专项突破13 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（人教版）

确；D,由达拉第电磁感应定律得万=中，又4d=BL·4,由 闭合电略姆定律得1-员又g=,解得△r。 故 D错误.故选C. 4.D解析：根据动量定理有mgt+BILt=m,根据法拉第电 磁感应定律有E-A中_B弘，根据闭合电路欧姆定律有7： △t 新特风放选D E 专项突破11电磁感应中的能量问题 1.C解析：B.通过电阻R的电荷量为g==B,-B必-1C, R R 故B错误，C金属杆达到最大速度um时加速度为零，有mg= BlnL,其中In= 以，可得2m/6,由动量定理 得mg-B几·=2m.-0,解得u-gB+2m=148,故C正 mg =h2 确：A平均速度i=片4=号ms,故A错误：D由能 10 1 量守恒定律得mgh=2×2m+0,解得Q=mgh-mm-=1.6J, 故D错误故选C. B'L'vo B2L 2B'L'uvpcos a 2.(1)R (2) 'mgR(ucos a-sina） (3)r(cos-sina） 解析：(1)闭合铜线框上边刚进人磁场时产生的电动势E= Bo,产生的电流1令=6，上边所受安培力F=BL3 B2Lvo R (2)线框上边刚进入磁场至线框上边刚要出磁场的过程，根 据动量定理得mgtsin a+l安-umgtcosa=0,其中I安=BIL, h=AD_BL2 RR,得 B2L3 mgR(ucos a-sin a) (3)线框上边刚进入磁场至线框上边刚要出磁场的过程，根 据动能定理得(umgcos a-mgsin a)d+W安1=0，根据功能关 系得Q电1=-W安1，根据功能关系得Qn=umgcos a(vot-d), 从线框上边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的 过程中，根据能量守恒得E=2 mgsin a×d+2Q电1+2Qn,得 2B2L'uvocos a E= R(ucos a-sin a) 专项突破12电磁感应中的图像问题 1.A 2.C解析：电容器充电完毕后，开关接2处时，处于放电状态 导体棒有从α到b的电流，在安培力作用下导体棒向右运 动，在金属棒运动过程中，由于切割磁感线也将产生电动势， 该电动势方向和电容器电压相反，故电路中电流是变化的， 当金属棒的感应电动势和电容器电压相等时，金属棒匀速运 动，电容器充完电带电量为Q=CE,故金属棒先做加速度逐 渐减小的加速运动，最后匀速运动，回路中电流为0，电容器 两个极板之间有电势差，仍带有一定的电荷量，开始的时候 参考答案与解析 ab的电压等于E,to时切割电动势为零，金属棒电压等于电 容器电压E,速度增大，切割电动势增大，电路电流减小，b 电压降低，最终为零，故C正确，ABD错误故选C. 3.C解析：A.当线框运动L时，右边开始切割磁感线，产生的 电动势为E=BL,方向为逆时针，为正方向；当向右再运动L 时，线框两边均切割磁感线，由于磁场反向，故电动势 E=2BL,方向为顺时针，为负方向；当线圈再向右运动L过 程中，只有左侧切割磁感线，此时，电动势为E=BLv,方向为 逆时针，为正方向，故A错误；B.当线框运动L时，右边开始 切割磁感线，电路中电流逆时针B,当向右再运动上时 线框两边均切制磁g线，产生顺时针方向电流？：2%，当 线圈再向右运动L过程中，只有左侧切割磁感线，此时电流 [为1=，沿正方向，由于线框匀速运动，拉力F等于安培力 F=BL,故第一个L时F=0,第二个L时F=BIL,第三个L时 F=B'·2L=4BIL,第四个L时F=BIL,方向一直与安培力方 向相反，向右，故B错误：C根据能量守恒，电路中的电功率 等于克服安培力做功的功率P=Fv,v不变，P与F成正比，P 变化图像与F变化图像相同，故C正确：D.第三个L阶段的 磁通量变化率应是第二个L过程中磁通量变化率的2倍，则 途中直线的斜率应变为2倍，故D错误故选C 专项突破13交变电流的产生与描述 1.C解析：A.线圈转动每次通过中性面时，磁通量最大，线圈 平面与磁场方向垂直，而感应电流为零，此时电流改变方向， 即1、t3时刻，故A正确，不符合题意；B.t2、t4时刻通过线圈 平面的磁通量为零，磁通量的变化率最大，线圈中感应电动 势最大，故B正确，不符合题意；C.从t1到t3的过程，由图像 可知磁通量的变化量为△中=|-中。-中I=2中，则通过线圈 、某二截面的电荷量为g=·△t=尽·A1=RR,故C错 误，符合题意；D.线框转动一周的电动势为有效值，有E= ”,则产生的焦耳热为Q=尽· n会g版 D正确，不符合题意故选C 2.D 3.A解析：BC.感应电动势的最大值为E=NBSw,解得 Em=200V,有效值为E= _E=1002V,由图可知，此时线圈 平面与磁场方向平行，从图示时刻开始计时e的瞬时值表达 式为e=E cos wt=200cost(V),故BC错误；A.从图示时刻 始转动90的过程中，平均感应电动势为E=V,平均 EN△Φ 感应电流I尺R通过电阻R的电荷量为q=公，联立 解得g=10C,故A正确D.电流的有效值为I=三=52A, R 从图示时刻开始转动90所用时间为=1T= 4 4028, 从图示时刻开始转动90°产生的焦耳热为Q=t,解得Q= 500mJ,故D错误.故选A. 黑白题55 4.D解析：A.磁场方向平行ab边向上时，金属框磁通量不变， 不产生感应电流，但b边切割磁感线，有感应电动势，bc电 势差不为0，A错误：B.若磁场方向垂直纸面向里，金属框转 动产生正弦式交变电流，图示时刻感应电流为0，B错误； C从图示时刻开始至金属框转过90的过程有E=4中， E √3BL2 1=是解得g=代，C错误，D,从图示时刻开始至金属 框转过180°的过程中，金属框中产生的焦耳热Q=,其中 1-BS0,解得Q=3TR,故D正确，放选D √2R 专项突破14理想变压器的动态分析 1.D解析：A.导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势e= 102sin(100πt)V,则U,=10V,根据理想变压器变比公式 角外-完解得线圈心两端的电压U,=2V,由于电压表为 理想电表，所以电压表示数为2V,故A错误；B.接有交流电 源的线圈为原线圈，线圈，为副线圈，故B错误：C.小灯泡 并联在电路中，R2的滑片向下移动，不影响小灯泡两端的电 压，小灯泡上的电流不变，故C错误；D.R1、R2两端电压之和 始终为2V,将R等效为电源内阻，所以当R2=1D,此时， R2上消耗的功率最大，故D正确故选D. 2.C解析：根据少凸可知，两个副线圈上的电压不变， n n2 n3 电阻R上的电流I,不变；当滑动变阻器的滑片缓慢向左移动 时，R'电阻减小，I,变大，则根据11U=12U2+l3U,可知线圈n 上的电流不断增大；根据P,=可知，线圈的输出功率不 R 变故选C. 3.D解析：依题意，变压器输入电压不变，则输出电压也不 变，将滑动变阻器的触头P向M端滑动，则灯泡L,所在支路 电阻增大，导致两灯泡并联电路阻值增大，根据，R+R U 可知，变压器副线圈电流减小，由二-票可得变压器原线 圈的电流减小，即电流表的示数减小在副线圈电路中，由分 压原理可知，并联部分电路的电压增大，即灯泡L2变亮，根 据分流原理可知，灯泡L所在支路电流减小，灯泡L,变暗 故选D. 4.C解析：设变压器原线圈两端的电压为U1,副线圈2两端 的电压为U2,副线圈3两端的电压为3；根据理想变压器 电压与匝数比的关系心，=亮，=，者仅用导线连接a、 n U1)2 02 b,变压器原线圈输入的功率为P= B=B广=6视若仅 用导线连接c、d,变压器原线圈输入的功率为P= 据理想变压器电压与匝数比的关系U,=U,联立解得 n U3= 81,= 1,。=日，若用导线连接a、c,再用导线连接b、d,变 1 压器刷线圈的匝数n=%+=4,+8,=81,根据理想 选择性必修第二册·RJ 变压器电压与匝数比的关系，此时变压器副线圈两端电压 2 心令U,变压器原线圈输出的功率为P 3 12 】99,根据理想变压器的功率关系，箱入 8 2R 128R81 功率P人=P=P综上分析，故ABD错误，C正确，故选@ 专项突破15输电电路的动态分析 1.B解析：D.当发电机线圈转速减小时，根据E=nBSw可知 升压变压器的输入电压U,减小，而负载不变，因此升压变压 器的输入电流11减小，故发电机的输出功率减小，故D错 误：A根据二=儿可知，减小时，山也减小即通过R的电 流减小，故A错误；BC.由于1，=，因此1，减小，根据= 14 n3 可知I4减小，根据U4=I4R,P=R,可知灯泡L消耗的功 整破小，U,孩小，根据号：，可知U减小，故B正确，C错 误故选B. 2.BD解析：A.若再闭合S2,则变压器次级电阻减小，则次级 电流变大，初级电流也变大，R。上的电压变大，则变压器T, 初级电压减小，则次级电压也减小，选项A错误；B.因R。上 的电压变大，则输电线上消耗的功率变大，即输电过程中的 能量损耗增大，选项B正确；C因输电线上的电压损失变大， 则两灯泡上的电压减小，若要L、L2保持正常发光，可适当 将P,向下移动，从而增加T,的次级电压，即可增加T,的初 级电压，从而使得L,、L2能正常发光，选项C错误；D若输电 线没有电阻，则当两灯泡正常发光时，则P,端输入电流满足 =2,解得1= A≈0.316A,因输电线有电阻，则 若要L1、L2保持正常发光，则P1端输人电流的有效值一定 大于0.31A,选项D正确.故选BD. ni_1n59995 3.(1)1x10W(2)1:20(3)3200'42 解析：(1)△t时间内流过水的质量m=pQ△t, 河水减少的重力势能AE。=mgh, △E.×50% 发电机输出的功率P= =1×106W. △t Px5%=1×102A, (2)升压变压器输出端电流为☑=√ 升压变压器输出端电压为儿= P =1×104V, 升压变压器的原、副线圈的匝数比严=”-1 n2U220 (3)由P=() 广R可知，P变为原来的0则6变为 P )2 原来的10倍，即U2=1×103V, ni U1 则升压变压器原、副线圈的匝数比为 3U3200' 根据P×0R,解得g=10A,AU=gR=50V 所以降压变压器的输入电压U,=U2-△U=99950V, 降压变压器原，副线图的匝数比为_995 n40422 黑白题56心专项突破13 交变电流的产生与 1.(2024·辽宁实验中学模拟)一单匝闭合矩 形线圈abcd以角速度o绕垂直于磁感线的 固定轴O0'匀速转动，线圈平面位于如图甲 所示的匀强磁场中，线圈电阻为R通过线 圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙 所示.下列说法不正确的是 ↑Φ ()ω 01 甲 乙 A.t1、3时刻线圈中感应电流方向改变，线 圈平面与磁场方向垂直 B.t2t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率 最大，线圈中感应电动势最大 C.从t,到t,的过程，通过线圈某一截面的 电荷量为 πΦ2ω D.线框转动一周产生的焦耳热为 R 2.(2024·浙江温州模拟)如图所示，竖直平 面内在A、D两点各固定一颗光滑钉子，一 个由细软导线制成的闭合导线框挂在两颗 钉子上，匀强磁场的磁感应强度大小为B, 导线框的电阻为r,圆的半径为R.