3.2 交变电流的描述-【重难点手册】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步练习册（人教版）浙江专用

重难点手册高中物理选择性必修第二册？（浙江专用） 第2节 交变电流的描述 人基础过关练 测试时间：10分钟 D.a亮度不变，b变暗，c变亮 4.如图为通过定值电阻R=1Ω的电流一时间图 1.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈 像，则该电流( 绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变 电动势在一个周期内的图像如图乙所示，则下 列说法正确的是( 0,5 -2 0.02 A.是一种直流电 0.01 t/s -82 B.周期为0.5s C.有效值约为1.67A 乙 D.在0~0.5s内通过定值电阻的电荷量为 A.t=0时穿过线圈的磁通量为0 0.75C B.交变电动势的有效值为4√2V 5.(2025·浙江慈溪中学模拟预测)（多选）空间 C.交变电流在1s内方向变化50次 中存在竖直方向的匀强磁场，磁场中有一单匝 D.t=0.01s时，金属线圈处于中性面位置 矩形金属线框.情况一：将线框固定在水平面 2.(2025·浙江杭州二中阶段练习)已知三角脉 中，取竖直向下为正方向，穿过线框的磁通量 冲电流的峰值是有效值的、√3倍，现测得一个阻 随时间的变化情况如图甲所示.情况二：线框 值R=1000Ω的电阻的两端电压变化如图所 绕其中心轴以某一角速度转动，穿过线框的磁 示，其中U。=6V,则该电阻上的电流有效值 通量随时间的变化情况如图乙所示，则(). 约为(). /W Φ/Wb C -UF A.3 mA B.4 mA C.5 mA D.6 mA 3.如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与 A.图甲情况下t=1s时刻线框中无电流 电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联， B.图甲情况下0~2s内线框内电流方向不变 C.两种情况下线框产生的感应电流最大值之 接在220V、50Hz的交变电压两端，三只灯泡 亮度相同.若将交变电压改为220V、25Hz,则 比为1：π (). D.两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为 A.三只灯泡亮度不变 1:π2 B.三只灯泡都将变亮 R 乃综合提能练 测试时间：25分钟 C.a亮度不变，b变亮，c a☒b& c☒ 6.如图所示为交流发电机的示意图，匝数N= 变暗 100、内阻r=12、面积S=0.01m的线圈处 40 第三章交变电流 于水平方向B=0.1T的匀强磁场中，并绕垂 A.浮筒做的是阻尼振动 直于磁场的轴OO'匀速转动，角速度0= B.该浮筒的电动势最大值为1V 30rad/s.电路中电阻R=92,电压表为理想电 压表.从图示位置开始计时，以下判断正确的是 C彼浪对浮符做功为后」 (). D.小灯泡的额定电流为牙A 8.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴线 匀速转动时产生的正弦式交变电流，其电动势 的变化规律如图线α所示.当调整线圈转速 ②X 后，电动势的变化规律如图线b所示.以下关 0 E A.发电机产生的电动势瞬时值表达式为e= 于这两个正弦式电流的说法正确的是( Ae/V 3sin 30t(V) 150 B.发电机的输出功率为0.405W C.当线圈从图示位置经过时，理想电压表的示 0.010.03 0.05 数为3V -150 D.线圈从图示位置经过半个周期的过程中，通 A.图线a电动势的有效值为150√2V 过电阻R的电荷量为0.02C B.线圈先后两次转速之比为2：3 7.(2025·浙江萧山中学阶段练习)图甲为一水 C.在图中t=0.06s时，穿过线圈的磁通量均 上浮标的截面图，磁铁固定在水中，S极上套有 为0 一个浮筒，浮筒上绕有线圈，浮筒可随波浪上 D.图线b电动势的瞬时值表达式为e= 下往复运动.取线圈向上运动为正方向，某段 时间内，线圈的速度随时间按正弦规律变化， 10sin20 t(V) 如图乙所示.已知线圈总电阻r=22,匝数为 9.(2025·浙江金华一中模拟预测)如图所示，某 100匝，线圈处磁感应强度B=0.1T,线圈的 路灯由风光互补系统（由风力发电机和太阳能 直径d=50cm,把线圈与阻值R=22的小灯 电池板组成)提供电能，阳光照射电池板5h, 泡串联，小灯泡恰好正常发光.