3.1 交变电流 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

3.1交变电流同步练习 2025-2026学年高二下学期 一、单选题 1．矩形线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交变电流，当线圈平面与磁感线方向垂直时穿过线圈的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小正确的是（　　） A．Φ最大，e最大 B．Φ最小，e最小 C．Φ最小，e最大 D．Φ最大，e最小 2．曹冲称象故事讲的是曹冲巧妙地用石头总的重量称出了大象的重量，下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲称象的方法相同的是（　　） A．建立“交变电流有效值”的概念 B．建立“点电荷”的概念 C．建立“瞬时速度”的概念 D．卡文迪许测量引力常量 3．在物理选修课中，小明着手研究某款发电机，做如下尝试：如图甲所示，第一次在发电机的矩形线框处加水平向右的匀强磁场；如图乙所示，第二次在矩形线框处加竖直向下的匀强磁场。矩形线框绕对称轴，以一定的角速度匀速转动，给外电阻R供电。比较通过R中的电流，下列说法正确的是（    ） A．甲、乙都为直流电 B．甲、乙都为交流电 C．甲是直流电，乙是交流电 D．甲是交流电，乙是直流电 4．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时（　　） A．穿过线圈的磁通量最大，电动势最大 B．穿过线圈的磁通量最大，电动势最小 C．穿过线圈的磁通量最小，电动势最大 D．穿过线圈的磁通量最小，电动势最小 5．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时（  ） A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值 C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值 6．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图可知（　　） A．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 B．在A、C时刻线圈处于与中性面垂直的位置 C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π D．若从0时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次 7．如图所示为交流发电机示意图，线圈的边连在金属滑环上，边连在滑环上，用导体做的两个电刷、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的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是（　　） A．当线圈平面转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大 B．当线圈平面转到中性面时，线圈中的感应电动势最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直时，穿过线圈的磁通量的变化率最小 D．当线圈平面转到跟中性面垂直时，线圈中的感应电流最小 二、多选题 8．关于中性面，下列说法正确的是(　　) A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零 B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大 C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次 D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 9．下列各图中，线圈中能产生交变电流的是（　　） A． B． C． D． 10．如图所示为交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中逆时针匀速转动，线圈转动的过程中，下列叙述中正确的是（　　） A．线圈在甲图所在位置处磁通量最大 B．线圈在乙图所在位置处磁通量最大 C．线圈在甲图所在位置处电流最大 D．线圈在乙图所在位置处电流最大 三、实验题 11．某实验小组开展“正（余）弦规律交变电流产生”的实验。 （1）实验过程中某时刻，线圈转到如图所示位置，形成图中所示感应电流方向，则沿OO′轴方向看线框是_____方向转动（填“顺时针”或者“逆时针”）； （2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量______（填“最大”或“最小”），线圈中的电流_____（填“最大”或“最小”），线圈转动一周电流方向改变____次。 12．如图所示，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。 (1)图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________。（均选填“最大”或“为零”） (2)从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是___________，从图（e）开始计时，线圈中电流i随时间变化的关系是___________。（均选填“”或“”） (3)当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________（选填“最小”或“最大”），且感应电流方向___________（选填“改变”或“不改变”）。 (4)当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（选填“最小”或“最大”），ab边感应电流方向为___________（选填“a→b”或“b→a”）。 四、解答题 13．如图所示，矩形线圈的匝数为N=100匝，ab边长为0.4m，bc边长为0.2m。整个线圈的电阻R=1欧，在B=1T的匀强磁场中，以短边中点的连线为轴逆时针转动，=50rad/s。求： （1）线圈从图示位置转动90度过程中的平均电动势。 （2）线圈转过90度时的瞬间电动势。 14．在发电机模型中，线圈所处的位置和感应电动势的大小有直接关系。请思考并回答下列问题： (1)当线圈处于如图所示的位置时，线圈的AB边或CD边切割磁感线的速度有何特点？线圈中的感应电流有何特点？穿过线圈的磁通量的变化率有何特点？ (2)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？ 15．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题： （1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为什么极？小磁铁的下端为什么极？ （2）这种充气泵应该用直流电还是交流电？简单分析其原因； （3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料，这种电磁铁的铁芯应该采用哪种磁性材料？为什么？ 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C B B B A AC AC AD 11． 顺时针 最大 最小 2 12．(1) 最大 为零 (2) (3) 最小 改变 (4) 最大 b→a 13．（1）；（2）400V 14．(1)线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大 (2)与图中位置垂直的位置时 15．（1）电磁铁上端为极，小磁铁下端为极； (2)交流电。用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气。如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气。 (3)采用软磁性材料。软磁性材料撤去磁场后没有明显的剩磁，可以实现连续充气。 学科网（北京）股份有限公司 $