第36讲 交变电流的产生和描述（专项训练）（全国通用） 2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以交变电流的产生原理为核心，通过基础、重难、真题三级训练，系统覆盖中性面、有效值等关键物理量，体现物理观念与科学思维的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|16题（4题型）|聚焦交变电流产生条件、有效值等基础概念辨析|从产生原理（中性面）到瞬时值、有效值、平均值的递进描述| |重难·创新演练|3题|结合南鲲号、波浪发电等实际情境考查综合应用|通过模型建构深化电磁感应规律与交变电流特性的关联| |真题·实战演练|2题|针对有效值计算等高频考点强化|以真题为载体巩固能量观念与科学推理能力|

第36讲 交变电流的产生和描述 模拟·基础演练 1．【答案】A 2．【答案】A 3．【答案】D 4．【答案】B 5．【答案】D 6．【答案】C 7．【答案】C 8．【答案】C 9．【答案】B 10．【答案】C 11．【答案】B 12．【答案】A 13．【答案】C 14．【答案】D 15．【答案】C 16．【答案】C 重难·创新演练 17．【答案】C 18．【答案】C 19．【答案】B 真题·实战演练 20．【答案】B 21．【答案】BD 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第36讲 交变电流的产生和描述 目录 模拟·基础演练 1 题型01 交变电流的产生 1 题型02 交变电流的有效值 3 题型03 交变电流的瞬时值和最大值 5 题型04 交变电流的平均值 6 重难·创新演练 8 真题·实战演练 10 模拟·基础演练 考查重点：交变电流的中性面、最大值、瞬时值、有效值和平均值 ⏳题型01 交变电流的产生 1．（2026·河南驻马店·模拟预测）一台发电机的结构示意图如图甲所示，在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为2Ω，外接小灯泡的阻值为8Ω，外接电表均为理想交流电表，其他电阻忽略不计。下列说法正确的是（     ） A．在0.01s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 B．每秒内电流方向改变50次 C．电压表的示数为22V D．电源的输出功率为4.84W 2．（2025·河南·三模）如图所示，空间中存在方向与水平面成夹角的匀强磁场，导线框以恒定的角速度绕水平转轴按照图示方向转动，以图中导线框转到水平位置时为时刻，沿方向为电流正方向，则导线框中电流随时间的变化图像正确的是（　　） A． B． C． D． 3．（2026·天津和平·二模）如图所示为小型交流发电机的示意图，单匝矩形线框电阻不计，电刷外接电阻，电流表是理想交流电流表，线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动。从某时刻开始计时，穿过线框的磁通量随时间变化的表达式为，则下列说法正确的是（　　） A．计时起点时刻，线框位于中性面 B．时刻，线框中的电流改变方向 C．从计时起点位置转过时，电流表示数为 D．一个周期内，回路中产生的热量为 4．（2026·广东江门·一模）电动汽车的能量回收系统能将制动过程中的部分机械能转化为电能收集起来。如图所示，永磁铁在车轮和传动机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生感应电流通过整流器为蓄电系统充电，图示位置线圈所在平面与磁场方向相互垂直。下列说法正确的是（　　） A．机械能回收系统的工作原理是电流的磁效应 B．图示位置线圈磁通量的变化率为零 C．图示位置产生的感应电流的方向由P指向Q D．制动过程中产生的感应电流有效值一直不变 ⏳题型02 交变电流的有效值 5．（2026·河南驻马店·模拟预测）某大型陆上风力发电机结构简化后如图所示，风力叶轮以的转速匀速转动，通过升速齿轮带动发电机线圈在磁感应强度为的匀强磁场中转动。升速齿轮的转速比为（即叶轮转1圈，线圈转80圈），发电机线圈匝数为200匝，单匝线圈所围面积为。发电机内阻忽略不计。发电机产生的感应电动势的有效值为（     ） A． B． C． D． 6．（2026·山东青岛·三模）某款自行车车头灯发电机的结构示意图如图所示，转轴的一端固定磁铁，另一端装有摩擦小轮，线圈绕在固定形铁芯上，车轮转动时，通过小轮带动磁铁转动，在线圈中产生正弦交流电，给车头灯供电。已知小轮半径为，线圈匝数为匝，横截面积为，线圈所处位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为。当自行车以的速度匀速行驶时，线圈中产生的感应电动势有效值约为（    ） A． B． C． D． 7．（2026·湖北·二模）图，某测速装置中的一个竖直轮子由半径为的细圆环与辐条构成，辐条和细圆环质量不计。当轮子绕圆心匀速转动时，固定在轮子上的轻质小圆柱可带动“工”形支架在竖直方向运动。“工”形支架质量为，其上端是绝缘材料，下端是电阻为、长度为的金属横杆；金属横杆与平行导轨垂直且紧密接触。导轨间距也为，下端接有阻值为的定值电阻，整个导轨处于磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现对轮子施加外力，使轮子以角速度顺时针匀速转动，当小圆柱转动到左侧与轮子中心等高处开始计时（）。除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力、摩擦阻力不计，电路中电流的磁场忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A．金属横杆产生电动势的瞬时值为 B．金属横杆两端的电压大小为 C．从起，轮子转过圈过程中，整个回路产生的焦耳热为 D．从起，轮子转过圈过程中，轮子对支架做的功为 8．（2026·山东·三模）匝数为、总电阻为、面积为的正三角形线圈绕与底边平行、过中心点的轴以角速度匀速转动。在转轴右侧存在磁感应强度大小为，方向垂直平面向里的匀强磁场。从图示位置开始计时，则（     ） A．线圈中产生的感应电动势的最大值为 B．时刻，线圈中产生的感应电动势为 C．线圈中产生的感应电动势的有效值为 D．从图示位置经过后，流过导线的电荷量为 ⏳题型03 交变电流的瞬时值和最大值 9．（2026·重庆·二模）风速对高空作业的安全有较大影响，图甲是某型号塔吊风速报警仪，主要由风杯、电流传感器、报警灯、报警器（声音）组成，其原理简化图如图乙所示。当风吹向风杯时，风杯旋转带动线圈ABCD转动，电流传感器会记录下这段时间内电流i随时间t变化的图像如图丙所示。则下列说法正确的是（　　） A．风速越大，报警灯亮暗交替就越慢 B．风速越大，交变电流的最大值就越大 C．一个周期内，通过报警灯的电荷量为 D．交变电流的有效值为 10．（25-26高三上·山东青岛·开学考试）如图甲、乙所示，在、区域中的阴影部分，存在垂直平面向里的匀强磁场，边长均为的正方形线框与磁场边界重合。两线框都绕y轴以相同角速度匀速转动，则甲、乙线框中产生的感应电动势最大值之比为（    ） A． B． C． D． 11．（2025·山东泰安·模拟预测）如图所示，将一根有绝缘外壳的硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，导线两端a、b通过两小金属环与长直金属杆连接，a、b间距离为2L，正弦图形顶部、底部到杆的距离都是d，金属杆和金属环的电阻不计，金属导线电阻为R。在外力F作用下，导线可以在杆上无摩擦滑动。在导线右侧有一有界匀强磁场区域，磁场的左右边界与金属杆垂直，磁场的宽度为L，磁感应强度为B。若导线在外力F作用下沿杆以恒定的速度v向右运动，在运动过程中导线所在平面始终与磁场垂直。则在导线穿过磁场的过程中（　　） A．导线上有电流流过的时间为 B．导线上的电流最大值为 C．外力F做的功为 D．从b点进入磁场开始计时，导线上电流的瞬时值表达式为： 12．（2026·内蒙古兴安·二模）如图甲所示为一套模拟海浪发电，并给小风扇供电的装置示意图，模拟海浪在圆筒中涌动，使竖直筒内的水平绝缘活塞上下做简谐运动。活塞上表面固定一根长的金属棒，通过竖直导轨及导线与变压器的原线圈连接。金属棒运动的空间存在方向水平且垂直于、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出），金属棒产生的正弦式交流电如图乙所示，小风扇正常工作。已知理想变压器原、副线圈匝数比为，小风扇输入功率为，小风扇线圈电阻为，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．正常工作时小风扇的输出功率为 B．变压器原线圈中的电流有效值为 C．金属棒所受安培力大小的最大值为 D．金属棒的速度与时间的关系式为 ⏳题型04 交变电流的平均值 13．（2026·山西运城·一模）如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数，线圈的总电阻，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad的中点且垂直于磁场的转轴以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动的频率为 B．线圈中产生感应电动势的最大值为 C．由图甲处转过圈，电阻R上产生的热量为 D．由图甲处转过圈，通过电阻R的电荷量为0.1C 14．（2025·江苏苏州·三模）如图所示，电阻为r的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、b两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，bc边垂直纸面向外运动，则（　　） A．线框每转一圈，回路电流方向改变一次 B．定值电阻两端的电压为 C．线框内电流方向为dcba D．八分之一周期内通过R的电荷量为 15．（2025·湖南永州·一模）如图所示，匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴匀速转动，线框面积为，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下，列说法正确的是（　　） A．图示位置电路中的电流达到最大值 B．两端电压的有效值 C．交流电流表的示数 D．一个周期内通过的电荷量 16．（25-26高三下·广西规律·模拟预测）如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，线圈电阻为R，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则（　　） A．通过金属线框的磁通量最大值为 B．时，线框中的感应电流最大 C．0到时间内，通过线框的电量为 D．线框中产生的交变电动势的最大值为 重难·创新演练 设题创新:结合中国南鲲号考查交变电流的最大值和瞬时值(T17);结合18题图示交流发电装置考查交变电流最大值和有效值(T18);结合“L”形的金属框通过磁场考查有效值(T18); 17．（2026·山西·模拟预测）中国南鲲号是全球首个将波浪能发电、海水淡化、智能养殖功能集于一体的半潜式海上平台。如图所示为向x轴正方向传播的海水t=0时刻的波形图像，周期为4 s。发电机圆柱体浮杆定位于坐标值x=8 m处，此时浮杆振动的速率为v。套于磁铁S极上的发电线圈可与浮杆同步振动，线圈与一个理想变压器的原线圈连接。已知发电线圈共n匝，其圆半径为r，电阻忽略不计，N、S极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶50。磁铁、变压器等固定不动，下列判断正确的是（　　） A．t=2 s时刻，浮杆正随海水向上振动 B．t=0时刻，发电机产生的电动势为 C．t=0时刻开始，发电机产生电动势的表达式为 D．变压器副线圈输出电压的有效值为 18．（2026·山西晋中·模拟预测）如图所示的交流发电装置中，固定在水平面上的两根平行光滑金属导轨、电阻不计，间距为，导轨间存在竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。长度为、电阻为的导体棒垂直导轨放置（始终与导轨接触良好），与形中空刚性支架连接，水平圆盘可绕固定转轴匀速转动，固定在圆盘上的小圆柱（到的距离为）带动支架在水平方向做往复运动，从而使接在、间的灯泡（额定电压为，额定功率为）恰好正常发光。下列说法正确的是（     ） A．、间电压的最大值为 B．流过灯泡的电流的最大值为 C．圆盘转动的角速度为 D．发电机的供电效率为 19．（2026·山东·一模）如图所示，水平传送带以速度v匀速向左运动，右侧一“L”形的金属框abcdef固定在传送带上，随传送带一起向左匀速运动，金属框边长ab＝bc＝L，af＝ef＝2L。传送带运动过程中，经过一边长为2L的正方形空间区域，区域内存在与传送带表面垂直，磁感应强度大小为B的匀强磁场，金属框经过匀强磁场区域的过程中将产生交变感应电动势，则金属框中产生的感应电动势的有效值为（　　） A．BLv B． C． D． 真题·实战演练 高频考点：交变电流的有效值 20．（2025·贵州·高考真题）某同学将一底面半径为、高为的圆柱形绝缘竹笼改造成仓鼠玩具。如图，在竹笼柱面上平行于轴线固定有一长为的轻质金属棒，其两端通过导线连接一电阻为的小灯泡，竹笼所在区域存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若仓鼠在竹笼中奔跑时，竹笼绕水平中轴线以角速度匀速转动，小灯泡电阻视为不变，不计其他电阻，则竹笼转动一圈小灯泡消耗的电能为（　　） A． B． C． D． 21．（2025·浙江·高考真题）如图1所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图2所示，周期为。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为的导电圆环I，与磁场边界相切的半径为的导电圆环Ⅱ，电阻均为R，圆心O对圆环Ⅱ上P、Q两点的张角；另有一可视为无限长的直导线CD。