课时跟踪检测(十七) 交变电流的描述（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

课时跟踪检测(十七)　交变电流的描述 1.(2025·新疆乌鲁木齐期中)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动,产生的感应电动势e=220sin 100πt(V),则以下说法正确的是 (　　) A.交变电流的频率是100 Hz B.交变电流的周期是0.1 s C.t=0.1 s时,e有最大值 D.t=0.1 s时,线圈位于中性面 2.(2025·常熟高二检测)学校科技活动丰富了同学们的课余生活。如图所示为小华同学制作的一台手摇式交流发电机,当缓慢摇动大皮带轮的手柄时,连接在发电机上的小灯泡就会一闪一闪地发光。已知小皮带轮的半径为r,大皮带轮的半径为R=4r,摇动手柄时的角速度为ω,小灯泡两端电压达到一定值就发光。且摇动过程中皮带不打滑。则下列说法正确的是 (　　) A.小灯泡闪烁的频率为 B.发电机产生的交变电流的频率为 C.增大摇动手柄的角速度,小灯泡闪烁频率增大,但亮度不变 D.增大摇动手柄的角速度,小灯泡闪烁频率不变,但亮度增大 3.(2025·北京高考)如图所示,交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin(100πt)V。下列说法正确的是 (　　) A.该交流电的频率为100 Hz B.线圈转到图示位置时,产生的电动势为0 C.线圈转到图示位置时,AB边受到的安培力方向向上 D.仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为10 V 4.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.输出的交变电流频率为50 Hz D.一个周期内输出电流的平均值为0.5 A 5.(2025·山东滨州期中)某交变电流的电压随时间变化的规律如图所示,图像的弯曲部分均为正弦函数的四分之一周期。若将该交变电流加在启辉电压(达到或超过启辉电压后氖管会发光)为200 V的氖管上,氖管未被击穿。下列说法正确的是 (　　) A.该交变电流的周期为2 s B.将该交变电流加在交流电压表两端时,电压表读数为200 V C.氖管1秒钟内发光次数为50次 D.氖管1秒钟内的发光时间为0.625 s 6.(2024·湖北高考)在如图所示电路中接入正弦交流电,灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S,灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为 (　　) A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4 7.(2025·黑龙江哈尔滨期末)如图甲所示为交流发电机的示意图。一矩形线圈在两磁极间的匀强磁场中绕轴OO'逆时针匀速转动,线圈匝数n=30,线圈电阻r=2 Ω,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示,定值电阻R=8 Ω,其余电阻不计。下列说法正确的是 (　　) A.t=0时,线圈位于中性面 B.当BC边与磁场方向的夹角为30°时,感应电动势的瞬时值e=15π V C.该交变电流的有效值为3π A D.在0~0.1 s内,通过电阻R的电荷量为0.6 C 8.(2025·新沂高二检测)某旋转磁极式风力发电机原理如图甲所示,风吹动风叶,带动磁铁旋转,使得水平放置的线圈的磁通量发生变化,产生感应电流。磁铁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。已知风速与发电机的转速成正比,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.磁铁的转速为10 r/s C.电压传感器两端的电压表达式为u=12sin 5πt(V) D.风速一定的情况下,减少线圈的匝数,电压传感器两端电压的峰值增大 9.(2025·连云港高二检测)随着科技的发展,各式各样的用电器层出不穷,对用电的需求也越来越多,解决充电难题已经刻不容缓,为了人们出行轻便,无线充电发展迅速。如图所示实线部分是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的i-t图像,其中曲线为正弦函数图像的一部分,则这种交流电的有效值为 (　　) A. A B. A C. A D. A 10.(2025·辽宁锦州阶段检测)一电阻R=10 Ω的单匝闭合线框处于变化的磁场中,在一个周期T=5π×10-2 s内穿过线框的磁通量Φ随时间t的变化情况如图所示,已知图中的曲线部分按正弦规律变化,取π2=10,则线框中电流的有效值为 (　　) A.4 A B.5 A C. A D. A 11.(14分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B= T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈总电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω。求: (1)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式;(4分) (2)由图示位置转过30°过程中流过R的电荷量;(4分) (3)不计一切摩擦,线圈转动一周外力所做的功W。(6分) 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十七) 1．选D　线圈的角速度为100π rad/s，故交变电流的周期为T＝＝0.02 s，频率为f＝＝50 Hz，故A、B错误；把t＝0.1 s代入感应电动势表达式得e＝0，此时线圈位于中性面，故C错误，D正确。 2．选B　根据题意有R＝4r，皮带传动时，两皮带轮边缘线速度大小相等，根据v＝ω1r＝ωR，解得ω1＝4ω，可知发电机转子的角速度为手柄的角速度的4倍，发电机产生的交变电流的频率为f＝＝＝，故B正确；小灯泡闪烁的频率是交流电频率的两倍，即有f1＝2f＝，故A错误；感应电动势的峰值为Em＝NBSω1＝4NBSω，增大摇动手柄的角速度ω，小灯泡的闪烁频率增大，电动势的峰值增大，则电动势的有效值增大，小灯泡的亮度也增大，故C、D错误。 3．选C　根据题意可知，该交流电的频率为f＝＝50 Hz，故A错误；线圈转到题图所示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故B错误；由右手定则可知，线圈转到题图所示位置时，电流由B→A，由左手定则可知，AB边受到的安培力方向向上，故C正确；由公式Em＝NBSω可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，为20 V，故D错误。 4．选B　白炽灯泡的额定电压为9 V、阻值为 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，发电机输出正弦式交变电流，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，交变电流的周期为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磁通量的变化量为零，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，则平均电流也等于零，故D错误。 5．选D　由题图可知，该交变电流的周期为0.02 s，故A错误；根据电流的热效应计算电压的有效值，则有×＋×＝T，解得U＝100 V，交流电压表读数为交变电流电压的有效值，所以电压表读数为100 V，故B错误；只有当交变电流电压大于或等于启辉电压200 V时，氖管才能发光，由题图可知，一个周期发光两次，则1秒内发光100次，在前周期内，交变电流电压的表达式为u＝200sin 100πt(V)，将电压200 V代入可解得发光时刻为t＝0.002 5 s，前半个周期内发光时间Δt1＝0.005 s－0.002 5 s＝0.002 5 s，后半个周期内发光时间Δt2＝＝0.01 s，一个周期内发光时间Δt＝Δt1＋Δt2＝0.012 5 s，1 s内发光时间t总＝50Δt＝0.625 s，故C错误，D正确。 6．选C　两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大，二极管导通则与它并联的灯泡短路，此时另一个灯泡与电源串联，根据题示电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等，都为半个周期，则电压有效值相等，根据P＝，可知灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2＝RL2∶RL1＝1∶2，故选C。 7．选D　线圈位于中性面时穿过线圈的磁通量最大，t＝0时，穿过线圈的磁通量为零，线圈与中性面垂直，故A错误；由题图乙可知T＝0.4 s，则ω＝＝5π rad/s，感应电动势最大值Em＝nBSω＝nΦmω＝30π V，当BC边与磁场方向的夹角为30°时，感应电动势的瞬时值e＝Emcos＝15π V，故B错误；该交流电动势的有效值E＝＝15π V，该交变电流的有效值I＝＝ A，故C错误；在0～0.1 s内，通过电阻R的电荷量为q＝t，又＝，＝n，可得q＝n＝30× C＝0.6 C，故D正确。 8．选C　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＝nBSω越大，有效值E＝越大，故A错误；由题图乙可知，交流电的周期为T＝0.4 s，则磁铁的转速为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＝nBSω，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，电压传感器两端电压的峰值减小，故D错误。 9．选A　根据交流电有效值的定义可得2·R·2＋12·R·1＝I2R·3，解得这种交流电的有效值为I＝ A，故选A。 10．选A　由于Φ－t图像曲线部分按正弦规律变化，则该过程感应电动势也按正弦规律变化，则感应电动势最大值为Em＝nBSω＝Φm＝200 V，直线部分的斜率的绝对值不变，即感应电动势大小不变，则有E1＝＝ V，设产生的感应电动势的有效值为U，则有T＝·＋·，解得U＝40 V，则线框中电流的有效值为I＝＝4 A，A正确。 11．解析：(1)感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝NBL2ω＝2 V，所以感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcos ωt＝2cos 2πt(V)。 (2)由题图示位置转过30°的过程中磁通量的变化量为 ΔΦ＝BL2sin 30°－0＝ Wb 所以流过R的电荷量为q＝·Δt＝·Δt＝N＝ C。 (3)线圈转动一周外力所做的功等于回路产生的焦耳热，即W＝Q＝T 其中E＝，T＝，代入数据解得W＝0.8 J。 答案：(1)e＝2cos 2πt(V)　(2) C　(3)0.8 J $