课时测评11 交变电流的描述-【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11　交变电流的描述 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－5题，每题4分，6－11题，每题5分，共50分) 1.(2025·江苏南通高二阶段练习)如图所示，一面积为S的矩形线框放在磁感应强度大小均为B的磁场中，以角速度ω绕线框边缘处的转轴匀速转动，转轴两侧磁场方向相反，则线框转动一圈过程中(　　) A.线框中感应电动势最大值为ωBS B.线框中感应电动势最大值为ωBS C.线框中感应电流方向改变2次 D.线框中感应电流方向改变4次 答案：D 解析：当线圈转过90°时，电动势最大，由于转轴两侧磁场方向相反，则线框中感应电动势最大值为Em＝ωBS－ωBS＝ωBS，故A、B错误。如图所示，标记线框四个端点，线圈转动0～90°，产生的感应电流方向为adcb方向；线圈转动90°～180°，产生的感应电流方向为abcd方向；线圈转动180°～270°，产生的感应电流方向为adcb方向；线圈转动270°～360°，产生的感应电流方向为abcd方向，所以线框转动一圈过程中线框中感应电流方向改变4次，故C错误，D正确。故选D。 2.(鲁科版选择性必修第二册·P61·T4)关于交变电压的有效值U和最大值Um，下列说法正确的是(　　) A.任何形式的交变电流都具有U＝的关系 B.正弦式交变电流具有U＝的关系 C.照明电压220 V、动力电压380 V指的都是最大值 D.交流电压表和交流电流表测的都是最大值 答案：B 解析：交变电流的电压或者电流的最大值等于有效值的倍，仅限于正、余弦式交变电流，不是任何形式的交变电流都具有这样的关系，选项A错误，B正确；照明电压220 V、动力电压380 V指的都是有效值，选项C错误；交流电压表和交流电流表的读数均为有效值，选项D错误。故选B。 3.(2025·河南开封高二月考)某种交变电流的电流随时间变化的图线如图所示，上下两部分的i -t图像均为正弦函数图像的一部分，则此交变电流的有效值为(　　) A.2 A　 　 B.2 A　 　 C.3 A　 　 D.3 A 答案：A 解析：根据交变电流有效值的定义，可得·RT＋·R·2T＝I2R·3T，解得I＝2 A。故选A。 4.假设旋转磁极式风力发电机原理如图所示，风吹动风叶，带动磁体旋转，使得水平放置线圈的磁通量发生变化，产生感应电流。磁体下方的线圈与电压传感器相连并通过电脑(未画出)显示数据。已知发电机的转速与风速成正比，线圈的电阻不计。在某一风速时，电脑显示电压传感器两端的电压如图乙所示。则下列说法正确的是(　　) A.风速越大，电压传感器两端电压变化周期越大，有效值越大 B.磁体的转速为10 r/s C.电压传感器两端的电压表达式为u＝12·sin(5πt) V D.风速一定的情况下，减少线圈的匝数，电压传感器两端最大电压增大 答案：C 解析：风速越大，转速越大，角速度ω＝2πn越大，由T＝知电压传感器两端电压变化周期越小，感应电动势的峰值Em＝NωBS越大，有效值E＝越大，故A错误； 由题图乙可知，交变电流的周期为T＝0.4 s，则磁体的转速为n＝＝2.5 r/s，故B错误；角速度为ω＝＝5π rad/s，所以电压传感器两端的电压表达式为u＝12sin (5πt) V，故C正确；感应电动势的峰值为Em＝NωBS，故风速一定的情况下，减少线圈的匝数，感应电动势的峰值减小，电压传感器两端最大电压减小，故D错误。故选C。 5.(2025·陕西西安高二月考)如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流，已知与其串联的白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω。若该灯泡恰好正常发光，则该发电机(　　) A.输出电流的最大值为0.5 A B.输出电流的有效值为0.5 A C.输出电流的频率为50 Hz D.一个周期内输出电流的平均值为0.5 A 答案：B 解析：白炽灯泡额定电压为U＝9 V、阻值为R＝18 Ω，灯泡恰好正常发光，则输出电流的有效值为I＝＝ A＝0.5 A，题图乙中电流为正弦式交变电流，则输出电流的最大值为Im＝I＝ A，故A错误，B正确；根据题图乙可知，周期为T＝0.2 s，则频率为f＝＝5 Hz，故C错误；在一个周期内穿过线圈的总磁通量的变化量为零，所以由法拉第电磁感应定律可知，一个周期内的平均电动势为零，则平均电流也为零，故D错误。故选B。 6.(多选)(2025·河南信阳高二期末)如图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈匀速转动，产生的电动势e随时间t的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为0.2 Ω，小灯泡的电阻恒为0.8 Ω，其余电阻不计，电压表为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.t＝0.005 s时理想电压表的示数为 V B.t＝1 s内通过小灯泡的电流方向改变100次 C.t＝0.01 s时穿过线圈的磁通量为 Wb D.通过灯泡电流的瞬时值表达式为i＝·sin (100πt) A 答案：BC 解析：由题图乙可知，交变电流的电动势最大值为Em＝6 V，则有效值为E＝＝6 V，由题图甲可知，理想电压表测小灯泡两端电压的有效值，由闭合电路的欧姆定律有U＝·R＝4.8 V，故A错误；由题图乙可知，交变电流的周期为T＝0.02 s，则频率为f＝50 Hz，交变电流一个周期内电流方向变化2次，则1 s内通过小灯泡的电流方向改变100次，故B正确；由题图乙可知，t＝0.01 s时电动势为0，则穿过线圈的磁通量最大，可得ω＝＝100π rad/s，又有Em＝ωBS＝ωΦm，解得Φm＝ Wb，故C正确；电动势的瞬时值表达式为e＝6sin (100πt) V，则通过灯泡电流的瞬时值表达式为i＝＝6sin (100πt) A，故D错误。故选BC。 7.交流发电机线圈电阻r＝1 Ω，用电器电阻R＝9 Ω，电压表示数为9 V，如图所示，那么该交流发电机(　　) A.电动势的峰值为10 V B.电动势的有效值为9 V C.交流发电机的线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 V D.交流发电机的线圈自中性面转过90°的过程中，平均感应电动势为 V 答案：D 解析：因电压表示数为U＝9 V，所以电路中的电流I＝＝1 A，故电动势的有效值E＝I(r＋R)＝10 V，其最大值Em＝E＝10 V，A、B错误；线圈通过中性面时电动势的瞬时值为0，C错误；转过90°的过程中，平均感应电动势为＝N＝N＝N＝，又NωBS＝Em＝10 V，故＝ V，D正确。故选D。 8.(2025·河北沧州高二月考)如图甲所示，有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而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，转子带动线圈逆时针转动，并向外输出电流，如图乙所示。已知正方形线圈的边长为a、匝数为N，转动的周期为T，发电机中的磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。从图示位置开始计时，规定线圈中a端电势高、b端电势低时电动势为正，则线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为(　　) A.e＝－sint B.e＝sint C.e＝cost D.e＝－cost 答案：C 解析：线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝NωBS＝N·Ba2＝，题图乙所示位置线圈平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为0，产生的感应电动势最大，根据楞次定律知线圈产生的电动势为正，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝cos t。故选C。 9.(2025·天津南开高二期末)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。若t＝0时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极位置如图甲所示，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，下列说法正确的是(　　) A.t＝0时线圈中磁通量为0，磁通量变化率最大 B.t＝t1时线圈中电流方向由P指向Q C.0～t1过程，线圈中的平均感应电动势大小为 D.线圈中的电动势瞬时值表达式为e＝Emcos 答案：C 解析：t＝0时线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，选项A错误；根据右手定则可知，t＝t1时线圈中电流方向由Q指向P，选项B错误；0～t1过程，线圈中的平均感应电动势大小为E＝N＝N＝＝，选项C正确；线圈中的电动势瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝Emsint，选项D错误。故选C。 10.(多选)(2025·湖南郴州高二月考)如图所示，纸面内有一“凹”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为 R， 边长如图所示。 线框绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置(　　) A.转动 90°时回路中电流方向发生改变 B.转动 180°的过程中通过导线截面的电荷量为零 C.转动90°时回路中感应电动势大小为3ωBL2 D.转动180°过程中线框产生的焦耳热为 答案：CD 解析：线框通过中性面时，电流方向才会发生改变，题图所示位置即是中性面，再转动90°时线框平面与磁感线垂直，电流方向不发生改变，故A错误；转动180°的过程中通过导线截面的电荷量为q＝Δt＝Δt＝×Δt＝＝＝，故B错误；转动90°时回路中感应电动势大小为Em＝ωB[(2L)2－L2]＝3ωBL2，故C正确；转动180°过程中线框中电流的有效值为I＝＝，转动时间为t＝，所以线框产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝，故D正确。故选CD。 11.(多选)(2025·甘肃庆阳高二期末)如图所示，交流电源输出有效值为U、频率为f的电压，A、B、C灯亮度相同。下列说法正确的是(　　) A.拔出线圈L中的铁芯后，B灯将变亮 B.在电容器中插入电介质之后，C灯将变暗 C.将交流电源的频率提高为2f时，A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮 D.改接输出电压为U的直流电源时，A灯将变亮，B灯将变暗，C灯将熄灭 答案：AC 解析：拔出线圈中的铁芯后，电感L变小，感抗变小，B灯将变亮，A正确；根据C＝，在电容器中插入电介质后，电容C变大，容抗变小，C灯将变亮，B错误；将交流电源的频率提高为2f时，容抗变小，C灯变亮，感抗变大，B灯变暗，根据公式R＝ρ可知，电阻不变，A灯亮度不变，C正确；改接输出电压为U的直流电源时，直流电流不能通过电容器，C灯将熄灭，感抗减小到零，B灯将变亮，电阻不变，A灯亮度不变，D错误。故选AC。 学科网（北京）股份有限公司 $