第三章 1 交变电流-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第二册（人教版） N第三章交变电流 1.交变电流 基础练)习 知识点1交变电流 3.如图所示为单匝矩形线圈 X B XXX 1.关于交变电流和直流电流的说法正确的是 abcd,已知ab为l,ad ××1×× ( 为2，在磁感应强度为B ×X1×X A.如果电流大小随时间做周期性变化， 的匀强磁场中绕O0'轴以 0'1 第3题图 则一定是交变电流 角速度ω（从图中位置开 B.直流电流的大小和方向一定不变 始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大 C.交变电流一定是按正弦规律变化的 小为( D.交变电流的最大特征就是电流的方向 A分HJwsinot B.号Bo 随时间做周期性的变化 C.Bl bwsin wt D.Bl locos wt 4.线框在匀强磁场中绕00 知识点2正弦式交变电流 轴匀速转动（由上向下看 2.(多选)下列各图中，面积均为S的线圈 是逆时针方向)，当转到如 绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角 图所示位置时，磁通量和 速度ω匀速转动，能产生正弦式交变电动 第4题图 感应电动势大小的变化情况是() 势e=BSwsin wt的是() A.磁通量和感应电动势都在变大 B.磁通量和感应电动势都在变小 C.磁通量在变小，感应电动势在变大 D.磁通量在变大，感应电动势在变小 5.处在匀强磁场中的矩形线圈 B abcd,以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸 面并与ab垂直。在t=0时 刻，线圈平面与纸面重合 第5题图 (如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外 58)练 第三章交变电流。 运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感 应电流为正，则能反映线圈中感应电流 随时间t变化的图线是( 2T wt/rad 8.(多选)实验室里的交流 、0 发电机可简化为如图所示 的模型，矩形线圈在水平 知识点3中性面 匀强磁场中，绕垂直于磁 6.(多选)一只矩形线圈 /Wb 感线的O0'轴匀速转动。 在匀强磁场中绕垂直 0.02/0.04 在发电机的输出端接一个 第8题图 0.01 0630.05内 于磁感线的轴匀速转 电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转 动，穿过线圈的磁通 第6题图 25圈，读出电压表的示数为10V。已知 量随时间变化的图像如图所示，则下列说 R=102,线圈电阻忽略不计，下列说法 法正确的是() 正确的是（) A.t=0时刻，线圈平面与中性面垂直 A.线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时 B.t=0.01s时刻，Φ的变化率最大 电流为0 C.t=0.02s时刻，感应电动势达到最大 B.从线圈经过中性面开始计时，线圈中 D.该线圈转动的角速度为50mrad/s 电流瞬时值表达式为i=V2sin50mtA 7.如图所示，一矩形线圈 久0 C.流过电阻R的电流每秒方向改变50 "a abcd放置在匀强磁场中， 次 并绕过ab、cd中点的轴 X0√a D.电阻R上的热功率等于20W O0'以角速度ω逆时针匀 第7题图 9.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 速转动。若以线圈平面与磁场夹角0=0°时 对称轴转动，线圈共100匝，转速为 为计时起点，并规定当电流自a流向b时 100 r/min,在转动过程中穿过线圈磁通 电流方向为正，则下列四幅图中正确的是 量的最大值为0.03Wb,求： (1)线圈平面转到与磁感线平行时，感应 电动势。 练 59 N 高中物理选择性必修第二册（人教版） (2)当线圈平面与中性面夹角为T时，感 3 应电动势。 提升练)习 10.(多选)如图所示，一正方 为( 形线圈abcd在匀强磁场中 A.e=Ensin wt B.e=2Emsin wt 绕垂直于磁感线的对称轴 C.e=2E sin 2wt D.e=Esin 2wt 00'匀速转动，沿着00'轴 12.某研究小组的同学利 观察，线圈沿逆时针方向 0' 用铜芯电缆线和灵敏 第10题图 转动。已知磁感应强度为 电流计做摇绳发电的 B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R, 探究实验。如图所 转动角速度为ω，则当线圈转至图示位 示，他们将电缆线和 第12题图 置时() 灵敏电流计连成闭合回路，在操场上由 A.线圈中感应电流的方向为abeda 两位同学手摇导线，其他同学观察灵敏 B.穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变 电流计的指针变化。在下列说法中，你 化率也为0 , 认为正确的研究结果应符合（) C.线圈中的感应电流为nBω A.摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流 R 是大小变化的直流电 D.线圈从图示位置起转动工时，电动势 6 B.摇动绳子时，灵敏电流计中电流的大 小与两同学的站立方位无关 的瞬时值为)nBo C.仅增加绳子的长度，灵敏电流计中的 11.某交变电流发电机正常工作时产生的电 电流的最大值增大 动势e=E sin wt。若线圈匝数减为原来的： D.仅增加摇绳的频率，灵敏电流计中的 一半，而转速增为原来的2倍，其他 电流的最大值不变 条件不变，则产生的电动势的表达式：13.在各自的匀强磁场中，两个相同的矩形 60)练 第三章交变电流。 金属线圈a、b分别绕位于线圈平面内15.如图所示，在匀强磁场中有一个“几” 且与磁场垂直的轴匀速转动，产生的电： 形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁 动势随时间变化的图像如图所示，则下 场的磁感应强度B=5V2T,线框CD 列说法正确的是( Le/V 边长为20cm,CE、DF边长均为10cm, 2 转速为50rad/s。若从图示位置开始计时： (1)写出线框中感应电动势的瞬时值表 t102s 达式。 第13题图 (2)作出线框中感应电动势e随时间t变 A线圈a的转速是6的子倍 化关系的图像。 B.两线圈所在的磁场的磁感应强度相等 C.t=0.03s时，线圈a恰好经过中性面 D.t=0.3s时，线圈b平面与磁场平行 第15题图 14.如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕 O0'轴从图示位置开始匀速转动。已知从 图示位置转过T时，线圈中电动势大小 6 为10V,求： (1)交流电动势的峰值。 (2)设线圈电阻为R=12,角速度w= 100rads,线圈由图示位置转过罗 的过程中通过导线截面的电荷量q。 0 ××1×× ×××× ×!×× ××× 0 第14题图 练(61第三章 交 >m1.交变电流 基础练习 1.D【解析】直流电流的特征是电流的方向不变， 电流的大小可以改变。交变电流的特征是电流的方向 随时间改变。交变电流有多种形式，正弦式交变电流 只是交变电流中最基本、最简单的一种，故D正确。 2.AC【解析】线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方 向的轴（轴在线圈所在平面内）匀速转动，产生的正 弦式交变电动势为e=BSwsinwt,由这一原则判断，A 图和C图符合要求；B图中的转轴不在线圈所在平面 内；D图转轴与磁场方向平行，而不是垂直，故A、C 正确。 3.C【解析】ab、cd边产生感应电动势： sinsinsin t. 线圈中的总感应电动势为e=eb+eo=Bllosin wt。 4.D【解析】由题图可知，中=Φcos,e=Ensin6, 所以磁通量变大，感应电动势变小。故D正确。 5.C【解析】图示时刻，ab边和cd边同时垂直切 割磁感线，产生的感应电动势最大，此时感应电流最 大，由右手定则，可判定电流方向为a→b℃da, 为正方向。综上所述，C正确。 6.BD【解析】由图像可知t=0、0.02s、0.04s时 刻线圈平面是中性面位置，小最大，中-0，故E0。 t=0.01s、0.03s、0.05s时刻线圈平面与磁感线平行 少最小，密最大，放E最大。由图像可知，交变电 流变化的周期T=0.04s,则w=2开=50mads,所以 T B、D正确 7.D【解析】从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=-icos wt,故D正确。 8.BC【解析】电压表的示数是有效值，故电压最 大值Um=101V2V。图示位置与中性面垂直，此时产 生的悠应电流最大，故A错误；是=V?A,0 2π×25rad/s=50 rad/s,从中性面开始计时电流的瞬时 值表达式是i=Isin wt=-V2sin50mtA,故B正确；交 参考答案与解析。 变电流 变电流在一个周期内方向改变两次，因此流过电阻R 的电流每秒钟方向改变50次，做C正确；严朵=0 W,故D错误。 9.(1)10V(2)5V3V 【解析】(1)线圈平面转到与磁感线平行时，感应 电动势为最大值Em=NBSw,其中重-BS,w=2mn,代人 数值，解得Eml0V。 (2)当线圈平面与中性面夹角为T时，感应电动势 3 为e=Esin牙-=5V3V。 提升练习 10.CD【解析】根据右手定则可知，ad边中感应电 流的方向由a→d,bc边中感应电流的方向由c一→b,所 以A错误；在图示位置磁通量的变化率最大，所以B 错误：在图示位签，人会“货，所以C正确：线 圈从图示位置起转动？时，电动势的瞬时值为©= 6 ne受×名}方aw,所以D正确。 11.D【解析】感应电动势的瞬时值为e=VBSw sin wt,其中w=2πn,线圈匝数减为原来的一半，转速增 为原来的2倍，则感应电动势的瞬时值为e=NBSosin t= 分BS2wsin2a=Esm2a,所以D正确。 12.C【解析】本题可等效为长绳以两人的连线为轴 做匀速圆周运动，因此产生的是正弦式交流电，A错 误；磁感线平行于地面的分量向北，摇动绳子时，两同 学的站立方位不同，则地磁场穿过绳转动平面的磁通 量不同，故B错误；仅增加绳子长度，相当于增加了线 圈的面积，由会=S可知，电流的最大值将特 R 大，C正确；仅增加摇绳的频率，相当于增大了导线切 割磁场的圆频率w,由1==NBS可知，电流的最 R R 大值将增大，D错误。 3.B【解析】由图可知子-号，则线图a、6的转 速之比为5：4，故A错误；由于最大感应电动势为Em= N=2Sm,可得B=2晨由图像可知，a线图 65 高中物理选择性必修第二册（人教版） 最大感应电动势为15V,则b线圈最大感应电动势为 12V,故B正确；由图像可知，t=0.03s时，线圈a中 感应电动势最大，则此时线圈α位于垂直中性面位置， 故C错误；仁0.3s时，线圈b中感应电动势为0，则此 时线圈b恰好经过中性面，线圈b平面与磁场垂直，故 D错误。 14.(1)20V(2)0.2C 【解析】(1)图示位置为中性面，从此时开始计 时，则电动势的瞬时值为e=E sin wt,解得E=20V。 (2)线圈由图示位置转过7过程中穿过线圈平面的 磁通量变化量为△匝=BS,由Em=BSw=△④w,可得△中= E=0.2W,则通过导线横截面的电荷量为g=1△A1= 爱4部0-02c R 15.(1)e=10V2cos100mtV(2)见解析 【解析】(1)线框转动开始计时的位置为线圈平面与 磁感线平行的位置，所以瞬时感应电动势为e=E cosωt, 其中E=-BS0,B=5Y2T,S=0.1x0.2m=-0.02m,0= 2mm=100 m rad/s,解得e=10V2cos100mtV。 (2)由感应电动势的瞬时值表达式可知峰值Em= 10V2V,周期T2红-0.02s,画出图线如图所示。 Ae/V 10V2 0 2t/(×102s) -102 第15题答图 一"2.交变电流的描述 基础练习 1.BD【解析】因为交变电流每半个周期电流方向 改变一次，一个周期电流方向改变两次，可知题中交变 电流的周期为0.02S,频率为50Hz,故B、D正确。 2.AD【解析】由图像可知，该交变电流的周期为 2s,颜率厅7石业，故A正确，B指误：悠应 电动势=△边，由图像可知，在仁πs时，感应电动 势为0，中的变化率为0，故C错误；t0时，感应电动 势为0，线圈处于中性面，线圈平面与磁感线垂直，故D 66 正确。 3.C【解析】交流电表的示数是有效值，灯泡的额 定电压也是有效值：电容器的耐压值是指最大值，保险 丝的额定电流是有效值，题目要求不是有效值，故选C。 4.AC【解析】t1时刻感应电动势为0，线圈通过中 性面，磁通量最大，故A正确；2时刻感应电动势最 大，通过线圈的磁通量为0，故B错误；电动势的有效 值为号行，放C正确：一个阅费内交变电流的方的改 变两次，故D错误。 5.AB【解析】由题意可知，矩形线圈处于一个交 变的磁场中，从而导致穿过线圈的磁通量变化，则产生 感应电流，故A正确；线圈中产生感应电流的瞬时表达 式，为c0so似，在t元时刻，线框中感应电 R 流达到最大值，故B正确；根据电荷量的表达式q= N梁，从0到=元这一过程巾通过导体磁通量变 化为B,。所以通过横截面积的电荷量为N公，故C 错误；若只增大变化磁场的频率，则线框中感应电流的 频率也将增加，导致最大值也增加，所以有效值也增 大，故D错误。 6.B【解析】R与R2串联，所以R,与R2中的电流 变化情况应相同。从图像可以看出，交变电流中电流最 大值为0.6V2A,电流有效值为1=m=0.6A,R1 1V2 两端的电压有效值为U=R=6V,R2两端电压最大值为 Um1mR=0.6V2x20V=12V2V,综上所述，B正确。 7.A【解析】从中性面开始计时，电动势的瞬时值 为e=6sino,即2V-Em(2牙·，有效值E= 专行，解得2VZV,放A正胸。 8.D【解析】设该交变电流的有效值为1，由有效值 的定义式得（方R-RG.代入数据解裂 =2Y30A,故D正确。 3 9.BD【解析】由图可知，交流电的最大电压E= 20V,周期7-04s,所以频率725，放A错 误，B正确；电动势的有效值为E=E。=10V2V, 1/2 发电机输出电压的有效值为=E=9V2V,故C错 R+r