第3章 第2节 交变电流的描述-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

第2节交变电流的描述 错题本 白题 基础过关 限时：30min 题型1周期和频率 5. ·一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 1.*电流方向每秒钟改变100次的交变电流， 场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计 它的周期和频率分别是 ( A.0.01s和100Hz B.0.01s和50Hz 时，当=7时，线圈中感应电动势的瞬时值 C.0.02s和50Hz D.0.02s和100Hz 为2V,则此交变电压的有效值为()》 2.*根据交变电流瞬时值表达式i=5sin500t A.2,2VB.2V C.2 V (A)可知，从开始计时起，第一次出现电流峰 值所需要的时间是 ( 6.*(2025·江西南昌月考)如图所示，先后用 A.2ms B.1 ms C.6.28msD.3.14ms 不同的交流电源给同一盏灯泡供电.第一次灯 3.**(2025·湖南沅澧共同体期中)一手摇交 泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲 流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻 所示，第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙 不计.转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂 所示若图甲、乙中的U。、T所表示的电压、周期 直.产生的电动势随时间变化的规律如图所 值是相同的，则以下说法正确的是 ) 示，则 ↑ 2U 八可37八2可i L737:277 U 乙 0.30.5t/s 10 A.第一次灯泡两端的电压有效值是U。 U. A.该交变电流频率是0.5Hz B.第二次灯泡两端的电压有效值是2 B.计时起点，线圈恰好与中性面重合 C.第一次和第二次灯泡的电功率之比是2：9 C.t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量为零 D.第一次和第二次灯泡的电功率之比是1：5 D.该交变电动势瞬时值表达式是e=10· 7.*(2025·广东惠州调研)二极管是常用的 cos5πt(V) 电子元件，具有单向导电的性质，其电路符号 题型2峰值和有效值 为“以”.如图(a)所示为一个R=12的定值 4.**(2025·河南驻马店期中)一只低压电源 电阻和一个理想二极管串联后连接到一正弦 输出的交变电压为U=10√2sin100πt(V),以 交流电源两端，经测量发现，通过定值电阻的 下说法正确的是 ( 电流随时间的变化如图(b)所示.下列说法 A.这只电源可以使“10V,2W”的灯泡正常 正确的是 发光 B.这只电源的交变电压的周期是100πs 123t/ C.这只电源在t=0.01s时电压达到最大值 图(a 图山) D.“10V,2F”的电容器可以接在这只电源上 A.电源的频率为2Hz 选择性必修第二册黑白题072 B.电源的电压有效值为5V 11.*(2025·广东揭阳期末)图甲所示，为 C.通过电阻的电流周期为1s 台小型发电机的示意图，单匝线圈匀速转 D.通过电阻的电流有效值为2.5A 动，产生的电动势e随时间t的变化规律如 8.*(2024·辽宁大连联考) 1B/T 图乙所示.已知发电机线圈内阻为0.2Ω，小 边长为10cm的100匝正方 灯泡的电阻恒为0.82.则 ( 形线框处在匀强磁场中，磁场 方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间周 te/V 6N2 期性变化规律如图所示（曲线为正弦曲线的 0.01 0.02/s -62 一半)，线框的总电阻为12，则线框中感应电 流的功率为 ( A.理想电压表的示数U=6V 0 A.1W B.8 C.4W D. B.线圈转动的角速度w=50mrad/s 3 C.转动过程中穿过线圈的最大磁通量Φ= 题型3正弦交变电流的公式和图像 32 9.*一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈 Wb 100m 中产生的电动势为e=E sin wt.若将线圈的转 D.通过灯泡电流的瞬时表达式为i=6√2· 速加倍，其他条件不变，则产生的电动势为 sin100πt(A) ( 12.**如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀 A.Esin 2ot B.2E sin wt 强磁场中，并绕过ab、cd中点且与磁场垂直 C.2Esin D.2E sin 2ot 的轴O0'以角速度ω逆时针匀速转动（沿 10.*(2024·广东江门段考)在匀强磁场中， O0'方向看).若以线圈平面与磁场方向夹角 0=45时（如图乙）为计时起点，并规定当电 一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴 流自a流向b时方向为正，则下列所示的四 匀速转动，如图甲所示.产生的交变电动势随 幅图中正确的是 ( 时间变化的规律如图乙所示.则下列说法正 确的是 ↑e/v 22万 45 h 2t/(×10-2s) (c) -222 A.t=0.01s时穿过线框的磁通量最小 2T wt/rad B.该交变电动势的有效值为112V C.该交变电动势的瞬时值表达式为e= 22.2sin(100mt)V D.电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中 Bm 2T wt/rad 2T wt/rad 性面的夹角为60° D 第三章黑白题073 黑题 应用提优 限时：20min 1.**(2025·辽宁大连期末)如图所示，交流 压轴挑战 发电机的矩形线框共有N=100匝，总电阻r= 3.整某兴趣小组设计了一种发电装置，如图 1.02,BC=AD=AB=DC=0.1m.绕垂直于磁 所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁 场方向的对称轴00'以w=200rad/s的角速 场区域的圆心角均为π，磁场均沿半径方 度匀速转动，给R=7.0Ω的电阻供电.线框所 9 在匀强磁场的磁感应强度B=0.1T,其处于中 向；匝数为N的矩形线圈abcd的边长 性面时开始计时，则 ab=cd=l、bc=ad=2l.线圈以角速度ω绕中 A.电阻R两端的最大电压 心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场.在 为20V 磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小 均为B、方向始终与两边的运动方向垂直线 B.通过R的电流方向每过 圈的总电阻为r,外接电阻为R.求： 100s改变1次 (1)线圈切割磁感线时，求感应电动势的大 小E C.在0π s内外力至少对系统做功T」 100 (2)从图示位置运动到线框ad边进入磁场 开始计时，在虚线框内作出感应电动势 D.在0 T $内通过线框导线横截面的电荷 200 随时间变化的e-t图像，设a→d→c→ 资场站G b→a方向电动势为正值（至少画出一个 周期的图像) 2.**图甲为发电机线圈中的磁通量随时间变 (3)外接电阻R上的电流有效值 化的图像，发电机线圈共有100匝，其电阻忽 略不计.将发电机接在图乙中的a、b两端并为 磁极 其供电.R1、R2阻值均为4002，R2与一理想二 磁极 1111111111111! 极管串联，其右侧接一理想交流电压表下列说 R「 法中正确的是 Φ/(×102Wb) 2N2 0 2 2l×102 7 A.发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系 为功=22 Cos 100mi(Wb) B.R,中电流的瞬时值i1=0.5cos100πt(A) C.0~2s内，R2上产生的焦耳热为1×104J D.电压表的示数约为141V 选择性必修第二册黑白题074压轴挑战 5.(1)e=100sin20m(v)(2)50w3V(3)150v 解析：(1)n=600r/min=10r/s,0=2rn=20mrad/s, E=NBS@=100 V,e=100sin 20mt(V). (2当=0时c=10n(20mx动y-50v 60/ (3)E=NA地，△D=Bm--Busin30°，解得E=150y △t 第2节交变电流的描述 白题基础过关 1.C2.D3.D4.A5.A6.D7.D 8.B解析：根据题意可知，前了周期感应电动势大小恒定不 变，则有E,=nB10×2x10X10°V=2V,后号周期感位 t 1 电动势最大值为E。=nBL2o=100x8x10×10*×2πV= 8 2V,则后子周期感应电动势有效值为E, E=反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 米23、AEx6,根据卫=3求得P三3W,选 R2+ 9.D10.C 11.D解析：A.小型发电机产生的电动势的有效值e有 em 6V,理想电压表的示数U=有R=48V,故A错误；B.线 R+r 圈转动的角速度为U-T=Cmd/s=100mad/s,故B错 误；C.小型发电机产生的电动势最大值为em=BSω=中mw, 转动过程中穿过线圈的最大磁通量中。==65W ω100T 35W,故C错误；D.小型发电机产生的电动势瞬时表达 50π 式为e=62sinl00mt(V),通过灯泡电流的瞬时表达式为 i=,e=62sin100mt(A),故D正确.故选D. R+r 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 1 向为负，则电流的瞬时值表达式为i=-i.os(o+4π， 故选D。 黑题应用提优 1.D解析：A线框处于中性面时开始计时，则感应电动势的 表达式为e=VBSosin wt=20sin200t(V),电阻R两端的最大 电压为U==175V,故A错误；R根据@=2，解 R+r 得T=0,线框经过中性面一次，电流方向改变一次，即 一个周期内，电流方向改变两次，则每过0：电流方向改 变2次，故B错误；C.电动势的有效值E=NBs,则在0~ 选择性必修第二册 内外力至少对系统极功即需=子1放C错误， T D,结合上述可知 20s=2,此时间内线框转过180，则 T △中=2BS,感应电动势的平均值E=N,感应电流的平均 怎-是，解得q=0C放D正确故选D 值1=R+r 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 间变化的关系为重=重.cosM-22×102es1001(W. T 故A错误；B.发电机产生的电动势最大值En=N中ω= E2A,由题图甲 200w2V,则流经R,的电流最大值1.-R=2 可知线圈从中性面位置开始计时，则其瞬时值，= 2sin100m(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R2两端电压的 2 有效值为U有，则- R2 T_·T,解得U有 ·2=, 1002V≈141V,即电压表的示数约为141V,0~2s内R2 上产生的能耳装为Q-受：=101，版D正确，c错提放 选D. 压轴挑战 3.(1)）2w(2)见解析图(3)482。 3(R+r) 1 解析：(1)bc、ad边的运动速度u=2wl,感应电动势E= 2NB·2m,解得E=2NB2w (2)图像如图所示 2NBP 13 O 9) 4T -2NBP ER 2NBRI0 (3)R上的电压Um=R+r ,由有效值的概念可知 R+r U.2m=2× Rω .4红，解得U= R 9w' 4NBRO,则R上电 2Um=3(R*) UR 4NBP 流有效值lR-R3(R+) 微专题交变电流的产生与描述 黑题 专题强化 1.C T 2A解析：C.由图像可知，2时刻线圈的磁通量最大，因此此 时线圈处于中性面位置，故C错误；B.由图可知，交流电的 周期为7，则@牙，由交流电的电动势的最大值为B。 黑白题28