13.1 交变电流的产生与描述 专项训练-2026届高三物理一轮考点题组分层练

13.1 交变电流的产生与描述 考点一　交变电流的产生和描述 1 题组1：交变电流的产生 1 题组2：交变电流的表达式 3 题组3：交变电流的图像 4 考点二　有效值的计算 5 题组1：有效值的理解 5 题组2：有效值的计算 7 考点三　交流电的四值 9 题组1：交流电的四值 9 13.1 交变电流的产生与描述 考点一　交变电流的产生和描述 题组1：交变电流的产生 1. （单选）下列四幅图中，图中的金属棒一端位于圆心处，另一端绕圆心做圆周运动，金属棒与圆形金属轨道接触良好，并与一电阻组成闭合电路；图中的矩形金属线圈绕做匀速圆周运动；图中的矩形金属线圈平面垂直于纸面，绕磁铁中心轴转动，线圈左右边始终垂直切割磁场；图中的金属线圈绕过点垂直纸面的轴在纸面内做匀速圆周运动。图中圆形内部、图及图中虚线的左侧均存在垂直纸面向外的匀强磁场。四种回路中产生的电流不是交流电的是 A. 图 B. 图 C. 图 D. 图 【答案】A  【解析】项金属杆圆心端始终为正极，产生的是恒定电流，、、项线圈转动过程中，线圈磁通量时而增大时而减小，所以线圈中的电流方向不断发生变化，均是交流电，所以四种回路中产生的电流不是交流电的是，故选A。 2. （单选）我国“南锟”号是世界上首台达到兆瓦级的漂浮式波浪能发电装置，它可以将波浪能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，为南海各岛提供了强有力的电力保障。其使用的旋转磁极式发电机的简化装置如右图所示，矩形线圈固定不动，磁铁绕轴转动，与在同一平面内。下列判断正确的是(    ) A. 兆瓦是能量的单位 B. 磁铁匀速转动时线圈中电流保持不变 C. 图示时刻线圈中电流为零 D. 图示时刻线圈中电流方向为 【答案】D  【解析】A.兆瓦是功率的单位，A错误； 磁铁匀速转动时线圈中电流周期性变化，当如图所示位置时，线圈切割磁感线的有效速度最大，线圈电流最大，BC错误； D.根据楞次定律，图示时刻线圈中电流方向为，D正确。 故选D。 3. （多选）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，则磁极再转过时，线圈中(    ) A. 电流最小 B. 电流最大 C. 电流方向由指向                           D. 电流方向由指向 【答案】BD  【解析】如图，开始线圈处于中性面位置，当磁极再转过时，此时穿过线圈的磁通量为，故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，此时感应电流方向由指向。 故选BD。 题组2：交变电流的表达式 4.如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。取 判断如图所示位置线圈中的电流方向； 写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式； 线圈匀速转动，求电流通过电阻产生的焦耳热。 【答案】根据右手定则可判断如图所示位置线圈中的电流方向为； 线圈中感应电动势的最大值  从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式为； 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值 经过电流通过电阻产生的焦耳热 解得。 5.如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈在磁场中可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画了其中的匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻连接。已知矩形线圈边和边的长度，边和边的长度，匝数匝，线圈转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。线圈的总电阻，外电路的定值电阻，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电表，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求： 线圈从图示位置开始转过时的瞬时感应电动势； 电流表的示数； 线圈从图示位置转过的过程中流过电阻的电荷量。 【答案】由题意，根据法拉第电磁感应定律可得线圈转动产生感应电动势最大值为 瞬时感应电动势 线圈从图示位置开始转过  时 此时瞬时感应电动势 线圈匀速转动过程中，电流表的示数为有效值，则有 则电流表的示数为 线圈由如图位置转过  的过程中，通过  的电量为 代入数据解得 题组3：交变电流的图像 6. （单选）如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴匀速转动。已知线框电阻为，转动周期为，穿过线框的磁通量与时间的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是(    ) A. 时刻，线框平面与中性面垂直 B. 感应电流的有效值为 C. 到过程中，线框中平均感应电动势为零 D. 线框转动一周，线框中产生的热量为 【答案】C  【解析】A.时刻，回路磁通量为零，则线框平面与中性面垂直，故A正确； B.线圈在磁场中转动产生余弦式交流电，角速度； 单匝线框的感应电动势最大值； 感应电流的最大值，有效值，故B正确； C.到过程中，磁通量变化量不是零，则平均感应电动势不为零，故C错误； D.线框转动一周，线框中产生的热量为：，故D正确。 本题选错误的，故选C。 7. （多选）如图甲所示为某款风力发电设备内部的发电模块原理图，扇叶带动线框在匀强磁场中转动，线框两端的输出电压如图乙所示。线框两端通过电刷与理想变压器相连，变压器副线圈接有规格为“，”的灯泡，电流表为理想交流电表。闭合开关，灯泡恰好正常工作，下列说法正确的是(    ) A. 发电设备输出交流电的频率为 B. 变压器原、副线圈的匝数比为 C. 电流表的读数为 D. 变压器原线圈中的电流为 【答案】BCD  【解析】交流电的周期为，则频率为，故A项错误 线框两端输出电压，副线圈的输出电压，根据，故B项正确 电流表的读数为有效值，故C项正确 根据，变压器原线圈中的电流为，故D项正确。 考点二　有效值的计算 题组1：有效值的理解 1. （单选）闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化的规律如图甲所示，同时把此线圈作为电源接入如图乙所示的电路中。则(    ) A. 的瞬时表达式为 B. 时穿过闭合线圈的磁通量最大 C. 定值电阻上的电流方向每秒钟改变次 D. 理想电压表的示数为 【答案】A  【解析】A.根据图甲，电动势最大值  ，周期  ，则  瞬时值表达式  A正确； B.  时电动势最大，穿过闭合线圈的磁通量最小，B错误； C.电流方向每个周期改变次，每秒钟个周期，所以定值电阻上的电流方向每秒钟改变次，C错误； D.理想电压表的示数为有效值，其大小为  ，D错误。 故选A。 2. （单选）如图为交流发电机的示意图，、极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，外电路接有阻值的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是(    ) A. 电流变化的周期为 B. 电流表的示数为 C. 线圈经过图示位置，电流方向改变 D. 线圈在图示位置时，产生的电动势为 【答案】D  【解析】A.由  可知 解得电流变化的周期 故A错误； B.由  可知电压的有效值为 电流表的示数 故B错误； C.线圈经过中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，故C错误； D.线圈在图示与中性面垂直的位置时，产生的电动势最大，为。故D正确。 故选D。 题组2：有效值的计算 3. （单选）如图甲所示，、为正弦式交变电流信号输入端，为半导体二极管，为定值电阻。信号输入后，电阻两端的电压如图乙所示，则两端电压的有效值为(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】根据有效值的定义，结合焦耳定律有  解得  两端电压的有效值为  故选B。 4. （单选）如图所示，是一个交变电流的电流强度 随时间 变化的规律。此交变电流的有效值是(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】由有效值的定义可得：，代入数据得：，解得：。 故选B。 5. （单选）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为，该电阻上电压的峰值均为，周期均为，如图所示。则等于(    ) A. B. C. D. 【答案】D  【解答】由有效值概念知，一个周期内产生的热量分别为，，可得。 故D正确，ABC错误。 6. （单选）如图所示为周期为的交变电流，让该电流通过的电阻，则(    ) A. 前内电阻的发热量为 B. 前内电阻的发热量为 C. 电阻的电功率为 D. 电阻的电功率为 【答案】C  【解析】A.根据有效值的定义可知 ，代入数据解得 ，则前内电阻的发热量为  ，故A错误； B.前内电阻的发热量为  ，故B错误； 电阻的电功率为  ，故C正确，D错误。 故选C。 考点三　交流电的四值 题组1：交流电的四值 1. （单选）如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，此时线圈平面与中性面垂直，下列说法正确的是(    ) A. 在图示位置时，穿过线圈的磁通量最大 B. 在图示位置时，电流方向发生改变 C. 在图示位置时，边受安培力方向向上 D. 从图示位置转过时，线圈中电动势最大 【答案】C  【解析】此时线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量最小，根据右手定则可知图示位置电流方向为，根据左手定则可知，线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上，故A错误，C正确； B.线圈位于中性面位置时，电流方向发生改变，在图示位置时，线圈平面与中性面垂直，电流方向不发生改变，故B错误； D.从图示位置转过时，线圈位于中性面，产生的感应电动势等于零，故D错误。 2. （多选）如图所示，发电机矩形线框面积为，线框匝数为，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，线框从图示位置开始绕轴以恒定的角速度沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器换向器的作用是当线框转过平衡位置时，会自动改变电路中电流方向，将交流电变为直流电，通过电刷和外电路连接。定值电阻、的阻值均为，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为：，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是(    ) A. 图示位置线框产生的电动势为 B. 两端电压的有效值为 C. 发电机的输出功率为 D. 转动一圈过程，通过的电荷量为 【答案】BD  【解析】A.图示位置线框平面与磁场垂直，此时穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率为零，线框产生的电动势为零，故A错误； B.线框转动产生的感应电动势的最大值为 有效值 与原线圈串联，则 解得 所以两端电压的有效值为 故B正确； C.发电机的输出功率为，故C错误； D.根据等效法，与串联，总电阻为 转动一圈过程，产生的平均感应电动势 平均感应电流 穿过线框的电量 联立解得通过的电荷量为 故D正确。 故选：。 3. （多选）某小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈共有匝，总电阻为，线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为的电阻相连。某段时间线圈以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是穿过线圈的磁通量随时间变化的图像，则(    ) A. 图甲所示时刻，线圈中的电流方向为 B. 时刻，电流表的示数为 C. 电阻两端的电压有效值为 D. 到时间内，流过电阻的电荷量为 【答案】AD  【解析】A、根据楞次定律，线圈中的电流方向为，A正确； B、电流表示数为电流有效值，不为，B错误； C、由，电阻两端的电压有效值为，C错误； D、到时间内，流过电阻的电荷量为，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.1 交变电流的产生与描述 考点一　交变电流的产生和描述 1 题组1：交变电流的产生 1 题组2：交变电流的表达式 2 题组3：交变电流的图像 3 考点二　有效值的计算 4 题组1：有效值的理解 4 题组2：有效值的计算 5 考点三　交流电的四值 6 题组1：交流电的四值 6 13.1 交变电流的产生与描述 考点一　交变电流的产生和描述 题组1：交变电流的产生 1. （单选）下列四幅图中，图中的金属棒一端位于圆心处，另一端绕圆心做圆周运动，金属棒与圆形金属轨道接触良好，并与一电阻组成闭合电路；图中的矩形金属线圈绕做匀速圆周运动；图中的矩形金属线圈平面垂直于纸面，绕磁铁中心轴转动，线圈左右边始终垂直切割磁场；图中的金属线圈绕过点垂直纸面的轴在纸面内做匀速圆周运动。图中圆形内部、图及图中虚线的左侧均存在垂直纸面向外的匀强磁场。四种回路中产生的电流不是交流电的是 A. 图 B. 图 C. 图 D. 图 2. （单选）我国“南锟”号是世界上首台达到兆瓦级的漂浮式波浪能发电装置，它可以将波浪能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，为南海各岛提供了强有力的电力保障。其使用的旋转磁极式发电机的简化装置如右图所示，矩形线圈固定不动，磁铁绕轴转动，与在同一平面内。下列判断正确的是(    ) A. 兆瓦是能量的单位 B. 磁铁匀速转动时线圈中电流保持不变 C. 图示时刻线圈中电流为零 D. 图示时刻线圈中电流方向为 3. （多选）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，则磁极再转过时，线圈中(    ) A. 电流最小 B. 电流最大 C. 电流方向由指向                           D. 电流方向由指向 题组2：交变电流的表达式 4.如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。取 判断如图所示位置线圈中的电流方向； 写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式； 线圈匀速转动，求电流通过电阻产生的焦耳热。 5.如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈在磁场中可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画了其中的匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻连接。已知矩形线圈边和边的长度，边和边的长度，匝数匝，线圈转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。线圈的总电阻，外电路的定值电阻，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电表，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求： 线圈从图示位置开始转过时的瞬时感应电动势； 电流表的示数； 线圈从图示位置转过的过程中流过电阻的电荷量。 题组3：交变电流的图像 6. （单选）如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场中，绕与磁场垂直的轴匀速转动。已知线框电阻为，转动周期为，穿过线框的磁通量与时间的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是(    ) A. 时刻，线框平面与中性面垂直 B. 感应电流的有效值为 C. 到过程中，线框中平均感应电动势为零 D. 线框转动一周，线框中产生的热量为 7. （多选）如图甲所示为某款风力发电设备内部的发电模块原理图，扇叶带动线框在匀强磁场中转动，线框两端的输出电压如图乙所示。线框两端通过电刷与理想变压器相连，变压器副线圈接有规格为“，”的灯泡，电流表为理想交流电表。闭合开关，灯泡恰好正常工作，下列说法正确的是(    ) A. 发电设备输出交流电的频率为 B. 变压器原、副线圈的匝数比为 C. 电流表的读数为 D. 变压器原线圈中的电流为 考点二　有效值的计算 题组1：有效值的理解 1. （单选）闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间变化的规律如图甲所示，同时把此线圈作为电源接入如图乙所示的电路中。则(    ) A. 的瞬时表达式为 B. 时穿过闭合线圈的磁通量最大 C. 定值电阻上的电流方向每秒钟改变次 D. 理想电压表的示数为 2. （单选）如图为交流发电机的示意图，、极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，外电路接有阻值的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是(    ) A. 电流变化的周期为 B. 电流表的示数为 C. 线圈经过图示位置，电流方向改变 D. 线圈在图示位置时，产生的电动势为 题组2：有效值的计算 3. （单选）如图甲所示，、为正弦式交变电流信号输入端，为半导体二极管，为定值电阻。信号输入后，电阻两端的电压如图乙所示，则两端电压的有效值为(    ) A. B. C. D. 4. （单选）如图所示，是一个交变电流的电流强度 随时间 变化的规律。此交变电流的有效值是(    ) A. B. C. D. 5. （单选）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为，该电阻上电压的峰值均为，周期均为，如图所示。则等于(    ) A. B. C. D. 6. （单选）如图所示为周期为的交变电流，让该电流通过的电阻，则(    ) A. 前内电阻的发热量为 B. 前内电阻的发热量为 C. 电阻的电功率为 D. 电阻的电功率为 考点三　交流电的四值 题组1：交流电的四值 1. （单选）如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，此时线圈平面与中性面垂直，下列说法正确的是(    ) A. 在图示位置时，穿过线圈的磁通量最大 B. 在图示位置时，电流方向发生改变 C. 在图示位置时，边受安培力方向向上 D. 从图示位置转过时，线圈中电动势最大 2. （多选）如图所示，发电机矩形线框面积为，线框匝数为，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，线框从图示位置开始绕轴以恒定的角速度沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器换向器的作用是当线框转过平衡位置时，会自动改变电路中电流方向，将交流电变为直流电，通过电刷和外电路连接。定值电阻、的阻值均为，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为：，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是(    ) A. 图示位置线框产生的电动势为 B. 两端电压的有效值为 C. 发电机的输出功率为 D. 转动一圈过程，通过的电荷量为 3. （多选）某小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈共有匝，总电阻为，线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为的电阻相连。某段时间线圈以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是穿过线圈的磁通量随时间变化的图像，则(    ) A. 图甲所示时刻，线圈中的电流方向为 B. 时刻，电流表的示数为 C. 电阻两端的电压有效值为 D. 到时间内，流过电阻的电荷量为 学科网（北京）股份有限公司 $