3.1 交变电流 课后练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

3.1交变电流 课后练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册 学号： 班级： 姓名： 考点1　正弦式交变电流的产生 1．下列所示图像中属于交变电流的有（　　） 2．以下四种情景中产生正弦式交变电流的是（　　） A．图甲中矩形线圈与磁感线平行且绕与匀强磁场方向垂直的中心轴沿逆时针方向转动 B．图乙中矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈按图示方向绕轴线OO′匀速转动 C．图丙中圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈abcd，铁芯绕轴线以角速度ω转动 D．图丁中矩形线圈绕与匀强磁场方向平行的中心轴OO′转动 3．下列关于交流发电机的叙述正确的是（　　） A．交流发电机将电能转化为机械能 B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电 C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电 D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一条边都切割磁感线 4．如图所示，线圈转动过程中产生交变电流，下列说法正确的是（　　） A．转到图甲所示位置时，通过线圈的感应电流最大 B．转到图乙所示位置时，通过线圈的感应电流最大 C．转到图丙所示位置时，CD边中感应电流方向为D→C D．转到图丁所示位置时，AB边中感应电流方向为B→A 考点2　交变电流规律的理解和应用 5．某交流发电机工作时电动势为e＝Emsinωt，若将该发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e′变为（　　） A．Emsin B．2Emsin C．Emsin2ωt D.sin2ωt 6.如图所示，空间有一匀强磁场水平向右，一正方形导线框abcd平行于磁场方向放置，已知导线粗细均匀，若该线框分别绕不同轴线以相同大小的角速度旋转，以下说法正确的是（　　） A．线框绕ac轴旋转，线框中不会产生交流电 B．线框分别绕AB轴和CD轴从图示位置开始转动时产生的交流电相同 C．若以ab为轴转动，不会产生周期性电流，但a、d两点间会有电势差 D．沿AB方向观察，从图示位置开始线框分别绕ad轴和bc轴顺时针转动，线框中瞬间产生的感应电流方向相反 7．（多选）如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO′匀速转动，角速度为ω.空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.若闭合线圈的总电阻为R，则（　　） A．线圈中电动势的最大值为NBL2ω B．线圈中电动势的最大值为NBL2ω C．在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 D．当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为BL2 8.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）线圈转过 s时，电动势的瞬时值． 考点3　交变电流的图像 9．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动．穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则以下说法中正确的是（　　） A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交变电流的电动势达到最大 D．该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙 10.如图所示，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，则下列四幅图像中可能正确的是（　　） 3.1交变电流 课后练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册 学号： 班级： 姓名： 考点1　正弦式交变电流的产生 1．下列所示图像中属于交变电流的有（　　） 解析：交变电流是指电流、电压大小和方向均随时间周期性变化的电流，由题图可知，A正确． 答案：A 2．以下四种情景中产生正弦式交变电流的是（　　） A．图甲中矩形线圈与磁感线平行且绕与匀强磁场方向垂直的中心轴沿逆时针方向转动 B．图乙中矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈按图示方向绕轴线OO′匀速转动 C．图丙中圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈abcd，铁芯绕轴线以角速度ω转动 D．图丁中矩形线圈绕与匀强磁场方向平行的中心轴OO′转动 解析：题图甲中线圈在匀强磁场中转动，线圈转动不切割磁感线，磁通量不发生变化，不产生感应电流，故A错误；题图乙中虽然只有一半线圈处于磁场，但线圈转动得到的是正弦式交流电，故B正确；题图丙为辐向磁场，无论线圈转到何处位置，感应电动势大小不变，得到的不是正弦式交变电流，故C错误；题图丁中矩形线圈转轴平行于磁场方向，线圈转动不切割磁感线，磁通量不发生变化，不产生感应电流，故D错误． 答案：B 3．下列关于交流发电机的叙述正确的是（　　） A．交流发电机将电能转化为机械能 B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电 C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电 D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一条边都切割磁感线 解析：交流发电机将机械能转化为电能，A错误；交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈既可以作为定子，也可以作为转子，定子和转子相对转动就可以产生交流电，B错误；交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电，C正确；在交流发电机线圈转动的过程中，并不是线圈的每一条边都切割磁感线，D错误． 答案：C 4．如图所示，线圈转动过程中产生交变电流，下列说法正确的是（　　） A．转到图甲所示位置时，通过线圈的感应电流最大 B．转到图乙所示位置时，通过线圈的感应电流最大 C．转到图丙所示位置时，CD边中感应电流方向为D→C D．转到图丁所示位置时，AB边中感应电流方向为B→A 解析：线圈转到题图甲所示位置时，线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈产生的感应电动势最大，通过线圈的感应电流最大，选项A正确；线圈转到题图乙和题图丁所示位置时，线圈处于中性面，此时感应电流为零，选项B、D错误；线圈转到题图丙所示位置时，由右手定则可知CD边中感应电流方向为C→D，选项C错误． 答案：A 考点2　交变电流规律的理解和应用 5．某交流发电机工作时电动势为e＝Emsinωt，若将该发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势e′变为（　　） A．Emsin B．2Emsin C．Emsin2ωt D.sin2ωt 解析：感应电动势的瞬时值表达式e＝Emsinωt，而Em＝NBωS，ω＝2πn，当n提高一倍时，ω加倍；当ω加倍而S减半时，Em不变，e′＝Emsin2ωt，故C正确． 答案：C 6.如图所示，空间有一匀强磁场水平向右，一正方形导线框abcd平行于磁场方向放置，已知导线粗细均匀，若该线框分别绕不同轴线以相同大小的角速度旋转，以下说法正确的是（　　） A．线框绕ac轴旋转，线框中不会产生交流电 B．线框分别绕AB轴和CD轴从图示位置开始转动时产生的交流电相同 C．若以ab为轴转动，不会产生周期性电流，但a、d两点间会有电势差 D．沿AB方向观察，从图示位置开始线框分别绕ad轴和bc轴顺时针转动，线框中瞬间产生的感应电流方向相反 解析：绕ac轴旋转时，回路磁通量变化，线框中有交流电产生，A错误；绕AB轴转动时在线框中产生正弦式交流电，绕CD轴转动时，回路磁通量不变，无交流电产生，B错误；若以ab为轴转动，线框无磁通量变化，不会产生交流电，但会在cb、da边产生电动势，a、d两点间会有电势差，C正确；以ad或bc为轴，根据楞次定律，电流方向均为abcd，D错误． 答案：C 7．（多选）如图所示，abcd为一边长为L、匝数为N的正方形闭合线圈，绕对称轴OO′匀速转动，角速度为ω.空间中只有OO′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.若闭合线圈的总电阻为R，则（　　） A．线圈中电动势的最大值为NBL2ω B．线圈中电动势的最大值为NBL2ω C．在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流 D．当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为BL2 解析：电动势的最大值Em＝NBL2ω，A错误，B正确；在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，一直有电流，C错误；题图中所示位置，穿过线圈的磁通量为BL2，D正确． 答案：BD 8.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）线圈转过 s时，电动势的瞬时值． 解析：（1）Em＝NBSω，ω＝2πn，e＝Emsinωt＝NBS·2πnsin2πnt 代入数据可得e＝375sin5πt（V）． （2）当t＝ s时，电动势的瞬时值 e1＝375sin V＝375 V. 答案：（1）e＝375sin5πt（V）　（2）375 V 考点3　交变电流的图像 9．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动．穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则以下说法中正确的是（　　） A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交变电流的电动势达到最大 D．该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙 解析：t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，则线圈平面位于中性面位置，A错误；t＝0.01 s时刻，Φ­t图像斜率的绝对值最大，则Φ的变化率最大，B正确；t＝0.02 s时刻，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，C错误；穿过线圈的磁通量最大时，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量为0即磁通量变化率最大时，感应电动势最大，题图乙不符，D错误． 答案：B 10.如图所示，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，则下列四幅图像中可能正确的是（　　） 解析：以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时为计时起点，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为b到a，为负值，且穿过线圈的磁通量减小，电流增大，故选项C正确． 答案：C 学科网（北京）股份有限公司 $