导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则（　 ） A．圆环I中电流的有效值为 B．时刻直导线CD电动势为 C．时刻圆环Ⅱ中电流为 D．时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第36讲 交变电流的产生和描述 目录 模拟·基础演练 1 题型01 交变电流的产生 1 题型02 交变电流的有效值 4 题型03 交变电流的瞬时值和最大值 7 题型04 交变电流的平均值 11 重难·创新演练 15 真题·实战演练 18 模拟·基础演练 考查重点：交变电流的中性面、最大值、瞬时值、有效值和平均值 ⏳题型01 交变电流的产生 1．（2026·河南驻马店·模拟预测）一台发电机的结构示意图如图甲所示，在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为2Ω，外接小灯泡的阻值为8Ω，外接电表均为理想交流电表，其他电阻忽略不计。下列说法正确的是（     ） A．在0.01s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 B．每秒内电流方向改变50次 C．电压表的示数为22V D．电源的输出功率为4.84W 【答案】A 【详解】A．在0.01s时，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，故A正确； B．由乙图可知，交变电流的周期为 根据一个周期内电流方向改变两次，可得每秒钟内电流方向改变次数为，故B错误； C．外接电阻R两端的电压，故C错误； D．由乙图可知，交变电源电动势的最大值为 则电源电动势的有效值为 根据闭合回路的欧姆定律可得 则电源的输出功率为，故D错误。 故选A。 2．（2025·河南·三模）如图所示，空间中存在方向与水平面成夹角的匀强磁场，导线框以恒定的角速度绕水平转轴按照图示方向转动，以图中导线框转到水平位置时为时刻，沿方向为电流正方向，则导线框中电流随时间的变化图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据楞次定律可知，时刻线圈中的电流方向为，与规定正方向相同，故时刻，线圈中的电流为正值；当线圈由图示位置转过时，即 此时线圈正好处于中性面，其电动势、电流均为零。所以导线框中电流随时间的变化图像正确的是A选项。 故选A。 3．（2026·天津和平·二模）如图所示为小型交流发电机的示意图，单匝矩形线框电阻不计，电刷外接电阻，电流表是理想交流电流表，线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动。从某时刻开始计时，穿过线框的磁通量随时间变化的表达式为，则下列说法正确的是（　　） A．计时起点时刻，线框位于中性面 B．时刻，线框中的电流改变方向 C．从计时起点位置转过时，电流表示数为 D．一个周期内，回路中产生的热量为 【答案】D 【详解】A．计时起点时刻线框平面与磁场方向平行，磁通量为零，不是中性面，故A错误； B．时，代入得 磁通量为0，线框在垂直中性面位置，电流方向不改变，故B错误； C．感应电动势（V） 电动势的有效值 电流表测量的是电流的有效值，所以电流表示数为，故C错误； D．根据磁通量随时间变化的表达式可得角速度 周期 一个周期内产生的热量为，故D正确。 故选D。 4．（2026·广东江门·一模）电动汽车的能量回收系统能将制动过程中的部分机械能转化为电能收集起来。如图所示，永磁铁在车轮和传动机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生感应电流通过整流器为蓄电系统充电，图示位置线圈所在平面与磁场方向相互垂直。下列说法正确的是（　　） A．机械能回收系统的工作原理是电流的磁效应 B．图示位置线圈磁通量的变化率为零 C．图示位置产生的感应电流的方向由P指向Q D．制动过程中产生的感应电流有效值一直不变 【答案】B 【详解】A．机械能回收系统的工作原理是电磁感应，而不是电流的磁效应，故A错误； BC．在图示位置，线圈的磁通量最大，线圈磁通量的变化率为零，无感应电流，故B正确，C错误； D．感应电动势有效值，电流有效值为，制动过程中磁铁转速减小，产生感应电流的有效值减小，故D错误。故选B。 ⏳题型02 交变电流的有效值 5．（2026·河南驻马店·模拟预测）某大型陆上风力发电机结构简化后如图所示，风力叶轮以的转速匀速转动，通过升速齿轮带动发电机线圈在磁感应强度为的匀强磁场中转动。升速齿轮的转速比为（即叶轮转1圈，线圈转80圈），发电机线圈匝数为200匝，单匝线圈所围面积为。发电机内阻忽略不计。发电机产生的感应电动势的有效值为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，风力叶轮的转速为，升速齿轮的转速比为，则发电机线圈的转速为线圈转动的角速度为 发电机产生的感应电动势的最大值为 感应电动势的有效值为故选D。 6．（2026·山东青岛·三模）某款自行车车头灯发电机的结构示意图如图所示，转轴的一端固定磁铁，另一端装有摩擦小轮，线圈绕在固定形铁芯上，车轮转动时，通过小轮带动磁铁转动，在线圈中产生正弦交流电，给车头灯供电。已知小轮半径为，线圈匝数为匝，横截面积为，线圈所处位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为。当自行车以的速度匀速行驶时，线圈中产生的感应电动势有效值约为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】小轮转动的角速度 线圈中产生的感应电动势最大值为有效值为 故选C。 7．（2026·湖北·二模）图，某测速装置中的一个竖直轮子由半径为的细圆环与辐条构成，辐条和细圆环质量不计。当轮子绕圆心匀速转动时，固定在轮子上的轻质小圆柱可带动“工”形支架在竖直方向运动。“工”形支架质量为，其上端是绝缘材料，下端是电阻为、长度为的金属横杆；金属横杆与平行导轨垂直且紧密接触。导轨间距也为，下端接有阻值为的定值电阻，整个导轨处于磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现对轮子施加外力，使轮子以角速度顺时针匀速转动，当小圆柱转动到左侧与轮子中心等高处开始计时（）。除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力、摩擦阻力不计，电路中电流的磁场忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A．金属横杆产生电动势的瞬时值为 B．金属横杆两端的电压大小为 C．从起，轮子转过圈过程中，整个回路产生的焦耳热为 D．从起，轮子转过圈过程中，轮子对支架做的功为 【答案】C 【详解】A．时，小圆柱位于轮子左侧与中心等高处，此时小圆柱的速度方向竖直向下，大小为v=ωd 金属横杆切割磁感线的速度最大，产生的感应电动势最大，为 此后小圆柱向下运动，竖直分速度减小，电动势减小。故电动势的瞬时值表达式应为余弦函数，即，故A错误； B．金属横杆两端的电压为路端电压，其最大值 有效值，故B错误； C．从起，轮子转过圈过程中，即经过时间电流按余弦规律变化，产生的焦耳热可以用有效值计算。电流有效值整个回路产生的焦耳热，故C正确； D．从起，轮子转过圈过程中，支架向上运动距离为d，速度由ωd减小到0。根据能量守恒定律，轮子对支架做的功W、重力做的功、安培力做的功之和等于动能的变化量。根据功能关系可知 即解得，故D错误。故选C。 8．（2026·山东·三模）匝数为、总电阻为、面积为的正三角形线圈绕与底边平行、过中心点的轴以角速度匀速转动。在转轴右侧存在磁感应强度大小为，方向垂直平面向里的匀强磁场。从图示位置开始计时，则（     ） A．线圈中产生的感应电动势的最大值为 B．时刻，线圈中产生的感应电动势为 C．线圈中产生的感应电动势的有效值为 D．从图示位置经过后，流过导线的电荷量为 【答案】C 【详解】A．线圈只有右侧一半在磁场中转动，重心将高分为，过点且平行于底边的转轴将线圈分为两部分，正三角形有效面积为，梯形有效面积为，则感应电动势的最大值为，故A错误； B．从图示位置（线圈平面与磁场垂直）开始计时，感应电动势的瞬时值是一个分段函数，当梯形在磁场中时感应电动势的瞬时值表达式为 当三角形在磁场中时感应电动势的瞬时值表达式为，故B错误； C．一个周期内，设有效值为，根据有效值的定义 解得，故C正确； D．对应的圆心角线圈初始磁通量转过后线圈在磁场中的有效面积为磁通量流过导线的电荷量，故D错误。故选C。 ⏳题型03 交变电流的瞬时值和最大值 9．（2026·重庆·二模）风速对高空作业的安全有较大影响，图甲是某型号塔吊风速报警仪，主要由风杯、电流传感器、报警灯、报警器（声音）组成，其原理简化图如图乙所示。当风吹向风杯时，风杯旋转带动线圈ABCD转动，电流传感器会记录下这段时间内电流i随时间t变化的图像如图丙所示。则下列说法正确的是（　　） A．风速越大，报警灯亮暗交替就越慢 B．风速越大，交变电流的最大值就越大 C．一个周期内，通过报警灯的电荷量为 D．交变电流的有效值为 【答案】B 【详解】A．风速越大，风杯转动越快，线圈转动频率越高，报警灯亮暗交替就越快，故A错误； B．风速越大，风杯转动越快，线圈转动角速度ω越大，根据交变电流最大值公式 可知交变电流的最大值就越大，故B正确； C．线圈转一周磁通量变化量为0，平均电动势为0，平均电流为0，故通过报警灯的电荷量为0，故C错误； D．