课时测评10 交变电流-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评10　交变电流 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1.(2025·黑龙江哈尔滨高二月考)下列图像中不属于交变电流的是(　　) 答案：D 解析：大小和方向都做周期性变化的电流叫作交变电流，D选项中的电动势大小周期性变化，方向没有变化，不属于交变电流。故选D。 2.(多选)(2025·安徽黄山高二期末)如图所示，面积均为S的单匝线圈(选项图A、C、D中的线圈均绕其虚线所示对称轴，选项图B中的线圈绕其中心轴)在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交变电动势的是(　　) 答案：AC 解析：选项图B、D中的线圈转动时穿过线圈的磁通量均没有变化，不产生感应电动势，选项图A、C中的线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，且磁通量变化，能产生正弦式交变电动势。故选AC。 3.(2025·北京西城区高二期中)如图(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是(　　) A.图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B.从图(b)位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝Imsin ωt C.当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且感应电流方向将改变 D.当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d 答案：C 解析：题图(a)中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是i＝Imsin ωt，故B错误；当线圈转到题图(c)位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；当线圈转到题图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，cd边感应电流方向为d→c，故D错误。故选C。 4.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势瞬时值表达式为e＝10sin (4πt)V，则(　　) A.该线圈转动的角速度为4 rad/s B.t＝0时，线圈平面与磁场垂直 C.t＝0.25 s时，e达到最大值 D.在1 s时间内，线圈中电流方向改变10次 答案：B 解析：交变电动势的瞬时值表达式e＝10sin (4πt)V，可知该线圈转动的角速度ω＝4π rad/s，选项A错误；将t＝0代入可得感应电动势为0，则此时线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，选项B正确；将t＝0.25 s代入可得e＝0，选项C错误；线圈转动的周期T＝＝0.5 s，则在1 s时间内线圈转过2周，转1周电流方向改变2次，则在1 s时间内线圈中电流方向改变4次，选项D错误。故选B。 5.(多选)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动。线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.图中是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的 B.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零 C.t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零 D.感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大 答案：ACD 解析：由题图可知，当t＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，故是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，A正确；t1、t3时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，B错误，C正确；感应电动势e的方向变化时，线圈通过中性面，穿过线圈的磁通量最大，D正确。故选ACD。 6.某交流发电机工作时产生的感应电动势为e＝Emsin ωt，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.Emsin 2ωt D.sin 2ωt 答案：C 解析：感应电动势的瞬时值表达式e＝Emsin ωt，而Em＝NωBS，ω＝2πn，当n提高一倍时，ω提高一倍；当ω提高一倍而S减半时，Em不变，则e'＝Emsin 2ωt。故选C。 7.如图甲为我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”。南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，如图乙所示，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，在图乙所示位置时，下列说法正确的是(　　) A.线圈所处位置是中性面 B.穿过线圈的磁通量变化率最大 C.线圈b端电势高于a端电势 D.线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上 答案：B 解析：在题图乙所示位置时，线圈平面与磁场方向平行，线圈所处位置与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，但穿过线圈的磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，故A错误，B正确；在题图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线向上切割磁感线，线圈靠近N极的导线向下切割磁感线，根据右手定则可知，线圈中的电流方向由b流向a，由于线圈相当于电源内部，则线圈b端电势低于a端电势，故C错误；在题图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线电流方向向里，磁场方向向右，根据左手定则可知，安培力方向向下，故D错误。故选B。 8.(多选)如图所示，单匝直角三角形导线框OMN在匀强磁场中以ON所在的直线为轴匀速转动，角速度为ω，已知OM边长为l，∠MON＝θ，匀强磁场垂直于ON向右，磁感应强度大小为B，则下列说法正确的是(　　) A.导线框OMN内产生大小恒定的电流 B.截掉导线MN，则电动势最大值不变 C.导线框OMN内的电流方向为OMNO D.导线框OMN内产生的电动势最大值为ωBl2·sin θcos θ 答案：BD 解析：当导线框OMN以ON所在的直线为轴匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电流，选项A、C错误；导线MN不切割磁感线，则截掉导线MN，电动势最大值不变，选项B正确；导线框OMN内产生的电动势最大值为Em＝ωBS＝ωBl2sin θcos θ，选项D正确。故选BD。 9.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是(　　) A.线圈先后两次转速之比为1∶2 B.交变电流a的电压瞬时值的表达式为u＝10sin (0.4πt)V　 C.交变电流b的电压最大值为 V D.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量为0 答案：C 解析：由题图可知，周期Ta＝0.4 s，Tb＝0.6 s，则线圈先后两次转速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2，故A错误；交变电流a的电压最大值为10 V，角速度为ωa＝＝5π rad/s，则电压瞬时值的表达式为u＝10sin (5πt) V，故B错误；电动势的最大值为Em＝NωBS，交变电流a和b的电压的最大值之比Uma∶Umb＝Ema∶Emb＝ωa∶ωb＝∶＝3∶2，则交变电流b的电压最大值为 V，故C正确；t＝0时刻u＝0，根据法拉第电磁感应定律可知，此时穿过线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，故D错误。故选C。 10.(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P1和P2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(　　) A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流 B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势 C.线圈分别绕P1和P2转动时的电流的方向相同，都是a→d→c→b D.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力 答案：AC 解析：产生交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线圈形状无关，线圈abcd分别绕轴P1、P2转动，转到题图所示位置时产生的电动势均为E＝NωBS，由I＝可知，线圈中的电流I相等，故选项A正确，B错误；由右手定则可知，感应电流的方向都是a→d→c→b，故选项C正确；dc边受到的安培力F＝IldcB，则F一样大，故选项D错误。故选AC。 11.(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NωBL2 B.线圈中电动势的最大值为NωBL2 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.当线圈转到图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为BL2 答案：BD 解析：电动势的最大值Em＝NωBL2，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，不会有一半时间没有电流，C错误；题图所示位置，穿过线圈的磁通量为BL2，D正确。故选BD。 12.(16分)如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为a，宽度为b，共有N匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO'匀速转动，沿转轴OO'方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t＝0时刻线圈平面如图所示。 (1)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流。 答案：(1)e＝NωBabcos ωt　(2) 解析：(1)感应电动势的最大值为Em＝NωBab 由题图可知，从中性面的垂直平面位置开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝NωBabcos ωt。 (2)线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电动势为e'＝NωBabcos 60°＝ 由闭合电路的欧姆定律可得 i＝＝。 学科网（北京）股份有限公司 $