第41讲 交变电流的产生和描述（专项训练）（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以“考情-知识-题型”三维架构系统突破交变电流核心考点，通过四值辨析、图像解读等方法提炼，强化科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |知识点|3个核心知识点|中性面特点分析、有效值三法计算、四值适用场景对比|从产生原理（中性面）到概念辨析（有效值）再到综合应用（四值）递进| |题型|3类典型题型|图像信息提取、非正弦式有效值推导、四值场景匹配|题型与知识点一一对应，覆盖高考高频考法与易错点|

第41讲 交变电流的产生和描述（专项训练） 目 录 研判·考情前瞻 2 巩固·知识解构 2 知识点1 正弦交变电流的产生及变化规律 2 知识点2 交变电流的有效值 3 知识点3 交变电流“四值”的理解与应用 4 模拟·基础演练 5 题型01 正弦式交变电流的产生及变化规律 5 题型02 交变电流的有效值的求解 10 题型03 交变电流“四值”的理解和计算 15 重难·创新演练 21 真题·实战演练 29 \研判·考情前瞻 核心考点 2026年 2025年 2024年 交变电流产生、中性面、瞬时表达式 选择 T8（6 分） 选择 T6（6 分） 最大值、有效值、平均值辨析计算 多选 T7（6 分） 交变电流图像、周期频率角速度 考情分析 交变电流属于福建高考高频中等难度考点，大多以选择题形式命题，分值 46 分，极少出现计算题。命题侧重对基本概念辨析，重点考查中性面物理意义，区分最大值、有效值、平均值三者不同用途，有效值是高频易错点。试题经常结合图像给出信息，考查读图能力；部分考题设置情境变式，结合发电机模型，不深挖复杂推导，侧重概念理解。容易设置陷阱：混淆有效值和平均值，不清楚什么时候用平均值求电荷量、有效值算电热。常和电路简单结合，侧重基础概念，整体难度中等偏简单。 复习目标 理清交变电流产生过程，牢牢掌握中性面的特点，会写瞬时值表达式；能够准确区分最大值、有效值、平均值，分清三者适用场景，熟练进行有效值计算；看懂交变电流图像，完成周期、角速度、频率互相换算；可以识别情境变式，规避概念混淆类陷阱；能区分电热计算、电荷量计算选用不同物理量，规范答题，准确判断选项对错。 巩固·知识解构 知识点1 正弦交变电流的产生及变化规律 1．交流电产生过程中的两个特殊位置 图示 概念 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 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Em sin ωt；电流：i＝Imsin ωt. ✨得分速记： 求解正弦式交变电流的三点注意 (1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式． (2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积． (3)转轴相对线圈的位置改变，或线圈的形状改变时，电动势的最大值仍可由Em＝nBSω计算． ⚠特别提醒： 要分清线圈处于中性面与垂直中性面两种状态，中性面位置磁通量最大，感应电动势为零，电流方向在此处发生改变；垂直中性面时磁通量为零，感应电动势达到最大值。书写瞬时表达式务必确认计时起点，从中性面计时为正弦函数，垂直中性面计时为余弦函数，二者不可混淆。注意最大值只和线圈匝数、磁感应强度、线圈面积、角速度有关，与转轴位置无关。交变电流瞬时值对应某一瞬间，不能直接用来计算电热。处理图像题，看清横纵坐标，区分磁通量图像和电动势图像，二者相位存在四分之一周期的错位，做题警惕起点位置带来的公式误用。 知识点2 交变电流的有效值 1．利用公式法计算 利用E＝、U＝、I＝计算，只适用于正(余)弦式交变电流． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍． 3．利用能量关系计算 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值． 知识点3 交变电流“四值”的理解与应用✨得分速记： 计算交变电流有效值的方法 (1)分段计算电热，然后求和得出一个周期内产生的总热量． (2)利用两个公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值． (3)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解． 交变电流“四值”的比较 物理量 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 E＝，U＝， I＝ (只适用于正弦 式交变电流) (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的值 (3)保险丝的熔断电流 (4)交流电表的读数 平均值 ＝BL ＝n ＝ 计算通过电路截面的电荷量 模拟·基础演练✨得分速记： 交变电流四值分别为最大值、瞬时值、有效值、平均值。最大值对应线圈垂直中性面，决定电容器耐压。瞬时值描述某一时刻的电流电压，多用于解答瞬时状态问题。有效值依据电流热效应定义，计算电热、电功、电表读数都使用有效值，正弦交变电流可直接套用最大值和有效值的比例关系。平均值依靠法拉第电磁感应定律求解，只用来计算通过导体横截面的电荷量。做题务必分清使用场景，电热绝对不用平均值，求电荷量不用有效值。看清题目是否为正弦式交变电流，非正弦交变电流不能直接套用比例，必须通过热效应推导有效值。 考查重点：高考交变电流的产生和描述，重点考查交变电流的产生机理以及中性面的物理含义，区分线圈在不同位置磁通量与感应电动势的对应关系。侧重四值的辨析与选用，明确最大值、有效值、瞬时值、平均值各自适用场景，结合图像读取周期、角速度等物理量。题型以选择题为主，重视基础概念辨析，不设置复杂运算。常常结合简单电路，把交变电流和电功、电热计算结合，考查电表读数。命题注重细节陷阱，重点检验学生对公式适用条件的理解，区分正弦与非正弦交变电流的处理方式。 ⏳题型01 正弦式交变电流的产生及变化规律 1．（2025·福建厦门·模拟预测）随着科技的不断发展和环境保护意识的增强，中国的纯电动汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车，纯电动汽车能将汽车制动过程中的机械能转化为电能收集起来。如图甲所示，永磁铁在车轮和传动装置的带动下绕固定线圈旋转，在线圈中产生如图乙所示的感应电流回充到蓄电系统，使永磁铁受到阻力阻碍汽车前行。则（　　） A．甲图示磁铁位置可能对应着乙图中时刻 B．甲图示位置电流的方向由指向 C．制动过程中永磁铁受到的阻力大小恒定不变 D．制动过程中交变电流的周期越来越大 【答案】D 【详解】A．图示位置线圈中的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电流为零；而时电流达到正向最大值，故A错误； B．图示位置没有感应电流，不存在由指向的电流，故B错误； C．汽车减速时永磁铁的转速减小，磁通量变化率减小，感应电流减小，制动力随之减小，故C错误； D．永磁铁转速减小，交变电流频率减小，周期越来越大，故D正确。 故选D。 2．（2026·福建龙岩·三模）（多选）如图所示，一个电阻为r、边长为l的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　） A．图示位置穿过线圈的磁通量为0 B．图示位置线圈产生的感应电动势为 C．线圈从图示位置转过60°时感应电动势为 D．线圈转动过程中，电压表的示数为 【答案】AC 【详解】A．图示位置，线圈与磁感应强度方向平行，穿过线圈的磁通量为0，故A正确； B．图示位置，线圈与磁感应强度方向平行，线圈产生的感应电动势最大，为，故B错误； C．线圈从图示位置转过60°时的感应电动势，故C正确； D．电压表的示数为，故D错误。 故选AC。 3．（2026·福建漳州·三模）（多选）如图为小型发电机与理想变压器组成的电路。发电机产生电动势有效值为10 V的正弦交流电。变压器原线圈与定值电阻串联，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器，原、副线圈匝数比。电表均为理想电表，线圈及导线电阻不计，则（　　） A．电压表示数为5 V B．图示位置穿过发电机线圈的磁通量为零 C．滑动变阻器的滑片向上滑动时，电压表示数变小 D．当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电流表示数为0.4 A 【答案】BD 【详解】A．原、副线圈电压关系有，发电机电动势 可得，，电压表测副线圈电压等于，故A错误； B．图示发电机线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，故B正确； C．滑动变阻器滑片向上滑动时，接入电路的阻值增大，副线圈总电阻 将副线圈电阻等效到原线圈，等效电阻 原线圈总电阻增大，原线圈电流减小，增大，也增大，电压表示数变大，故C错误； D．当滑动变阻器接入阻值最大时，，副边总电阻 等效电阻 原边总电阻 原边电流 根据变压器电流比，得副边电流，即电流表示数为0.4A，故D正确。 故选BD 。 4．（2026·福建厦门·模拟预测）（多选）某发电机原理如图所示，矩形线圈在水平匀强磁场中以角速度绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。线圈与阻值为的定值电阻、理想交流电流表组成闭合回路。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为，线圈电阻为，其余电阻不计，则（　　） A．线圈转至图示位置时，电流方向沿 B．线圈转至图示位置时，电流方向沿 C．电流表的示数为 D．电流表的示数为 【答案】AD 【详解】AB．由图可知，磁场方向由极指向极，即水平向左。线圈按图示方向转动，边向上运动，边向下运动。根据右手定则，边感应电流方向为，边感应电流方向为，则线圈中电流方向沿。故A正确，B错误； CD．线圈产生正弦式交变电流，电流表测量的是有效值。感应电动势最大值为，则有效值 根据闭合电路欧姆定律，电流表示数。故C错误，D正确； 故选AD。 5．（2026·广东广州·一模）如图为某发电机的原理图，abcd为金属线框，固连于线框的E、F为一对相互绝缘的半圆形铜环，A、B为固定电刷。线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，电阻R两端的电势差u随时间t变化的图像可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】线圈开始转动的位置是与中性面垂直的平面，则时刻电动势有最大值，且线圈在磁场中转动时产生的正弦交流电，由于的作用使得产生的电流始终是正弦式交流电的上半部分，故B正确，ACD错误。 故选B。 6．（2026·福建·模拟预测）如图所示，交流发电机中的线圈在磁场中绕轴逆时针匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的规律为，线圈的电阻，外电路电阻，交流电流表内阻不计，则（　　） A．该交流电的频率为 B．线圈转到图示位置时，交流电流表示数为 C．线圈转到图示位置时，磁通量变化率为0 D．外电路电阻R在1分钟内产生的热量为 【答案】D 【详解】A．由题意可知，线圈转动的角速度为，则根据角速度与频率的关系式可得，该交流电的频率为，故A错误； B．该交流电电动势的峰值为，则有效值为 根据闭合电路欧姆定律可得电路中电流的有效值为 交流电流表显示的是有效值，所以无论线圈转到哪个位置，其示数均为，故B错误； C．线圈转到图示位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误； D．外电阻R在1分钟内产生的热量为，故D正确。 故选D。 7．（2026·江西九江·一模）（多选）磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形导线框abcd沿ab边中垂线ef垂直弯折，弯折后的线框绕PM轴以角速度匀速转动（从上往下看为顺时针方向），PM与磁场方向垂直，，时刻转动到如图所示位置，此时磁场方向与线框aefd平行，与线框ebcf垂直，且线框ebcf垂直纸面向外，下列说法正确的是（　　） A．时线框abcd中电流方向为 B．线框abcd中的电流可能不按正弦式规律变化 C．线框abcd的磁通量最小值为 D．线框abcd中的最大感应电动势为 【答案】AD 【详解】A．时刻磁通量在增大，由楞次定律可得为abcd中电流方向为，故A正确； B．闭合导体线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，即可产生正弦式交流电，则线框abcd中的电流为正弦式交流电，故B错误； C．当abcd所在平面平行于磁场时有效面积最小为0，则磁通量最小值为0，故C错误； D．当abcd所在平面垂直于磁场时有效面积最大为 最大感应电动势，故D正确。 故选AD。 ⏳题型02 交变电流的有效值的求解 8．（2026·福建漳州·模拟预测）如图甲所示为正弦式交变电压的波形图，将该电压接在图乙理想变压器的原线圈、两端，副线圈接热敏电阻（温度升高时阻值减小）和定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则电压表的示数为_________；若温度升高，则电压表的示数_________（填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 22 变小 【详解】[1]电压表示数为交变电压有效值，故电压表的示数为； [2]理想变压器原线圈输入电压不变，故副线圈两端输出电压恒定。处温度升高，热敏电阻阻值减小，副线圈回路总电阻减小，回路电流增大，电压表示数满足 可知电压表的示数变小。 9．（2026·福建福州·模拟预测）（多选）我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号投入试运行。其发电装置原理如图（a）所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成如图（b）所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为，线圈匝数为N，电阻为r，线圈所在处辐射磁场的磁感应强度为B，线圈直径为D，与线圈连接的灯泡电阻为R，则下列说法正确的是（     ） A．波浪发电产生电动势瞬时值 B．波浪发电产生电流瞬时值 C．灯泡两端电压有效值 D．灯泡的电功率为 【答案】CD 【详解】A．磁场为辐射状，线圈运动切割磁感线，单匝线圈切割长度为线圈周长 匝线圈的动生电动势为，选项漏掉匝数，故A错误； B．总电阻为灯泡电阻加线圈内阻 因此瞬时电流，选项分母漏，故B错误； C．该电动势为正弦式交变电流，电动势最大值 有效值 电路电流有效值 灯泡两端电压有效值，故C正确； D．灯泡功率为 ，故D正确。 故选CD。 10．（2026·福建泉州·模拟预测）（多选）某同学设计的一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向，矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab、bc长度分别为、。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进出磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（     ） A．线圈在磁场中运动时产生的电动势大小为 B．线圈在磁场中运动时产生电动势大小为 C．回路中电流的有效值 D．回路中电流的有效值 【答案】AD 【详解】AB．线圈在磁场中运动时，边产生的电动势均为 总电动势为，故A正确，B错误； CD．圆心角为，即在一个周期内有电流，根据有效值的定义，有 解得回路中电流的有效值， 故C错误，D正确。 故选AD。 11．（2026·河南驻马店·三模）用小型发电机给定值电阻供电，线圈的电阻不计，第一次，定值电阻直接接在发电机的输出端，如图甲所示；第二次，通过一个理想变压器给定值电阻输出电压，如图乙所示，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。两次发电机在外力作用下以相同的角速度转动，第一次外力做功的功率为、第二次外力做功的功率为，则（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于转速相同，两次输出电压相同，设输出电压为，则根据能量守恒，图甲中 图乙中，根据 副线圈两端的电压 则 故选A。 12．（2026·福建南平·二模）氮化镓充电器能提供更高的充电功率，在更短的时间内让手机充满电。图（a）是这种充电器的核心电路，交流电经前端电路和氮化镓开关管转换后，在ab端获得如图（b）所示的高频脉冲直流电，经理想高频变压器降压（仍遵循交流电的变压规律）后在cd端给手机充电，若cd端输出电压为11V，输出电流为6A，则流过ab端的电流为（　　） A．0.15A B．0.3A C． D． 【答案】B 【详解】设ab端电压有效值为，周期为，由图(b)可知，一个周期内只有前时间有电压，大小为，因此 计算得。 理想变压器输入功率等于输出功率，即 代入得 因此流过ab端的电流为。 故选B。 13．（2026·福建莆田·模拟预测）（多选）如图所示，理想变压器原线圈输入电压，电压表、电流表都为理想电表。若拨到处，下列判断正确的是（　　） A．输入电压有效值为 B．当变阻器的滑片向下滑动时，电流表的示数减小 C．当变阻器的滑片向下滑动时，原线圈的输入功率减小 D．若变阻器的滑片不动，由拨到，电流表的示数减小 【答案】AD 【详解】A．输入电压有效值为，A正确； BC．当变阻器的滑片向下滑动时，R阻值减小，则次级电阻减小，因次级电压不变，可知次级电流变大，则初级电流也变大，即电流表的示数变大，根据P=I1U1可知，原线圈的输入功率变大，BC错误； D．若变阻器的滑片不动，由拨到，则次级匝数减小，次级电压减小，则次级电流也减小，即电流表的示数减小，D正确。 故选AD。 14．（2026·福建福州·二模）（多选）福建省作为引领绿色转型的清洁能源大省，闽江水口、汀江棉花滩、尤溪街面等水电站正源源不断输送着清洁电力。某水电站产生的正弦式交变电流的电流i随时间t的变化关系如图所示，则（　　） A．电流的有效值为600A B．电流的频率为100πHz C．1s内电流方向改变100次 D．一个周期内电流的平均值为 【答案】AC 【详解】A．由题图可得，电流的最大值为 电流的有效值为，故A正确； B．由题图可得，电流的周期为 电流的频率为，故B错误； C．正弦式交变电流在一个周期内电流方向改变2次，1s内电流方向改变，故C正确； D．电流随时间的变化关系图像中，图线与横轴围成的面积表示电荷量，该正弦式交变电流在前半个周期内电荷量为正值，后半个周期内电荷量为负值，一个周期内通过某一横截面的净电荷量，根据电流的平均值公式有，故D错误。 故选AC。 ⏳题型03 交变电流“四值”的理解和计算 15．（2026·福建福州·三模）如图所示，一个理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为4∶1，a、b间加一正弦交流电，在原线圈前串接一个规格为“熔断电流0.25 A、电阻5 Ω”的保险丝，理想交流电压表V的示数稳定为220 V，在副线圈中接入负载电阻R，下列说法正确的是（　　） A．通过保险丝的最大瞬时电流为0.25 A B．变压器副线圈的最大输出功率为110 W C．为了使电路长时间工作，负载电阻R应不小于55 Ω D．a、b间正弦交流电的表达式可能为 【答案】C 【详解】A．熔断电流0.25A是有效值，并不是最大瞬时值，故A错误； B．根据P=UI，可知原线圈最大输入功率 因变压器为理想变压器，故副线圈最大输出功率，故B错误； C．原线圈与副线圈的匝数比为4:1，由 可得 由 由于不大于0.25A，则 由 可知R应不小于55Ω，故C正确； D．电压表的示数220V为原线圈电压，由于保险丝也需要分一部分电压，所以ab端电压一定大于220V，a、b间正弦交流电的表达式不可能为，故D错误。 故选C。 16．（2025·福建福州·模拟预测）风力发电的工作原理可简化为如图模型：风轮叶片通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。线圈匝数匝，面积，转速，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为。降压变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线总电阻，两变压器均为理想变压器。 从图示位置开始计时，线圈磁通量随时间变化的表达式________（Wb）。 【答案】 【详解】已知转速 则线圈转动的角速度为 穿过线圈磁通量的最大值为 从图示位置开始计时，此时线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，所以线圈磁通量随时间变化的表达式为 17．（2025·甘肃白银·二模）（多选）如图为一种手动按压发电机原理图。发电机由圆形线圈、辐射型永磁体、压盘、复位弹簧等组成。已知线圈匝数为，每匝周长均为，线圈所处区域磁感应强度大小均为。用手按压压盘，在底部复位弹簧和按压力共同作用下，线圈始终做周期为、振幅为、最大速度为的简谐运动。发电线圈通过导线与理想变压器连接，变压器原、副线圈匝数分别为和。用滑动变阻器模拟用电器，初始时，滑动变阻器的电阻全部接入电路。假设压盘输入的机械能全部转化为电能，忽略除滑动变阻器外的一切电阻，忽略摩擦力和空气阻力。下列判断正确的是（　　） A．当滑动变阻器所在电路断路时，压一次压盘，撤掉外力，线圈做简谐运动的振幅保持不变 B．当滑动变阻器接入电路的阻值为总阻值的一半时，压盘输入的机械功率将变成原来的2倍 C．当滑动变阻器接入电路的阻值为时，一个周期内通过压盘输入的机械能为 D．以线圈处在最高点为计时起点，线圈产生的电动势表达式可能为 【答案】AB 【详解】A．变压器为理想变压器，当副线圈所在电路为断路时，原线圈产生的感应电动势和发电线圈产生的电动势时刻等大反向，所以发电线圈内无电流，线圈不受安培力，做简谐运动的振幅不发生变化。故A正确； D．发电线圈产生电动势的最大值 当线圈处在最大位移处为计时起点，线圈产生的电动势瞬时值表达式为，故D错误； B．变压器原线圈电压有效值不变，副线圈电压有效值不变，为 不随滑动变阻器阻值变化，当滑动变阻器接入电路的阻值为总阻值的一半时，根据可知，功率变为原来的2倍，根据能量守恒，压盘输入的机械功率变为原来的2倍，故B正确； C．一个周期输入的机械能，故C错误。 故选AB。 18．（2025·福建厦门·模拟预测）（多选）2022年南方电网已组装波浪能发电机。如图，下方为时刻向x轴正方向传播的海水波动图像，周期为1s。发电机圆柱体浮杆定位于x坐标值8m的质点处，此时质点的速率为v。套于磁铁S极上的线圈可与浮杆同步振动，线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n匝，其圆半径为r，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1：10。磁铁、变压器等固定，下列判断正确的是（　　） A．时刻浮杆正随海水向下振动 B．时刻发电机产生的电动势为 C．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】BD 【详解】A．根据上下坡法可知，在时刻浮杆正随海水向上振动，故A错误； B．在时刻发电机产生的电动势的瞬时值最大为，故B正确； C．波动的周期为1s，则 因为在时的感应电动势最大，所以发电机产生电动势的瞬时值表达式为，故C错误； D．发电机产生的电动势的有效值为 根据可得，变压器副线圈输出电压的有效值为，故D正确。 故选BD。 19．（2025·福建莆田·三模）（多选）在如图所示的电路中，平行导轨间距，左端接有阻值的电阻，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小，金属棒垂直静止在导轨上，金属棒接入电路的阻值，导轨电阻不计。现让金属棒在间做简谐运动，以金属棒处在位置开始计时，金属棒运动的速度为。金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，则下列说法正确的是（　　） A．电路中所产生交变电流的周期为 B．电路中所产生电动势的最大值为 C．电阻两端电压的有效值为 D．金属棒消耗的电功率为 【答案】AD 【详解】AB．电路产生的瞬时电动势 电动势的最大值为 周期为 故A正确，B错误； C．电动势的有效值为 电阻两端电压的有效值为 故C错误； D．电路中电流有效值为 金属棒消耗的电功率为 故D正确。 故选AD。 20．（2026·福建·模拟预测）（多选）福建省作为引领绿色转型的清洁能源大省，漳浦六鳌、莆田平海湾、平潭、宁德霞浦等海上风电场正串珠成链。某风力发电站产生的正弦式交变电流的电流i随时间t的变化关系如图所示，则（　　） A．电流的有效值为1000A B．电流的频率为 C．1s内电流方向改变100次 D．一个周期内电流的平均值为 【答案】AC 【详解】A．由题图可知，该正弦式交变电流的电流最大值为，则电流的有效值为，故A正确； B．该交变电流的周期为，则频率为，故B错误； C．正弦式交变电流一个周期内电流的方向改变两次，由于1s内的周期数为 所以1s内电流方向改变100次，故C正确； D．由于一个周期内穿过线圈的磁通量的变化量为0，则根据法拉第电磁感应定律可知，一个周期内电动势的平均值为0，所以一个周期内电流的平均值也为0，故D错误。 故选AC。 21．（2026·福建南平·一模）（多选）福建省作为引领绿色转型的清洁能源大省，厦门、德化、延平等抽水蓄能电站正加速布局。某抽水蓄能电站产生的正弦式交变电流的电流随时间的变化关系如图所示，则（　　） A．电流的有效值为800A B．电流的频率为 C．1s内电流方向改变100次 D．一个周期内电流的平均值为 【答案】AC 【详解】从图像可得该正弦交流电的参数：最大值，周期。 A．正弦交流电的有效值满足 代入得，A正确； B．频率，B错误； C．正弦交流电一个周期内电流方向改变2次，1s内共有个周期，因此1s内电流方向改变次，C正确； D．因为正负半周对称，交变电流在一个完整周期内的平均值为0，D错误。 故选 AC。 重难·创新演练 设题创新:命题弱化复杂的公式推导，多结合生活实际情境，比如家用发电机、简易手摇发电装置作为试题背景，把模型进行变式改造。不再局限标准正弦交变电流，引入畸变交变电流、分段式交变电流，考查热效应法求有效值。图像题出现多样化，不再只给出电动势图像，搭配磁通量图像，考查相位变化关系。经常设置转轴位置改变、线圈形状变化等条件，检验学生是否清楚最大值的决定因素。选项多设置概念混淆陷阱，侧重逻辑辨析，减少机械套用公式，突出物理思维能力的考查。 1．（2026·福建福州·二模）（多选）我国是世界上第一个建成800千伏特高压直流输电工程的国家。某发电厂输出电压为的交流电，先通过原、副线圈匝数比为的变压器升压，再经过整流后向远处直流输电。下列说法正确的是（    ） A．升压变压器输出电压的有效值为 B．升压变压器输出交流电的频率为100 Hz C．提高输电电压可减少输电线的热损耗 D．在电能的输送方面，远距离高压直流输电优于高压交流输电 【答案】CD 【详解】A．原线圈输入电压的有效值为 根据理想变压器电压比，得副线圈输出电压有效值，故A错误； B．原交流电的角频率 ，频率 ，变压器不改变交流电频率，输出频率仍为，故B错误； C．输电总功率一定时，输电电流，提高输电电压则减小，输电线热损耗（为输电线电阻），故热损耗减少，C正确； D．远距离高压交流输电时，线路的感抗、容抗会带来额外功率损耗，且交流电网存在同步难度，直流输电无上述问题，因此远距离高压直流输电优于高压交流输电，D正确。 故选CD。 2．（2026·甘肃陇南·三模）（多选）如图所示为三峡发电站向某地远距离输电的原理图，若发电机的电压和输出功率已知，下列说法正确的是（　　） A．用户减少时，输电线电阻R损耗的功率减少 B．若升压变压器原、副线圈匝数比为n，输电线电阻R损耗的功率为 C．用户获得的交流电周期为0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次 D．用户减少时，用户得到的电压增大 【答案】AD 【详解】A．用户减少时，并联的用电器减少，总负载电阻增大，输电线电流减小；输电线损耗功率为，因此损耗功率减少，A正确； B．若升压变压器原、副线圈匝数比为n，则，又，则输电线电阻R损耗的功率，B错误； C．用户获得的交流电周期为0.02s，每个周期内，电流方向改变2次，则1s内电流的方向改变100次，C错误； D．发电机电压不变，升压变压器匝数比不变，因此副线圈电压不变；用户减少后减小，输电线电压损失减小，降压变压器输入电压增大；降压变压器匝数比不变，因此用户得到的电压随增大而增大，D正确。 故选AD。 3．（2026·甘肃兰州·二模）（多选）光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1所示，某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW，输出电压为10kV，则下列说法正确的是（　　） A．图2所示交流电的频率为 B．图2所示交流电电压的有效值为 C．变压器原、副线圈匝数比为 D．变压器原线圈中的电流为 【答案】AC 【详解】A．由图2可知，交流电的周期，根据频率公式​，代入解得，故A正确； B．正弦式交流电的有效值​​，图中电压的最大值，因此有效值，故B错误； C．理想变压器的电压比等于匝数比，已知原线圈电压，副线圈电压，因此匝数比，故C正确； D．理想变压器输入功率等于输出功率 原线圈电流，故D错误。 故选AC。 4．（2026·福建福州·二模）工厂利用的交变电流给“36V 40W”照明灯供电，电路如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，则（　　） A．电源电压有效值为 B．交变电流的周期为0.01s C．灯泡均能正常发光 D．若某个照明灯灯丝烧断，原线圈电流会增大 【答案】C 【详解】A．由于表达式可知，电源电压有效值为，故A错误； B．交变电流的周期为，故B错误； C．根据变压器电压比等于匝数比可得 解得副线圈的输出电压为 可知灯泡均能正常发光，故C正确； D．若某个照明灯灯丝烧断，则副线圈总功率减小，所以原线圈功率减小，根据可知，原线圈电流减小，故D错误。 故选C。 5．（2026·四川雅安·一模）（多选）自耦式变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。如图甲所示的理想自耦式变压器，环形铁芯上绕制线圈匝数为220匝，AP间线圈匝数为120匝，P为变压器的滑动触头，P'为滑动变阻器的滑片。在AB间加如图乙所示正弦交流电，下列判断正确的是（　　） A．通过R的电流方向每秒改变100次 B．电压表示数为120V C．保持P不动，P'向下滑动，电压表示数增大 D．保持P'不动，P逆时针转动，电压表示数增大 【答案】AD 【详解】A．由图乙知输入交流电的周期为，故其频率为 1s内线圈转50圈，每转一圈两次经过中性面，每经过中性面一次电流方向改变一次，故电流方向每秒改变100次，而变压器不改变交流电的周期和频率，输出端通过R的电流方向每秒改变100次，故A正确； B．因AB间加正弦交流电，其有效值为 副线圈的匝数为BP间匝数 由 而电压表测的是交流电压的有效值，故电压表示数为，故B错误； C．保持P不动，P'向下滑动，副线圈的匝数不变，其它条件不变，由 则电压表示数不变，故C 错误； D．P逆时针转动，副线圈的匝数增大，由 则电压表示数增大，故D正确。 故选AD。 6．（2025·福建福州·模拟预测）（多选）电动自行车无线充电技术已经进入应用阶段，在踏板上安装接收器（内含受电线圈，并和电瓶相连），将电动自行车停放在地面的无线充电带（铺设有送电线圈）上，即可实现无线充电，这种充电方式的工作原理和理想变压器类似。若送电线圈接入有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W。下列说法正确的是（　　） A．受电线圈中电流方向每秒改变100次 B．受电线圈和送电线圈的匝数比为55:12 C．受电线圈的充电电流有效值为3.75A D．为使地面上的无线充电带结实耐用，其上可用金属护板做保护 【答案】AC 【详解】A．正弦交流电的频率为50Hz，电流方向每一个周期改变两次，则受电线圈中电流方向每秒改变100次，故A正确； B．根据理想变压器电压匝数关系有 即受电线圈和送电线圈的匝数比为12:55，故B错误； C．受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W，根据 解得I=3.75A，故C正确； D．由于电磁感应，金属护板会形成涡流，有漏电隐患并影响电能的输送，即不能够用金属护板做保护，故D错误。 故选AC。 7．（2025·福建泉州·模拟预测）（多选）如图甲所示，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随时间变化如图乙所示，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2r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；导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则（　　） A．时刻圆环Ⅰ中电流为 B．时刻圆环Ⅱ中电流为 C．时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为0 D．圆环Ⅰ中电流的有效值为 【答案】AD 【详解】A．在时间内磁感应强度的变化率为 所以在时刻圆环Ⅰ中产生的感应电动势大小为 则圆环Ⅰ中的感应电流大小为，故A正确； B．圆环Ⅱ中没有磁场，磁通量恒为零无变化，且圆环Ⅰ与圆环Ⅱ绝缘，又不受其影响，因此圆环Ⅱ中一直没有电流，故B错误； C．假设有一金属圆环与PQ所在的感生电场线上重合，则沿着圆环感生电场线转一圈，电势差即为感生电动势的大小。时，假设圆环的感应电动势大小 则，故C错误； D．在和时间内圆环Ⅰ产生的感应电动势大小相等均为 在时间内圆环Ⅰ产生的感应电动势大小为 设感应电动势的有效值为 所以圆环Ⅰ中电流的有效值为 解得，故D正确。 故选AD。 8．（2025·福建泉州·模拟预测）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，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为，外接一只阻值为的电阻，不计电路的其他电阻，则时线圈平面与磁场方向______选填“平行”或者“垂直”，电流表的示数为______ A，线圈的转速为______。 【答案】 垂直 50 【详解】[1] 由图乙可知，在时线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，所以此时线圈处于中性面位置，极线圈平面与磁场方向垂直。 [2] 电动势的有效值为 所以电流表的示数为 [3]由图乙可知电动势的变化周期为 所以交流电的频率为 则线圈的转速为。 9．（2025·广东深圳·二模）如图所示，在匀强磁场中一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势为e=10sin（50πt）V。则（　　） A．交变电动势的周期为0.02s B．t=0.04s时，线框内磁通量变化率最小 C．t=0.08s时，线框所处平面与中性面垂直 D．若线框转速增加一倍，电动势有效值为10V 【答案】B 【详解】A．根据题中表达式可知 所以交变电动势的周期为 故A错误； B．由电动势的表达式可知，金属线框从中性面开始计时，所以t=0.04s时，线框恰好转动一周，到达中性面，此时磁通量最大，磁通量变化率最小，故B正确； C．t=0.08s时，线框仍然处于中性面位置，故C错误； D．若线框转速增加一倍，根据可知，电动势增加一倍，所以电动势的有效值为 故D错误。 故选B。 10．（2025·福建宁德·三模）（多选）某自行车的车灯发电机如图甲所示，结构如图乙所示。绕有400匝线圈的“匚”形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动，摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中的磁通量按正弦规律变化，如图丙所示，其中为摩擦小轮转动的角速度。线圈总电阻为，、端与标有“，”的灯泡L相连。当自行车以速度匀速行驶时，灯泡L恰好正常发光。假设灯泡L阻值不变，摩擦小轮与车轮不打滑，则（　　） A．自行车的速度 B．灯泡L正常发光时 C．若自行车的速度减半，则灯泡L的功率也减半 D．磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数为10V 【答案】AD 【详解】AB．灯泡电阻 线圈中电动势有效值 最大值 根据最大感应电动势的表达式 可得 则自行车的速度等于摩擦小轮边缘的线速度，即 选项A正确，B错误； C．若自行车的速度减半，则小轮的角速度ω减半，感应电动势最大值和有效值均减半，灯泡L两端电压减半，根据功率表达式 可知功率变为原来的四分之一，选项C错误； D．