专题九 交变电流产生（一）期末专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 聚焦交变电流产生与应用，强化电磁感应与交变电流的物理观念，通过问题链构建从原理到应用的科学思维路径。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|1-2题|判断发电机原理、电动势方向|从电磁感应现象切入，建立交变电流产生的物理模型| |规律应用|3-9题|计算有效值、分析变压器电路|围绕法拉第电磁感应定律，推导交变电流规律及能量转化关系| |综合计算|10-12题|结合图像与实际电路的综合题|整合磁通量变化率、有效值计算等，培养科学推理与问题解决能力|

莘县一中63级高二物理资料 编号：63DWL6520250618 编制：牛振民 审核：张程乔 专题九 交变电流产生（一） 1．图甲为交流发电机的示意图，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沿逆时针方向匀速转动，电阻，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻R两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．发电机工作原理是电流的磁效应 B．图示时刻，电压表的示数为 C．电阻中的电流方向每秒钟变化100次 D．线圈通过图示位置时，通过线圈的磁通量的变化率为0 2．如图所示，竖直虚线MN为垂直纸面向里的匀强磁场右边界，单匝矩形线圈abcd的cd边与MN重合。线圈绕MN轴以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，已知磁感应强度大小为B，线圈的面积为S。则线圈中（　　） A．产生正弦式交变电流 B．图示位置电流方向顺时针 C．图示位置瞬时电动势为 D．电动势的有效值是 3．（多选）在如图所示的电路中，平行导轨间距，左端接有阻值的电阻，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小，金属棒垂直静止在导轨上，金属棒接入电路的阻值，导轨电阻不计。现让金属棒在间做简谐运动，以金属棒处在位置开始计时，金属棒运动的速度为。金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，则下列说法正确的是（　　） A．电路中所产生交变电流的周期为 B．电路中所产生电动势的最大值为 C．电阻两端电压的有效值为 D．金属棒消耗的电功率为 4．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想交流电表，下列判断正确的是（　　） A．t=1s时电压表的示数为0 B．电流表的示数为0.1A C．该交变电流的电压有效值为6V D．电阻R一个周期内产生的热量为12J 5．如图所示电路，电阻与电阻阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电，则加在上的电压有效值为（　　） A．10V B． C．15V D． 6．（多选）如图所示，边长为L的正方形线圈abcd其匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴匀速转动，则以下判断中正确的是（　　） A．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式 B．在时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快 C．从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为 D．从时刻到时刻，通过R的电荷量 7．如图所示的理想变压器，原线圈的匝数匝，第一个副线圈的匝数为匝，第二个副线圈的匝数为匝，两个副线圈所连接的电阻阻值均为，原线圈接上电压为的正弦交流电，下列说法正确的是（　　） A．当开关S断开，第一个副线圈两端电压为0 B．当开关S断开，电源输出的功率为 C．当开关S闭合，流过原线圈的电流为 D．当开关S闭合，电源输出的功率为 8．图1中,单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图线甲、乙的正弦规律变化。设线圈的电阻为1.0，则（　　） A．图线甲对应线圈在t=0时产生的感应电动势最大 B．图线甲、乙对应的线圈在t=2.0s时，线圈平面均平行于磁感线 C．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5:4 D．图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5πA 9．（多选）如图甲所示，标有“220 V，40 W”的电灯和标有“20 μF，300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是（　　） A．t＝ 时刻，V的示数为零 B．电灯恰正常发光 C．电容器有可能被击穿 D．交流电压表V的示数保持110V不变 10．如图所示，和 是不计电阻的输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为 ，乙的电流比为 ，并且已知加在电压表两端的电压为 ，通过电流表的电流为，则输电线的输送功率为（ ） A． B． C． D． 11．如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数，电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。已知。求： (1)交变电流瞬时值表达式及电压表的示数； (2)R上的热功率； (3)从计时开始，线圈转过过程中，通过电阻R的电荷量。 12．如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置，两导轨间的距离，导轨右侧与原、副线圈匝数之比的理想变压器相连。导轨中间分布有磁感应强度大小的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，单个磁场边界的宽度为。导体棒ab在水平外力作用下以的速度沿导轨水平向右匀速滑动，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，变压器副线圈所接电阻，其余电阻不计，电压表和电流表均为理想交流电表。求： （1）试求导体棒ab两端的最大电压的大小； （2）电压表的示数，电流表的示数； （3）ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功。 专题九 交变电流产生（一）答案 1．C【详解】A．交流发电机的工作原理是电磁感应，故A错误；B．电压表的示数是有效值，结合图乙可知电压表示数为V=10V故B错误；C．交流电的周期为0.02s，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，故C正确；D．线圈通过图示位置时，通过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，故D错误； 2．D【详解】A．线圈转动所在空间右侧区域没有磁场，所以线圈中产生的不是正弦式交变电流，故A错误；BC．题图所示位置线圈平面与磁感线垂直，处于中性面，磁通量变化率为零，瞬时电动势为零，感应电流为零，故BC错误；D．线圈转动所在空间只有一半区域有磁场，说明一个周期内通过相同的电阻R产生的焦耳热只有正弦式交变电流的一半，假设该电动势的有效值为E，则有解得 3．AD【详解】AB．电路产生的瞬时电动势 电动势的最大值为周期为 C．电动势的有效值为电阻两端电压的有效值为 D．电路中电流有效值为金属棒消耗的电功率为 4．C【详解】A．电压表测量的是有效值，不是瞬时值。t=1s时，虽然此时瞬时电压为0，但电压表显示的是整个交变电压的有效值，不为0，故A错误； BC．设此交变电流的电压有效值为，根据有效值定义得 解得 由闭合电路欧姆定律得电流表的示数为 D． 由焦耳定律得电阻R一个周期内产生的热量为 5．D【详解】当A点电位高于B点电位，二极管导通，即被短路，电压为电源电压，为 当B点电位高于A点电位，二极管截止，，串联各分得一半电源电压，为 则由有效值的概念可得 解得 6．BCD【详解】A．由法拉第啊电磁感应定律 所以闭合电路中感应电动势的瞬时表达式为 B．由题可知 刻，线圈转了90°，此时磁通量为零，此时感应电动势最大，故此时磁通量随时间变化最快，B正确； C．根据正弦电流的特点，该正弦电压的有效值为 由闭合电路欧姆定律 所以由焦耳定律可知，从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为 解得 D．根据电流的定义式由闭合电路欧姆定律 法拉第啊电磁感应定律 联立解得 7．B【详解】A．当开关S断开，第一个副线圈两端的电压为，故A错误； B．当开关S断开，第二个副线圈两端的电压为 电源输出的功率，故B正确； D．当开关S闭合，电源输出的功率为，故D错误； C．结合，综合可得流过原线圈的电流为，故C错误。故选B。 8．C【详解】A、在t=0时，图线甲对应线圈的磁通量最大，所以产生的感应电动势最小，为零，故A错误；B、在t=2.0s时，图线乙对应的线圈的磁通量为零，甲的磁通量最大．甲的线圈平面垂直于磁感线，故B错误；C、由图可知，甲乙周期之比为，而线圈转速可知图线甲、乙对应的线圈转速之比为5：4，故C正确；D、图线甲对应的线圈中交变电压的峰值为，图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为A，故D错误；故选C． 9．BC【详解】AD．交流电压表V的示数应是电压的有效值220 V，AD错误；B．电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，B正确；C．电压的峰值V≈311 V，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，C正确。故选BC。 10．A【详解】已知变压比为500：1，电压表示数为220V，故传输电压为U=220V×500=1.1×105V 已知变流比为200：1，电流表示数为5A，故传输电流为I=5A×200=1000A 故电功率为P=UI=1.1×105V×1000A=1.1×108W故选A。 11.【答案】(1)；(2)1800W(3)0.1C 【详解】（1）由题图乙知，周期，则 电动势的最大值 电流最大值 交变电流瞬时值表达式为 电路中电压表的示数为电阻R两端电压的有效值，则 则电压表的示数为 （2）R上的热功率 （3）线圈从计时开始转过的过程中，由，， 且 联立得流过电阻R的电荷量 12．（1）；（2），；（3） 【详解】（1）导体棒ab两端的最大电压的大小为 （2）在导体棒向右匀速运动的过程中，因磁场边界为正弦曲线，则切割有效长度满足正弦函数关系式，为 所以棒中感应电动势瞬时值表达式为 为正弦交流电，则感应电动势有效值为 故电压表的示数为12V； 根据其中可得则有故电流表的示数为3A。 （3）根据功能关系可知，ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功等于电阻在这段过程产生的焦耳热，则有 可得 可知ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功为。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $