3.1 交变电流【考点分类提】讲义 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本讲义聚焦高中物理“交变电流”核心知识点，系统梳理交变电流与直流的区别，阐述闭合线圈在匀强磁场中绕垂直磁场轴匀速转动产生交变电流的过程，深入解析中性面特点、瞬时值表达式及峰值公式，结合图像识别周期与峰值，关联交流发电机构造与能量转化，构建完整知识脉络。 资料设计融入思维导图辅助知识体系建构，通过重难诠释对比中性面与平行面特征培养科学推理能力，典例及变式题结合海浪发电、自行车发电机等实际情境渗透科学态度与责任。课中助力教师突出重点，课后学生可借实例巩固知识，有效查漏补缺。

3.1 交变电流 1.知道交变电流与直流的区别，理解闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交变电流的过程。 2.理解中性面的概念与特点，能分析线圈转动一周过程中感应电动势、感应电流的大小和方向变化，知道一周内电流方向改变两次。 3.掌握正弦式交变电流的瞬时值表达式 e＝E_m sinωt 与峰值 E_m＝NBSω，能根据计时起点正确选用 sin 或 cos 形式。 4.能识别交变电流图像并从中读取周期、峰值和方向变化，了解交流发电机的基本构造与能量转化。 【思维导图】 考点一　交变电流的产生 1．交变电流与直流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流（AC）；方向不随时间变化的电流叫作直流（DC）。注意：大小变化而方向不变的电流仍是直流。 2．交变电流的产生 闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量周期性变化，线圈中就产生大小和方向都周期性变化的交变电流。 3．中性面 线圈平面与磁场垂直的位置叫作中性面。线圈位于中性面时：穿过线圈的磁通量 Φ 最大，但磁通量的变化率为零，所以感应电动势 e＝0、感应电流 i＝0；线圈每经过一次中性面，电流方向就改变一次。 4．线圈平面与磁场平行的位置 此时穿过线圈的磁通量 Φ＝0，但磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流达到最大值。 线圈匀速转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。 【重难诠释】 两个特殊位置的比较 特殊位置 磁通量 Φ 变化率 ΔΦ/Δt 感应电动势 e 电流方向 中性面（平面⊥B） 最大 为零 为零 在此处发生改变 平行面（平面∥B） 为零 最大 最大 方向不变 判断要点：Φ 与 ΔΦ/Δt 的变化趋势始终相反——Φ 最大时变化率为零，Φ 为零时变化率最大；电流方向只在经过中性面时改变。 图1 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 考点二　交变电流的变化规律 1．正弦式交变电流 从线圈经过中性面的时刻开始计时，线圈中产生的感应电动势、电流、电压按正弦规律变化： e＝Em sinωt，i＝Im sinωt，u＝Um sinωt，这种交变电流叫作正弦式交变电流，其 e-t 图像是一条正弦曲线。 2．峰值 Em Em=NBSω＝NΦmω。峰值与线圈匝数 N、磁感应强度 B、线圈面积 S 和角速度 ω 有关；只要转轴垂直于磁场，Em 与转轴在线圈平面内的位置、线圈的形状无关。 3．计时起点不同，函数形式不同 若从线圈平面与磁场平行的位置开始计时，则 e＝Em cosωt。 【重难诠释】 书写瞬时值表达式三步：①定计时起点——中性面起用 sin、平行面起用 cos；②由 E_m＝NBSω 定峰值；③由 ω＝2π/T＝2πf 定角频率。 图2 四个特殊位置与正弦曲线的对应关系 考点三　交变电流的图像与交流发电机 1．交变电流的图像 正弦式交变电流的 e-t、i-t、u-t 图像都是正弦（或余弦）曲线：纵轴可读出峰值和任一时刻的瞬时值，横轴可读出周期 T；曲线在横轴上、下两部分表示电流方向相反；曲线与横轴的交点对应线圈经过中性面，相邻两个交点间隔半个周期。 2．交流发电机的构造 发电机中固定不动的部分叫定子，转动的部分叫转子；线圈的两个端部分别与两个彼此绝缘的滑环相连，滑环通过电刷与外电路接通，使转动线圈中的电流输送到外电路。 3．两类发电机：旋转电枢式（线圈转动、磁极不动，结构简单，用于小功率发电）；旋转磁极式（磁极转动、线圈不动，能提供高电压和大功率，是大型电站采用的形式）。 4．能量转化：发电机工作时把汽轮机、水轮机等输入的机械能转化为电能。 图3 交流发电机结构示意 【重难辨析】 考向1　交流电的产生 【典例】（25-26高二下·山东东营·期末）如图是某海浪发电原理示意图，海浪带动浪板使线圈逆时针匀速转动，向外输出电流。线圈转到如图所示位置时磁场方向与线圈平面平行。下列说法正确的是（     ） A．图中线圈所处位置是中性面 B．在如图所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C．在如图所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 D．在如图所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上 【变式1】（25-26高二下·台山一中·期中）如图所示为演示交变电流产生的装置图，图中线圈逆时针转动，关于这个实验，正确的说法是（     ） A．线圈每转动一周，电流方向改变1次 B．图示位置，通过线圈的磁通量为零，其变化率也为零 C．图示位置，线圈再转过，磁通量变化率最大 D．图示位置边中的感应电流方向为 【变式2】（25-26高二下·广东茂名·期末）图甲是全球首座商用海浪发电厂LIMPET500海浪发电厂。其原理如图乙所示，发电厂面向大海的一侧有海浪涌入时引起水位上升，压缩空气推动涡轮旋转带动发电机转子转动，产生电力。发电机转子在图丙所示位置时，下面说法正确的是（     ） A．线圈所处位置是中性面 B．穿过线圈的磁通量变化率最大 C．线圈端电势高于端电势 D．线圈边的导线受到的安培力方向竖直向下 【变式3】（26-27高三上·安康·开学考试）如图，交流发电机转子线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面与磁感线平行时，下列说法正确的是（　　） A．ad边所受安培力为零 B．线圈中的感应电流最大 C．穿过线圈的磁通量最大 D．穿过线圈的磁通量变化率为零 考向2　交流电的图像 【典例】（25-26高二下·重庆·期末）下列图像中，不属于交变电流的是（     ） A． B． C． D． 【变式1】（25-26高二下·富宁上海新纪元实验·阶段检测）下列图像中不属于交流电的是（　　） A． B． C． D． 【变式2】（25-26高三下·常州前黄高中·综合练习一）下列不属于交流电的图像的是（　　） A． B． C． D． 【变式3】（25-26高二下·都江堰领川万汇实验学校·月考）下列选项不属于交变电流的有（　　） A． B． C． D． 考向3　判断线圈在不同位置的电流方向 【典例】（25-26高二下·包头八十一中·阶段检测）下图是交流发电机的示意图，左侧磁铁为N极，右侧为S极，则（　　） A．甲图线圈中电流的流向是A流向B B．乙图线圈中电流方向正在改变 C．丙图线圈中的磁通量最小 D．丁图线圈中电流最大 【变式1】（25-26高二下·扬州大学附中·期中）下图是交流发电机的示意图，则（　　） A．甲图线圈中瞬时电动势最大 B．乙图线圈中瞬时电流最小 C．丙图线圈中的磁通量最大 D．丁图线圈中电流方向为DCBA 【变式2】（25-26高二上·甘肃·期末）如图甲所示，一矩形线圈处于匀强磁场中，线圈绕过、中点的轴以角速度顺时针匀速转动。0时刻线圈平面与磁场的夹角为，截面图如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．该时刻线圈中的电流方向为 B．时，线圈处于中性面 C．时，线圈中的电流最大 D．时，通过线圈的磁通量最大 考向4　中性面及其性质 【典例】（2026·陕西·模考）发电机的N匝导电线圈转动一周过程中的五个瞬时位置如图所示，已知面积为S的长方形线圈绕中轴线以角速度ω做匀速圆周运动，匀强磁场的磁感应强度为B，下列说法正确的是（　　） A．图1磁通量及其变化率均为最大值 B．线圈每经过图2、4的位置，感应电流的方向就改变一次 C．磁通量的最大值为NBS D．磁通量变化率的最大值为 【变式1】（2026·北京海淀·二模）如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图示位置时不受安培力 B．线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大 C．线圈从图示位置转过半个周期，通过线圈某横截面的电荷量为0 D．仅增大角速度ω，线圈在一个周期内产生的热量减少 【变式2】（24-25高二下·广西·摸底）如图所示，边长为的正方形线框在磁感应强度大小为的匀强磁场中，以周期绕轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．图示位置为中性面 B．回路中产生稳恒直流电 C．时，电流方向将发生改变 D．时刻穿过线框的磁通量为0 一、单选题 1．（26-27高三上·浙江G12联盟·开学考）离子导入治疗是一种利用电流驱动药物离子穿透皮肤或黏膜，直接作用于病灶的物理治疗方法。如图所示，将含有药物的电极贴在皮肤处，另一电极置于皮肤处。、电极之间接电源，带正电的药物离子会穿过皮肤，实现精准给药。下列说法正确的是（　　） A．之间应该接交流电源 B．在皮肤下形成的是匀强电场 C．离子穿透皮肤过程中电势能增大 D．增大电源电压，可以加快给药进程 2．（25-26高二下·昆明·期末）位于昆明市寻甸回族彝族自治县的大唐巨龙梁风电场扩建项目，是我国单机容量最大的高原山地风电项目，2026年6月19日首批机组顺利并网发电。风力发电是通过风车叶片带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。两磁极间的磁场视为匀强磁场，磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面平行，如图所示，此时（     ） A．线圈中电流为零 B．线圈中磁通量最大 C．线圈中电流方向发生改变 D．电流的方向由指向 3．