交变电流的有效值为，故D错误。 故选B。 10．（25-26高三上·山东青岛·开学考试）如图甲、乙所示，在、区域中的阴影部分，存在垂直平面向里的匀强磁场，边长均为的正方形线框与磁场边界重合。两线框都绕y轴以相同角速度匀速转动，则甲、乙线框中产生的感应电动势最大值之比为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】甲图中，以左侧分析，磁场分布在中，甲旋转时感应电动势不断增大，而在后续的过程中由于没有切割磁感线，感应电动势为零，感应电动势逐渐减小至零，且线圈旋转和时感应电动势大小相等，因此旋转时甲线框感应电动势最大，在时刻，甲的磁通量最大，感应电动势为0，所以时甲的感应电动势为 当时最大，为 乙图中，在时刻，磁通量最大为 感应电动势为0，所以时乙的感应电动势为 当时最大，为 所以比值为 故选C。 11．（2025·山东泰安·模拟预测）如图所示，将一根有绝缘外壳的硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，导线两端a、b通过两小金属环与长直金属杆连接，a、b间距离为2L，正弦图形顶部、底部到杆的距离都是d，金属杆和金属环的电阻不计，金属导线电阻为R。在外力F作用下，导线可以在杆上无摩擦滑动。在导线右侧有一有界匀强磁场区域，磁场的左右边界与金属杆垂直，磁场的宽度为L，磁感应强度为B。若导线在外力F作用下沿杆以恒定的速度v向右运动，在运动过程中导线所在平面始终与磁场垂直。则在导线穿过磁场的过程中（　　） A．导线上有电流流过的时间为 B．导线上的电流最大值为 C．外力F做的功为 D．从b点进入磁场开始计时，导线上电流的瞬时值表达式为： 【答案】B 【详解】A．正弦形金属导线穿过磁场的过程都有电流，则有电流的时间为，故A错误； B．切割磁感线的有效长度最大值为2d时，感应电流最大，则有感应电动势的最大值 最大电流为，故B正确； CD．正弦形金属导线穿过磁场的过程，在0~L的距离上产生的电流大小的变化规律与离开时在2L~3L的距离上产生的电流大小的变化规律相同，所以 则导线从开始向右运动到L的过程中 则电流的瞬时值 则此过程中电动势的最大值为 有效值为 导线从L向右运动到2L的过程中 则电流的瞬时值 则此过程中电动势的最大值为 有效值为 导线从2L向右运动到3L的过程与导线从开始向右运动L的过程相同，在整个过程中产生的内能为 根据能量守恒定律可知外力做的功为，故CD错误。 故选B。 12．（2026·内蒙古兴安·二模）如图甲所示为一套模拟海浪发电，并给小风扇供电的装置示意图，模拟海浪在圆筒中涌动，使竖直筒内的水平绝缘活塞上下做简谐运动。活塞上表面固定一根长的金属棒，通过竖直导轨及导线与变压器的原线圈连接。金属棒运动的空间存在方向水平且垂直于、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出），金属棒产生的正弦式交流电如图乙所示，小风扇正常工作。已知理想变压器原、副线圈匝数比为，小风扇输入功率为，小风扇线圈电阻为，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．正常工作时小风扇的输出功率为 B．变压器原线圈中的电流有效值为 C．金属棒所受安培力大小的最大值为 D．金属棒的速度与时间的关系式为 【答案】A 【详解】A．原线圈电压有效值 根据理想变压器变压规律 代入数据解得 小风扇输入功率 解得 小风扇的热功率 输出功率为输入功率减去热功率，故A正确； B．根据理想变压器电流规律 解得原线圈电流有效值，故B错误； C．原线圈电流最大值 安培力最大值，故C错误； D．由图乙可知，感应电动势的瞬时值为 金属棒切割磁感线产生感应电动势 联立解得金属棒的速度与时间的关系式，故D错误。故选A。 ⏳题型04 交变电流的平均值 13．（2026·山西运城·一模）如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数，线圈的总电阻，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad的中点且垂直于磁场的转轴以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动的频率为 B．线圈中产生感应电动势的最大值为 C．由图甲处转过圈，电阻R上产生的热量为 D．由图甲处转过圈，通过电阻R的电荷量为0.1C 【答案】C 【详解】A．由题图乙知，线圈转动周期 频率为，故A错误； B．感应电动势最大值 而 代入数据得，故B错误； C．感应电动势有效值 电路中电流有效值 由题图甲处转过圈的时间 电阻上产生的热量，故C正确； D．通过电阻的电荷量 由题图甲处转过圈，则 解得，故D错误。 故选C。 