3.1 交变电流 达标训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第1节 交变电流 达标训练 一、选择题: 1．如图甲所示，一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大 D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 2．如图所示为教学演示用交流发电机。以不太快的速度摇动发电机，与发电机相连的小灯泡将一闪一闪发光。现将摇动速度加倍，下列分析正确的是(　　) A．小灯泡闪光周期将加倍，亮度增大 B．小灯泡闪光频率将加倍，亮度增大 C．小灯泡闪光频率将不变，亮度增大 D．小灯泡闪光频率将加倍，亮度不变 3．交流发电机正常工作时产生的电动势e＝Emsin ωt，若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的2倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为(　　) A．e＝Emsin ωt　　　　　　 B．e＝2Emsin ωt C．e＝2Emsin 2ωt D．e＝Emsin 2ωt 4．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50 V。那么该线圈从如图所示的位置转过30°时，线圈中的感应电动势大小为(　　) A．50 V B．25 V C．25 V D．10 V 5．(多选)如图所示的图像中属于交变电流的是(　　) 6．(多选)下列方法中能够产生交变电流的是(　　) 7．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴(轴在线框平面内)匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是(　　) A．当线框位于中性面时，线框中的感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 8．(多选)交流发电机的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是(　　) A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大 B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大 C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小 D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小 9．(多选)如图所示，线圈中产生了正弦式交变电流的是(均匀速转动)(　　) 10.(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内(　　) A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小 2． 计算题： 11.一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r＝2 Ω，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B＝0.5 T，线圈的转速n＝1 200 r/min，外接一纯电阻用电器，电阻为R＝18 Ω，试写出R两端电压的瞬时值表达式． 12.如图所示，正方形线圈abcd的边长是0.5 m，共150匝，匀强磁场的磁感应强度为B＝ T，当线圈以150 r/min的转速绕中心轴线OO′匀速旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)经过 s时线圈电动势的瞬时值。 参考答案： 1.解析：B　从题图乙可以看出，t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改变，故A错误，B正确；t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电流均为最大，故C、D错误。 2.解析：B　摇动速度加倍，即转速变大，则产生交流电的频率增加，可知小灯泡闪光频率将加倍；感应电流的大小与发电机的转速有关，转速越大，输出的电流也越大，则灯泡的亮度增加；故选B。 3.解析：D　条件改变后，匝数N′＝，角速度ω′＝2ω，电动势最大值Em′＝N′BSω′＝NBSω＝Em，故有e′＝Emsin 2ωt，D正确。 4.解析：B　矩形线圈从垂直中性面位置开始计时，转动产生的感应电动势e＝50cos ωt(V)，所以当线圈转过30°时，线圈中的感应电动势大小为50cos 30° V＝25 V，选项B正确。 5.解析：ABC　选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流电。故A、B、C正确。 6.解析：ACD　A中线圈在匀强磁场中按逆时针方向匀速转动，会产生正弦式交变电流；B中的金属棒不切割磁感线，不产生感应电动势；C中的折线与矩形线圈的效果是相同的；D中能产生按余弦规律变化的交变电流。故A、C、D正确。 7.解析：CD　线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两条边的速度方向与磁感线平行，各边切割磁感线的有效速度为零，即不切割磁感线，所以电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此位置改变。线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最大。故选项C、D正确。 8.解析：AC　当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，故选项A正确，B错误；当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，线圈中的感应电流最大，选项C正确，D错误。 9.解析：BCD　根据正弦式交变电流产生的条件可知，在匀强磁场中，线圈转轴垂直于磁场方向运动时产生正弦式交变电流，B、C、D正确。 10.解析：ＡD　计时开始时线圈平面与磁场平行，感应电流最大，在0～时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大，其变化率一直减小，故A、D正确。 11.解析　n＝1 200 r/min＝20 r/s，角速度ω＝2πn＝40π rad/s， 线圈产生的感应电动势的最大值Em＝NBSω＝100×0.5×50×10－4×40π V＝10π V， 从线圈平面与磁场平行时开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式 e＝Emcos ωt＝10πcos (40πt) V， 由闭合电路欧姆定律i＝， 故R两端电压的瞬时值表达式u＝Ri＝9πcos (40πt) V. 答案　u＝9πcos (40πt) V 12.解析　(1)若从线圈处于中性面开始计时，则e＝Emsin ωt＝NBS·2πnsin 2πnt， 代入数据可得e＝375sin 5πt(V)。 (2)当t＝ s时，电动势的瞬时值 e＝375sinV＝375 V。 答案　(1)e＝375sin 5πt(V)　(2)375 V 学科网（北京）股份有限公司 $