（25-26高二下·罗山县高级中学·阶段检测）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图1所示。图1中、是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线框，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图2所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线框在磁场中转动产生电流给车头灯泡供电，下列说法正确的是（     ） A．自行车匀速行驶时线框中产生的是恒定的电流 B．自行车的速度加倍，线框中交变电流的周期加倍 C．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关 D．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里电流方向变化的次数 4．（25-26高二下·重庆十八中·学情调研）如图所示，下列图中从图示位置开始计时，面积为的单匝线圈均绕其对称轴或中心轴，在磁感应强度为的匀强磁场中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势的是（     ） A． B． C． D． 5．（25-26高二下·武汉六中·期中）下列四个线框面积相等，磁场强度、转动的角速度也都相等，请问哪一个线框产生的交流电大小与其他的不同（　　） A． B． C． D． 6．（2026·山西太原·二模）某静止条形磁铁N极附近的磁感线分布示意图如下。磁铁中心线为x轴，xOy平面内有一闭合铝制细圆环，其圆心与坐标原点O重合。下列说法正确的是（　　） A．磁感线上任一点的切线方向，是正电荷在磁场中的受力方向 B．圆环沿x轴水平移动，圆环内不产生感应电流 C．圆环绕x轴匀速转动，圆环内产生正弦交变电流 D．圆环绕y轴匀速转动，圆环内产生正弦交变电流 二、多选题 7．（25-26高二下·兴宁齐昌中学·期末）电吉他的 “声电转化” 原理如图所示，金属琴弦被磁体磁化，通过琴弦振动，使线圈中产生感应电流。某次拨动琴弦后，琴弦振动频率为，方向与纸面垂直，振幅逐渐减小。已知单匝线圈的感应电动势最大值为，线圈匝数为。下列说法正确的有（     ） 。 A．产生感应电流频率为 B．感应电动势的有效值为 C．线圈的磁通量达到最大时，感应电流也达到最大 D．琴弦靠近线圈时，线圈中的感应电流方向从到 8．（25-26高二下·龙西北名校联盟·期末）旋转磁极式发电机的结构简图如图所示，线圈固定不动，磁体绕线圈的中心轴旋转。磁体处于图示位置时，磁体和线圈平面平行。下列说法正确的是（     ） A．磁体处于图示位置时，线圈中的电流为0 B．若磁体匀速旋转，则线圈中会产生恒定的电流 C．磁体从图示位置旋转，穿过线圈的磁通量最大 D．若磁体以的转速匀速旋转，则内线圈中的电流方向会变化次 9．（25-26高二下·天津四校·期末）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，π取3。下列结论正确的是（　　） A．t=0.1s时，线圈平面垂直中性面 B．t=0.1s时，电流改变方向 C．t=0.1s时，电动势达到最大值150V D．单位时间内该交流电电流方向改变5次 10．下列各图中能够产生交变电流的是（　　） A．线圈绕轴匀速转动 B．磁感应强度均匀增大 C．扇形线框逆时针匀速转动 D．线框绕轴匀速转动 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 交变电流 1.知道交变电流与直流的区别，理解闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交变电流的过程。 2.理解中性面的概念与特点，能分析线圈转动一周过程中感应电动势、感应电流的大小和方向变化，知道一周内电流方向改变两次。 3.掌握正弦式交变电流的瞬时值表达式 e＝E_m sinωt 与峰值 E_m＝NBSω，能根据计时起点正确选用 sin 或 cos 形式。 4.能识别交变电流图像并从中读取周期、峰值和方向变化，了解交流发电机的基本构造与能量转化。 【思维导图】 考点一　交变电流的产生 1．交变电流与直流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流（AC）；方向不随时间变化的电流叫作直流（DC）。注意：大小变化而方向不变的电流仍是直流。 2．交变电流的产生 闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量周期性变化，线圈中就产生大小和方向都周期性变化的交变电流。 3．中性面 线圈平面与磁场垂直的位置叫作中性面。线圈位于中性面时：穿过线圈的磁通量 Φ 最大，但磁通量的变化率为零，所以感应电动势 e＝0、感应电流 i＝0；线圈每经过一次中性面，电流方向就改变一次。 4．线圈平面与磁场平行的位置 此时穿过线圈的磁通量 Φ＝0，但磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流达到最大值。 线圈匀速转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。 【重难诠释】 两个特殊位置的比较 特殊位置 磁通量 Φ 变化率 ΔΦ/Δt 感应电动势 e 电流方向 中性面（平面⊥B） 最大 为零 为零 在此处发生改变 平行面（平面∥B） 为零 最大 最大 方向不变 判断要点：Φ 与 ΔΦ/Δt 的变化趋势始终相反——Φ 最大时变化率为零，Φ 为零时变化率最大；电流方向只在经过中性面时改变。 图1 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 考点二　交变电流的变化规律 1．正弦式交变电流 从线圈经过中性面的时刻开始计时，线圈中产生的感应电动势、电流、电压按正弦规律变化： e＝Em sinωt，i＝Im sinωt，u＝Um sinωt，这种交变电流叫作正弦式交变电流，其 e-t 图像是一条正弦曲线。 2．峰值 Em Em=NBSω＝NΦmω。峰值与线圈匝数 N、磁感应强度 B、线圈面积 S 和角速度 ω 有关；只要转轴垂直于磁场，Em 与转轴在线圈平面内的位置、线圈的形状无关。 3．计时起点不同，函数形式不同 若从线圈平面与磁场平行的位置开始计时，则 e＝Em cosωt。 【重难诠释】 书写瞬时值表达式三步：①定计时起点——中性面起用 sin、平行面起用 cos；②由 Em＝NBSω 定峰值；③由 ω＝2π/T＝2πf 定角频率。 图2 四个特殊位置与正弦曲线的对应关系 考点三　交变电流的图像与交流发电机 1．交变电流的图像 正弦式交变电流的 e-t、i-t、u-t 图像都是正弦（或余弦）曲线：纵轴可读出峰值和任一时刻的瞬时值，横轴可读出周期 T；曲线在横轴上、下两部分表示电流方向相反；曲线与横轴的交点对应线圈经过中性面，相邻两个交点间隔半个周期。 2．交流发电机的构造 发电机中固定不动的部分叫定子，转动的部分叫转子；线圈的两个端部分别与两个彼此绝缘的滑环相连，滑环通过电刷与外电路接通，使转动线圈中的电流输送到外电路。 3．两类发电机：旋转电枢式（线圈转动、磁极不动，结构简单，用于小功率发电）；旋转磁极式（磁极转动、线圈不动，能提供高电压和大功率，是大型电站采用的形式）。 4．能量转化：发电机工作时把汽轮机、水轮机等输入的机械能转化为电能。 图3 交流发电机结构示意 【重难辨析】 重难辨析：直流与交变电流的比较 比较项 直流（DC） 交变电流（AC） 方向 方向不随时间变化 方向随时间周期性变化 大小 可以恒定，也可以变化（脉动直流） 大小一般也周期性变化 图像 i-t 图线不穿越时间轴 i-t 图线周期性穿越时间轴 典型来源 电池、整流后的电流 交流发电机、市电 判断关键：看方向是否随时间发生周期性变化，而不是看大小是否变化；正弦式交变电流是最简单、最基本的交变电流。 考向1　交流电的产生 【典例】（25-26高二下·山东东营·期末）如图是某海浪发电原理示意图，海浪带动浪板使线圈逆时针匀速转动，向外输出电流。线圈转到如图所示位置时磁场方向与线圈平面平行。下列说法正确的是（     ） A．图中线圈所处位置是中性面 B．在如图所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C．在如图所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 D．在如图所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上 【答案】B 【详解】A．中性面是指线圈平面与磁感线垂直的位置。图中线圈平面与磁场方向平行，垂直于中性面，故A错误； B．线圈平面与磁场方向平行时，线圈的两条边垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大根据法拉第电磁感应定律 可知，此时穿过线圈的磁通量变化率 最大，故B正确； C．由图可知线圈逆时针转动（从左侧看），则靠近N极的导线（左边）向下运动，靠近S极的导线（右边）向上运动。 对于靠近N极的导线，根据右手定则，磁感线向右，拇指向下，四指指向外，感应电流方向向外，该边作为电源，外端（a端）为正极； 对于靠近S极的导线，根据右手定则，磁感线向右，拇指向上，四指指向里，感应电流方向向里，该边作为电源，外端（b端）为负极。 所以a端电势高于b端电势，故C错误； D．线圈靠近S极的导线（右边）向上运动，根据右手定则可知感应电流方向向里。再根据左手定则，磁感线向右穿过手心，四指指向里，拇指指向下，所以受到的安培力方向向下（或者根据楞次定律，安培力阻碍相对运动，导线向上运动，安培力向下），故D错误。 故选B。 【变式1】（25-26高二下·台山一中·期中）如图所示为演示交变电流产生的装置图，图中线圈逆时针转动，关于这个实验，正确的说法是（     ） A．线圈每转动一周，电流方向改变1次 B．图示位置，通过线圈的磁通量为零，其变化率也为零 C．图示位置，线圈再转过，磁通量变化率最大 D．图示位置边中的感应电流方向为 【答案】D 【详解】A．线圈在磁场中转动产生交变电流，线圈每经过一次中性面，感应电流方向改变一次。线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流方向改变2次，故A错误； B．图示位置线圈平面与磁感线平行，通过线圈的磁通量 。此时 边和 边垂直切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律 可知磁通量的变化率 最大，感应电动势最大，故B错误； C．图示位置线圈再转过 ，线圈平面与磁感线垂直（处于中性面），此时磁通量 最大，但 边和 边不切割磁感线，感应电动势为零，即磁通量变化率 ，故C错误； D．磁场方向竖直向下，线圈逆时针转动，图示位置 边向右运动切割磁感线。根据右手定则，磁感线穿过手心，大拇指指向运动方向（向右），四指指向感应电流方向，可知 边中感应电流方向为 ，故D正确。 故选D。 【变式2】（25-26高二下·广东茂名·期末）图甲是全球首座商用海浪发电厂LIMPET500海浪发电厂。其原理如图乙所示，发电厂面向大海的一侧有海浪涌入时引起水位上升，压缩空气推动涡轮旋转带动发电机转子转动，产生电力。发电机转子在图丙所示位置时，下面说法正确的是（     ） A．线圈所处位置是中性面 B．穿过线圈的磁通量变化率最大 C．线圈端电势高于端电势 D．线圈边的导线受到的安培力方向竖直向下 【答案】B 【详解】A．中性面是指线圈平面与磁感线垂直的位置，此时磁通量最大。图中线圈平面与磁感线平行，与中性面垂直，故A错误； B．图中线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，但此时线圈边垂直切割磁感线，感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率最大，故B正确； C．线圈顺时针转动，线圈边向下运动切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向垂直纸面向外，即流向端（电源内部电流从负极流向正极），所以端电势高于端电势，故C错误； D．线圈边中电流方向垂直纸面向外，磁场方向向右，根据左手定则，线圈边的导线受到的安培力方向竖直向上，故D错误。 故选B。 【变式3】（26-27高三上·安康·开学考试）如图，交流发电机转子线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面与磁感线平行时，下列说法正确的是（　　） A．ad边所受安培力为零 B．线圈中的感应电流最大 C．穿过线圈的磁通量最大 D．穿过线圈的磁通量变化率为零 【答案】B 【详解】C．当线圈平面与磁感线平行时，线圈与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为0。故C错误； BD．根据，当线圈平面与磁感线平行时，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，电路中的感应电流最大，故D错误，B正确； A．图中线圈ad边中有感应电流，电流方向与磁场方向垂直，由安培力公式 可知线圈ad边所受安培力不为零，故A 错误。 故选B。 考向2　交流电的图像 【典例】（25-26高二下·重庆·期末）下列图像中，不属于交变电流的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】交变电流指的是电流的大小、方向都随时间做周期性变化，简称交流电。由交变电流的概念，可知B选项的电流大小随时间做周期性变化，方向不变，不属于交变电流。ACD选项的电流大小、方向都随时间做周期性变化，属于交变电流。 故选B。 【变式1】（25-26高二下·富宁上海新纪元实验·阶段检测）下列图像中不属于交流电的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．图像中电动势e的数值始终大于等于零，方向没有发生改变，只是大小随时间做周期性变化，不属于交流电，故A正确； B．图像中电流的数值有正有负，方向随时间做周期性变化，属于交流电，故B错误； C．图像中电动势e的数值有正有负，方向随时间做周期性变化，属于交流电，故C错误； D．图像中电流i的数值有正有负，且按正弦规律变化，方向随时间做周期性变化，属于交流电，故D错误。 故选A。 【变式2】（25-26高三下·常州前黄高中·综合练习一）下列不属于交流电的图像的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】交流电的定义是：方向随时间发生周期性变化的电流，方向不变的电流属于直流电，大小变化只要方向不变仍不属于交流电。 ABC．图中的电流都存在正负交替，即电流方向随时间周期性改变，都属于交流电，ABC错误； D．图中电流始终为正，方向一直没有发生变化，仅大小随时间周期性变化，属于脉动直流电，不属于交流电，D正确。 故选D。 【变式3】（25-26高二下·都江堰领川万汇实验学校·月考）下列选项不属于交变电流的有（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】ABC．交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，分析ABC三幅图，可知每幅图中的电流方向都发生了变化，故ABC是交流电，故ABC错误； D．D图中的电流方向没有变化，D图不是交流电，是直流电，故D正确。 故选D。 考向3　判断线圈在不同位置的电流方向 【典例】（25-26高二下·包头八十一中·阶段检测）下图是交流发电机的示意图，左侧磁铁为N极，右侧为S极，则（　　） A．甲图线圈中电流的流向是A流向B B．乙图线圈中电流方向正在改变 C．丙图线圈中的磁通量最小 D．丁图线圈中电流最大 【答案】D 【详解】A．甲图线圈平面与磁感线垂直，处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误； B．乙图线圈平面与磁感线平行，此时感应电动势最大，感应电流最大。交流电电流方向在通过中性面时改变，在乙图位置电流方向不变，故B错误； C．丙图线圈平面与磁感线垂直，处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，故C错误； D．丁图线圈平面与磁感线平行，此时线圈两边垂直切割磁感线，感应电动势最大，感应电流最大，故D正确。 故选D。 【变式1】（25-26高二下·扬州大学附中·期中）下图是交流发电机的示意图，则（　　） A．甲图线圈中瞬时电动势最大 B．乙图线圈中瞬时电流最小 C．丙图线圈中的磁通量最大 D．丁图线圈中电流方向为DCBA 【答案】C 【详解】A C．甲图、丙图所示位置，线圈处于中性面，磁通量最大，感应电动势为0，感应电流为0，故A错误、C正确； B．根据右手定则，图乙位置，线圈的切割速度最大，感应电动势最大，感应电流最大，故B错误； D．根据右手定则，图丁位置，线圈中电流方向为DABC，故D错误。 故选C。 【变式2】（25-26高二上·甘肃·期末）如图甲所示，一矩形线圈处于匀强磁场中，线圈绕过、中点的轴以角速度顺时针匀速转动。0时刻线圈平面与磁场的夹角为，截面图如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．该时刻线圈中的电流方向为 B．时，线圈处于中性面 C．时，线圈中的电流最大 D．时，通过线圈的磁通量最大 【答案】C 【详解】A．根据右手定则可知，该时刻线圈中的电流方向为，故A错误； BCD．线圈在时间内转过的角度，0时刻线圈平面与磁场的夹角为，则时线圈与磁场方向平行，不在中性面，此时线圈中的电流最大，磁通量最小，故BD错误，C正确； 故选C。 考向4　中性面及其性质 【典例】（2026·陕西·模考）发电机的N匝导电线圈转动一周过程中的五个瞬时位置如图所示，已知面积为S的长方形线圈绕中轴线以角速度ω做匀速圆周运动，匀强磁场的磁感应强度为B，下列说法正确的是（　　） A．图1磁通量及其变化率均为最大值 B．线圈每经过图2、4的位置，感应电流的方向就改变一次 C．磁通量的最大值为NBS D．磁通量变化率的最大值为 【答案】D 【详解】A．图1中线圈平面与磁感线垂直，所以线圈处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，但感应电动势，即磁通量的变化率，故A错误； B．线圈经过中性面（图1、3、5位置）时感应电流方向改变，图2、4位置线圈平面与磁感线平行，感应电动势最大，电流方向不改变，故B错误； C．根据磁通量的表达式可知磁通量的最大值为 其大小与线圈的匝数无关，故C错误； D．感应电动势的最大值为 则根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率的最大值为，故D正确。 故选D。 【变式1】（2026·北京海淀·二模）如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO'轴以角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图示位置时不受安培力 B．线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大 C．线圈从图示位置转过半个周期，通过线圈某横截面的电荷量为0 D．仅增大角速度ω，线圈在一个周期内产生的热量减少 【答案】A 【详解】A．线圈位于图示位置时，线圈与磁感应强度方向平行，不受安培力，故A正确； B．线圈位于图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，此时感应电动势为零，故B错误； C．线圈从图示位置转过半个周期，磁通量的变化量 通过线圈某横截面的电荷量，故C错误； D．感应电动势的最大值 感应电动势的有效值 线圈在一个周期内产生的热量 联立可得 可知仅增大角速度ω，线圈在一个周期内产生的热量增加，故D错误。 故选A。 【变式2】（24-25高二下·广西·摸底）如图所示，边长为的正方形线框在磁感应强度大小为的匀强磁场中，以周期绕轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　） A．图示位置为中性面 B．回路中产生稳恒直流电 C．时，电流方向将发生改变 D．时刻穿过线框的磁通量为0 【答案】A 【详解】A．图示位置磁场方向与线框平面垂直，磁通量最大，为中性面，故A正确； BCD．回路中产生的是交流电，感应电动势为，线圈通过中性面时，电流方向改变，故时，电流方向发生改变，此时磁通量最大，故BCD错误。 故选A。 一、单选题 1．（26-27高三上·浙江G12联盟·开学考）离子导入治疗是一种利用电流驱动药物离子穿透皮肤或黏膜，直接作用于病灶的物理治疗方法。如图所示，将含有药物的电极贴在皮肤处，另一电极置于皮肤处。、电极之间接电源，带正电的药物离子会穿过皮肤，实现精准给药。下列说法正确的是（　　） A．之间应该接交流电源 B．在皮肤下形成的是匀强电场 C．离子穿透皮肤过程中电势能增大 D．增大电源电压，可以加快给药进程 【答案】D 【详解】A．带正电的药物离子在电场中受电场力作用，才能定向穿过皮肤。要实现持续定向给药，、电极之间应接直流电源，而不是交流电源，否则离子会随交变电场来回振动，无法稳定穿透皮肤，故A错误； B．皮肤和人体组织不是均匀导体，其内部电场并不均匀，因此不会形成严格的匀强电场，故B错误； C．正离子在电场力作用下运动，电场力做正功，离子的电势能应减小，而不是增大，故C错误； D．增大电源电压会增大、之间的电场强度，使正离子受到的电场力变大，迁移速度加快，因此可以加快给药进程，故D正确。 故选D。 2．（25-26高二下·昆明·期末）位于昆明市寻甸回族彝族自治县的大唐巨龙梁风电场扩建项目，是我国单机容量最大的高原山地风电项目，2026年6月19日首批机组顺利并网发电。风力发电是通过风车叶片带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。两磁极间的磁场视为匀强磁场，磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面平行，如图所示，此时（     ） A．线圈中电流为零 B．线圈中磁通量最大 C．线圈中电流方向发生改变 D．电流的方向由指向 【答案】D 【详解】AB．当磁场方向与线圈平面平行时，穿过线圈的磁通量为，此时线圈边垂直切割磁感线，感应电动势和感应电流最大，故AB错误； C．线圈中电流方向仅在磁场与线圈平面垂直时发生改变，此时磁场与线圈平面平行，电流方向不改变，故C错误； D．磁场方向由N指向S，水平向右，磁极按图示方向旋转，线圈固定，用右手定则可判断：ab边中感应电流方向由a指向b，故D正确。 故选D。 3．（25-26高二下·罗山县高级中学·阶段检测）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图1所示。图1中、是一对固定的磁极，磁极间有一固定在绝缘转轴上的矩形线框，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦轮。如图2所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线框在磁场中转动产生电流给车头灯泡供电，下列说法正确的是（     ） A．自行车匀速行驶时线框中产生的是恒定的电流 B．自行车的速度加倍，线框中交变电流的周期加倍 C．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关 D．知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里电流方向变化的次数 【答案】D 【详解】A．自行车匀速行驶时，线圈中在磁场中旋转产生感应电动势，如果从中性面开始计时，感应电动势 故自行车匀速行驶时线框中产生的是交流电，A错误； B．设自行车的速度为v，摩擦轮的半径为r，则后轮、摩擦轮的线速度都等于v，线圈转动产生正弦电流，摩擦轮的周期 自行车的速度v加倍，摩擦轮的T减小为原来的，故B错误； C．小灯泡亮度决定于电功率，电功率 其中 根据 可得灯泡亮度与自行车的行驶速度有关，C错误； D．如果摩擦轮的半径为r，自行车后轮的半径为R，设后轮转一周的时间为，则自行车后轮的线速度 根据摩擦轮和自行车后轮的线速度相等，可得摩擦轮的角速度 根据 解得摩擦轮在后轮转一周时间内转动的圈数 可求得电流方向变化的次数，故D正确。 故选D。 4．（25-26高二下·重庆十八中·学情调研）如图所示，下列图中从图示位置开始计时，面积为的单匝线圈均绕其对称轴或中心轴，在磁感应强度为的匀强磁场中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AD．由图中可知，线圈转动时磁通量始终等于零，线圈不会产生感应电动势，故AD错误； B．图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从中性面开始匀速转动，产生了正弦式的交变电动势为，故B错误； C．由图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从垂直于中性面位置开始匀速转动，产生了正弦式的交变电动势为，故C正确。 故选C。 5．（25-26高二下·武汉六中·期中）下列四个线框面积相等，磁场强度、转动的角速度也都相等，请问哪一个线框产生的交流电大小与其他的不同（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】当一个面积为的闭合线框在磁感应强度为的匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，会产生正弦式交变电动势，其最大值（峰值）为，ACD项中线框均绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，而B项中转轴与磁场方向不垂直，故B项中线框产生的交流电大小与其他的不同，故B正确。 故选B。 6．（2026·山西太原·二模）某静止条形磁铁N极附近的磁感线分布示意图如下。磁铁中心线为x轴，xOy平面内有一闭合铝制细圆环，其圆心与坐标原点O重合。下列说法正确的是（　　） A．磁感线上任一点的切线方向，是正电荷在磁场中的受力方向 B．圆环沿x轴水平移动，圆环内不产生感应电流 C．圆环绕x轴匀速转动，圆环内产生正弦交变电流 D．圆环绕y轴匀速转动，圆环内产生正弦交变电流 【答案】B 【详解】A．磁感线上任一点的切线方向，是该点磁感应强度的方向，不是正电荷在磁场中的受力方向，故A错误； B．圆环沿x轴水平移动，穿过圆环的磁通量始终为零，不变，故圆环内不产生感应电流，故B正确； CD．若圆环在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，则圆环内产生正弦交变电流。圆环绕x轴匀速转动，磁通量不变，不会产生感应电流。圆环绕y轴匀速转动，不满足正弦式交变电流的产生条件，故圆环内不会产生正弦交变电流，故CD错误。 故选B。 二、多选题 7．（25-26高二下·兴宁齐昌中学·期末）电吉他的 “声电转化” 原理如图所示，金属琴弦被磁体磁化，通过琴弦振动，使线圈中产生感应电流。某次拨动琴弦后，琴弦振动频率为，方向与纸面垂直，振幅逐渐减小。已知单匝线圈的感应电动势最大值为，线圈匝数为。下列说法正确的有（     ） 。 A．产生感应电流频率为 B．感应电动势的有效值为 C．线圈的磁通量达到最大时，感应电流也达到最大 D．琴弦靠近线圈时，线圈中的感应电流方向从到 【答案】AD 【详解】A．琴弦振动频率为，琴弦被磁化后相当于振动的磁体，使穿过线圈的磁通量随同一周期变化，因此感应电动势和感应电流的频率也为，故A正确； B．单匝线圈的感应电动势最大值为，线圈匝数为，则整个线圈感应电动势最大值为 若感应电动势按正弦规律变化，其有效值为 解得，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律有 感应电流由感应电动势决定，当线圈的磁通量达到最大时，磁通量的变化率为，感应电动势和感应电流均为，故C错误； D．琴弦靠近线圈时，靠近线圈一端相当于极，穿过线圈向右的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场应向左，线圈右端相当于极，由右手螺旋定则判断，线圈中的感应电流方向从到，故D正确。 故选AD。 8．（25-26高二下·龙西北名校联盟·期末）旋转磁极式发电机的结构简图如图所示，线圈固定不动，磁体绕线圈的中心轴旋转。磁体处于图示位置时，磁体和线圈平面平行。下列说法正确的是（     ） A．磁体处于图示位置时，线圈中的电流为0 B．若磁体匀速旋转，则线圈中会产生恒定的电流 C．磁体从图示位置旋转，穿过线圈的磁通量最大 D．若磁体以的转速匀速旋转，则内线圈中的电流方向会变化次 【答案】CD 【详解】A．磁体处于图示位置时，通过线圈的磁通量为零，可知线圈中的电流不为零，故A错误； B．若磁体匀速旋转，则线圈中会产生交变电流，故B错误； C．磁体从图示位置旋转，穿过线圈的磁通量最大，故C正确； D．若磁体以的转速匀速旋转，则线圈中交变电流的周期为，一个周期内电流方向改变次，因此1s内线圈中的电流方向会变化100次，故D正确。 故选CD。 9．（25-26高二下·天津四校·期末）矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，π取3。下列结论正确的是（　　） A．t=0.1s时，线圈平面垂直中性面 B．t=0.1s时，电流改变方向 C．t=0.1s时，电动势达到最大值150V D．单位时间内该交流电电流方向改变5次 【答案】BD 【详解】AB．在t=0.1s时，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面位置，线圈平面垂直于磁场，线圈经过中性面时，电流方向将发生改变，故A错误，B正确； C．t=0.1s时，线圈位于中性面位置，磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误； D．一个周期内，即0.4s内交变电流方向改变两次，所以单位时间内该交流电电流方向改变5次，故D正确。 故选BD。 10．下列各图中能够产生交变电流的是（　　） A．线圈绕轴匀速转动 B．磁感应强度均匀增大 C．扇形线框逆时针匀速转动 D．线框绕轴匀速转动 【答案】AC 【详解】A．轴的右侧存在磁场，线圈最长的一条边从刚进入磁场到离开磁场过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律知，产生大小、方向都变化的感应电流，故A正确； B．磁感应强度均匀增大，根据可知，通过线框的磁通量均匀增大，即产生大小恒定、方向不变的感应电流，故不能产生交变电流，故B错误； C．扇形线框进磁场和出磁场过程中，磁通量大小改变（进磁场时磁通量增加，出磁场时磁通量减少），会产生大小恒定、方向变化的感应电流，故C正确； D．线框绕轴匀速转动时通过线框的磁通量没有发生变化，故不能产生感应电流，故D错误。 故选AC。 2 学科网（北京）股份有限公司 $