14．（2025·江苏苏州·三模）如图所示，电阻为r的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、b两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值为R。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，bc边垂直纸面向外运动，则（　　） A．线框每转一圈，回路电流方向改变一次 B．定值电阻两端的电压为 C．线框内电流方向为dcba D．八分之一周期内通过R的电荷量为 【答案】D 【详解】A．每当线圈经过线圈平面与磁场垂直位置时电流方向改变一次，则线框每转一圈，回路电流方向改变二次，选项A错误； B．感应电动势的最大值 定值电阻两端的电压为，选项B错误； C．线框在转动过程中，bc边切割磁感线的方向在不断的变化，所以产生的是交流电，通过线框中电流方向在不断的变化，选项C错误； D．八分之一周期内通过R的电荷量为，选项D正确。 故选D。 15．（2025·湖南永州·一模）如图所示，匝矩形导线框以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴匀速转动，线框面积为，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻、理想交流电流表和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大下，列说法正确的是（　　） A．图示位置电路中的电流达到最大值 B．两端电压的有效值 C．交流电流表的示数 D．一个周期内通过的电荷量 【答案】C 【详解】A．由题图可知，图示位置磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以此时通过R的电流为零，故A错误； B．有题意可知，R两端的电压随时间的变化规律如图所示 电动势的最大值为设电压的有效值为U，在一个周期内有 解得故B错误； C．交流电流表的示数为电流的有效值即故C正确； D．在一个周期内，只有半个周期的时间有电流通过R，一个周期内通过R的电荷量为 其中，解得故D错误。故选C。 16．（25-26高三下·广西规律·模拟预测）如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，线圈电阻为R，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则（　　） A．通过金属线框的磁通量最大值为 B．时，线框中的感应电流最大 C．0到时间内，通过线框的电量为 D．线框中产生的交变电动势的最大值为 【答案】C 【详解】A．图示位置穿过线框的磁通量最大，为故A错误 B．当时，可知线框刚好振动一圈，回到图示位置，此时穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率为0，感应电动势为0，感应电流为0，故B错误； C．当，即线圈转到与图示垂直位置，此时磁通量为零，则0到时间内，通过线框的电量为故C正确； D．线框中产生的交变电动势的最大值为故D错误。故选C。 重难·创新演练 设题创新:结合中国南鲲号考查交变电流的最大值和瞬时值(T17);结合18题图示交流发电装置考查交变电流最大值和有效值(T18);结合“L”形的金属框通过磁场考查有效值(T18); 17．（2026·山西·模拟预测）中国南鲲号是全球首个将波浪能发电、海水淡化、智能养殖功能集于一体的半潜式海上平台。如图所示为向x轴正方向传播的海水t=0时刻的波形图像，周期为4 s。发电机圆柱体浮杆定位于坐标值x=8 m处，此时浮杆振动的速率为v。套于磁铁S极上的发电线圈可与浮杆同步振动，线圈与一个理想变压器的原线圈连接。已知发电线圈共n匝，其圆半径为r，电阻忽略不计，N、S极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶50。磁铁、变压器等固定不动，下列判断正确的是（　　） A．t=2 s时刻，浮杆正随海水向上振动 B．t=0时刻，发电机产生的电动势为 C．t=0时刻开始，发电机产生电动势的表达式为 D．变压器副线圈输出电压的有效值为 【答案】C 【详解】A．波沿正方向传播，根据上下坡法：沿传播方向，下坡段质点向上振动，上坡段质点向下振动。处于下坡段，因此时浮杆向上振动；周期，为半个周期，浮杆在最高点，浮杆向下振动，A错误； B．辐向磁场中，线圈速度始终与磁感应强度垂直，匝线圈的感应电动势，B错误； C．角频率 时浮杆在平衡位置，速度最大为，感应电动势最大，最大值 因此电动势瞬时表达式为 ，C正确； D．原线圈电动势最大值 有效值 变压器匝数比 因此副线圈有效值 ，D错误。 故选 C。 18．（2026·山西晋中·模拟预测）如图所示的交流发电装置中，固定在水平面上的两根平行光滑金属导轨、电阻不计，间距为，导轨间存在竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。长度为、电阻为的导体棒垂直导轨放置（始终与导轨接触良好），与形中空刚性支架连接，水平圆盘可绕固定转轴匀速转动，固定在圆盘上的小圆柱（到的距离为）带动支架在水平方向做往复运动，从而使接在、间的灯泡（额定电压为，额定功率为）恰好正常发光。下列说法正确的是（     ） A．、间电压的最大值为 B．流过灯泡的电流的最大值为 C．圆盘转动的角速度为 D．发电机的供电效率为 【答案】C 【详解】A．灯泡正常发光，说明N、Q间电压的有效值为U。由于导体棒做简谐运动，产生的是正弦交流电，电压最大值，故A错误； B．流过灯泡的电流有效值，则电流的最大值，故B错误； C．小圆柱A做匀速圆周运动 从小圆柱A运动到最右端开始计时，导体棒CD的速度为的水平分量 故CD做简谐运动，最大速度 感应电动势的最大值 电路中电流的有效值根据闭合电路欧姆定律，电动势有效值 又得 解得圆盘转动的角速度为，故C正确； D．发电机的供电效率，故D错误。 故选C。 19．（2026·山东·一模）如图所示，水平传送带以速度v匀速向左运动，右侧一“L”形的金属框abcdef固定在传送带上，随传送带一起向左匀速运动，金属框边长ab＝bc＝L，af＝ef＝2L。传送带运动过程中，经过一边长为2L的正方形空间区域，区域内存在与传送带表面垂直，磁感应强度大小为B的匀强磁场，金属框经过匀强磁场区域的过程中将产生交变感应电动势，则金属框中产生的感应电动势的有效值为（　　） A．BLv B． C． D． 【答案】B 【详解】金属框通过磁场区域过程需要的时间 金属框af边切割磁感线，产生的电动势大小为E1＝2BLv 经过的时间为 af、bc、de边切割磁感线，产生的电动势大小为E2＝BLv 经过的时间为 af边离开磁场，bc、de边切割磁感线，产生的电动势大小为E3＝2BLv 方向与E1相反，经过的时间为 af、bc边离开磁场，de边切割磁感线，产生的电动势大小为E4＝BLv 方向与E1相反，经过的时间为 如图所示 设金属框的电阻为R，根据有效值的定义有代入数据可得 故选B。 真题·实战演练 高频考点：交变电流的有效值 20．（2025·贵州·高考真题）某同学将一底面半径为、高为的圆柱形绝缘竹笼改造成仓鼠玩具。如图，在竹笼柱面上平行于轴线固定有一长为的轻质金属棒，其两端通过导线连接一电阻为的小灯泡，竹笼所在区域存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若仓鼠在竹笼中奔跑时，竹笼绕水平中轴线以角速度匀速转动，小灯泡电阻视为不变，不计其他电阻，则竹笼转动一圈小灯泡消耗的电能为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据正弦式交流电产生原理可知，交流电最大值为 电压有效值为 竹笼转动一圈小灯泡消耗的电能为 故选B。 21．（2025·浙江·高考真题）如图1所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图2所示，周期为。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为的导电圆环I，与磁场边界相切的半径为的导电圆环Ⅱ，电阻均为R，圆心O对圆环Ⅱ上P、Q两点的张角；另有一可视为无限长的直导线CD。导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则（　 ） A．圆环I中电流的有效值为 B．时刻直导线CD电动势为 C．时刻圆环Ⅱ中电流为 D．时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为 【答案】BD 【详解】A．由题图可知，在内和内圆环I中的电流大小均为 在内圆环I中的电流大小为设圆环I中电流的有效值为，根据有效值定义可得联立解得故A错误； B．设右侧又一无限长的直导线对称的无限长的直导线与构成回路，则时刻，、回路产生的总电动势为 根据对称性可知时刻直导线CD电动势为，故B正确； C．由于圆环Ⅱ处于磁场外部，通过圆环Ⅱ的磁通量一直为0，所以圆环Ⅱ不会产生感应电流，则时刻圆环Ⅱ中电流为0，故C错误； D．以O点为圆心，过程P、Q两点圆轨道，在时刻产生的电动势为 则P、Q两点间圆弧的电动势为 由于P、Q两点间圆弧与圆环Ⅱ上PQ构成回路不会产生感应电流，则圆环Ⅱ上PQ间电动势为，故D正确。故选BD。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $