专题15 交流电的产生及描述 专项训练-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 聚焦交流电产生原理与描述量，通过概念辨析、图像分析、公式应用及综合计算，系统构建从基础到综合的知识逻辑链，培养物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|1题|判断交变电流定义|从电流方向周期性变化切入，建立交变电流认知基础| |图像分析|4题|i-t/Φ-t/U-t图像解读|结合图像理解磁通量、电动势与时间关系，深化运动和相互作用观念| |公式应用|5题|有效值/瞬时值/周期计算|应用法拉第电磁感应定律推导表达式，强化科学推理能力| |综合计算|4题|电动势/电量/功率综合题|整合电路知识与能量转化，提升模型建构与问题解决能力|

专题15 交流电的产生及描述——专项训练 1．下列图像中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 2．一交流发电机产生的正弦式交变电流的电流i随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A． 时穿过线圈的磁通量最大 B．该交变电流的表达式为 C．额定电流为2A的用电器可以在此电流下正常工作 D．发电机负载上1Ω的定值电阻1min内产生的热量为120J 3．如图所示为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 4．小型交流发电机中，阻值是1Ω的金属线圈在磁场中转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图。将此线圈与一个9Ω的电阻R构成闭合电路，不计电路的其他电阻，则通过R的电流（　　） A．周期是0.125s B．频率是8Hz C．有效值是    D．有效值是 5．2008年南方发生了大面积冰灾，许多电线塔被压垮倒塌，电力供应受严重影响，许多企业自备了小型发电机保障用电。如图甲为一台小型发电机的结构及供电示意图，内阻为的线圈在匀强磁场中匀速转动，发电机输出的电压随时间变化的规律如图乙。电压表和电流表均为理想电表。则（　　） A．在时，电压表的示数为 B．在时，穿过线圈的磁通量为零 C．时，穿过线圈的磁通量的变化率为零 D．发电机线圈转动的角速度大小为 6．某矩形闭合金属线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t按如图所示正弦规律变化。则时刻（    ） A．穿过该线圈的磁通量最小 B．穿过该线圈的磁通量最大 C．该线圈中的电流最大 D．该线圈中的电流不为零 7．图甲为交流发电机，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动，电阻 ，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻 R 两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．发电机工作原理是电流的磁效应 B． 时，电路中电流表示数为 C．电阻R中的电流方向每秒钟变化 50 次 D．线圈中产生的电动势瞬时值表达式为 8．如图所示，在竖直虚线MN左侧空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，单匝矩形线圈abcd的面积为S，cd边与MN重合，且绕cd边以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．线圈中产生的是正弦式交变电流 B．图示位置的电流方向沿顺时针 C．图示位置的瞬时电动势为 D．线圈中电动势的有效值为 9．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最小 D．线圈中电流方向为d→c→b→a 10．如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势随时间的变化图像如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，则下列说法中正确的是（　　） A．0.03s末穿过线圈的磁通量最大 B．该交流电电流方向每秒改变50次 C．电阻在1分钟内产生的热量为 D．从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为 11．一电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为，该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为。若甲、乙两图中的U0、所表示的电压值、周期值是相同的，则甲中交流电压有效值为___________，乙中交流电压有效值为___________ 12．如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求： (1)线圈中感应电动势的瞬时表达式； (2)线圈转过时电动势的瞬时值多大； (3)电路中电流表和电压表示数各是多少。 (4)线圈每转过一周，外力所做的功。 (5)线圈转过的过程中流过电阻R的电量。 13．一个小型应急交流发电机，内部为N=50匝面积S=0.04m2的正方形线圈，线圈在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机对一电阻为R=10的电灯供电，线路中其它电阻不计，若发电机的转动角速度为ω=100rad/s时，电灯正常发光。求： (1)交流发电机发出的电动势的最大值； (2)写出从图中位置开始计时，交流发电机发出的电动势的表达式； (3)写出电动势的有效值； (4)电灯正常发光的功率； (5)从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电量。 14．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。，求： (1)交流发电机产生的电动势最大值； (2)线框从图示位置开始转过60°时，线圈中产生的感应电动势多大？ (3)在时间内通过R的电荷量。 (4)一个周期内外力对线圈做的功。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《专题15 交流电的产生及描述——专项训练》参考答案： 1．D 【详解】ABC．交变电流的方向随时间做周期性变化，三个图中电流均为交变电流；故ABC错误； D．图中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．时流过线圈的电流最大，此时穿过线圈的磁通量变化率最大，磁通量为零，故A错误； B．该交变电流的表达式为 代入数据可得 故B错误； C．改交变电流的最大值为，则有效值为 则额定电流为2A的用电器可以在此电流下不能正常工作，故C错误； D．发电机负载上1Ω的定值电阻1min内产生的热量为 代入数据可得 故D正确。 故选D。 3．B 【详解】设交流电电流的有效值为Ⅰ，周期为T，电阻为R，则有 解得 故选B。 4．C 【详解】AB．由感应电动势的图象可得，交变电流的周期为0.250s，则通过R的电流周期为0.250s，频率 故AB错误， CD．图像可知电动势有效值 则通过R的电流 故C正确，D错误。 故选C。 5．C 【详解】A.电压表测量的是用电器两端的电压且为有效值，示数为，故A错误； B.由乙图可知，在时发电机的输出电压为零，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，故B错误； C.在时发电机的输出电压为零，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C正确； D.由乙图可知，交变电流的周期为，发电机线圈转动的角速度为，故错误。 故选C。 6．B 【详解】AB．由图像易知，时刻穿过该线圈的磁通量最大，A错误B正确； CD．由图像易知，时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，产生的感应电动势为零，线圈中的电流为零，CD均错误。 故选B。 7．D 【详解】A．交流发电机的工作原理是电磁感应，A 错误； B．时，线圈产生的感应电动势瞬时值，感应电流的瞬时值 电流有效值为1A，故电流表示数为1A，B 错误； C．交流电的周期 ，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，C 错误； D．线圈从此位置开始计时，产生的交流电电动势 ，D 正确。 故选 D。 8．D 【详解】A．线圈每转动一周，就有半个周期不在磁场中，因此线圈中产生的不是是正弦式交变电流，而是有间断的交变电流，故A错误； BC．线圈在图示位置为中性面，此时瞬时电动势和电流均为0，故BC错误； D．电动势的最大值为 由公式，解得电动势的有效值为 故D正确。 故选D。 9．D 【详解】A．中性面是垂直于磁感应强度，题中该位置与中性面垂直，故A错误； BC．在题中该位置，线框切割磁感线的速度最快，其瞬时感应电动势最大，磁通量变化率最大，故BC错误； D．根据楞次定律，线圈中电流方向为d→c→b→a，故D正确。 故选D。 10．BD 【详解】A．由图乙知，0.03s末线圈产生的感应电动势最大，则0.03s末线圈平面与磁场平行，线圈的磁通量为0，故A错误； B．交流电周期为0.04s，电流每个周期方向改变两次，所以该交流电电流方向每秒改变50次，故B正确； C．由图乙知，线圈产生感应电动势的最大值 则线圈的最大电流 电阻在1分钟内产生的热量为 故C错误； D．从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为 结合C选项中的感应电动势的最大值表达式可知 故D正确。 故选BD。 11． 2U0 【详解】[1]由甲图可知交流电压有效值为； [2]由乙图知根据热效应，有 解得 12．(1) (2) (3)， (4) (5) 【详解】（1）角速度为 线圈中感应电动势的最大值为 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时表达式为 （2）线圈转过s时，电动势的瞬时值为 （3）电流表的示数为电流的有效值，由闭合电路欧姆定律可得 其中 联立解得 电压表的示数为路端电压有效值，则有 （4）线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热，则有 代入数据解得 （5）线圈转过的过程中，线圈转过角度为 流过电阻R的电量为 解得 13．(1)20V (2) (3) (4)20W (5)0.02C 【详解】（1）电动势的最大值为 （2）从图中位置开始计时，交流发电机发出的电动势的表达式 （3）电动势的有效值为 （4）电灯正常发光的功率 （5）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电量 14．(1)200V (2)100V (3)0.02C (4)12.56J 【详解】（1）线圈转动的角速度为 产生的最大感应电动势为 （2）线框从图示位置开始转过60°时，线圈中产生的感应电动势为 （3）根据，， 解得 （4）感应电动势的有效值为 电流有效值为 一个周期内外力对线圈做的功为 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $