第3章 微专题 交变电流的产生与描述-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

微专题 交变电 黑题 专题强化练 题型1 交变电流的峰值、瞬时值、有效值、 平均值 1.(2022·湖北石首期中)一个单匝矩形线框的 面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中， 从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转 速为n转/秒，则 A.线框交变电动势的最大值为nπBS B.线框交变电动势的有效值为√2nπBS C从开始转动经过周期，线框中的平均感 应电动势为2nBS D.感应电动势瞬时值为e=√2 nTBSsin2nTt 2.电流随时间变化的规律 ↑iA 如图所示，每个周期的 前半个周期电流随时间 按照正弦形式的规律变化，后半个周期的电 流为0，已知电流的最大值为I,·则在0~T过 程中的平均电流为 ( A.Io 6 c.2。 D.二I 3.(2023·甘肃兰州期中联考) 如图所示，交流发电机线圈电 阻r=12,用电器电阻R= 92,闭合开关S,电压表示数为 9V,则该交流发电机 ( A.产生的感应电动势的峰值为10V B.产生的感应电动势的有效值为9V C.线圈通过中性面时产生的感应电动势的瞬 时值为102V D.线圈自中性面转过90°的过程中平均感应 电动势为20,2v 选择性必修第二册·JK 流的产生与描述 限时：25min 题型2交变电流的电荷量与焦耳热计算 4.(2023·安徽师大附中期中)如图甲所示，一 正方形线框abcd绕ab轴在匀强磁场中匀速 转动，ab边和磁场垂直，在ab间接一理想电 流表，穿过线框的磁通量Φ随时间t按正弦 规律变化，如图乙所示.已知线框各边的电阻 均为12，则下列说法中正确的是 +(×10-2Wb) 2.0 ××T××× 0 1.57 314 t/(×10-2 -2.0---- 甲 A.当线框平面与中性面夹角为60时，线框中 感应电动势的瞬时值为2V B.电流表的示数为22A C.1min内线框中产生的热量为120J D.从图示位置转过90°角的过程中，通过电流 表的电荷量为5×10-2C 5.（2023·江苏常熟质检)如图所示，在磁感应 强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd 绕垂直于磁场方向的O0'轴以角速度ω匀速 转动，其中ab边长为L1,bc边长为2，线圈匝 数为N,线圈电阻为r,外电路电阻为R.求： (1)图示时刻矩形线圈中产生的瞬时感应电 动势e的大小； (2)线圈由图示位置转过60 的过程中，通过电阻R的 30y7 电荷量q; (3)线圈由中性面位置转过 90°的过程中，电阻R上 所产生的热量Q, 黑白题076 第3节 白题基础过关练 题型1理想变压器的原理及基本规律 1.(2024·山东德州质检)一个理想变压器，正 常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中可 能不相等的是 ( A.交流电的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量的变化率 2.(2023·广东潮州期中)某同 学的电动自行车充电器是 输入电压为220V,输出电压 为60V的变压器.由于副线圈烧坏了需要维 修，该同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在 铁芯上绕了5匝线圈，如图所示将原线圈接 到220V交流电源上，测得新绕线圈两端电压 为1V.则 A.该充电器原线圈有2200匝 B.该充电器原线圈有5500匝 C.被烧坏的副线圈有300匝 D.被烧坏的副线圈有250匝 3.如图甲所示，变压器为理想变压器，其原线圈 接到U1=220V的交流电源上，副线圈与阻值 为R,的电阻接成闭合电路；图乙中阻值为R2 的电阻直接接到电压为U,=220V的交流电 源上，结果发现R,与R,消耗的电功率恰好相 等，则变压器原、副线圈的匝数之比为( R R2 R2 R A. C. R2 B. R D. √R √R2 4.(2023·云南保山期中)（多选）如图所示，用 一理想变压器给负载供电，变压器输入端的 电压不变，开始时开关S是闭合的.现将开关$ 第三章 变压器 限时：35min 断开，则图中所有交流电表的示数以及输入 功率的变化情况是 ( ) L L☒ A.A2的示数增大，A1的示数增大，P人减小 B.A2的示数减小，A1的示数减小，P人减小 C.V1的示数不变，V2的示数不变，P减小 D.V,的示数不变，V2的示数增大，P人不变 5.(2023·广东广州质检) 理想变压器及其前后电路 如图所示，ab间接电压为 U的交流电，变压器原、副线圈的匝数比为 3：1,R1:R2=3:1.下列做法能增大变压器副 线圈输出电压的是 A.将R1、R2调换位置 B.给R2并上一个等值电阻 C.ab间换接频率更高的交流电 D.ab间换接电压为2U的直流电 题型2实验：探究变压器原、副线圈电压和 匝数的关系 6.(2023·天津东丽期末) 某同学用如图所示的可 拆变压器做“探究变压器 原、副线圈电压与匝数的关系”实验，发现变 压器两个线圈的导线粗细不同.该同学将原线 圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电 压.下列说法中正确的是 （) A.原线圈应接在学生电源直流电压输出端 B.只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的 输入电压 黑白题077.7,解得0=10万V=141V,即电压表的示数约为 E 141V,0~2s内R2上产生的焦耳热为Q=R t≈100J,故 D正确，C错误.故选D. 压轴挑战 4.(1)2NBw(2)见解析图(3)4NBa 3(R+r) 1 解析：(1)bc、ad边的运动速度m=2l,感应电动势E= 2NB·2m,解得E=2NBl2w (2)图像如图所示 ◆e 2NBP 13 9) 4T 2πt 9 -2NBP 00 (3)R上的电压Um= R_2NBR,由有效值的概念可知 R+r R+r .2=2xR90 R U.4,獬得U _4NBRP,则R上电 2Um=3(R*m)1 UR 4NBP 流有效值1R=R3(R+r) 微专题交变电流的产生与描述 黑题专题强化练 1.B解析：AD.线框交变电动势的最大值为En=BSw=2nπBS. 产生的感应电动势瞬时值为e=2nπBSsin2nTt,故A、D错 误，B.该线框交变电动势的有效值为E=B:2mBs,故 △Φ B正确；C.线框中的平均感应电动势为E= =4nBS,故 △t C错误故选B. 2D解新：根帮五=0是1是，1-名，联立解得= R,则 在0-T过程中为△中=2BS.电流的最大值为。=RR, Em nBSw 2 联立解得g2在0-刀过程中的平均电流为 Io,所以D正确；ABC错误. T 3.D解析：AB.用电器电阻R=92,电压表示数为9V,则电路 中的电流1= R=1A, 所以感应电动势有效值E=I(R+r)=10V. 其最大值Em=√2E=102V,故A、B错误； 参考答案与解析 C交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值最小，为 零，故C错误： D.线圈自中性面转过90°的过程中平均感应电动势为 E=nD_nB5_2nBS_202V,放D正确.故选D. △tT T T 20 4.C解析：A.由题意可知，线框转动过程产生正弦交流电，最 大值为E。=nBw=n中。，2=4V, 所以瞬时电动势的表达式为e=E sin wt=4 sin wt(V), 故当线框平面与中性面夹角为60°时，代入可得线框中感应 电动势的瞬时值为23V,故A错误： B.电动势的有效值为B-E=22V, 2 所以电流表的示数为I= R2A,故B错误； E√2 C1min内线框中产生的热量为Q- 代入数据可得Q=120J,故C正确； D.从图示位置转过90°角的过程中，产生的平均感应电动势 为E=N4中4D △t△t9 平均感应电流为1-是，通过电流表的电荷量为g=1· 4s4 R 代入数据可得g=5×103C,故D错误.故选C. 5(a4e(2,0阅号(a) 2(R+r) 4(R+r)2 解析：(1)从线圈平面和磁场平行时开始计时，感应电动势 的瞬时值表达式为e=E cos wt=NBL,l2 wcos wt..当线圈平面 与磁场方向夹角为30°时，即ot=30°，则e=)2NB,42w; (2)依题意磁通量的变化量△Φ= ,,线圈转过60°的时间 为△t= T=”平均感应电动势为E=N△"_3N,“,平均 6-30 △t 2π 感应电流为= E 3NBL 12w R+r 2T(R+r) 通过电阻R的电荷量为q= NBL L 1A=2R+73 (3)线圈中感应电动势有效值为E有= ,电流的有效值为 E有，时间二 1有2R+T =π，电阻R上产生的焦耳热为Q= 42w πN2B2L12L22Rw I看Rt= 4(R+r)2 黑白题31