2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 交变电流的描述（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 交变电流的描述（含解析） |
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| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-21 16:19:29 | ||
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文档简介
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2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 交变电流的描述
一、单选题
1．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t=0到t=T过程中线框的平均感应电动势为
2．如图为小型交流发电机的示意图，两磁极N、S之间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，一电阻为r的线圈绕垂直磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，外接一交流电流表和阻值为R的电阻。从图示位置（线圈平面与磁感线垂直）开始计时，线圈转过45°时电路中电流瞬时值的大小为。下列判断正确的是( )
A.线圈在图示位置时，交流电流表的示数为0
B.从图示位置开始转过90°时，流过线圈的电流方向发生改变
C.线圈转动一周的过程中回路产生的焦耳热为
D.线圈由图示位置转过90°过程中，流过线圈的电量大小为
3．将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是( )
A.该交流电的频率为100 Hz
B.通过电阻电流的峰值为0.2 A
C.电阻在1秒内消耗的电能为1 J
D.电阻两端电压表达式为
4．如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出的交流电，经原、副线圈匝数分别为和的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是( )
A.
B.
C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线①所示。仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线②所示，则图线②电动势瞬时值的表达式是( )
A. B.
C. D.
6．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为。下列说法正确的是( )
A.将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于
B.将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于
C.将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
D.将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热
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1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2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．如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 320 V”的电容器并联接到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关S，下列判断正确的是( )
A.时刻，的示数为零 B.灯泡恰好正常发光
C.电容器可能被击穿 D.电压表的示数保持不变
9．如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过每匝线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈为100匝，下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为0.2 Hz
B.发电机的电动势的有效值为π V
C.时，发电机线圈中的电流为零
D.若电路总电阻为5 Ω，则发电机的功率约为1 W
10．如图，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个直流电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同速度向右做匀速直线运动。若位移相同，则( )
A.甲图中外力做功多 B.两图中外力做功相同
C.乙图中外力做功多 D.无法判断
11．如图所示，第Ⅲ、Ⅳ象限存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁感应强度方向与xOy平面垂直，一个电阻为R、半径为l的圆弧形闭合线圈围绕圆心O以角速度顺时针匀速转动，从线圈OA边进入磁场开始计时，线圈转动n圈的过程中，线圈中产生的焦耳热为( )
A. B. C. D.
12．边长为L的单匝正方形线框处在匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间变化的规律如图所示（前半个周期为正弦曲线周期的一半），线框的电阻为R，则线框中感应电流的功率为( )
A. B. C. D.
二、多选题
13．A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波式交变电流，B通以图乙所示的交变电流.下列说法正确的是( )
A.图甲交变电流的有效值为
B.图乙交变电流的有效值为
C.这两个电热器的电功率之比
D.这两个电热器的电功率之比
14．在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是( )
A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A D.变压器传输的电功率为15.0 W
15．图甲所示为小型发电机，以角速度ω匀速转动手柄，两磁极之间的线圈随着转动。图乙所示为该发电机对外电路供电的原理图，其正方形线圈的边长为a，匝数为N，线圈总电阻为r，定值电阻为R；两个磁极间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度大小为B。若从如图乙所示位置开始计时，下列说法正确的是( )
A.线圈每转动一周，通过电阻R的电流方向就改变一次
B.从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
C.当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
D.当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
16．如图所示，螺线管连接电阻R放置在水平地面上，上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动过程中（未插入线圈内部），下列说法正确的是( )
A.穿过螺线管的磁通量减少 B.通过R的感应电流方向为
C.磁铁与螺线管相互吸引 D.螺线管对地面的压力变大
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，匝的线圈总电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直于纸面的磁场，其磁感应强度的大小B随时间t变化的关系图像如图乙所示。已知线圈的面积为，规定垂直于纸面向里为磁感应强度的正方向，取。求：
（1）从时刻起a、b两端电压的瞬时值的表达式。
（2）R在10 h内消耗的电能。
21．海浪发电是一种应用前景广阔的新能源技术，海浪通过传动装置带动线圈在磁场中做切割磁感线运动从而发电，实现海浪动能向电能的转化。某科技小组设计了一发电模型，其原理图如图甲所示，N匝正方形闭合线圈处在垂直于线圈平面的组合磁场中，组合磁场是由两方向相反的匀强磁场组成的，磁感应强度大小均为B，线圈和磁场的宽度均为L，设线圈的总电阻为R，总质量为m，线圈在海浪的带动下上下运动切割磁感线且线圈在运动过程中不会超出磁场范围，其运动的速度—时间图像如图乙所示。线圈处于平衡位置时，线圈的中线恰好与组合磁场中的中线重叠。求：
（1）运动过程中，该线圈产生的最大感应电流；
（2）运动过程中，该线圈所受安培力的最大值；
（3）在理想条件下，该线圈的发电功率。
参考答案
1．答案：C
解析: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，A错误；线框的感应电动势最大值为，B错误；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，C正确；从到过程中线框的平均感应电动势为零，D错误。
2．答案：D
解析:A.交流电流表显示的为交流电流的有效值，而不是瞬时值，则线圈在图示位置时，交流电流表的示数不为0，故A错误；
B.线圈经过中性面时，电流方向发生改变，故B错误；
C.由题得，可得该交流电的有效值为
所以转动一周的过程中，回路中产生的焦耳热为，故C错误；
D.因为因为所以，故D正确。故选D。
3．答案：D
解析：由题图可知交流电的周期，则频率，A错误；根据欧姆定律可得，B错误；流过电阻的电流的有效值，则电阻在1 s内消耗的电能，C错误；由题图可知电阻两端电压的表达式为，D正确。
4．答案：B
解析：根据理想变压器的变压规律有，根据题意可知原线圈两端的有效值，副线圈两端的有效值，解得，即，A错误，B正确；电压表测量的是有效值，则其示数应为，C错误；变压器不改变交流电的频率，结合原线圈输入交流电压的瞬时表达式可知，副线圈输出交流电压的频率，D错误。
5．答案：B
解析：感应电动势最大值，转速调整前后，NBS相同，与ω成正比，，角速度，线圈从中性面开始转动，所以图线②电动势的瞬时值表达式为，故B正确。
6．答案：C
解析：将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于，在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于，A，B错误。根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），C正确；磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误。
7．答案：B
解析:根据有效值的定义，图1中，解得，图2中的有效值为，接在阻值大小相等的电阻上，因此，故选B。
8．答案：B
解析：电压表的示数应是交流电压的有效值220 V，故选项AD错误；交流电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，选项B正确；交流电压的峰值，小于电容器的耐压值，故电容器不可能被击穿，选项C错误。
9．答案：D
解析：由图乙可知，交流电的周期为，则频率为，A错误；发电机线圈转动的角速度为，则发电机的电动势的最大值，发电机的电动势的有效值为，B错误；时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以电动势最大，电流最大，C错误；根据可得，D正确。故选D。
10．答案：B
解析:在图乙中，导体AB向右做匀速直线运动，根据，电动势大小不变；根据，电流大小方向不变，所以线圈L相当于导线；根据平衡条件得外力做的功为解得两个电路的磁感应强度B、导体的长度l、导体的运动速度v、导体的位移x、导体的电阻r、外电阻R均相同，所以外力做的功W也相同。
故选B。
11．答案：A
解析:导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为转动1圈有感应电流的时间为产生的焦耳热
故选A。
12．答案：D
解析：根据题意可知，前半个周期感应电动势最大值为，则前半个周期感应电动势的有效值为，后半个周期感应电动势大小恒定不变，则有，线框一个周期内产生的焦耳热为，联立可得线框中感应电流的功率为，故选D。
13．答案：ABC
解析：根据有效值的定义，有，解得，故A正确；根据有效值的定义，有，解得，故B正确；根据可得，故C正确，D错误.
14．答案：AD
解析：由图(b)可知变压器输出端交流电的周期，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交流电的频率A正确；由图(b)可知流经电阻的电流有效值，电阻两端电压，根据串、并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数C错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压，则电压表的示数B错误；变压器传输的电功率D正确。
15．答案：CD
解析：A.线圈每转动一周，线圈两次通过中性面，通过电阻R的电流方向就改变两次，A错误；
B.电动势最大值
电流最大值
电阻R两端电压最大值
从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
B错误；
C.当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
，，，
解得，C正确；
D.当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
，
解得，D正确。
故选CD。
16．答案：BD
解析：A（×）当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），穿过螺线管的磁通量增大。
B（√）由题图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过螺线管的磁场方向向下且增大，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向上（增反减同），由安培定则可知电流方向为。
C（×）D（√）根据“增斥减引”可知，磁铁靠近螺线管时，磁铁与螺线管相互排斥，故螺线管对地面的压力变大。
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）
解析：（1）根据题意可知，线圈产生感应电动势的峰值为
解得
则a、b之间电压的峰值为
解得
时刻起，磁场在减弱，由楞次定律可知，a点电势高于b点，则
解得
（2）根据题意可知，R的热功率为
解得
由
解得
21．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）当线圈达到最大速度时，线圈中感应电流最大，最大感应电动势
最大感应电流
解得回路中最大感应电流
（2）运动过程中，线圈所受安培力的最大值
代人
解得
（3）由于线圈切割磁感线时，速度随时间按正弦规律变化，感应电动势和感应电流也随时间按正弦规律变化。因而其电流有效值
该线圈的发电功率
解得
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2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 交变电流的描述
一、单选题
1．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t=0到t=T过程中线框的平均感应电动势为
2．如图为小型交流发电机的示意图，两磁极N、S之间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，一电阻为r的线圈绕垂直磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，外接一交流电流表和阻值为R的电阻。从图示位置（线圈平面与磁感线垂直）开始计时，线圈转过45°时电路中电流瞬时值的大小为。下列判断正确的是( )
A.线圈在图示位置时，交流电流表的示数为0
B.从图示位置开始转过90°时，流过线圈的电流方向发生改变
C.线圈转动一周的过程中回路产生的焦耳热为
D.线圈由图示位置转过90°过程中，流过线圈的电量大小为
3．将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是( )
A.该交流电的频率为100 Hz
B.通过电阻电流的峰值为0.2 A
C.电阻在1秒内消耗的电能为1 J
D.电阻两端电压表达式为
4．如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出的交流电，经原、副线圈匝数分别为和的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是( )
A.
B.
C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线①所示。仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线②所示，则图线②电动势瞬时值的表达式是( )
A. B.
C. D.
6．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为。下列说法正确的是( )
A.将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于
B.将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于
C.将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）
D.将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热
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1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2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．如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 320 V”的电容器并联接到交流电源上，为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关S，下列判断正确的是( )
A.时刻，的示数为零 B.灯泡恰好正常发光
C.电容器可能被击穿 D.电压表的示数保持不变
9．如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过每匝线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈为100匝，下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为0.2 Hz
B.发电机的电动势的有效值为π V
C.时，发电机线圈中的电流为零
D.若电路总电阻为5 Ω，则发电机的功率约为1 W
10．如图，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个直流电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同速度向右做匀速直线运动。若位移相同，则( )
A.甲图中外力做功多 B.两图中外力做功相同
C.乙图中外力做功多 D.无法判断
11．如图所示，第Ⅲ、Ⅳ象限存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁感应强度方向与xOy平面垂直，一个电阻为R、半径为l的圆弧形闭合线圈围绕圆心O以角速度顺时针匀速转动，从线圈OA边进入磁场开始计时，线圈转动n圈的过程中，线圈中产生的焦耳热为( )
A. B. C. D.
12．边长为L的单匝正方形线框处在匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间变化的规律如图所示（前半个周期为正弦曲线周期的一半），线框的电阻为R，则线框中感应电流的功率为( )
A. B. C. D.
二、多选题
13．A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波式交变电流，B通以图乙所示的交变电流.下列说法正确的是( )
A.图甲交变电流的有效值为
B.图乙交变电流的有效值为
C.这两个电热器的电功率之比
D.这两个电热器的电功率之比
14．在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是( )
A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A D.变压器传输的电功率为15.0 W
15．图甲所示为小型发电机，以角速度ω匀速转动手柄，两磁极之间的线圈随着转动。图乙所示为该发电机对外电路供电的原理图，其正方形线圈的边长为a，匝数为N，线圈总电阻为r，定值电阻为R；两个磁极间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度大小为B。若从如图乙所示位置开始计时，下列说法正确的是( )
A.线圈每转动一周，通过电阻R的电流方向就改变一次
B.从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
C.当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
D.当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
16．如图所示，螺线管连接电阻R放置在水平地面上，上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动过程中（未插入线圈内部），下列说法正确的是( )
A.穿过螺线管的磁通量减少 B.通过R的感应电流方向为
C.磁铁与螺线管相互吸引 D.螺线管对地面的压力变大
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，匝的线圈总电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直于纸面的磁场，其磁感应强度的大小B随时间t变化的关系图像如图乙所示。已知线圈的面积为，规定垂直于纸面向里为磁感应强度的正方向，取。求：
（1）从时刻起a、b两端电压的瞬时值的表达式。
（2）R在10 h内消耗的电能。
21．海浪发电是一种应用前景广阔的新能源技术，海浪通过传动装置带动线圈在磁场中做切割磁感线运动从而发电，实现海浪动能向电能的转化。某科技小组设计了一发电模型，其原理图如图甲所示，N匝正方形闭合线圈处在垂直于线圈平面的组合磁场中，组合磁场是由两方向相反的匀强磁场组成的，磁感应强度大小均为B，线圈和磁场的宽度均为L，设线圈的总电阻为R，总质量为m，线圈在海浪的带动下上下运动切割磁感线且线圈在运动过程中不会超出磁场范围，其运动的速度—时间图像如图乙所示。线圈处于平衡位置时，线圈的中线恰好与组合磁场中的中线重叠。求：
（1）运动过程中，该线圈产生的最大感应电流；
（2）运动过程中，该线圈所受安培力的最大值；
（3）在理想条件下，该线圈的发电功率。
参考答案
1．答案：C
解析: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，A错误；线框的感应电动势最大值为，B错误；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，C正确；从到过程中线框的平均感应电动势为零，D错误。
2．答案：D
解析:A.交流电流表显示的为交流电流的有效值，而不是瞬时值，则线圈在图示位置时，交流电流表的示数不为0，故A错误；
B.线圈经过中性面时，电流方向发生改变，故B错误；
C.由题得，可得该交流电的有效值为
所以转动一周的过程中，回路中产生的焦耳热为，故C错误；
D.因为因为所以，故D正确。故选D。
3．答案：D
解析：由题图可知交流电的周期，则频率，A错误；根据欧姆定律可得，B错误；流过电阻的电流的有效值，则电阻在1 s内消耗的电能，C错误；由题图可知电阻两端电压的表达式为，D正确。
4．答案：B
解析：根据理想变压器的变压规律有，根据题意可知原线圈两端的有效值，副线圈两端的有效值，解得，即，A错误，B正确；电压表测量的是有效值，则其示数应为，C错误；变压器不改变交流电的频率，结合原线圈输入交流电压的瞬时表达式可知，副线圈输出交流电压的频率，D错误。
5．答案：B
解析：感应电动势最大值，转速调整前后，NBS相同，与ω成正比，，角速度，线圈从中性面开始转动，所以图线②电动势的瞬时值表达式为，故B正确。
6．答案：C
解析：将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于，在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于，A，B错误。根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），C正确；磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误。
7．答案：B
解析:根据有效值的定义，图1中，解得，图2中的有效值为，接在阻值大小相等的电阻上，因此，故选B。
8．答案：B
解析：电压表的示数应是交流电压的有效值220 V，故选项AD错误；交流电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，选项B正确；交流电压的峰值，小于电容器的耐压值，故电容器不可能被击穿，选项C错误。
9．答案：D
解析：由图乙可知，交流电的周期为，则频率为，A错误；发电机线圈转动的角速度为，则发电机的电动势的最大值，发电机的电动势的有效值为，B错误；时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以电动势最大，电流最大，C错误；根据可得，D正确。故选D。
10．答案：B
解析:在图乙中，导体AB向右做匀速直线运动，根据，电动势大小不变；根据，电流大小方向不变，所以线圈L相当于导线；根据平衡条件得外力做的功为解得两个电路的磁感应强度B、导体的长度l、导体的运动速度v、导体的位移x、导体的电阻r、外电阻R均相同，所以外力做的功W也相同。
故选B。
11．答案：A
解析:导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为转动1圈有感应电流的时间为产生的焦耳热
故选A。
12．答案：D
解析：根据题意可知，前半个周期感应电动势最大值为，则前半个周期感应电动势的有效值为，后半个周期感应电动势大小恒定不变，则有，线框一个周期内产生的焦耳热为，联立可得线框中感应电流的功率为，故选D。
13．答案：ABC
解析：根据有效值的定义，有，解得，故A正确；根据有效值的定义，有，解得，故B正确；根据可得，故C正确，D错误.
14．答案：AD
解析：由图(b)可知变压器输出端交流电的周期，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交流电的频率A正确；由图(b)可知流经电阻的电流有效值，电阻两端电压，根据串、并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数C错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压，则电压表的示数B错误；变压器传输的电功率D正确。
15．答案：CD
解析：A.线圈每转动一周，线圈两次通过中性面，通过电阻R的电流方向就改变两次，A错误；
B.电动势最大值
电流最大值
电阻R两端电压最大值
从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
B错误；
C.当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
，，，
解得，C正确；
D.当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
，
解得，D正确。
故选CD。
16．答案：BD
解析：A（×）当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），穿过螺线管的磁通量增大。
B（√）由题图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过螺线管的磁场方向向下且增大，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向上（增反减同），由安培定则可知电流方向为。
C（×）D（√）根据“增斥减引”可知，磁铁靠近螺线管时，磁铁与螺线管相互排斥，故螺线管对地面的压力变大。
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）
解析：（1）根据题意可知，线圈产生感应电动势的峰值为
解得
则a、b之间电压的峰值为
解得
时刻起，磁场在减弱，由楞次定律可知，a点电势高于b点，则
解得
（2）根据题意可知，R的热功率为
解得
由
解得
21．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）当线圈达到最大速度时，线圈中感应电流最大，最大感应电动势
最大感应电流
解得回路中最大感应电流
（2）运动过程中，线圈所受安培力的最大值
代人
解得
（3）由于线圈切割磁感线时，速度随时间按正弦规律变化，感应电动势和感应电流也随时间按正弦规律变化。因而其电流有效值
该线圈的发电功率
解得
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