第3章 第1节 交变电流-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

律可得mgsin0+BIL=ma,解得a=2gsin8. (3)释放b棒后α棒受到沿斜面向上的安培力，在到达共 速时，对a棒动量定理mgsin。-B Ito=m-mo: b棒受到向下的安培力，对b棒动量定理 mgsin 0to+B ILto=mv. 联立解得=gsin0to+ 2-gin0·o+mgRsin0 B2L2, 此过程流过b棒的电荷量为q,则有q=o, 由法拉第电磁感应定律可得7=￡=1.B4x 2R2R。, 联立可得4x=m,R_2m2 Rgsin0 B2L2 B'LA 14.C 15.CD解析：A.将组合体以初速度水平无旋转抛出后，组 合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切 割磁感线产生的感应电动势相互抵消，则有：mg=F安= ，=V2,综合有：GB22,则8与是成正 B'L'v. R 比，A错误；B.当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增 加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场 时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方 向，B错误：C.由于组合体进入磁场后做匀速运动，水平方 向的感应电动势相互抵消，有：mg=F安= :,则组合体 克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，C正确；D.无 论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都 有：mg=F安，则安培力做的功都为：W=F安·3L,则组合体 通过磁场过程中产生的焦耳热不变，D正确故选CD. 16.(1)3Mg4g (2)=6(-2) 第三章 第1节 交变电流 白题基础过关练 1.D2.A3.D4.D 5.D解析：A.题中图示的位置穿过线框的磁通量最大，为中 性面，选项A错误；B.回路中将产生正弦式交变电流，选项 B媚误，CD:=?时，穿过线框的慰通量为零，感应电流最 大，电流方向不发生改变，选项C错误、D正确.故选D 6.A7.B8.D 9.C解析：A.t=0时刻通过线圈的磁通量最大，所以线圈平面 处在中性面上，A错误；B.t1、t3时刻磁通量为零，线圈与磁场 参考答案与解析 (3)U=1R6Mg(6-2g）W= PRvo 3Mv 2g2 (4)装置A可回收火箭与导电杆的机械能 解析：(1)导电杆受安培力F=B,ld=3Mg, 方向向上，则导电杆向下运动的加速度Mg-F=Ma, 解得a=-2g, 0-哈哈 导电杆运动的距离L=204g (2)回路的电动势E=B2d,其中u=+at, 解得8=6(o-2g）。 (3)由右手定则和欧姆定律可得：U+E=R, 可得U=R-8=R6（o2g)。 电源缩出能量的功率P==(R-E)1=[R-6坐( 2gt)I=PR-6Mg(vo-2gt)=PR-6Mgvo+12Mg"t. 在0~时间内输出的能量对应P-t图像的面积，可得： 2g WRw3 2g2 (4)装置A可回收火箭与导电杆的机械能：从开始火箭与 IRvp 3Mv 导电杆速度，到平台速度减为零，则W= 2g2 若R的阻值视为0，W=、),装置A可回收能量为 3Mv 1W1= 21 交流电 平行，磁通量的变化率最大，感应电流最大，方向相反，B错 误；C.t2、t4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，磁通量的变化 率为零，所以感应电流为零，C正确：Dt、时刻穿过线圈的磁 通量为零，磁通量的变化率最大，感应电流最大，方向不变， D错误故选C. 10.(1)如图所示(2)NBwL2 (w (3)NBol2 解析：(1)由右手定则可以判断电流方 向沿dcbad;(2)根据Em=2NBLm及v= 。宁，得：B=NBau,(3)线图平面与 0' 黑白题29 磁感线夹角为60°时的瞬时感应电动势：e=Emsin30°= 名aR 黑题应用提优练 1.A2.C 3.A解析：AB.根据E=BwS可知，无论线圈绕轴P1或P2转 动，产生的感应电动势均相等，故感应电流相等，故A正确， B错误；C由楞次定律可知，线圈绕P或P2转动时电流的 方向相同，都是a→d→c→b→a,故C错误；D.由于线圈绕P 转动时线圈中的感应电流等于绕P,转动时线圈中的感应电 流，故根据F=BLI可知，线圈绕P,转动时dc边受到的安培 力等于绕P2转动时dc边受到的安培力，故D错误故选A 4A解析：从题图位置开始，在0-？时间内，磁通量减小，原 磁场方向向里，由楞次定律“增反减同”可知，感应电流的磁 场方向向里，产生的感应电流的方向为abcda,即与电流规定 的正方向相同，且产生的感应电流的大小随时间按正弦规律 变化，有i=BS R sin wt,.在 4~)时间内，磁通量增大，原磁场 方向向里，由楞次定律“增反减同”可知，感应电流的磁场方 向向外，因线圈的位置也发生了变化，所以产生的感应电流 的方向还是abeda,即与电流规定的正方向相同，结合题中 选项可知，A正确，BCD错误故选A 压轴挑战 5.(1)e=100sin20mt(V)(2)50w5V(3)150v 解析：(1)n=600r/min=10r/s,w=2mn=20mrad/s, E=NBS=100 V,e=100sin 20mt(V). (2当=0时，e=10n(20rx动y=50v (3)E=NA A,A=Bm7-Bmr9in30°，解得E=0 第2节 正弦交变电流的描述 白题基础过关练 1.C2.D3.B4.C5.A6.B /220)2 7.C解析：设电压的有效值为U,根据有效值定义有R 子发，每得=10V,故益C 8.B解析：由题图可知，0~1s内线圈中产生的感应电动势 601=100 E1=n △t1 0x0.01V=1V,1-1.2s内线圈中产生的感应 1 n△电=10x0V=5V,由电流的热效应有 电动势E,=n△t, 0.2 三△，店，=rRT,T=4+山，联立并代入数据解得I RA+A 选择性必修第二册·JK 2W5A,故选B 9.D10.C 11.B解析：C.由图像可知，t=0.02s时磁通量变化率最大，R 两端的电压瞬时值最大，故C错误； B.由Φ-t图像可知T=2×102s,t=0时刻Φ=0， 根据U。=√2U可知R两端的电压u随时间t变化的规律 是u=14.1cos100πt(V),故B正确； D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos100mt(A). 故D错误：A.电动势的最大值E。-RU≈16.97V, R 故A错误故选B. 12.D解析：若线圈平面与磁场方向夹角为45°开始计时，由 楞次定律可判断，零时刻电流方向为b到α，即零时刻电流 方向为负，则电流的瞬时值表达式为 1 i=-i.cos(o+4T),故选D 黑题 应用提优练 1.B解析：由图像可知该交变电流的周期为0.02s,根据有效 12 T U 值的定义可得 R 2=R ·T, 解得U=?=3V=15.5V=156V,故B正确，ACD错误 2-2 故选B. 2.C解析：A根据手摇电筒的结构，线圈转动切割磁感线产生 感应电流的方向不断变化，故该手摇电筒中的电流是交流 电，A错误；BC.图乙时刻半圆形导线转动方向与磁场方向平 行，该时刻无感应电流，半圆形导线束受安培力大小为0， B错误，C正确；D.电流表的示数为转一圈的有效值，由题干 中的已知条件无法求出电路中的电流有效值，D错误.故 选C. 3.D解析：A由图甲可得出发电机线圈转动的角速度为ω= 2m=2m T2x107=100m(ad/s), 发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系为 22 Φ=Φc0swt= ×10-2cos100mt(Wb),故A错误； B.发电机产生的电动势最大值Em=WΦω=200W2V,则流 经R,的电流最大值Im= =0.52A,由图甲可知线圈从中 R 性面位置开始计时，则其瞬时值i1=0.5√2sin100mt(A),故 B错误； CD.理想二极管具有单向导电性，且导通时电阻为0，根据有 (E 12 2 T 效值定义，设R,两端电压的有效值为U有，则 R 2 黑白题30第三章 交流电 第1节 白题基础过关练 题型1交变电流的产生 1.(2023·湖北襄阳五中质检)下列图像中不属 于交变电流的有 2.(2023·青海玉树期中)对于如图所示的电流 i随时间t作周期性变化的图像，下列说法中 正确的是 ( ↑iA 0.2 04 0.01 0.02is A.电流大小变化，方向不变，是直流电 B.电流大小、方向都变化，是交流电 C.电流最大值为0.2A,周期为0.02s D.电流大小变化，方向不变，不是直流电，是 交流电 3.(2022·吉林汪清期末)如图所示线圈匀速转 动或匀速直线运动，能产生交变电流的是 A A B D 题型2交变电流的变化规律 4.(2023·湖北武汉十一中质检)如图所示， 甲→乙→丙→丁→甲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 选择性必修第二册·JK 交变电流 限时：30min 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，线圈在匀速转动时 可以通过滑环和电刷保持与外电路连接.已知 线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的 最大电流为I下列选项正确的是 N S 公 入 A.在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应 电流最大 B.从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间 t变化的关系式为i=I sin wt C.在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通 量的变化率也最大 D.在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流 方向为d→c 5.（2022·山东临沂质检)如图所 04 示，边长为L的正方形线框在磁 感应强度大小为B,的匀强磁场 中，以周期T绕00'轴匀速转 0 动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是 ( A.图示位置与中性面垂直 B.回路中产生稳恒直流电 C.=4时，电流方向将发生改变 D1一？时刻穿过线框的微通量为0 题型3交变电流的图像 6.(2023·陕西渭南期中)线圈在匀强磁场中匀 黑白题070 速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图 可知 A.在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大 B.在A和C时刻线圈处于中性面位置 C.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 D.从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π 弧度 7.(2023·海南一模)如图所示，××0 单匝矩形线圈的左半部分放在דxx 具有理想边界（图中虚线）的× 匀强磁场中，线圈中轴线00'× XX 与磁场边界重合.若从图示位 置开始计时，使线圈绕O0'轴按图示方向匀速 转动，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正 方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像 正确的是 题型4交变电流的最大值（峰值）和瞬时值 8.如图所示，形状或转轴位置不同，但面积均 为S的单匝线圈处在同一个磁感应强度为B 的匀强磁场中，以相同的角速度ω匀速转动， 从图示的位置开始计时，则下列说法正确的是 心ǒ A.感应电动势最大值不同 第三章 B.感应电动势瞬时值不同 C.感应电动势最大值、瞬时值都不同 D.感应电动势最大值、瞬时值都相同 9.(2023·宁夏吴忠中学期中)如图甲所示，一 个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向且与线圈共面的轴O0'匀速转动，从某个 时刻开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是 A.t=0时刻线圈平面垂直于中性面 B.t1、t3时刻线圈中的感应电流最大且方向 相同 C.2、4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，但 感应电流却为零 D.t,时刻穿过线圈的磁通量为零，电流改变 方向 10.一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd 共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场 中绕垂直于磁感线的轴O0以角速度ω匀速 转动，如图所示，外电路电阻为R (1)在图中标出此刻线圈中感应电流的方向. (2)转动过程中感应电动势的峰值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应 电动势多大？ 黑白题071 黑题应用提优练 1.(2022·黑龙江宾县二中质检)下列各情况 中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速 转动，磁场均为匀强磁场，其中不能产生正 (余)弦式交变电流的是 C D 2.(2022·安徽安庆二中质检)某交流发电机的 线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随 时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确 的是 ( A.1s内线圈中电流方向 0 ↑Φ/Wb 改变50次 0.02 B.t=0时，线圈平面与中 0.01 性面重合 -0.4-- C.t=0.01s时，磁通量变化率的绝对值为 40πWb/s D.t=0.015s时，线圈中的感应电流最大 3.如图所示，矩形线圈abcd在P,P, 匀强磁场中可以分别绕垂直 于磁场方向的轴P,和P2以 相同的角速度匀速转动，当 线圈平面转到与磁场方向平行时 ( A.线圈绕P,转动时的电流等于绕P2转动时 的电流 B.线圈绕P,转动时的电动势小于绕P,转动 时的电动势 C.线圈绕P,和P,转动时电流的方向相同， 都是a→b→c→d D.线圈绕P,转动时dc边受到的安培力大于 选择性必修第二册·JK 限时：20min 绕P,转动时dc边受到的安培力 4.(2023·福建厦门二中质检) 矩形线圈绕垂直于匀强磁场 的轴匀速转动.若轴线右侧没× 有磁场（磁场具有理想边界），×d×x 如图所示.设abeda方向为感应电流的正方向. 从图示位置开始一个周期内线圈感应电流随 时间变化的图像中，正确的是 D 压轴挑战 5.如图所示，一半径为r=10cm的圆形线圈共 5 100匝，在磁感应强度B=T的匀强磁场 中，绕垂直于磁场方向的中心轴线O0'以n= 600r/min的转速匀速转动，当线圈转至中 性面位置时开始计时， (1)写出线圈内所产生的感应电 动势的瞬时值表达式， (2)求三0时线圈所产生的感×形 应电动势的瞬时值 1 (3)求从=0到t=s时间内线圈所产生 60 的感应电动势的平均值 进阶突破拔高练P12 黑白题072