11.1.1 交变电流的产生 学案 -2026届高考物理一轮复习

该高中物理学案系统梳理了交变电流产生的核心考点，涵盖交变电流定义、正弦式电流产生条件、中性面特点及变化规律等内容，通过课前填空题、判断题构建知识框架，结合课堂例题与变式题，引导学生自主关联磁通量变化与感应电动势关系，形成完整的物理观念体系。 亮点在于自主诊断与科学思维培养，课前判断题帮助学生快速定位薄弱点，课堂例题（如中性面特点分析、表达式推导）强化模型建构与科学推理，课后高考真题演练提升应用能力。学生通过反馈表反思总结，教师可据此实施个性化指导，有效培养自主复习能力与学科核心素养。

第11章 交变电流 第1讲 第1课时 交变电流的产生（2026年高考） 第11章 交变电流 第1讲 第1课时 交变电流的产生 课前复习 一、交变电流、交变电流的图像 1．交变电流 (1)定义：大小和方向均随时间做（ ）变化的电流叫作交变电流。 (2)图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，图a、b、c、d所示电流都属于交变电流，其中按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图a所示。 2．正弦式交变电流的产生和变化规律 (1)产生：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴（ ）产生的电流是正弦式交变电流。 (2)中性面 ①中性面：与（ ）垂直的平面称为中性面。 ②中性面的特点以及与峰值面(中性面的垂面)的比较 图示 位置 中性面位置 与中性面垂直的位置 特点 B⊥S B∥S Φ＝BS，最大 Φ＝0，最小 e＝n＝0，最小 e＝n＝nBSω，最大 感应电流为零，方向改变 感应电流最大，方向不变 (3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向（ ），一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变（ ）。 (4)正弦式交流电的图像：如果从线圈位于（ ）开始计时，其图像为正弦曲线。如图甲、乙所示。 (5)变化规律 正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时) ①电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt，其中ω表示线圈转动的角速度，Em＝（ ）。 ②负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsinωt。 ③电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt。 二、判断题 1．将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕位于线圈平面内且垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的一定是正弦式交变电流。(　　) 2．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过中性面时，线圈中的感应电动势最大。(　　) 3．我国使用的交变电流周期是0.02 s，电流方向每秒改变100次。(　　) 课堂讲解 例1、（交变电流判断）下图中不表示交变电流的是(　　) 变式1、（多选）（教材选择性必修二P66页A组第1题）下列各情况中，线圈都以角速度ω绕转动轴匀速转动，能产生交变电流的是（ ） A B C D 例2、（交变电流特点）(人教版选择性必修第二册·P51·T1改编)(多选)关于中性面，下列说法正确的是(　　) A．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零 B．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大 C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次 D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次 变式2、（教材选择性必修二P55页第1题）我国电网中交变电流的周期是0.02 s，1 s内电流的方向发生多少次变化？ 例3、（交变电流表达式）（教材选择性必修二P51页第2题）设磁感应强度为0.01 T，单匝线圈边长AB为20 cm，宽BC为10 cm，转速n＝50 r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值。 变式3、（教材选择性必修二P51页第3题）一台发电机产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值Em＝400 V，线圈匀速转动的角速度ω＝314 rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式（设0时刻电动势瞬时值为0）。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2 kΩ，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。 例4、（2022·浙江1月卷·T9）如图所示，甲图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；乙图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 变式4、（教材选择性必修二P66页B组第1题）面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图3-3甲、乙所示的磁场中。甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动；乙图中磁场变化规律为B＝B0cost，从图示位置开始计时。请比较两个线圈： （1）磁通量的变化规律； （2）感应电动势的变化规律。 课后巩固 1、（2025·北京·高考真题）如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为 B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C．线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上 D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为 2、（多选）（2024·新疆河南·高考真题）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．电流最大 C．电流方向由P指向Q D．电流方向由Q指向P 3、（2024·山东·高考真题）如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（　　） A．B．C．D． 4、（2022·海南·高考真题）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（    ） A． B． C． D． 本节课反馈（学生填写建议并反馈本节课掌握情况）： 参考答案： 课前复习 1、 周期性 匀速转动 磁感线 发生改变 2次 NBSω 二、判断题 1.√　2.×　3.√　 课堂讲解 例1、答案　A 解析　大小和方向都发生周期性变化的电流是交变电流，A项的电流方向不变，所以A是直流电而不是交流电，B、C、D项中的电流都是交变电流，故选A。 变式1、答案 当线圈绕着垂直于磁场方向的转轴转动时，会产生交变电流，绕平行于磁场方向的轴转动时不会产生交变电流。第一个图不能产生感应电流，其余均可以。 例2、答案　AC 解析　线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次，B、D错误，A、C正确。 变式2、答案 100次 解析 一个周期内，交变电流的方向变化2次，所以1s内电×2=100（次）。 例3、 答案 6.28×10-2 V 解析 单匝线圈转到线圈平面与磁场方向平行的位置时，感应电动势最大， Em= 2BlABv= BlABlBC= BlABlBC2n=0.01×0.20×0.10×2×50 V=6.28×10-2V。
 变式3、答案 0.2A A 解析 由题可知，发电机线圈平面位于中性面时开始计时，感应电动势瞬时值表达式为 V,电路中电流的峰值为A,电流的瞬时值表达式为 A 例4、答案A 解析 A．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； B．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； C．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； D．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； 故选A。 变式4、答案 （1）相同 （2）相同 解析 （1）甲图中穿过线圈的磁通量为，乙图
中穿过线圈的磁通量为，所以穿过两线圈的磁通量变化规律相同。
 （2）由于穿过两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中产生的感应电动势的变化规律相同。 课后巩固 1、【答案】C 【详解】A．根据题意可知，该交流电的频率为 故A错误； B．线圈转到图示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故B错误； C．根据题意，由右手定则可知，线圈转到图示位置时，电流由，由左手定则可知，边受到的安培力方向向上，故C正确； D．根据题意，由公式可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，为，故D错误。 故选C。 2、【答案】BD 【详解】如图开始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，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Q指向P。 故选BD。 3、【答案】C 【详解】根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为 由题图丙可知，磁场区域变化后，当时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为 C正确。 故选C。 4、【答案】A 【详解】图示位置线框处于与中性面垂直的平面，竖直长边垂直切割磁感线，此时产生的感应电动势最大为 根据正弦式交变电流的表达式可知感应电动势随时间的变化关系为 故选A。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $