第3章 1 交变电流-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

4.CD线圈中的自感电动势与通入的电流的变化率（取绝对 值)成正比，即￡x兰。根据题图知，0~时间内的电流变化 率小于2~t?时间内的电流变化率，A错误，C正确；t,~t2时 间内的电流变化率为零，自感电动势为零，B错误，D正确。 5.ADS接通的瞬间，因L中的自感电动势阻碍电流增加，L可 看作断路，即干路中的电流几乎全部流过灯A,所以灯A、B会 同时亮：又因L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，灯A 逐渐变暗至短路熄灭，这个过程灯B会更亮。稳定后S断开 瞬间，由于线圈的电流较大，L与灯A组成回路，灯A要闪亮 一下再熄灭，灯B立即熄灭。由以上分析知，选项A、D正确。 6.BA选项电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能 给电池充电，选项A错误；B选项电路中当S闭合时稳定时， 线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电 流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电 池两端，且此时二极管导通，从而实现给高压充电，选项B正 确：C选项电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过， 但当S断开时L也与电路断开，还是只有回收系统的电压U 加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项C错误：D 选项电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S 断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加 在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项D错误。故 选B。 7.D闭合瞬间，由于线圈L自感电动势的阻碍作用，A1逐渐变 亮，而A2立即变亮，A、B错误；由题意可知，稳定时两灯泡中 电流相同，故断开瞬间，由于线圈L自感电动势的延迟作用， A1和A2均逐渐熄灭，C错误，D正确。 综合提升练 8.Bt时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；2和 时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电 流，两环相互吸引，B正确，C错误：t4时刻A环中电流为零 两环无相互作用，D错误。 9.BD突然断开开关，由于螺线管的自感现象，线圈产生自感 电动势，使得电流41（向右）不能突变，而是逐渐变为0，L,逐 渐熄灭，由于二极管的单向导电性，L2马上熄灭，由于1>1， 所以L闪亮后熄灭，故A错误，B正确；穿过线圈内的磁通量 减小，根据楞次定律可知，线圈和螺线管间将有引力作用，线 圈向右摆动，且有扩大趋势，线圈中的感应电流方向为逆时针 方向，故C错误，D正确。 10.ABD当闭合开关S,电路稳定后，灯泡L、L,两端的电压均 为6V,流过的电流均为0.2A,电感线圈L的直流电阻也为 5,故A正确：根据部分电路的欧姆定律U=R可知，电阻 R两端的电压为1V,根据闭合电路的欧姆定律可知，电源的 电动势为7.4V,故B正确；断开开关S的瞬间，由于电感线 圈的自感作用，两灯泡上的电流均从0.2A逐渐减小，最后 一起熄灭，故C错误；断开S的瞬间，电感线圈作为电源与 L1、L2、R形成闭合回路，电流此时为0.2A,由闭合电路欧姆 定律可得E=U+U2+IR+IR,=14V,故D正确。 11.BC开关S由断开变为闭合瞬间，流过自感线圈的电流为 零，设电源电动势为E,流过传感器1,2的电流均为京：闭合 电路稳定后，流过传感器1的电流为发流过传感器2的电 -24 流为系，A错误，B正确：开关断开后，流过传感器1的电流 立即变为零，流过传感器2的电流方向反向，大小从发逐渐 变为零，C正确，D错误。 12.见解析 解析：(1)不能，因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的 盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相 等方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B处线圈中磁通量始 终为零，不发生改变，则B中没有感应电流，故不能推动继电 器J切断电源。 (2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于 将一个电阻并联接入电路。 (3)能，因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线 的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电 流，从而推动继电器J切断电源。 练案[18] 基础巩固练 1.ABC 2.ACD题图甲中线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动， 会产生正弦式交变电流：题图乙中的金属棒不切割磁感线，不 产生感应电动势，故不产生交变电流；题图丙中的·形线框与 矩形线圈切割磁感线的效果是相同的，可以产生交变电流：磁 通量按题图丁所示变化，线圈中能产生正弦式交变电流，故 选ACD。 3.BC线圈转动过程中，在中性面位置，穿过线圈的磁通量最 大、电流等于零，方向改变，线圈在一个周期内经过中性面2 次，故2个周期内电流方向政变4次，线圈平面由中性面经子 周期到与中性面垂直，电流逐渐增大到最大，故B、C正确，A、 D错误。 4.Bt,时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势 最大，通过电阻的电流最大，根据楞次定律判断可知通过电阻 的电流方向从右向左，A错误，B正确；t2时刻，穿过线框的磁 通量最大，磁通量的变化率为零，线框产生的感应电动势为 零，通过电阻的电流为零，C、D错误。 5.C感应电动势的瞬时值表达式为e=Esin ot,其中E。= NBwS,w=2πn,当转速n提高一倍而S减半时，Em不变，故正 确答案为C。 6.BCt1和t3时刻，感应电动势为0，线圈通过中性面，磁通量 最大，故A错误；t1和t3时刻，感应电动势为0，根据法拉第电 磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量变化率为0，故B正确：t =0时刻感应电动势最大，线圈平面与磁场方向平行，故C正 确；每当感应电动势改变方向时，线圈平面与磁场方向垂 直，线圈通过中性面，穿过线圈的磁通量最大，故D错误。 7.CD由题图可知，t=0、t=1s、t=2s时，穿过线圈的磁通量为 零，磁通量的变化率最大，则线圈平面与磁场方向平行，线圈 中的感应电动势最大，感应电流最大，电流方向不发生改变， 故A、B错误，D正确：由题图可知，t=1.5s时，穿过线圈的磁 通量最大，磁通量的变化率为零，则线圈平面与磁场方向垂 直，线圈中的感应电动势为零，故C正确。 6 8.A开始计时时，感应电动势最大，最大值为E=WBSo,可知 感应电动势随时间的变化关系为e=NBSocos wt,A正确。 9.AD从线圈平面垂直于磁场方向开始转动时计时，t=0时穿 过线圈平面的磁通量最大，故穿过线圈的磁通量的表达式为 ④=BL2 cos t,,A正确；从线圈平面平行于磁场方向（垂直于 中性面位置)开始转动时计时，感应电动势的表达式为e= BL wcos ot,故B错误；线圈中感应电动势的最大值E= nBSw=BLo,故C错误；其他条件不变时，E,与o成正比，若 线圈的转速变为原来的一半，则感应电动势最大值变为原来 的一半，即E。'=2Bo,故D正确。 综合提升练 10.BC由题图可知t=0时刻线圈均在中性面位置，穿过线圈 的磁通量最大，故A错误；由题图可知T,:T,=2:3,因T= 二=上，故m,:m,=3:2,故B正确；由题图可知交变电流a 的电动势最大值为10V,a的角速度a,-要=5mas,所 以交变电流a的电动势瞬时值表达式为e=10sin(5πt)V,故 C正确；交变电流的电动势最大值为Em=NBSw=2NBSπn, 则E:E=n=3:2,可得E=号。=9V.放D 3 错误。 11.AC产生交变电流的条件是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 场的轴匀速转动，与轴的位置和线圈形状无关，线圈abcd分 别绕轴P、P2转动，转到图示位置时产生的电动势E= 8S0,由元可知，此时I相等，故A正确，B错误；由右 定则可知，电流方向为adc→b,故C正确：dc边受到的 安培力F=L,B,则F一样大，故D错误。 12.D由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的 大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动 势大小不变，每个周期产生的感应电动势的方向改变两次， 选项D正确。 13.(1)e=100msin100mt(V)(2)i=10msin100mt(A) 解析：(1)线圈电动势的最大值Em=NBSw=100πV 故交流电动势的瞬时值表达式为 e =E sin ot =100msin 100mt(V)o En=10T A (2)Im=R+r 所以交变电流的瞬时值表达式为 i=10msin100mt(A)。 练案[19] 基础巩固练 1.BC周期和频率都是为了描述交变电流的周期性变化而引 入的，A错误；周期是完成一次周期性变化所需的时间，频率 是在单位时间内完成周期性变化的次数，所以周期和频率是 倒数关系，若周期T=002,则领率f=宁=50业，B.C正 确：由于正弦式交变电流在每个周期内电流方向改变两次，所 以频率为50Hz的正弦式交变电流每秒电流方向改变100 次，D错误。 -24 2.B即由题图可知7=02s,放f=7-2k=5业，即1内 完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，则 1s内电流方向变化10次，故A错误，B、D正确；在t=0.1s 时，e=0,所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错误。 3.BC对于正弦式交变电流，有U= ,对其他形式的交变电 2 流该式不一定成立，所以A项错误，B项正确；对交变电流而 言，没有特殊说明的情况下，电流和电压均指有效值，所以C 项正确：交流电流表和交流电压表测的都是有效值，所以D项 错误。 ,A电灯上的电压为有效值，根据电流的热效应，则令= 20V 2 R ×宁，解得U=10V,放选A。 3 5.B电动势瞬时值的表达式为e=2202sin100πt(V),可知在 t=0时，e=0,线框处于中性面位置，此时穿过线框的磁通量 最大，A错误；电动势的有效值E==220V,B正确；因为0 2 =2=100mrad/s,所以周期T=0.02s,C错误；若转速增大1 T 倍，其他条件不变，则。-牙=2mm=200mds,电动势瞬时 值的表达式为e=4402sim200πt(V),D错误。 6.C设电流的有效值为I,根据电流的热效应有Q=T= (合)广R×号+(5Rx号解得1=4放选C。 7.D由题图乙可知，t=0时，电流最大，即电动势最大，此时线 框平面与中性面垂直，故A错误；由题图乙可知，周期为 0.02s,则0-2牙=100mad/s,所以交变电流的瞬时值表达 式为i=5cos100πt(A).故B错误：由题图乙可知，在t= 0.01s时，电流最大，即电动势最大，此时线框平面与中性面垂 直，即磁通量为0，故C错误；若线框电阻为0.42，则其产生 的热功率为P=rR=(三)x0.4W=5W,放D正确。 2 8.BC由题图乙知，t=0.01s时，线圈中产生的电动势的瞬时 值为零，此时磁通量变化率为0，磁通量最大，线圈位置与中性 面重合，故A错误；由题图乙知，感应电动势的最大值E= 62V,电压表读数为有效值，由于发电机线圈内阻不计，则 电压表读数为电动势的有效值，即U=E==6V,故B正 确：灯泡的电功率为P=发=18W,故C正确：由题图乙知，周 期T=0.02s,解得w=牙=100mads,则e随t变化的规律 为e=6√2sin(100πt)V,故D错误o 综合提升练 9.BD由题图乙可知，线圈转动的周期为T=6.28×10-2s,A 项错误；由题图乙可知，t=0时刻，穿过线圈的磁通量为零，线 圈平面与磁感线平行，B项正确；线圈转动过程中产生的最大练案[18] 第三章 基础巩固练 知识点一交变电流 1.(多选)下图所示图像中属于交变电流的有 知识点二交变电流的产生 2.(多选)下列四幅图对应的方法中能够产生交 变电流的是 *Φ/10-2Wb) 1.03.14○ -1.05六J4.7170 0 A.图甲中线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀 速转动 B.图乙中金属棒绕过中心且与磁场垂直的轴 逆时针匀速转动 C.图丙中由一条导线折成的U形线框绕PQ 在匀强磁场中匀速转动 D.图丁中闭合线圈垂直磁感线不动，穿过线 圈的磁通量按照正弦规律变化 17 交变电流 3.（多选)关于正弦式交变电流的产生过程，下 列说法正确的是 () A.当线圈平面与中性面垂直时，电流方向发 生变化 B.线圈平面经中性面时开始计时，4周期内， 电流一直增大 C.线圈平面与中性面垂直时开始计时，2个周 期内电流方向改变4次 D.线圈转动过程中通过线圈的磁通量最大的 位置，也是感应电流最大的位置 4.在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁 感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线 等与定值电阻组成闭合回路。七1、2时刻线框 分别转到图甲、乙所示的位置，图甲中线框与 磁感线平行，图乙中线框与磁感线垂直，下列 说法正确的是 At时刻穿过线框的磁通量最大 B.七时刻通过电阻的电流最大，方向从右向左 C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快 D.2时刻通过电阻的电流最大，方向从右向左 知识点三交变电流的变化规律 5.交流发电机工作时其电动势e=E sin ot,若将 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，则其电动势变为 () A.e'=Eusin t 2 B.e'=2Esin t 2 C.e'=Emsin 2ot D.e"sin 20f 6.（多选)一矩形线圈在 匀强磁场中绕垂直于 E 磁场方向并位于线圈 0 平面内的固定轴转动，-E 线圈中的感应电动势 e随时间的变化规律如图所示，则 A.1和3时刻，穿过线圈的磁通量为0 B.t1和t3时刻，穿过线圈的磁通量变化率为0 C.t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行 D.当感应电动势e方向改变时，穿过线圈的磁 通量最小 7.（多选)在匀强磁场中， 0.041P/Wb 闭合矩形金属线圈绕与磁 0 感线垂直的固定轴匀速转 0.51.52s -0.04 动，穿过该线圈的磁通量 随时间按如图所示正弦规律变化，则 ( A.t=0时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中 的感应电动势为零 B.t=1s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈 中的电流改变方向 C.t=1.5s时，线圈平面与磁场方向垂直，线 圈中的感应电动势为零 D.t=2s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈 中的磁通量的变化率最大 8.(2022·海南卷)一个有N匝的矩形线框，面 积为S,以角速度ω从如图所示的位置开始， 在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动 势随时间变化的图像是 NBS a 9.（多选)如图所示，水平向右、磁感应强度为B 的匀强磁场中，一边长为L的正方形单匝线圈 abcd绕水平中心轴OO'沿逆时针方向以角速 度ω匀速转动，00'与磁场方向垂直。线圈的 两端与磁场外的电阻相连组成闭合电路，则 () 0 A.从线圈平面垂直于磁场方向开始转动时计 时，穿过线圈的磁通量的表达式为重= BLcos wt B.从线圈平面平行于磁场方向开始转动时计 时，感应电动势的表达式为e=BL wsin ot C.线圈中感应电动势的最大值为BL D.若其他条件不变，仅使线圈的转速变为原 来的一半，则交流电动势的最大值变为 o 综合提升练 10.（多选)如图所示，图线α是线圈在匀强磁场 中匀速转动时所产生正弦式交变电流α的图 像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速 转动过程所产生正弦式交变电流b的图像如 图线b所示。下列关于这两个正弦式交变电 流的说法中正确的是 10 0 0. 0. 0.5 -10 A.两次转动过程，t=0时刻穿过线圈的磁通 量均为零 B.线圈先后两次转速之比为3：2 C.交变电流a的电动势瞬时值表达式为e= 10sin(5πt)V D.交变电流b的电动势最大值为5V 11.（多选)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场 中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P,和P, 以相同的角速度匀速转动。当线圈平面转到 图示位置与磁场方向平行时 P A.线圈绕轴P,转动时的电流等于绕轴P2转 动时的电流 B.线圈绕轴P,转动时的电动势小于绕轴P, 转动时的电动势 C.线圈分别绕轴P,和P,转动时的电流的方 向相同，都是a→d→c→b D.线圈绕轴P,转动时dc边受到的安培力大 于绕轴P2转动时dc边受到的安培力 12.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半 圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，铁芯外套有 一矩形线圈，线圈绕铁芯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沿 半径方向的辐向磁场。从如图所示位置开始 计时，规定此时电动势为正值，选项图中能正 确反映线圈中的感应电动势e随时间t的变 化规律的是 179 3.如图所示，匀强磁场的磁感应强 0 度为B=0.50T,矩形线圈的匝 数N=100,边长lb=0.20m, B Le=0.10m,以100mrad/s的角 速度匀速转动，从线圈平面通过 bl 中性面时开始计时。 50' (1)求交流电动势的瞬时值表 R 达式； (2)若线圈总电阻为2Ω，线圈外接电阻为 82,写出交变电流的瞬时值表达式。