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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二课时作业 交变电流的描述
一、单选题
1．一小型交流发电机，共有n匝线圈（电阻不计），在匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，产生的感应电动势如图所示.用电阻为R输电线给电阻为的小灯泡输电，小灯泡正常发光，则下列说法中正确的是( )
A.若仅减小，小灯泡的亮度不变
B.时刻线圈中磁通量的变化率为E
C.小灯泡的额定电流为
D.小灯泡的额定功率为
2．如图，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律.此交变电流的有效值是( )
A. B.5A C. D.3.5A
3．如图所示，一同学在实验室中测得某周期性交流电的电流与时间关系的图像，发现图线为正弦曲线的一部分。则该交流电的有效值为( )
A.A B. C. D.
4．如图所示，边长为l的正方形单匝线圈，以角速度ω绕边匀速转动，边左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，M为导电环，已知线圈的电阻为r，定值电阻的阻值为R，其他电阻不计，则下列说法正确的是( )
A.图示时刻，线圈的磁通量最大，感应电动势最大
B.感应电动势的最大值为
C.从图示位置开始，线圈转过程中，流过定值电阻的电荷量为
D.一个周期的时间内，定值电阻R上产生的热量为
5．匝数为100的线圈通有如图所示的交变电流（图中曲线为余弦曲线的一部分），单匝线圈电阻，则在内线圈产生的焦耳热为( )
A.80J B.85J C.90J D.125J
6．如图所示为某交流电的电流i随时间t变化的关系图像，其周期为，时间内为正弦波形，则该交流电流的有效值为( )
A. B. C. D.
7．、为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图甲所示，两端的电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为( )
A. B. C. D.
8．如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小，为磁场的右边界。磁场内一匝数的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框的边长，其右边与磁场边界重合。时刻线框从图示位置开始逆时针（俯视）绕以角速度匀速转动，此过程中感应电动势E随时间t变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9．通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，则该交流电的有效值I( )
A.4.5A B.3.5A C.4A D.
10．交流发电机由n匝闭合矩形线框组成，线框的总电阻为R。如图所示为线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动时，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像。下列说法正确的是( )
A.时刻线框平面与中性面重合
B.线框的感应电动势最大值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从到过程中线框的平均感应电动势为
11．已知三角脉冲电压（锯齿波）的峰值是有效值的倍。现测得一个阻值为的电阻的两端电压变化如图所示，其中，则该电阻上的电流有效值约为( )
A. B. C. D.
12．如图所示，右端为N极的磁铁置于粗糙水平桌面上并与轻质弹簧相连，弹簧一端固定在竖直墙面上，当弹簧处于原长时，磁铁的中心恰好是接有一盏小灯泡的竖直固定线圈的圆心。用力将磁铁向右拉到某一位置，撤去作用力后磁铁穿过线圈来回振动。有关这个振动过程，以下说法正确的是( )
A.灯泡的亮暗不会发生变化
B.磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生排斥力
C.从左往右看线圈中的电流一直沿逆时针方向
D.若忽略摩擦力和空气阻力，磁铁振动的幅度不会减小
二、多选题
13．如图所示为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的电动势随时间变化的规律为，已知整个电路的总电阻为，下列说法正确的是( )
A.磁铁的转速为5r/s
B.线圈中感应电动势的有效值为10V
C.风速加倍，电路的总功率也加倍
D.磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为1J
14．如图甲所示，匝数匝、电阻的矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的两端与的电阻连接，电压表为理想电表。从时刻开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示的规律变化，下列说法正确的是( )
A.内电流方向变化的次数为50次
B.R两端的电压u随时间t变化的规律是
C.在时，电压表示数为0
D.从到，通过R的电荷量为
15．如图所示，一交流发电机，其中矩形线圈abcd的边长，，匝数匝，线圈的总电阻，线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷E、F与阻值的定值电阻连接，不计其他电阻。下列选项中正确的是( )
A.线圈平面与磁感线垂直时，磁通量变化率最大
B.在1s内该交流发电机产生的交变电流的电流方向改变50次
C.从线圈经过中性面开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为
D.此发电机在上述工作状态下的输出功率为960W
16．如图所示，abcd为N匝矩形线框，可以围绕ad边匀速旋转，角速度为ω，每匝面积为S。在ad连线下方、且在dc连线左侧的区域，存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，线框的总电阻为r，两端连接到理想变压器，对负载R供电。变压器初级线圈和次级线圈的匝数为和，A为理想交流电流表，不计一切摩擦，则( )
A.电流表的示数大小为
B.调节R的大小，当时，R的功率最大
C.若使R的电阻值减小，电流表的示数将减小
D.若使线框角速度变为2ω，R的功率变为原来的4倍
三、填空题
17．家用调光台灯常用可控制硅实现调光，一日常照明台灯用正弦交变电流通过可控制硅后，起电压随时间变化的图象如图所示，则该电压的有效值为_____。
18．如图所示，是一交流电压随时间变化的图像，此交流电压的有效值等于___V。
四、实验题
19．（1）在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个电表，请从下列电表中选择______。
A.量程为0~3 V的电压表 B.量程为0~3 A的电流表
C.量程为0~0.6 A的电流表 D.零刻度在中间的灵敏电流计
（2）某同学按下列步骤进行实验：
①将已知绕向的螺线管与电表连接；
②设计表格，记录将磁铁N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；
③分析实验结果，得出结论。
上述实验中，漏掉的实验步骤是要查明______的关系。
（3）在上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度变快，电表指针偏角______（选填“不变”“变大”或“变小”）。
（4）如图所示，图甲为某实验小组利用微电流传感器验证楞次定律时，在计算机屏幕上得到的波形。横坐标为时间t，纵坐标为电流I，根据图线分析知道：将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲内①所示图线。如图乙所示，现用该磁铁从很远处按相同方向沿圆形线圈的轴线匀速运动，穿过线圈向远处而去，图丙中能正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是______。
五、计算题
20．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数匝、电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与电阻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垂直，交流发电机产生的电动势的瞬时值e随时间t按图乙所示正弦规律变化。求：
(1)线圈中感应电流的瞬时值表达式；
(2)电路中交流电压表两端的电压；（取）
(3)线圈由图甲所示位置转过30°的过程中，通过线圈的电量。
21．如图所示，线圈abcd的面积是0.025m2，共500匝，线圈的总电阻，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度，当线圈以的转速匀速旋转时，问：
(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)线圈转过时电动势的瞬时值多大；
(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少。（结果保留一位小数）
参考答案
1．答案：D
解析:A：若仅减小，线圈产生的感应电动势减小，小灯泡的亮度减小.故A项错误.
B：时刻线圈中产生感应电动势大小为E，则时刻线圈中磁通量的变化率.故B项错误.
C：电路中最大电流，小灯泡的额定电流.故C项错误.
D：小灯泡的额定功率，故D项正确.
点睛：对正弦交变电流，最大值是有效值的倍；灯泡的额定电流是指电流的有效值，计算灯泡的额定功率使用有效值.
2．答案：B
解析:由有效值的定义可得：代入数据得：解得：
A.，与计算不符，故A项错误；
B.5A，与计算相符，故B项正确；
C.，与计算不符，故C项错误；
D.3.5A，与计算不符，故D项错误.
3．答案：B
解析：根据有效值的定义得，解得该交流电的有效值为，B正确。
故选B。
4．答案：D
解析：A.图示时刻线圈平面与磁场方向垂直，即线圈位于中性面位置，此位置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，故A错误；B.线圈的面积为根据正弦交流电的产生原理，可知该交流电电动势的最大值为，故B错误；C.线圈转动180°过程中，前一半时间电阻R内有电流通过，后一半时间电流为零，通过线圈的磁通量的变化量为因此，流经R的电荷量又，解得即故C错误；D.在线圈转动一周过程中只有半周会有电流产生，所以R上产生的热量为故D正确。故选D。
5．答案：B
解析：由交变电流的有效值定义知,得该交变电流的有效值,线圈的总电阻,由得,选项B正确。
6．答案：B
解析：由焦耳定律可得解得故选B。
7．答案：A
解析：对，根据有效值的定义有
同理，对有
根据题意有
联立可得
故选A。
8．答案：D
解析：线圈产生的电动势最大值为
线圈转动的周期为
在0~内，即0~时间内，线圈产生的电动势为
在内，即时间内，线圈处于磁场外部，产生的电动势一直为0，在即时间内，线圈产生的电动势为
故选D。
9．答案：D
解析：将交流与直流通过阻值都为的电阻R，设直流电流为I，则根据有效值的定义有代入数据得解得故选D。
10．答案：C
解析:A.由图像可知，时刻穿过线圈的磁通量为零，线框处于与中性面垂直的平面，故A错误；
B.线框的感应电动势最大值为
故B错误；
C.线框的感应电动势有效值为
根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功为
故C正确；
D.从到过程中，线框的平均感应电动势为零，故D错误。
故选C。
11．答案：B
解析：电压的有效值满足该电阻上的电流有效值为代入数据解得故选B.
12．答案：B
解析：A（×）磁铁在线圈两侧振动时，速度一直在变化，线圈中的感应电流大小也在变化，所以灯泡的亮暗会发生变化。
B（√）根据楞次定律“增斥减引”可知，磁铁接近线圈时，线圈对磁铁产生排斥力。
C（×）当S极靠近线圈时，根据楞次定律和安培定则可知，从左往右看线圈中的电流沿逆时针方向，当S极向右运动远离线圈时，根据楞次定律和安培定则可知，从左往右看线圈中的电流沿顺时针方向。
D（×）若忽略摩擦力和阻力，磁铁的振幅也会越来越小，因为弹簧和磁铁的总机械能逐渐转化为电能，进而转化为焦耳热。
13．答案：AD
解析:A.磁铁的转速为，选项A正确；
B.线圈中感应电动势的有效值为，选项B错误；
C.电路的总功率
可知风速加倍，电路的总功率变为原来的4倍，选项C错误；
D.磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为选项D正确。故选AD。
14．答案：BD
解析：A.由图可知周期为，一个周期内电流方向改变2次，则内电流方向变化的次数为100次，故A错误；
B.由图乙可知时刻，磁通量变化率最大，则电动势最大，为
可知R两端的电压最大值为
所以R两端的电压u随时间t变化的规律是，故B正确；
C.电压表示数为电压有效值，所以在时，电压表示数不为0，故C错误；
D.从到，通过R的电荷量为，故D正确。
故选BD。
15．答案：CD
解析：A.当线圈平面与磁感线垂直时，磁通量最大，磁通量变化率为零，故A错误；
B.角速度，可知周期
频率为
因电流方向在一个周期内改变2次，可知在1s内该交流发电机产生的交变电流的电流方向改变100次，故B错误；
C.感应电动势的最大值为
从线圈经过中性面开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为
故C正确；
D.电动势有效值
电流有效值
此发电机在上述工作状态下的输出功率
故D正确。
故选CD。
16．答案：BD
解析：由题可知，将理想变压器和负载等效为一个用电器，其等效电阻为，则电路总电阻，由题图可看出发电机只会产生半个周期的正弦交流电。则，可得其电流有效值为，则由上式可看出若使R的电阻值减小，电流表的示数将增大，A错误、C错误；当时R的功率最大，B正确；电路总功率为，由上式可知转速变为原来的2倍，功率变为原来的4倍，D正确。
17．答案：
解析：如图中所示为正弦交流电的每个周期有半个周期在工作，则有
解得
18．答案：
解析：由图像可知，交流电的周期为，将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有
将，，代入上式，可解得
19．答案：（1）D
（2）电流流入电表方向与电表指针偏转方向
（3）变大
（4）B
解析：（1）在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个零刻度在中间的灵敏电流计，故选D。
（2）依据以上操作，实验中，漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系。
（3）当磁铁插入螺线管的速度变快，磁通量变化变快，感应电流也变大，电表指针偏角变大。
（4）条形磁铁的N极迅速插入感应线圈时，得到题图甲中①所示图线，现有如题图乙所示磁铁自远处按相同方向沿圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，由楞次定律得出，当靠近感应线圈时，感应电流方向为顺时针（从左向右看），即为正方向；当远离感应线圈时，则感应电流方向为负方向。故选B。
20．答案：(1)
(2)
(3)
解析：（1）由图乙可知线圈转动产生的感应电动势的最大值
线圈中电流的最大值为
线圈转动的角速度为
所以线圈中感应电流的瞬时值表达式为
（2）电路中电流的有效值为
所以交流电压表两端的电压为
代入数据解得
（3）线圈转动产生的感应电动势的最大值计算公式为
线圈由图甲所示位置转过30°的过程中，通过线圈的磁通量变化量为过线圈的磁通量变化量为
设线圈由图甲所示位置转过30°的过程中，所用时间为，则这段时间产生的平均感应电动势为
所以这段时间产生的平均电流为
则线圈由图甲所示位置转过的过程中，通过线圈的电量为
联立以上各式，代入数据解得
21．答案：(1)
(2)125V
(3)159.1V，17.7A
解析：(1)转速为
频率
角速度为
感应电动势的最大值为
感应电动势的瞬时值
(2)线圈转过时电动势的瞬时值为
(3)电动势的有效值为
电流表示数
电压表示数
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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