课时跟踪检测（五十四）交变电流的产生与描述（练习）-【创新方案】2026年高考物理一轮复习（江苏北京）

课时跟踪检测（五十四） 交变电流的产生与描述 1.(2024·新课标卷，改编)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中 (　 ) A.电流最小 B.磁通量最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P 解析：选D　由题图可知，开始时线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，可知此时线圈中电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律结合安培定则可知，此时感应电流方向由Q指向P。故选D。 2.如图所示为交流发电机的模型示意图，矩形线框abcd在匀强磁场中绕OO'逆时针匀速转动，从图示位置开始转过90°的过程中，下列说法正确的是 (　 ) A.电流方向由c到b，大小逐渐减小 B.电流方向由b到c，大小逐渐增大 C.电流的有效值与平均值的比值为 D.电流的有效值与平均值的比值为 解析：选B　根据楞次定律可知，电流方向由b到c，从中性面开始计时，转过90°的过程中，电流大小逐渐增大，A错误，B正确；设线框的电阻为r，则由E=BSω，I=可知，电流的有效值为I有效=，由E=可知，电动势的平均值为==，电流的平均值为=，二者之比为=，C、D错误。 3.如图所示，闭合开关后，R=5 Ω的电阻两端的交流电压为u=50sin(10πt) V，电压表和电流表均为理想交流电表，则 (　 ) A.该交流电的周期为0.02 s B.电压表的示数为100 V C.电流表的示数为10 A D.电阻的电功率为1 kW 解析：选C　该交流电的周期为T==0.2 s，A错误；电压表的示数为交流电的有效值，即U=50 V，B错误；电流表的示数为I==10 A，C正确；电阻的电功率为P=IU=500 W，D错误。 4.家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，截去部分后通过调光灯的电流随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是 (　 ) A.这也是一种交流电 B.电流的变化周期是0.01 s C.电流的有效值是1 A D.电流通过100 Ω的电阻时，1 s内产生的热量为200 J 解析：选C　交流电的特点是电流的方向发生周期性地变化，A错误；根据图像可得电流的变化周期是0.02 s，B错误；根据有效值的定义得R·=I2R·T，代入数据解得 I=1 A，电流通过100 Ω 的电阻时，1 s内产生的热量为Q=I2·Rt=100 J，C正确，D错误。 5.如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为 (　 ) A.NBL2ω B.NBL2ω C.NBL2ω D.NBL2ω 解析：选B　线圈中感应电动势的最大值和两条边ab、cd到转轴的距离无关，Em=NBSω=NBL2ω，因此有效值为E==NBL2ω，故B正确。 6.一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是 (　 ) A.在t=0.4 s时电流改变方向 B.该交变电流的周期为0.5 s C.该交变电流的表达式为i=2cos 5πt(A) D.该交变电流的有效值为 A 解析：选C　由题图可知t=0.4 s时电流为正方向最大值，电流方向没有发生变化，故A错误；由题图可知，该交变电流的周期为T=0.4 s，故B错误；由题图可知，电流的最大值为imax=2 A，角速度为ω==5π rad/s，故该交变电流的表达式为i=imaxcos ωt=2cos 5πt(A)，故C正确；该交变电流的有效值为i== A，故D错误。 7.如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度。给该台灯接220 V的正弦式交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为 (　 ) A.220 V B.110 V C. V D. V 解析：选B　设电压的有效值为U，根据有效值定义有·=·T，解得U=110 V，则B正确。 8.(2025·盐城模拟)为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r=2 Ω，把线圈与阻值R=8 Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是 (　 ) A.小灯泡的额定电压为3 V B.线圈中电流的有效值为0.5 A C.发电机的输出功率为1.28 W D.一周期内线圈产生的焦耳热为0.32 J 解析：选C　 由题图乙可知，感应电动势的有效值为E有效=4 V，此时小灯泡恰好正常发光，则U额==3.2 V，则线圈中电流的有效值为I有效=I额==0.4 A，发电机的输出功率为P出=U额I额=1.28 W，由题图乙可得周期为T=0.4 s，一周期内线圈产生的焦耳热为Q=rT=0.128 J。故选C。 9.(2024·苏州模拟)半径为r的圆形导体框与小灯泡组成如图甲所示的回路，框内存在匀强磁场，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定垂直纸面向里为磁场的正方向)，圆形导体框电阻为R1，小灯泡电阻为R2，其他电阻不计，磁感应强度最大值为B0，变化周期为T，电压表为理想电压表，下列说法正确的是 (　 ) A.导体框上感应电动势的最大值为 B.电压表的示数为 C.在~内流过小灯泡电流的方向为N→L→M，通过小灯泡的电荷量为q= D.一个周期内回路中产生的热量为 解析：选A　由题图像乙可知磁感应强度为B=B0sin ωt，导体框中感应电动势为E感==S=B0πr2ωcos ωt，ω=，感应电动势的最大值为Em=，故A正确；电压表的示数为小灯泡电压的有效值，E有效=，U==，故B错误；在~内磁场方向垂直纸面向外并逐渐增大，感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，感应电流沿顺时针方向，故流过小灯泡电流的方向为N→L→M，通过小灯泡的电荷量为q=·Δt=Δt==，故C错误；一个周期内回路中产生的热量为Q=T=，故D错误。 10.(2025·淮安模拟)手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，其工作原理可以简化为如图乙所示。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图乙所示，外电路灯泡电阻为R，电压表为理想交流电压表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下列说法正确的是 (　 ) A.电压表V的示数为 B.通过灯泡的电荷量为 C.灯泡中产生的焦耳热为 D.从线圈平行于磁场方向位置开始计时，通过线圈的感应电流的瞬时值表达式为i=sin ωt (A) 解析：选C　当线圈平行于磁场方向时电动势最大，其峰值为Em=nωBS，所以，电流的有效值为I==，电压表的示数为U=IR=，故A错误；线圈转过90°的过程中通过灯泡的电荷量为q=t=·=，故B错误；电动势的有效值为E=，电流的有效值为I=，线圈转过90°的过程中灯泡产生的焦耳热为Q=I2Rt=，故C正确；流过线圈电流的最大值为Im==，从线圈平行于磁场方向位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i=cos ωt (A)，故D错误。 11.如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交流电压(电压为正值时， UAB>0)。由此可知 (　 ) A.在A、B之间所加的交流电压的周期为2×10-2 s B.在A、B之间所加的交流电压的瞬时值表达式为u=220sin 50πt(V) C.加在R1上电压的有效值为55 V D.加在R1上电压的有效值为55 V 解析：选A　由题图乙可知，交流电压的周期为T=2×10-2 s，A正确；交流电压瞬时值的表达式为u=220sint(V)=220sin 100πt(V)，B错误；电压值取正值时，即在前半个周期内，二极管电阻为零，R1被短路，电压值取负值时，即在后半个周期内，二极管电阻无穷大，可看作断路，R1上的电压等于输入电压值的一半，设加在R1上的电压的有效值为U，根据电流的热效应，在一个周期内满足T=·，解得U=55 V，C、D错误。 12.如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线圈，两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则下列说法正确的是 (　 ) A.两次t=0时刻线圈的磁通量均为零 B.曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2 C.两种情况下穿过线圈的最大磁通量相同，都为 Wb D.曲线b表示的交变电动势的有效值为 V 解析：选B　两次t=0时刻线圈的感应电动势均为零，此时线圈的磁通量最大，A错误；曲线a、b对应的线圈周期之比为2∶3，根据T=可知，转速之比为3∶2，B正确；两种情况下穿过线圈的最大磁通量相同，根据Em=BSω=Φm，对曲线a分析可得Φm== Wb= Wb，C错误；根据Em=E=BSω=Φm，可得==，曲线b表示的交变电动势的有效值为Eb=Ea=× V= V，D错误。 13.(2025·无锡模拟)如图甲所示，在水平向右的匀强磁场中，匝数为100匝的矩形线圈绕与线圈平面共面的竖直轴匀速转动，从线圈转到某一位置开始计时，线圈中的瞬时感应电动势e随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是 (　 ) A.e=0时，穿过线圈的磁通量为零 B.t=0时，线圈平面与磁场方向的夹角为30° C.瞬时感应电动势e随时间t的变化关系为e=22sin V D.线圈转动一圈的过程中，穿过线圈磁通量的最大值为×10-4 Wb 解析：选D　由题图乙可知，线圈转动的周期为T=0.02 s，角速度为ω==100π rad/s，瞬时感应电动势e随时间t的变化关系为e=22·sin V，当t=0时，线圈平面与中性面的夹角为30°，与磁场方向的夹角为60°，当e=0时，穿过线圈的磁通量最大，故A、B、C错误；线圈转动一圈的过程中，穿过线圈磁通量的最大值为Φm=BS==×10-4 Wb，故D正确。 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$