关于图乙中这段 风力发电机在某风速下工作5h,产生的总电 时间内的运动，下列说法正确的是() 能可以使一盏路灯工作40h.已知阳光照射期 线圈 间，电池板平均发电功率为60W,风力发电机 内部线圈面积为0.8m2,匝数为200，线圈所 在磁场的磁感应强度为0.25T,该风速下，输 出电流为1.5A,风叶每秒转动4.2圈，不考虑 甲 线圈内阻，则该路灯的电功率约为( ) 4u/(m·s) 0.2 0.10.2 0.3.4s -0.2 A.150WB.180WC.230WD.300W 41 重难点手册高中物理选择性必修第二册（浙江专用） 10.(2025·浙江宁波中学月考)如图所示，光滑 辐向磁场内，线圈所处的磁感应强度大小 的长直金属杆通过两个金属环与一个形状为 B=0.5T,线圈匝数n=20匝，直径d= 一个周期内完整正弦函数图像的金属导线ab 10cm,电阻r=12.线圈上、下两端点a、b 连接，导线其余部分未与杆接触金属杆电阻 通过导线与外部一理想二极管D和阻值R= 不计，导线电阻为R,a、b间距离为2L,导线 4Ω的电阻构成闭合回路（如图3）.在外力F 构成的正弦图形顶部和底部到杆的距离都是 的驱动下，磁铁在竖直方向做简谐运动，若取 d,在导线和金属杆所在平面内有两个方向相 竖直向上为正，初始平衡位置为原点，其振动 反的有界匀强磁场区域，磁场区域的宽度均 方程y=0.01sin100πt(m).已知磁铁最大速 为L,磁感应强度大小均为B,现在外力F作 率vm=πm/s,当弹簧形变量为x时，其弹性 用下导线以恒定的速度水平向右匀速运 势能E,一2k2,不考虑空气阻力、线圈的自 动，t=0时刻导线从O点进入磁场，直到导 线全部离开磁场区域的过程中，下列说法正 感和其他电阻，计算时π2取10.求： 确的是( B 7777777 -2L 图1 图2 图3 A.t= 元时，电流的大小为1，= (1)t=0时，线圈中产生电动势的大小E。及 2R 电流的大小I。; B2-上时，外力F的大小为F,=B, R (2)0~1s内，电阻R上产生的热量Q; C.全过程中，电流的有效值为I=而Bd (3)0~0.02s内，通过电阻的电荷量q; 2R (4)0.01~0.015s内，外力F做的功W. D.外力F的最大值为Fm= 2B2d2v R C培优突破练 测试时间：10分钟 11.(2025·浙江宁波镇海中学月考)图1为某振 动发电机原理图，图2是其俯视图.质量m 0.2kg的共轭磁铁由一竖直轻质弹簧（劲度 系数k=200N/m)与水平地面连接，磁铁和 弹簧构成振动体.磁铁中心部分为N极，外圆 部分为S极，两磁极之间可视为均匀辐向磁 场.固定不动的线圈与磁铁共轴且始终处于 42面垂直，其磁通量最小，故C错误；根据楞次定律，线圈 中电流方向为d→c→b→a,故D正确.故选D. 6.B【解析】t1时刻线圈中磁通量最大，磁通量变化率为 0,电流为0，故A错误；t3时刻线圈位于中性面，线圈 所在平面和磁场垂直，通过电流表的电流改变方向，故 B正确，C错误；线圈转速变快，交流电频率变大，周期 变小，故D错误.故选B. 7.B【解析】高空风车发电的工作原理是电磁感应，故A 错误；根据右手定则可知，电流沿顺时针方向，则该时 刻线圈b端电势高于a端电势，故B正确；该时刻线圈 磁通量为0，感应电动势最大，故C错误；风力越大，风 车转动得越快，线圈ab转动的角速度越大，根据Em= NBSw,则感应电动势越大，故D错误.故选B. 8.C【解析】根据右手定则可知，题图甲中电流方向始终 不变，为直流电；题图乙中电流经过中性面方向改变， 是交流电.故选C 9.B【解析】由题图乙可知，电动势的有效值为E= 10,巨V=10V,由欧姆定律可知，电流表的示数为I= 反=5A=2A,故A错误；由题图乙可知，周期为 E_10 Q02s,角速度为a-行-62ds-10ad/s,故 B正确；由题图乙可知，t=0.01s时，电动势最大，此时 穿过线圈平面的磁通量为0，故C错误；从题图所示位 置开始计时，AB边回到题图所示位置，由右手定则可 知，A点电势高于B点电势，则电刷P的电势低于电 刷Q的电势，故D错误.故选B. 10.C【解析】根据题意知，该交流电的表达式为U sin2πft=1000sin100πt,在前半个周期内，当t 石时开始发光，=品T时学止发光，发光时间为丛 5 舌-子整个周期发光时间为：一20子， 故一-个小时内的发光时间为6=30×号=1800s =30min,故C正确，A、B、D错误.故选C 第2节交变电流的描述 1.D【解析】由题图乙可知，当t=0时线圈中产生的感 应电动势瞬时值为0，线圈此时位于中性面，穿过线圈 的磁通量最大，故A错误；该交变电动势的有效值为U 练习册参考答案与解析么型 =85V=8V,故B错误；交变电流在0.02s内电 √2√2 流方向改变两次，则1s内方向变化100次，故C错误； 当t=0.01s时，线圈此时产生的感应电动势瞬时值为 0,此时金属线圈处于中性面位置，故D正确.故选D. U 12 2.C【解析】电压的有效值满足 T- T U R 2+R 子，该电阻上的电流有效值为1只解得1≈5A, 故选C 3.C【解析】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的 频率变低时，电感对电流的感抗减小，b灯变亮；根据电 容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变低时，电 容器对电流的容抗增大，c灯变暗，而电阻的亮度与频 率无关，a灯亮度不变.故选C. 4.C【解析】该电流的方向随时间做周期性变化，是一种 交流电，故A错误；该电流的周期为1s,故B错误；根 据有效值的定义有I有效R·1s=[(1A)2R·0.2s十 (2A)2R·0.3s]X2,解得I有效=√2.8A≈1.67A, 故C正确；在0~0.5s内通过定值电阻的电荷量为 q=(1X0.2十2×0.3)C=0.8C,故D错误.故选C 5.BC【解析】题图甲所示情况中，当t=1s时，虽然穿 过线框的磁通量为0，但由于磁通量均匀变化，即磁通 量的变化率不等于0，且为一个恒定值，根据法拉第电 磁感应定律可知，产生的感应电动势不等于0，即有感 应电流，且感应电流大小与方向恒定，故A错误；结合 上述可知，题图甲所示情况中感应电流方向不发生变 化，故B正确；令线框电阻为R,结合上述可知，题图甲 △Φ △1 所示情祝产生的感应电流大小恒定为1=R=反A, 2x一 题图乙所示情况线框转动的角速度为ω一 22ad/s=受rad/s,则其产生的感应电流最大值为 2π _”尽“_文R2A-尽A,故两种情况下塑 框产生的感应电流最大值之比为1：π，故C正确；题 12πA,两 图乙所示情况电流的有效值为1h一2-2R 种情况下线框产生焦耳热的功率分别为P,一IR, 23 重难点手册高中物理选择性必修第二册尺 P2=I有R,结合上述可以解得两种情况下线框产生 焦耳热的功率之比为2：x2,故D错误.故选B、C 6.B【解析】发电机产生的电动势的峰值Em=NBSw= 100×0.1×0.01×30V=3V,题图所示位置线圈垂直 于中性面，发电机产生的电动势瞬时值表达式为e= Emcos wt(V)=3cos30t(V),故A错误；发电机产生的 电对势的有效值为E一号=昌巨V,发电机的输出功 率为P=(R,)广R= \9+1/ ×9W=0.405W,故 B正确；理想电压表的示数为发电机输出电压的有效 值，即U=R十 E 十X9V-影巨V,故c错误； 一R= 20 在△t时间内通过电阻R的电荷量为q=I△t,又I= 车，E一N是联立得g一N竿，线圈从题图所 E 示位置经过半个周期的过程中，△Φ=0，故q=0,故D 错误.故选B. 7.C【解析】由题图可知，线圈的速度随时间按正弦规律 变化，则浮筒做简谐运动，故A错误；由题图可知，该浮 筒的最大速度为0.2m/s,则电动势的最大值为Em= nBLUm=100X0.1×x×50×102X0.2V=πV,故B (E 错误；根据能量守恒定律可得W=Q= 一T= R+r Em 易1，故C正确：小灯池的额定电流为1一气， √2 气A,故D错误放选C 8.D【解析】由题图可知，交流电a的最大值为150V, 则有效值为E=150V=752V,故A错误；图线a的 √2 周期为T。=0.04s,图线b的周期为T6=0.06s,根据 转速以一可如转富之比为号是号放B错误， 在t=0.06s时刻电压为0，所以此时穿过线圈的磁通 量为最大值，故C错误；根据Em=NBSw=NBSX 2m,可知E= 龙=2，所以图线b的最大值为E6=100V 角速度为，一气-6nd/s=号元ns,所以图线b 2n2n 24 (浙江专用) 的电动势瞬时值表达式为：=10m19(C,故D 正确.故选D. 9.A【解析】阳光照射电池板5h产生的电能W1=P1t =60W×5h=0.3kW·h,风力发电机产生的电动势 E=nBSsin wt,输出电压的有效值U=E= √2 200×0.25×0.8×4.2×2rV≈746V,风力发电机工 ② 作5h产生的电能W2=UIt≈5.60kW·h,一盏路灯 工作40h消耗的电能W=W1十W2=5.90kW·h,路 灯的电功率P=”-5.90kW·h150W,故选A t灯 40h 10.C【解析】当：=时，导线切制磁感线的有效长度 为4，电流的大小为1，=受，放A错误=台时， 导线切割磁感线的有效长度为0，感应电动势为0，感 应电流为0，导线所受的安培力为0，外力F的大小为 0,故B错误；以导线中a→b方向为电流正方向，全过 程中感应电流与时间的关系图像如图所示. 3Bdu/R Bdu/R -Bdu/R -3Bdv/R Bdv\2 /3Bdv 根据有效值定义有 R. √2R -IPRT,求得电流的有效值为1=B,故C 2R 正确：外力F的最大值为F。=B1。·3d=B.3B. R 3d=9Bd40,故D错误.故选C R 11.(1)由振动方程可知，t=0时刻磁铁位于平衡位置且 以速度vm向上运动，线圈中产生电动势的大小为E。 =nBπdom=20×0.5×π×0.1×xV=10V.此时线 圈相对磁体向下运动，由右手定则判断题图乙中电流 为顺时针方向，即由b端流出.由于理想二极管成反 向截止状态，故电流大小为I。=0. (2)流过R的电流在一个周期内如图甲所示 甲 电流最大值为1。=，=2A根据有效值定义可 得（停1）R·号-rRT,解得电流有效值为1 1A,则0~1s内，电阻R上产生的热量为Q=I2Rt =4J. (3)由振动方程可知周期为T=2红=0.02s,前0.02s 内，仅在0.005s到0.015s有电流通过电阻R,则有 △p=n0.02B≈1.3×102C. g=nR十，=n R十r (4)0.01~0.015s内，磁铁由平衡位置向最F 大负位移运动，受力情况如图乙所示.由动能F礼 定理得W+mgh十w弹十WA=0- 2mo品， 圈场力做功W,=一-（停1）》广R+= mg 乙 4 -0.05J,又kx1=mg,x2=x1十0.01=0.02m,W弹 =x:-号x=-0.03J,联立解得外力F做的 功为W=一0.94J. 第3节变压器 1.C【解析】变压器的工作原理是互感现象，故A错误； 该变压器副线圈匝数比原线圈匝数少，故该变压器为 降压变压器，放B错误：根据号-二可如，原线圈电流 较小，电阻较大，导线较细，故C正确；使用相互绝缘的 硅钢片叠成的铁芯是为了减小涡流，故D错误.故选C 2.C【解析】电流互感器是利用变压器的原理将原线圈 的高电流变至副线圈的低电流，所以电流互感器应串 联在电路中，且根据理想变压器原、副线圈电流之比等 于匝数比的倒数可知，副线圈的匝数应比原线圈的匝 数多.故选C 3.B【解析】此时副线圈的匝数小于原线圈的匝数，是降 压变压器，故A错误；仅把P沿顺时针转动少许，副线 圈的匝数减小，电压降低，负载电阻不变，电流变小，灯 泡变暗，故B正确；仅把P向下移动少许，原、副线圈 练习册参考答案与解析值型 匝数比不变，副线圈两端电压不变，R接人回路的阻值 成小，则副线圈的电流增大，P=()R,可知R的 功率不一定增大，故C错误；把P沿逆时针转动少许， 副线圈的电压增大，P'向上移动少许，负载的电阻增 大，灯泡的电流不一定变化，则灯泡的亮度不一定变 化，故D错误.故选B. 4.A【解析】题图所示的变压器为升压变压器，根据变压 器电压与匝数的关系可知，灯泡两端电压增大，即该电 路不可能使电灯正常发光，故A正确；题图所示的变压 器为降压变压器，根据变压器电压与匝数的关系有 n2 一部器，可知匝数比满足上述关系时，灯泡两瑞电 压减小至110V,即该电路能使电灯正常发光，故B错 误；题图中灯泡与滑动变阻器下端并联，灯泡两端电压 等于滑动变阻器下端电压，由于滑动变阻器上端串联 分压，可知灯泡两端电压能够恰好达到110V,即该电 路能使电灯正常发光，故C错误；题图中灯泡与滑动变 阻器上端串联后再与滑动变阻器下端并联，灯泡两端 与滑动变阻器上端共同承担电压380V,由于滑动变阻 器上端串联分压，可知灯泡两端电压能够恰好达到 110V,即该电路能使电灯正常发光，故D错误.故选A 5.交流3A;AB 【解析】变压器利用了互感现象，所以变压器对稳压电 源起不到变压作用，要选择交流3A的输入端电源.由 于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际 测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律有 U1_N1_1 U,N2 2，由题表中的数据可知，U总是略小于 2U,故N一定是副线圈，A正确；由理想变压器规 #有号-号可知N:中的电流较N,小，B正确：变 压器只能改变交流电的电压，不能改变频率，C错误； 变压器不是理想的，存在铁损、磁损、铜损等损耗，变压 器顶部铁芯不一定有松动，D错误.故选A、B. 6.B【解析】根据题意知U1=220V,I1=2A,I2=1A, 根据理想变压器变压比公式有光一%，解得U, n2 132V,同理，心-，解得U,=4V,对于理想变国 25