交變電流的產(chǎn)生和描述（練習(xí)）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)

第58講交變電流的產(chǎn)生和描述

目錄

01模擬基礎(chǔ)練

【題型一】交流電的產(chǎn)生

【題型二】交流電的描述

【題型三】有效值的計(jì)算

02重難創(chuàng)新練

【題型一】交流電的產(chǎn)生

1.如圖甲所示，矩形線圈仍打在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生交變電流，其電動勢e隨時間f變化的圖像

如圖乙所示，線圈電阻r=l。，電阻R=4Q。則（）

A.f=0.01s時，線圈與中性面垂直

C.電阻R兩端電壓為10VD.電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為160J

2.如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線框共有N=100匝，總電阻r=L0。，BC=AD=AB=DC=0Am,繞垂

直于磁場方向的對稱軸以0=400rad/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，給R=7.0Q的電阻供電。線框所在勻強(qiáng)磁場

的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T,其處于中性面時開始計(jì)時，則（）

A.電阻R兩端的最大電壓為40V

B.通過R的電流方向在。~^s內(nèi)改變1次

JT

C.在0~^gS內(nèi)外力至少對系統(tǒng)做功7TJ

D.在°~J忘T5內(nèi)通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為士[C

1200160

3.某矩形閉合金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量①隨時間/按如圖所示正弦規(guī)律變化。

貝卜=0.5s時亥U()

A.穿過該線圈的磁通量最小B.穿過該線圈的磁通量最大

C.該線圈中的電流最大D.該線圈中的電流不為零

4.圖甲為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO'沿逆時

針方向勻速轉(zhuǎn)動，電阻R=5。，線圈電阻廠=0.50,電流表內(nèi)阻不計(jì)。從圖示位置開始計(jì)時，P、。間輸出

的電壓a隨時間f變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是()

A.電阻R中的電流方向每分鐘變化3000次

B.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50rad/s

C.圖示位置為感應(yīng)電動勢最大的位置

D.電流表示數(shù)為2aA

5.如圖是一款高空風(fēng)車及其發(fā)電模塊原理簡圖，該裝置利用充氣球?qū)l(fā)電機(jī)帶上高空，通過電電能傳輸?shù)?/p>

地面，可為救災(zāi)場所臨時供電。在發(fā)電明間。發(fā)電機(jī)線圈M在某一時刻轉(zhuǎn)至圖示位置。則下列說法正確的

A.高空風(fēng)車發(fā)電的工作原理是電流的磁效應(yīng)

B.無論風(fēng)力多大，線圈湖的發(fā)電頻率不變

C.該時刻線圈磁通量為零，感應(yīng)電動勢也為零

D.該時刻線圈b端電勢高于。端電勢

6.發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)矩形線框ABCD的匝數(shù)為N,面積為S,線框的電阻為廣，線框所在位

置的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,定值電阻的阻值為R,采用換向器實(shí)現(xiàn)電流的導(dǎo)出。若線

框從圖示位置開始以角速度。繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）

A.圖示位置線框中的電動勢最大，為NBSCD

B.線框轉(zhuǎn)動一圈，通過電阻R的電流方向改變兩次

C.線框轉(zhuǎn)動一圈，通過電阻R的電荷量為竺竺

R+r

D.線圈轉(zhuǎn)動一圈，克服安培力做功為亞空當(dāng)

R

7.如圖所示，三角形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場中，繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線框平面與磁場方向垂直時，下列

說法正確的是（）

A.穿過線框的磁通量為0B.線框中的感應(yīng)電流為0

C.線框中的感應(yīng)電動勢最大D.線框所受安培力最大

【題型二】交流電的描述

8.如圖甲所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖。一矩形線圈在兩磁極間的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO'逆時針勻速轉(zhuǎn)動，線

圈匝數(shù)力=30,線圈電阻尸2。，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，定值電阻R=8Q,其余電

A.仁0時，線圈位于中性面

B.當(dāng)BC邊與磁場方向的夾角為30。時，感應(yīng)電動勢的瞬時值e=15兀V

C.該交流電電流的有效值3兀A

D.在0~0.1s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.6C

9.圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，金屬線圈ABC。繞轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，

A為電流傳感器（與計(jì)算機(jī)相連），R為定值電阻，線圈電阻為廠，其余電阻不計(jì)。圖乙為計(jì)算機(jī)上顯示的

電流數(shù)據(jù)隨時間變化的圖像。下列說法中正確的是（）

A.金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢為0,對應(yīng)圖乙中與或乙時刻

B.金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢最大，對應(yīng)圖乙中弓或。時刻

C.4、4時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大

D.。時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大

10.風(fēng)力發(fā)電將成為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一，風(fēng)力發(fā)電風(fēng)車通過風(fēng)輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動實(shí)

現(xiàn)發(fā)電。圖乙為交流發(fā)電機(jī)示意圖，矩形線圈42。繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，

發(fā)電機(jī)的電動勢隨時間變化規(guī)律為e=30sin（1006）V,外電路接有阻值R=10Q的定值電阻，線圈電阻不計(jì),

下列說法正確的是（）

A.電流變化的周期為0.01s

B.線圈在圖示位置時，產(chǎn)生的電動勢為30V

C.線圈在圖示位置時，磁通量最大

D.電流表的示數(shù)為3A

【題型三】有效值的計(jì)算

11.如圖甲所示，一阻值為7?=110口的電阻與理想交流電流表串聯(lián)后，兩端接入圖乙所示的正弦式交變電

A.該交流電的頻率為100Hz

B.電阻R中電流的峰值為2A

C.在f=時刻，電流表的讀數(shù)為2A

D.電阻R的電功率為880W

12.小草在微風(fēng)中會左右搖擺，有人受此啟發(fā)設(shè)計(jì)了微風(fēng)搖擺發(fā)電裝置，其原理簡化圖如圖所示?？臻g中

存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，微風(fēng)使導(dǎo)體棒在兩固定的平行金屬導(dǎo)軌之間垂直于磁場方向往復(fù)運(yùn)動，此時

導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，可通過金屬導(dǎo)軌對外供電。將導(dǎo)體棒的運(yùn)動視為簡諧運(yùn)動，其速度隨時間的變化規(guī)律

為v=%sinw。已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,兩導(dǎo)軌的間距和導(dǎo)體棒的長度均為工，導(dǎo)體棒的電阻

為r,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計(jì)。若使其對阻值為R的電阻供電，則一個周期內(nèi)電

阻R產(chǎn)生的焦耳熱為（）

A起子*RnBNv；R

1J?o

-4(R+r)2(y2(R+r)~。

c一聽說我D2金吐R

'（R+r）%,(R+rpo

13.電流通過阻值為R的電阻時，產(chǎn)一/圖像如圖所示，下列說法正確的是（）

A.電阻R兩端電壓的最大值為東

B.該電流一定是交流電

C.g~T時間內(nèi)電流按余弦規(guī)律變化

2

D.該電流的有效值

14.如圖為一交變電流的ET圖像，圖中曲線是正弦曲線的一部分，該交變電流電動勢的有效值為（）

—B.尸―D.器

15.如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2的勻強(qiáng)磁場與紙面垂直，虛線表示勻強(qiáng)磁場的邊界，一半徑為人圓心角為

的扇形單匝線框圓心。在邊界線上。當(dāng)線框圍繞圓心。在紙面內(nèi)以角速度。勻速轉(zhuǎn)動時，線框中

產(chǎn)生交變電動勢的有效值為（)

\0.

o

A.Br2co^-B.戶①,C.B戶①R

16.如圖是某交變電流的圖像，這一交變電流的電流有效值為（）

i/A

4

0

V3：4：t/s

-2

A.710AB.3AC.3V2AD.2岔A

17.如圖甲所示，兩個完全相同的正方形線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的同一根軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)

軸位于磁場邊界處。線圈P以一條邊為轉(zhuǎn)軸，線圈Q以中心線為轉(zhuǎn)軸，分別產(chǎn)生的電流隨時間變化的圖像

如圖乙、丙所示，則兩線圈中電流的有效值之比。：/°為（）

C.1:72D.2:1

18.如圖為某交流電電流隨時間變化的圖像，其有效值為（）

C鋁A

㈤2

//

1.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的單匝矩形線圈的周期為T,轉(zhuǎn)軸O'垂直于磁場方向，線圈電阻為2。。

從線圈平而與磁場方向平行時開始計(jì)時，線圈轉(zhuǎn)過60。時的感應(yīng)電流為1A,則下列說法正確的是（）

B

O'

A.線圈消耗的電功率為2W

B.線圈中感應(yīng)電流的最大值為2A

C.任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=4cos午f

T2n

D.任意時刻穿過線圈的磁通量為①=%sinff

7tT

2.風(fēng)能是一種清潔無公害的可再生能源，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，截至2023年6月底，中國風(fēng)電裝機(jī)容

量約3.9億千瓦。某種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，發(fā)電機(jī)線圈固定，磁體在葉片的驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)

動。兩磁體間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，圖示時刻磁場和線圈平行。圖示時刻（）

A.感應(yīng)電動勢最小B.感應(yīng)電動勢最大

C.電流方向由。指向6D.電流方向由b指向。

3.如圖所示，兩條相同的半圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，半圓弧的直徑為d,間距為L,

兩半圓弧面豎直且平行，導(dǎo)軌最高點(diǎn)到水平桌面的距離等于半徑，最低點(diǎn)0、O'的連線與導(dǎo)軌所在豎直面

垂直，整個空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻。

現(xiàn)使一電阻為r的金屬棒"N從導(dǎo)軌左端最高點(diǎn)，以恒定的速率%沿導(dǎo)軌運(yùn)動到右端最高點(diǎn)，運(yùn)動過程中金

屬棒始終與平行且與兩導(dǎo)軌接觸良好，則在金屬棒從左端最高點(diǎn)運(yùn)動到右端最高點(diǎn)的過程中，下列

說法正確的是（）

A.金屬棒MN中電流方向始終由N到M

B.金屬棒腦V中電流大小始終不變

C.金屬棒所受安培力始終做負(fù)功

2

ndBl3v0

D.回路中產(chǎn)生的焦耳熱為4(R+r，

4.家用交流充電樁通過換流模塊，可以無能量損失地將如圖甲所示的交流電轉(zhuǎn)化為直流電。某次充電樁對

一額定儲能為84kW-h，實(shí)際儲能為OkW-h的汽車動力電池充電，監(jiān)測到充電電流隨時間變化的圖像如圖

A.圖乙所示電流的有效值為絲包人

2

B.交流充電樁對電動汽車充電的功率為9.9kW

C.一個交流電周期（0.02s）內(nèi)充電樁向動力電池輸入的電荷量為0.45V2C

D.充滿電能需要大概12h

5.電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。車輪轉(zhuǎn)動時帶動磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn),

在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動的某瞬間，磁場方向恰與線圈平面垂直，如圖所示。將兩磁極間的磁場

視為勻強(qiáng)磁場，則磁極再轉(zhuǎn)過90。時，線圈中（）

A.電流最大B.磁通量最大

C.電流方向由。指向尸D.電流方向由尸指向。

6.如圖所示，一個邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線框垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場中,

當(dāng)線框以角速度。在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（）

O

O'

A.當(dāng)線框以為軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的最大值是凡瓦?。

B.當(dāng)線框以PQ為軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的有效值是;NBZ%

C.從圖示位置開始計(jì)時，當(dāng)線框以PN為軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式是NBZ?0cosm

D.從圖示位置開始，當(dāng)線框以PN為軸轉(zhuǎn)動90。的過程中感應(yīng)電動勢的平均值大小是*

無

7.如圖所示為一臺教學(xué)用手搖式交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)緩慢搖動大皮帶輪手柄時，連接在發(fā)電機(jī)上的小燈泡就會

一閃一閃地發(fā)光。若已知大皮帶輪半徑為R,小皮帶輪半徑為小搖動手柄的角速度為。，且搖動過程中皮

帶不打滑，則下列說法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率為「

B.小燈泡閃爍的頻率為迎

71Y

C.小燈泡的瞬時功率等于通過小燈泡的電流、電壓二者有效值的乘積

D.發(fā)電機(jī)啟動階段，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)速加倍后，小燈泡的功率變?yōu)樵瓉淼?倍

8.半徑為。、內(nèi)阻為r的單匝圓形導(dǎo)體環(huán)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中繞著虛線軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為。。

在導(dǎo)體環(huán)外接一阻值為R的電阻，電阻兩端并聯(lián)一電壓表。若r=0時刻導(dǎo)體環(huán)處于如圖位置，則下列說法

中正確的是（）

A.電路中電壓表示數(shù)為變珈片。

2

B./