故C错误。 2．(多选)(2024·黑龙江大庆教学质量检测)矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，已知π＝3.14，下列说法正确的是(　　) A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大 B．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，线圈中电流改变方向 C．在t＝0.4 s时，磁通量变化率最大 D．电动势的最大值是31.4 V 答案：BC 解析：由题图可知，在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，磁通量最大，磁通量的变化率为0，则感应电动势为0，此时线圈处于中性面，线圈中电流改变方向，故A错误，B正确；由题图可知，在t＝0.4 s时，磁通量的变化率最大，故C正确；由题图可知，周期为T＝0.4 s，则ω＝＝5π rad/s，电动势的最大值为Em＝NωBS＝NωΦm＝1 570 V，故D错误。 3．如图所示，虚线OO′的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕OO′轴以角速度ω匀速转动(即ab边向纸外、cd边向纸里转动)，规定沿a→b→c→d→a方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图像中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是(　　) 答案：B 解析：从题图所示时刻开始计时，由楞次定律可判断出线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a(负方向)，线圈中产生的感应电动势表达式为e＝－Emsin ωt＝－ωBS sin ωt，S是线圈面积的一半，则感应电流的表达式为i＝＝－Imsin ωt＝－sin ωt，故线圈中感应电流按正弦规律变化，故B正确。 4．如图是通过某一线圈的交变电流的电流—时间关系图像(前半个周期为正弦波形的)，则一个周期内该电流的有效值为(　　) A．I0 B．I0 C．I0 D．I0 答案：B 解析：设该电流的有效值为I，由I2RT＝＋(2I0)2R·，解得I＝I0，故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＝20sin (100πt) V，则交流电压表的示数为(　　) A．10 V B．20 V C．15 V D．14.1 V 答案：D 解析：二极管具有单向导电性，使得半个周期内R通路，另外半个周期内R断路，在通路的半个周期内，交流电压的有效值为20 V，则有，解得U＝10 V≈14.1 V，故D正确。 6．(多选)如图为穿过匝数n＝100匝的线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图像，其产生的电压为交变电压。判断下列选项中的四个交变电压的有效值与已知的交变电压的有效值相同的是(A、B图中为正弦式交变电压，π取3.14)(　　) 答案：AD 解析：已知交变电流的周期为T＝6.28×10-2 s，角速度为ω＝＝100 rad/s，最大感应电动势为Em＝nωΦm＝200 V，电压的有效值为U＝ V。选项A、B中，交变电压的有效值由U＝可得，UA＝100 V，UB＝100 V；选项C、D中，设电压的有效值为U，电阻R在相同时间内产生的热量相同，则有T，可得UC＝200 V，UD＝100 V，所以与已知交变电压的有效值相同的是A和D。 7．一低压电源输出的交变电压为u＝10sin (100πt) V，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100π s C．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 答案：A 解析：这只电源输出的交变电压的峰值Um＝，则有效值U＝＝10 V，所以这只电源可以使“10 V　2 W”的灯泡正常发光，故A正确；ω＝100π rad/s，则T＝＝0.02 s，故B错误；在t＝0.01 s时，经过半个周期，电压为零，故C错误；当电容器的耐压值小于峰值时，电容器被击穿，10 V小于10 V，则“10 V　2 μF”的电容器被击穿，不能接在这只电源上，故D错误。 8．(2024·河北保定九县一中三模)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈的匝数N＝72，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。则下列说法中正确的是(　　) A．t＝0时，线圈位于与中性面垂直的位置 B．线圈转动的角速度大小为50π rad/s C．线圈产生的感应电动势的有效值为36 V D．线圈产生的感应电动势的表达式为e＝36cos (100πt) V 答案：C 解析：由题图可知，t＝0时，穿过线圈的磁通量达到最大值，可知，线圈位于中性面，故A错误；线圈中产生的交变电流的周期与磁通量的变化周期相同，即T＝0.02 s，所以线圈转动的角速度大小为ω＝＝100π rad/s，故B错误；线圈产生的感应电动势的峰值为Em＝NωΦm，由题图知Φm＝ Wb，解得Em＝36 V，则有效值E＝＝36 V，故C正确；由以上分析知，感应电动势的表达式为e＝Emsin ωt＝，故D错误。 9．(2024·湖北荆州中学模拟)如图所示，电阻为R的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值也为R，线框绕ad连线以角速度ω匀速转动。t＝0时刻线框所在平面与磁场垂直，则(　　) A．t＝0时刻穿过线框磁通量的变化率最大 B．t＝0时刻bc边所受安培力大小为 C．t＝0时刻a、d两点间电压为u＝0 D．线框转一圈过程中外力对线框做功为 答案：C 解析：t＝0时刻，线框所在平面与磁场垂直，此时穿过线框的磁通量最大，但穿过线框磁通量的变化率为零，感应电动势为零，回路电流为零，则bc边所受安培力为零，a、d两点间电压为u＝0，故A、B错误，C正确；感应电动势的最大值为Em＝ωBS＝2ωBl2，电动势的有效值为E＝ωBl2，线框转一圈过程中外力对线框做功为W＝Q＝，故D错误。 10．(2024·江西贵溪模拟)如图甲为一台小发电机的结构示意图，内阻为0.6 Ω的单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示。外接电流表为理想交流电表，外接电阻R恒定为3 Ω，则(　　) A．由图乙可知电动势的有效值为36 V，线圈的转速n＝50 r/min B.电流表的示数为10 A，电阻两端的电压为36 V C．0～1×10-2 s的时间内，流过电阻的电荷量为 C D．在3×10-2 s时，穿过线圈的磁通量变化率最大 答案：C 解析：由题图乙可知，发电机产生的电动势的最大值为Em＝36 V，则电动势的有效值为E＝36 V，周期为T＝0.02 s，则转速为n＝ r/s＝3 000 r/min，故A错误；电流表的示数为I＝＝10 A，电阻两端的电压为U＝IR＝30 V，故B错误；根据Em＝ωBS，可得BS＝，则电荷量q＝Δt＝Δt＝ C，故C正确；在3×10-2 s时刻，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，故D错误。 11．如图所示，边长为l的正三角形线圈，线圈匝数为n，以角速度ω绕ab匀速转动，ab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。M为导电环，负载电阻为R，其他电阻不计，在线圈转动一周的过程中(　　) A．图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)，线圈的磁通量最大，产生的感应电动势也最大 B．感应电动势的最大值为ωBl2 C．R上产生的热量为 D．通过R的电荷量为 答案：C 解析：题图示时刻(线圈平面与磁场方向垂直)，即线圈位于中性面，此位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，此时产生的感应电动势为零，A错误；根据正弦交流电的产生原理，可知该交流电的最大值为Em＝nωBS＝nωBl2，B错误；在线圈转动一周的过程中只有半周会有电流产生，所以R上产生的热量为Q＝，C正确；线圈转动一周的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ＝2BS＝Bl2，则通过R的电荷量为Q＝n，D错误。 12．(多选)如图1为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固定连接的永久磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在两种不同风速下，传感器显示的电压随时间变化的图像分别如图2中的图线a、b所示，则下列说法中正确的是(　　) A．a、b两图线对应的磁铁转速之比为3∶2 B．产生交流电b的电压最大值为5 V C．产生交流电a的电压的瞬时值表达式为u＝10sin (5πt) V D．交流电a可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上 答案：AC 解析：由ω＝2πn＝可知转速与周期成反比，则＝Tb∶Ta＝3∶2，故A正确；由Em＝NωBS可得，可得产生交流电b的电压最大值为Eb＝ V，故B错误；产生交流电a的电压的瞬时值表达式为u＝Emsin (ωt)，代入数据可得u＝10sin (5πt) V，故C正确；交流电a的最大值为10 V，大于击穿电压9 V，故不能加在击穿电压为9 V的电容器上，故D错误。 学生用书第278页 学科网（北京）股份有限公司 $