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（人教版）

第1节 白题 基础过关 题型1交变电流的产生 1.(2024·陕西安康期中)如图所示，属于交流 电的是 ( 00 A B C D 2.(2023·青海玉树期中)对于如图所示的电流 i讠随时间t做周期性变化的图像，下列说法中 正确的是 0.2 0 0.010.02s 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.(2024·广东深圳期中)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 B C 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 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 第三章月 第三章 交变电流 交变电流 限时：30min 线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的 最大电流为1.下列选项正确的是 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沁 5.(2024·四川成都月考)如图所示，一个竖直 放置，匝数为n的矩形线圈abcd在水平向右 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，转轴00' 与磁场方向垂直，线圈面积为S,磁感应强度 大小为B,下列说法正确的是 0 A.线圈平面与磁场垂直时，磁通量为零 B.线圈平面与磁场垂直时，磁通量变化最快 C.线圈平面与磁场平行时，磁通量变化率 最大 D.线圈平面与磁场平行时，感应电流方向将 发生改变 黑白题069 题型3交变电流的图像 6.（2024·江苏扬州期中)一台发电机的结构示 意图如图甲所示，线圈在匀强磁场中匀速转 动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙 所示外接电表均为理想交流电表，则( 500 0.01八 0.02ts -500 A.在0.005s时，穿过线圈的磁通量最大 B.在0.01s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 C.图甲中电流表的指针始终在左右摆动 D.线圈经过图甲位置时电流方向将发生改变 7.(2023·海南一模)如图所示，×× 0 单匝矩形线圈的左半部分放在דx 具有理想边界（图中虚线）的× 匀强磁场中，线圈中轴线00'× 与磁场边界重合.若从图示位 0 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 B D 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 选择性必修第二册·RJ A.感应电动势最大值不同 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 (2024·福建福州期中)如图所示，甲是小型 交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场 可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于 磁场的水平轴00'沿逆时针方向匀速转动，转 速为100πrad/s,某时刻开始，线圈中产生的 交流电的电压随时间变化的图像如图乙所示。 以下判断正确的是 () 0 0 0.51..5九.0x10-2s) A.图甲所示位置为中性面，通过线框的磁通 量最大 B.交变电压瞬时值表达式e=10sin100mt(V) C.t=0时刻穿过线圈的磁通量变化率最大 D.t=0.02s时刻线圈平面与磁场方向平行 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070 黑题 应用提优 1.（2024·河北衡水调研)两人在赤 P一北 道上站立，各自手握金属绳OPO' R 的一端，绕东西方向的水平轴沿顺 G 时针方向匀速摇动，周期为T,将金属绳连入 电路，如图所示，取金属绳在图示的最高位置 时为t=0时刻，则下列说法正确的是（) A.电路中存在周期为T的变化电流 B.t=0时刻，回路中磁通量最大，电流最大 T C.t=时刻，电流向左通过灵敏电流计 D.4=时刻，回路磁通量最大，电流最大 2.（2024·江西鹰潭模拟)一台小型发电机产生 的电动势随时间变化的规律如图所示，转速 为50r/s.则 A.t=0.005s时，穿过线圈的磁通量最大 B.1s内电流方向改变了50次 C.发电机产生的交变电流的电动势表达式为 e=220√2sin(100mt)V D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ= 112 5Tcos(100mt)Wb P P, eW 220√2 0 2tM×10-2s) -220√2 (第2题) (第3题) 3.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可 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P,转动时 的电流 B.线圈绕P,转动时的电动势小于绕P2转动 时的电动势 第三章 限时：20min C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同， 都是a→bc→d D.线圈绕P,转动时dc边受到的安培力大于 绕P,转动时dc边受到的安培力 4.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，如图所示.设abcda方× 向为感应电流的正方向.从图×d× 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 压轴挑战 5.如图所示，一半径为r=10cm的 圆形线圈共100匝，在磁感应强 5 度B=T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方 向的中心轴线00'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4一s时线图所产牛的娘应电动务的 瞬时值。 (3)求从：=0到=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P11 黑白题071撤去推力瞬间，根据牛顿第二定律得Fmr+umgcos0- mgsin0=ma,解得u= a 1 gcos 3 tan 0. 14.C 15.BD解析：A.由于金属棒ab、cd同时由静止释放，且恰好 在M、N处发生弹性碰撞，则说明ab、cd在到达M、N处所用 的时间是相同的，对金属棒cd和电容器组成的回路有△q= C·BL△u,对cd根据牛顿第二定律有F-BIL-m2gsin30°= △w -g,联立有a= F-m2gsin30° m2a2,其中a2= △t1 m+CBz2,则说 明金属棒d做匀加速直线运动，则有o=了，r,联立解得 a2=6m/s2,t=1.2s,故A错误；B.由题意知，碰前瞬间ab 的速度为4.5m/s,则根据功能关系有m1 gxat sin30°-Q= 2m1听，金属棒下滑过程中根据动量定理有mgin30°. t-BIL·t=m11,其中q== =R,R益=R+Rb=0.1,联立 解得q=6C,xb=3m,Q=3.9J,则R上消耗的焦耳热为 @RQ=0,78J,故B正确；CD.由于两棒恰好在M、N如 发生弹性碰撞，取沿斜面向下为正，有m11-m22= m以m,了m+好了+分n,其中 a2t=7.2m/s,联立解得u1=-3.3m/s,2=8.4m/s,故C错 误，D正确.故选BD 16.(1)3Mg ，(2B=6(-2g)(0≤≤2g o （3)U=1R6Mg(,-2g)0≤ ) IRvo 3Mv W=- 2g 2g 2 第三章 第1节交变电流 白题基础过关 1.C2.A3.D4.D5.C 6.B解析：A.由题图乙可知，在0.005s时，感应电动势最大， 则此时磁通量变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，故A错 误；B.由题图乙可知，在0.01s时，感应电动势为零，则穿过 线圈的磁通量变化率为零，故B正确；C.电流表为理想交流 电流表，可知电流表的示数为电流有效值，则指针不会左右 摆动，故C错误；D.线圈经过题图甲位置时，穿过线圈的磁 通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最 大，电流方向没有发生变化，故D错误故选B. 7.B解析：由题图可知，线圈绕00'轴转动，始终有一半处于 磁场中，线圈中产生完整的正弦交流电；从题图所示位置开 始计时，一开始磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电 流方向顺时针（负方向），且t=0时刻线圈的磁通量最大，磁 通量变化率为0，线圈的感应电流为0.故选B. 8.D9.B 10.（1)如图所示(2)NBor2(3)2BL 选择性必修第二册·RJ (4)见解析 解析：(1)导电杆受安培力F=B,ld=3Mg, 方向向上，则由牛顿第二定律得Mg-F=Ma, 解得a=-2g, 导电杆运动的距离L= 0-66 2a 4g (2)回路的感应电动势E=B2dm,其中v=vo+at, 解得5=(w20)(0≤1爱 (3)由右手定则和闭合电路欧姆定律可得U+E=R, 可得=-8=R6(-2g)0≤≤爱。 电源输出能量的功率P=1=(R-E)1=[R-6( -2gt)I=PR-6Mg(vo-2gt)=PR-6Mgvo+12Mg't. 在0-2g 时间内输出的能量对应P-:图像的面积，可得W= PRvo 3Mug 2g2 (4)由于R=0,装置A回收的能量 3 其中一部分来自火箭与导电杆整体减小的机械能△E,= 1 3 M,2+MgL=年M2, 3 另一部分来自磁场能△E=AB-AE,=子M。2, 交变电流 0 解析：(1)由右手定则可以判断电流方向沿dcbad. （2)根据.=2NBs及=u台，得B,=Nma (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的瞬时感应电动势e= 1 E.sin30°=2NBa2. 黑题应用提优 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P1或P2转动时电流的 方向相同，都是a→dc→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 黑白题28 流，故根据F=BI可知，线圈绕P1转动时dc边受到的安培 力等于绕P,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abeda,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 Rsin aut.在TT 变化，有i=B 4~2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=100sin20m(V)(2)50w5V(3)150y 解析：(1)n=600r/min=10r/s,w=2Tn=20rrad/s, E=NBSO=100 V,e=100sin 20mt(V). (2)当= 60s时，e=100sin20m×)V=50w3V. 60 (3)E=N4 ，A=Bm2-Bm7in30,解得E-150 V. T 第2节交变电流的描述 白题基础过关 1.C2.D3.B4.C5.A 6D解标：第一次灯泡两端电压的有效值为山，=么，功率 2 U哈 P=尺2京第二次，设灯泡两端电压的有效值为，则 (2U)2T,U哈T o,功率P,= 2,解得U,=√2 g-则PP:5,放ABC错误，D正确故选D 7.D解析：A.电源的周期为2s,电源的频率为f=T 1 0.5Hz,A错误：C.通过电阻的电流周期为2s,C错误：D.电 流有效值为（复）广R子+0=，解得1=25A,D正确： B.设电源的电压的有效值为U,电源的输出功率等于外电 路消耗的总功率IU=R,解得U=2.5V,B错误故选D. 8.B解析：根据题意可知，前子周期感应电动势大小恒定不 变，则有E,=102x10x10V=2V,后子周期感位 1 电动势最大值为E。=nB2aw=100×8×102×104×2mV= T 2V,则后子周期感应电动势有效值为，-名=万V,线框 一个周期内的电动势有效值为E,根据有效值定义可得 尽受4=气6根器=爱来局P=号做选且 R R 参考答案与解析 9.D10.C 1.D解析：A小型发电机产生的电动势的有效值e有== √2 6V,理思电压表的示数=R=48V,故A缩误：B线 圈转动的角速度为ω= T0.02ad/s=100mrad/s,故B错 2T2π 误；C.小型发电机产生的电动势最大值为en=BSw=中mω， 转动过程中穿过线圈的最大磁通量中，。Wb 32,故C错误；D.小型发电机产生的电动势瞬时表达 50π 式为e=62sin100mt(V),通过灯泡电流的瞬时表达式为 i= R,=62sin100m(A),故D正确故选D 12.D解析：若线圈平面与磁场方向夹角为45°开始计时，由 楞次定律可知，零时刻电流方向为b到a,即零时刻电流方 向为负，则电流的瞬时值表达式为i=-i,c(+）, 故选D 黑题应用提优 1.C解析：A.题图所示时刻穿过线圈的磁通量最大，线圈中 的感应电动势为零，A错误；B.线圈的转速为n=25/s,则 产生的交流电的频率为f=25Hz,一个周期内电流方向改变 两次，则1s的时间内流过电阻的电流方向改变50次，B错 误；C.感应电动势的有效值为E=I(R+r)=50V,感应电动 势的最大值为En=√2E=502V,定值电阻两端电压的最大 R=462V,角速度为u=2m50mad/,定值 值为U.R 电阻两端电压的瞬时值为w=46√2sin50mt(V),C正确； D.又由Em=NBSw=NDmw,则穿过线圈的最大磁通量为 Em解得m=1O元WL,D错误.故选C ΦNo 2.D解析：A.由题图甲可得，发电机线圈转动的角速度为ω= T2x10ads=100mrad/s,发电机线圈中的磁通量随时 2T2T 间变化的关系为币=币.=22×10'cos100mt(b), 故A错误；B.发电机产生的电动势最大值Em=N中.w= 20万V,期流经R的电流最大值，是=05,7A,由题图 甲可知线圈从中性面位置开始计时，则其瞬时值，= 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，根据有效值定义，设R2两端电压 E)2 的有效值为U有，则- R T_·T,解得U指 2R2 1002V≈141V,即电压表的示数约为141V;0~2s内R2 上产车的底耳热为Q-受10J,放D正确，C错武故 选D. 黑白题29