周测评 (14) 认识交变电流 描述交变电流的物理量-【衡水真题密卷】2026-2027学年高二物理学科素养周测评（粤教版）

2026一2027学年度高二学科素养周测评（十四） 物理·认识交变电流 描述交变电流 的物理量 本试卷总分100分，考试时间40分钟。 一、单项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。 题号 2 答案 1.某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车的 蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形 线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时 间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直于磁场方向的轴OO匀速转动，图乙是线圈转动过程 中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则 () A.t=0时刻线圈处于中性面位置 B.t3时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零，感应电动势为零 C.t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大 D.t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次 2.教学用发电机能够产生正弦式交变电流，原理如图所示。矩形线圈abcd面积为S,匝数 为N,电阻为r。线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO以 角速度ω匀速转动，利用该发电机向定值电阻R供电，电压表和电流表均可视为理想电 表。下列说法正确的是 () A.线圈由图示位置转过60时，电流表的示数为2NBS。 + A 2(R+r) R NBSw 0' B.线圈由图示位置转过60°时，线圈中的电流为 2(R+r) + C.线圈每转动一个周期，电流方向改变1次 D.电压表的读数为R干， NBSwR 3.边长为L的单匝正方形金属框，电阻为，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以恒定 角速度ω绕垂直于磁场的OO轴转动，外接电阻为R。如图甲所示，第一次在发电机的 矩形线框处加水平向右的匀强磁场开始计时；如图乙所示，第二次在矩形线框处加竖直 向下的匀强磁场开始计时。下列说法正确的是 () 高二学科素养周测评（十四）物理第1页（共4页） 不要质疑你的付出，这些都会是一种积累、一种沉淀 班级 姓名 得分 BL2@ A.图甲输出的是交流电，转动一周的过程中电流的有效值为 R+r 4BL2 B.图甲输出的是直流电，转动一周的过程中通过电阻的电荷量q一R十7 C.图乙输出的是交流电，转动一周的过程中电阻R两端的电压最大值为BwL2 B2L02 D.图乙输出的是直流电，转动一周的过程中电路的总功率为R十？ 4.某电路中的交变电流在一个周期内的-t图像如图所示，其中图线的bc段为正弦曲线 的四分之一，则该交变电流的有效值为 () i/A O t/s 6 √2 A.⑥ B267 3 A C. 3A D.5/51 6 A 二、多项选择题：本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部 选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。 题号 5 6 答案 5.如图所示，图线α是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交流电动势随时间 变化的图像，当调整线圈转速后，所产生电动势随时间变化的图像如图线b所示，以下 说法正确的是 () e/v 10 0.1 0.3 0.5 t/s -10----- A.图线a和b对应的转速之比为3：2 B.两种情况在0.3s时通过线圈的磁通量相同 C.图线a和b对应的电动势有效值之比为3：2 D.图线α和b对应的交流电接在同一电阻两端时，在相等时间内产生的焦耳热之比为3：2 高二学科素养周测评（十四）物理第2页（共4页） YJ 6.如图所示，在竖直平面内，一半径为α、阻值为R的圆形单匝金属线圈，绕过圆心的竖直轴 MN以角速度ω匀速转动，轴MN的左侧有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，则下列说法正确的是 () M ×× ×x0 ××火× ××× XN A.图示位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 B.从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生逆时针方向的感应电流 C.线圈中产生的感应电动势的有效值为2πBaa 2 D.转动一周，外力做功的平均功率P=Baa 8R 三、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.(12分)如图所示是一个简易交流发电机原理图。手摇转盘，通过皮带带动转轴转动， 100匝的矩形线圈abcd垂直于纸面处于水平方向的匀强磁场中，且与转轴同轴转动。 线圈在匀速转动时输出周期T=0.1s的正弦交流电。已知磁感应强度B=0.1T,线 圈面积S=10cm,转盘和转轴的半径之比k=10：1,图示时刻线圈平面与竖直平面的 夹角0=45°，ab边电流垂直纸面向里，取π=3。求： (1)分析匀强磁场的方向，并计算转盘转动的角速度ω； (2)线圈产生电动势的最大值Em。 B ab (x) 转轴 转盘 cd 8.(20分)如图所示，磁极N、S间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B,矩形线圈 N匝，AB=11,BC=12,在匀强磁场中以OO'为转轴逆时针匀速转动，角速度为w,线圈 的电阻为x,外接电阻R。从图示位置开始计时： (1)请你说明线圈平面转至何位置时，线圈产生的感应电动势最大；并推导线圈产生的 感应电动势最大值的表达式（用所需物理量的字母表示）。 (2)求线圈转动过程中交变电压表的示数。 YJ 高二学科素养周测评（十四）物理第3页（共4页）】 (3)从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间通过电阻R的电荷量。 回IR 9.(20分)如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈ABCD在匀强 磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'按如图甲所示方向匀速转动，线圈的匝数= 50、电阻r=52,线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=45Ω，与电阻R串联的 交流电流表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，交流发电机产生的电 动势的瞬时值e随时间t按图乙所示余弦规律变化。求： (1)电路中交流电流表的示数I; (2)穿过线圈的磁通量的最大值Φm; (3)线圈由图甲所示位置转过90°的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。 0 te/V A 150V2 4 t×102s) -150V2 甲 高二学科素养周测评（十四）物理第4页（共4页）》·物理· L2πR 线图的电阻r=pS=pS (1分) 根据欧姆定律可得感应电流的平均值了-】 (1分) 联立解得7=BSR (2分) Apt 根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向 (1分) (2)由1= (1分) △t 可得电荷量为q=It (1分) BSR 解得q= (2分) 8.(1)1A2V(2)4N 【解析】(1)t=1s时金属杆ac的速度为 v=at=3 m/s (2分) 闭合回路中的感应电动势为E=BlU (2分) 解得E=3V (2分) E 则流经R的电流为I=R十， (2分) 解得I=1A (2分) R两端的电压为U=IR=2V (2分) (2)t=1s时金属杆ac受到的安培力 2026一2027学年度高 物理·认识交变电流 一、单项选择题 1.B【解析】由图像可知，t=0时刻穿过线圈的磁 通量为0，则线圈与中性面垂直，A错误；t3时刻， 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感 应电动势为零，B正确：根据题意可知，电流表的示 数为回路中电流的有效值，而回路中电流的有效值 不变，C错误；t2、t4时刻穿过线圈的磁通量为零， 磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，感应电 流最大，此时电流方向不发生改变，而线圈转动 周，电流方向改变两次，D错误。 2.A【解析】线圈中产生的感应电动势最大值为 E=NBoS,感应电流最大值1。R,电 流表的读数为有效值，读数I √2NBwS 2(R+),A正 确；线圈由图示位置转过60°时，线圈中的电流i 参考答案及解析 F'=BIL (2分) 解得F'=1N (2分) 根据牛顿第二定律有F一F'=ma (2分) 解得F=F'十ma=4N。 (2分) 9.(1)2.86m/s2(2)1.5J 【解析】(I)由法拉第电磁感应定律得E=n △Φ 由闭合电路欧姆定律得1=E_0,5 A=0.5A (2分) 由题图乙知，t=4s时，B=0.6T,则 F安=nBIL=10×0.6×0.5×1N=3N(3分) 由牛顿第二定律得mg一F安=ma (2分) 解得a≈2.86m/s2 (2分) (2)P-E (2分) 解得P=0.25W (2分) 焦耳热Q=Pt (2分) 解得Q=1.5J。 (2分) 学科素养周测评（十四） 描述交变电流的物理量 NBwS √3NBwS sin60-2R十，B错误；线周每转动 一个周期，电流方向改变2次，C错误；电压表 的读数U=IR=2 NBoSR 2(R+)D错误。 3.B【解析】根据右手定则可知，题图甲中通过 电阻的电流方向始终不变，则题图甲中输出的是 直流电，转动一周的过程中电流的有效值I有= BL2@ 一，转动一周的过程 √2√2(R+r)√2(R+r E 中，每转过90，通过电阻的电荷量q0==R十7 △Φ BL2 i一R十r·6一R千，由于通过电阻的电流 方向不变，则转动一周的过程中通过电阻的电荷 27 YJ 2026 4BL2 量g=4g一R十，A错误，B正确；根据右手定 则可知，题图乙中通过电阻的电流方向改变，则 题图乙输出的是交流电，转动一周的过程中电 R 阻R两端的电压最大值Um一R十 一Em= RBL,转动一网的过程中电路的总功率P一 R十r E有 R+r2R+r)2(R+)CD错误。 4.A【解析】设该交变电流的有效值为I,则有 2 T 2 R· 3,解得1= 6 A,A正确。 二、多项选择题 5.AC【解析】由题图可知T。:T6=2:3,图线 Q和b对应的转速之比n。·n。三T,:T=3 2,A正确；t=0.3s时，图线a的线圈平面与中 性面垂直，穿过线圈的磁通量为0，图线b的线 圈平面在中性面上，穿过线圈的磁通量最大，B 错误；由最大值表达式um=NBSw及有效值表 达式U=可得，U。:U。=0。w,=元。T。 11 U及..U 3:2,C正确；焦耳热之比Q。:Q。=R1: t= 9:4,D错误。 6.AD【解析】根据中性面的性质可知，图示位置 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小， A正确；从图示位置转出磁场的过程中，穿过线 圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可，知线圈 中产生顺时针方向的感应电流，B错误；线圈中 产生的感应电动势的最大值Em=BSw= B0“,线图中产生的感应电动势的有效值 E。=2πBau,C错误；线图在转动一个周 E= √2 期的过程中，根据能量守恒定律有W=PT= V2R,解得p=Ba'w Em)2 T 8R一D正确。 三、非选择题 7.(1)水平向左6rad/s(2)0.6V 【解析】(1)由题意，根据右手定则，可判断匀强 磁场的方向为水平向左 (2分) 线圈在匀速转动时输出周期T=0.1s的正弦交 流电，根帮转轴线医角是度。心一 (2分) YJ ·2 学科素养周测评 解得w'=60rad/s (1分) 转盘与转轴边沿的线速度相等，可知角速度之 w r2 1 比等于半径反比，即= 'w'r110 (2分) 得转盘转动的角速度w=6rad/s (1分) (2)根据法拉第电磁感应定律，可得线圈产生电 动势的最大值Em=NBSw (2分) 解得Em=0.6V。 (2分) 8.(1)与中性面垂直时Em=NBl1l2w NBRl1l2w (3)N Blil2 (2) 2(R+r) R+r 【解析】(1)线圈转动到与中性面垂直时，电动势 最大，AB、CD两边切割磁感线产生的感应电动 势的大小均为 (3分) 121 E=NBL1U=NBL1·20=2NBL1lw(3分） 感应电动势的最大值 Em=2E=NBll2@ (4分) (2)线圈转动过程中交变电压表的示数 ER NBRL1120 U= (3分) √2(R十r)√2(R十r) 1 (3)线圈从图示位置转过4周期的过程中，通过 电阻R的电荷量 g=i·△=NR+7 △Φ (3分) 解得l=N Bl1l2 (4分) R十r .3√2 9.(1)3A(2)50元 Wb(3)4.05J 【解析】(1)由图像可知感应电动势最大值 为150√2V,则有效值 _Ee=150V E= (3分) 2 电路中交流电流表的示数 E I=R+,=3A (3分) (2)由图像可知 2π T-50x rad/s (3分) 根据Em=nBSw=n中mw (3分) 解得中=E-3巨 Wb nw50π (3分) (3)线圈由题图甲所示位置转过90°的过程中， 用时t=4T=0.01s (2分) 电阻R上产生的焦耳热 Q=I2Rt=4.05J。 (3分)