2026届高考物理一轮复习考点练习：交变电流 电磁波 传感器

交变电流　电磁波　传感器 基础巩固 1．(5分)(2022·浙江卷)如图甲是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；如图乙是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是(　A　) A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电 D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电 解析：甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故A正确；乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B错误；根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故C错误；乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误。 2．(5分)(2024·四川绵阳高三诊断)交流发电机模型如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，其角速度ω＝π rad/s。线圈转动过程中，某时刻线圈平面与磁场垂直，取此时刻为计时起点，下列说法正确的是(　C　) A．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大 B．t＝0.5 s时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最小 C．图中交流电流表在t＝0与t＝0.5 s两个时刻示数相同 D．t＝0.5 s时，AB与CD边所受安培力相同 解析：t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流为零，根据T＝＝2 s，则t＝0.5 s时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，故A、B错误；交流电流表示数为有效值，t＝0与t＝0.5 s两个时刻示数相同，故C正确；t＝0.5 s时，AB与CD边所受安培力大小相等，方向相反，故D错误。 3．(5分)如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(　D　) A．U＝ B．U＝ C．U> D．U< 解析：因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为U有效值＝＝，由题图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线所代表的正弦交流电的有效值，则U<，D正确。 4．(5分) (2024·辽宁丹东高三质检)如图所示，圆形闭合金属线圈在水平匀强磁场中匀速转动，转动周期为T，竖直转轴OO′过圆心且垂直于磁场方向。从线圈平面与磁场方向平行开始计时，当t＝时，线圈中的感应电动势为4 V，则线圈感应电动势的有效值为(　D　) A．4 V　 B． V C． V　 D．4 V 解析：由题可知，从线圈平面与磁场方向平行开始计时，线圈产生的感应电动势表达式e＝Emcos ωt，当t＝时，线圈中的感应电动势为4 V，即Emcos ＝4 V，解得Em＝8 V，故线圈感应电动势的有效值E＝＝4 V，故D正确。 5．(5分)如图所示的垂直于纸面向里的有界匀强磁场中有一个矩形线框abcd，线框以OO′为轴匀速转动，OO′与磁场右边界重合。若线框中产生电流的峰值为Im，由图示位置开始计时，则下列可以正确描述线框中电流随时间变化的图像是(　D　) 解析：从题图所示时刻开始，线圈中产生的感应电动势表达式为e＝Emsin ωt＝BSωsin ωt，S是线圈面积的一半，则感应电流的表达式为i＝＝sin ωt＝Imsin ωt，其中Im＝，故线圈中感应电流按正弦规律变化，根据数学知识得知A、B、C错误，D正确。 6．(5分) (2024·广东卷)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(　D　) 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 s内消耗的电能为1 J D．电阻两端电压表达式为u＝10sin 100πt(V) 解析：由题图可知交流电的周期为0.02 s，则频率为f＝＝50 Hz，故A错误；根据图像可知电压的峰值为10 V，根据欧姆定律可知电流的峰值Im＝＝＝ A，故B错误；电流的有效值为I＝＝0.2 A，所以电阻在1 s内消耗的电能为W＝I2Rt＝0.22×50×1 J＝2 J，故C错误；根据图像可知电阻两端电压表达式为u＝Umsin ωt＝10sin t(V)＝10sin 100πt(V)，故D正确。 7．(5分) (2024·广西柳州高三质检)为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60 m导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小B＝0.1 T、方向水平向右的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO′转动。现让线圈从图示位置开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10π rad/s转动。下列说法正确的是(　D　) A．t＝0时，线圈位于中性面位置 B．t＝0.05 s时，感应电流达到最大值 C．当bc＝2ab时，感应电动势的表达式为e＝2πsin 10πt(V) D．当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大 解析：t＝0时，线圈位于与中性面垂直的位置，故A错误；线圈的周期为T＝＝0.2 s，t＝0.05 s时，线圈转过90°，到达中性面位置，此时磁通量最大，感应电流为零，故B错误；感应电动势最大值为Em0＝NBS0ω，S0＝ab·bc，N(ab＋bc)×2＝60 m，2ab＝bc，联立可得Em0＝2π V，线圈从题中图示位置(平行于磁场方向)开始转动，因此感应电动势的表达式为e＝2πcos 10πt(V)，故C错误；线圈周长为0.6 m，当ab＝ad时，边长相等，此时线圈面积最大，又Em＝NBSω，则此时感应电动势最大，即感应电动势的有效值最大，故D正确。 8．(5分)(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，t＝0时刻线圈从中性面位置开始转动，电压传感器显示其产生的电压如图乙所示。下列说法正确的是(　BC　) A．线圈的转速为5π r/s B．传感器显示的交流电压表达式u＝12sin 5πt V C．线圈两端电压的有效值为6 V D．该交变电流可以直接加在击穿电压为6 V的电容器上 解析：由题图乙可以看出交流电的周期T＝0.4 s，则线圈转速n＝＝2.5 r/s，故A错误；角速度ω＝＝5π rad/s，根据题图乙可得交流电压表达式为u＝12sin 5πt V，故B正确；交变电压的有效值为其最大值的，电压最大值为12 V，其有效值为6 V，故C正确；电容器被击穿是因为两端的电压超出最大承受电压(击穿电压)，该交变电流电压的最大值为12 V，大于击穿电压为6 V电容器的最大承受电压，所以不能加在其两端，故D错误。 综合提升 9．(5分)如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝20·sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为0，反向电阻为无穷大)并联，则R2消耗的电功率为(　C　) A．10 W　　 B．15 W C．25 W　　 D．30 W 解析：由题图可知，当电流从A流出时，R1被短路，则此时R2两端电压有效值为U2＝＝20 V；当电流从B流出时，R1、R2串联，则R2两端电压有效值为U′2＝＝10 V。设在一个周期内R2两端的电压有效值为U，则×＋×＝×T，解得U＝5 V，则有P2＝＝ W＝25 W，故C正确。 10．(5分)在图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前周期电压按正弦规律变化，后周期电压恒定。电阻R的阻值为12 Ω，电表均为理想电表。下列判断错误的是(　C　) A.电压表的示数为6 V B．电流表的示数为0.5 A C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9 J D．电阻R换成一个耐压值为6 V的电容，会被击穿 解析：分析图甲，根据电流的热效应求解交变电流的电压有效值U，有×1＋×2＝×3，解得电压有效值为U＝6 V，电表读数为有效值，故A正确；根据欧姆定律可知，通过电阻的电流有效值为 A＝0.5 A，故电流表示数为0.5 A，故B正确；热量根据有效值进行计算，则有Q＝I2RT＝0.52×12×3 J＝9 J，故C错误；电容器能否被击穿，是看两端电压最大值是否大于击穿电压，Um＝6 V＞6 V，故电容器会被击穿，故D正确。 11．(5分) (多选)如图所示，虚线OO′左侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，凸形线框abcdefgh以虚线OO′为轴以角速度ω匀速转动，abch为边长为L的正方形，defg为边长为L的正方形，线框的总电阻为R，从图示位置开始计时，则(　BC　) A．在t＝0时刻，线框中的感应电流最大 B．在转过90°的过程中，线框中感应电流的瞬时值i随时间t变化的规律为i＝ C．线框感应电流的最大值为Imax＝ D．线框转过60°时的瞬时电动势为 解析：从图示位置开始计时，在转过90°的过程中，线框中产生的感应电动势的瞬时值为e＝BL2ωsin ωt，感应电流的瞬时值为i＝＝，故t＝0时刻，I＝0，线框中感应电流的最大值为Imax＝，A错误，B、C正确；线框转过60°时的瞬时电动势为e＝BL2ωsin ＝BL2ω，故D错误。 12．(5分)如图所示，坐标系xOy的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为1.0 T，两块区域曲线边界的曲线方程为y＝0．5sin 2πx(m)(0≤x≤1.0 m)。现有一单匝矩形导线框abcd在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以2 m/s的速度做匀速直线运动，已知导线框长为1 m、宽为0.5 m、总电阻为1 Ω，开始时bc边与y轴重合，则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F做的功为(　D　) A．0.25 J B．0.375 J C．0.5 J D．0.75 J 解析：导线框位移为0≤x≤0.5 m过程，只有bc边在磁场中切割磁感线，产生的电动势大小为E1＝Byv＝sin 2πx(V)，此过程所用时间为t1＝ s＝0.25 s，此过程的最大电动势为E1m＝sin (2π×0.25) V＝1.0 V；导线框位移为0.5 m<x≤1.0 m过程，bc边和ad边都在磁场中切割磁感线，产生的电动势方向相同，则导线框的电动势大小为E2＝2|sin 2πx|(V)，此过程所用的时间为t2＝ s＝0.25 s，此过程的最大电动势为E2m＝2|sin (2π×0.75)| V＝2.0 V；导线框位移为1.0 m<x≤1.5 m过程，只有ad边在磁场中切割磁感线，产生的电动势大小为E3＝sin 2πx(V)，此过程所用时间为t3＝ s＝0.25 s，此过程的最大电动势为E3m＝sin (2π×1.25) V＝1.0 V。则导线框产生的感应电动势随时间变化如图所示， 根据Q＝t，可知此过程导线框产生的焦耳热为Q＝×0.25 J＋×0.25 J＋×0.25 J＝0.75 J，根据能量守恒可知导线框穿过两块区域的整个过程，拉力F做的功为0.75 J，D正确，A、B、C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 交变电流　电磁波　传感器 基础巩固 1．(5分)(2022·浙江卷)如图甲是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；如图乙是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是(　　) A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电 D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电 2．(5分)(2024·四川绵阳高三诊断)交流发电机模型如图所示。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，其角速度ω＝π rad/s。线圈转动过程中，某时刻线圈平面与磁场垂直，取此时刻为计时起点，下列说法正确的是(　　) A．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大 B．t＝0.5 s时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最小 C．图中交流电流表在t＝0与t＝0.5 s两个时刻示数相同 D．t＝0.5 s时，AB与CD边所受安培力相同 3．(5分)如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(　　) A．U＝ B．U＝ C．U> D．U< 4．(5分) (2024·辽宁丹东高三质检)如图所示，圆形闭合金属线圈在水平匀强磁场中匀速转动，转动周期为T，竖直转轴OO′过圆心且垂直于磁场方向。从线圈平面与磁场方向平行开始计时，当t＝时，线圈中的感应电动势为4 V，则线圈感应电动势的有效值为(　　) A．4 V　 B． V C． V　 D．4 V 5．(5分)如图所示的垂直于纸面向里的有界匀强磁场中有一个矩形线框abcd，线框以OO′为轴匀速转动，OO′与磁场右边界重合。若线框中产生电流的峰值为Im，由图示位置开始计时，则下列可以正确描述线框中电流随时间变化的图像是(　　) 6．(5分) (2024·广东卷)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 s内消耗的电能为1 J D．电阻两端电压表达式为u＝10sin 100πt(V) 7．(5分) (2024·广西柳州高三质检)为研究交变电流产生的规律，某研究小组把长60 m导线绕制成N＝100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度大小B＝0.1 T、方向水平向右的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO′转动。现让线圈从图示位置开始(t＝0)以恒定的角速度ω＝10π rad/s转动。下列说法正确的是(　　) A．t＝0时，线圈位于中性面位置 B．t＝0.05 s时，感应电流达到最大值 C．当bc＝2ab时，感应电动势的表达式为e＝2πsin 10πt(V) D．当ab＝ad时，感应电动势的有效值最大 8．(5分)(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，t＝0时刻线圈从中性面位置开始转动，电压传感器显示其产生的电压如图乙所示。下列说法正确的是( 　) A．线圈的转速为5π r/s B．传感器显示的交流电压表达式u＝12sin 5πt V C．线圈两端电压的有效值为6 V D．该交变电流可以直接加在击穿电压为6 V的电容器上 综合提升 9．(5分)如图所示电路，电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上，且R1＝R2＝10 Ω，正弦交流电的表达式为u＝20·sin 100πt(V)，R1和理想二极管D(正向电阻为0，反向电阻为无穷大)并联，则R2消耗的电功率为(　　) A．10 W　　 B．15 W C．25 W　　 D．30 W 10．(5分)在图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前周期电压按正弦规律变化，后周期电压恒定。电阻R的阻值为12 Ω，电表均为理想电表。下列判断错误的是(　　) A.电压表的示数为6 V B．电流表的示数为0.5 A C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9 J D．电阻R换成一个耐压值为6 V的电容，会被击穿 11．(5分) (多选)如图所示，虚线OO′左侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，凸形线框abcdefgh以虚线OO′为轴以角速度ω匀速转动，abch为边长为L的正方形，defg为边长为L的正方形，线框的总电阻为R，从图示位置开始计时，则(　　) A．在t＝0时刻，线框中的感应电流最大 B．在转过90°的过程中，线框中感应电流的瞬时值i随时间t变化的规律为i＝ C．线框感应电流的最大值为Imax＝ D．线框转过60°时的瞬时电动势为 12．(5分)如图所示，坐标系xOy的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为1.0 T，两块区域曲线边界的曲线方程为y＝0．5sin 2πx(m)(0≤x≤1.0 m)。现有一单匝矩形导线框abcd在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以2 m/s的速度做匀速直线运动，已知导线框长为1 m、宽为0.5 m、总电阻为1 Ω，开始时bc边与y轴重合，则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F做的功为(　　) A．0.25 J B．0.375 J C．0.5 J D．0.75 J 学科网（北京）股份有限公司 $