从t=0时 刻开始，将导线上的C点绕圆心0以恒定 角速度ω从A点沿圆弧移动到D点，导线 始终绷紧.此过程导线中 A.张力保持不变 B.感应电流的方向先顺时 X XX X 针后逆时针 C.感应电流随时间t的变 化关系为i=BR'sin wt 14黑白题物理I选择性必修第二册·RJ 描述 D.产生的电热为TwBR 2r 3.(2024·四川甘孜期中)如图所 .0 示，N=100匝正方形闭合金属 线圈abcd边长为L=1m,电阻 为R=202.线圈处于磁感应强 度大小为B=2T的匀强磁场中，绕着与磁 场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度ω= 1rad/s匀速转动，ab边距轴上.则( A.从图示时刻开始转动90的过程中，线圈 中流过的电荷量为g=10C B.若从图示时刻开始计时，则感应电动势 的表达式为e=200sint(V) C.感应电动势的有效值为E=200V D.从图示时刻开始转动90的过程中，线圈 产生的焦耳热为Q=100πJ 4.如图所示，直角三角形金属框abc电阻为 R,ab边长为L,bc边长为√3L.金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动，空间中存在磁 感应强度大小为B的匀强磁场.则( ) A.若磁场方向平行ab边向上， 金属框中没有感应电流，bc 间电势差也为0 B.若磁场方向垂直于纸面向 里，图示时刻金属框中的感应电流最大 C.若磁场方向垂直于纸面向里，从图示时 刻开始至金属框转过90的过程中，流经 金属框的电荷量为3L D.若磁场方向垂直于纸面向里，从图示时 刻开始至金属框转过180°的过程中，金 属框中产生的焦耳热为 πB2L4w 8R 心专项突破14 理想变压器的动态 1.（2023·河北保定三模)如图所示，理想变 压器的碰数之比为”号，电压表为理想电 表，小灯泡的电阻R=102,定值电阻R= 12,滑动变阻器R2的最大电阻为52.导 体棒αb在光滑导轨上以速度v= 10W2sin(100mt)m/s运动，导轨间距L= 1m,不计导体棒与导轨电阻，匀强磁场的 磁感应强度大小为B=1T,方向如图所示. 下列说法正确的是 R ☒⊙ A.t=1s时，电压表示数为零 B.线圈n,为原线圈 C.R2的滑片向下移动，小灯泡上的电流 减小 D.当R2=12时，R2上消耗的功率最大 2.(2023·四川泸县一中期末)如图所示，理 想变压器的三个线圈的匝数分别为n1、n2、 n3,a、b端接入电压为U的正弦式交流电， 另外两个线圈分别接有电阻R和滑动变阻 器R'.当滑动变阻器的滑片缓慢向左移动 时，下列说法正确的是 A.线圈n1上的电流不变 B.线圈n上的电流不断减小 C.线圈n,的输出功率不变 D.滑动变阻器R'两端的电压不断增大 分析 R Uo n 几3 (第2题) (第3题) 3.(2024·四川内江零模)如图，用理想变压 器给负载供电，变压器输入电压不变，变压 器降压后用总电阻为R的输电线对用电器 供电，设两盏灯泡L1、L2的电阻相同，且都 在发光.若将滑动变阻器的触头P向M端 滑动，会出现的现象是 ( A.A的示数变大，灯泡L1、L2均变暗 B.A的示数变小，灯泡LL2均变暗 C.A的示数变大，灯泡L,变亮、L2变暗 D.A的示数变小，灯泡L,变暗、L2变亮 4.(2024·青海西宁期末)如图所示的变压器 为理想变压器，”=4，两定值电阻的阻值 n21 均为R,在原线圈两端接入电压为U的正弦 交流电源.若仅用导线连接a、b,变压器原线 圈输入的功率为P.若仅用导线连接c、d,变 压器原线圈输入的功率为P;若用导线连 接a、c,再用导线连接b、d,变压器原线圈输 入的功率为 ( 3 B. P D. 进阶突破·专项练15