交流电压表的示数为灯泡两端电压的有效值，由电动势的最大值决定，与磁铁的位置无关，即磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数仍为10V，选项D正确。 故选AD。 真题·实战演练 高频考点：中性面的特点是高频命题点，考查磁通量、感应电动势大小以及电流方向改变条件。交变电流四值辨析反复考查，有效值为重中之重，电热、电表读数用有效值，求电荷量用平均值。交变电流图像识别属于高频考点，由图像提取周期，完成角速度、频率之间换算。瞬时表达式的书写，重点判断计时起点，区分正弦与余弦表达式。经常考查最大值影响因素，明确最大值和转轴位置无关。考题大多设置选择题，分值 46 分，容易混淆有效值与平均值，是选择题常见的错误选项来源。 1．（2013·福建·高考真题）如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt(V)，则 (　　) A．该交变电流的频率为10 Hz B．该电动势的有效值为10 V C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A 【答案】D 【详解】交流电的频率，故A错误；该电动势的最大值为，故B错误；电压有效值为，电路中电流为，外接电阻所消耗的电功率为，故C错误，D正确． 2．（2009·福建·高考真题）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 (　　) A．电压表的示数为220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡实际消耗的功率为484 W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 【答案】D 【详解】A．由图像可知发电机产生感应电动势的有效值为 根据闭合电路欧姆定律可得电压表的示数为 故A错误； B．交流电的周期为0.02s，一个周期内电流的方向改变2次，则电流方向每秒改变100次，故B错误； C．灯泡实际消耗的功率为 故C错误； D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 故D正确。 故选D。 3．（2025·福建·高考真题）在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 【答案】B 【详解】A．由图可知，交流电的周期，故A错误； B．根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，故B正确； C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。 故选 B。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第41讲 交变电流的产生和描述（专项训练） 模拟·基础演练 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 答案 D AC BD AD B D AD CD AD A 题号 12 13 14 15 17 18 19 20 21 答案 B AD AC C AB BD AD AC AC 1．D 【详解】A．图示位置线圈中的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电流为零；而时电流达到正向最大值，故A错误； B．图示位置没有感应电流，不存在由指向的电流，故B错误； C．汽车减速时永磁铁的转速减小，磁通量变化率减小，感应电流减小，制动力随之减小，故C错误； D．永磁铁转速减小，交变电流频率减小，周期越来越大，故D正确。 故选D。 2．AC 【详解】A．图示位置，线圈与磁感应强度方向平行，穿过线圈的磁通量为0，故A正确； B．图示位置，线圈与磁感应强度方向平行，线圈产生的感应电动势最大，为，故B错误； C．线圈从图示位置转过60°时的感应电动势，故C正确； D．电压表的示数为，故D错误。 故选AC。 3．BD 【详解】A．原、副线圈电压关系有，发电机电动势 可得，，电压表测副线圈电压等于，故A错误； B．图示发电机线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，故B正确； C．滑动变阻器滑片向上滑动时，接入电路的阻值增大，副线圈总电阻 将副线圈电阻等效到原线圈，等效电阻 原线圈总电阻增大，原线圈电流减小，增大，也增大，电压表示数变大，故C错误； D．当滑动变阻器接入阻值最大时，，副边总电阻 等效电阻 原边总电阻 原边电流 根据变压器电流比，得副边电流，即电流表示数为0.4A，故D正确。 故选BD 。 4．AD 【详解】AB．由图可知，磁场方向由极指向极，即水平向左。线圈按图示方向转动，边向上运动，边向下运动。根据右手定则，边感应电流方向为，边感应电流方向为，则线圈中电流方向沿。故A正确，B错误； CD．线圈产生正弦式交变电流，电流表测量的是有效值。感应电动势最大值为，则有效值 根据闭合电路欧姆定律，电流表示数。故C错误，D正确； 故选AD。 5．B 【详解】线圈开始转动的位置是与中性面垂直的平面，则时刻电动势有最大值，且线圈在磁场中转动时产生的正弦交流电，由于的作用使得产生的电流始终是正弦式交流电的上半部分，故B正确，ACD错误。 故选B。 6．D 【详解】A．由题意可知，线圈转动的角速度为，则根据角速度与频率的关系式可得，该交流电的频率为，故A错误； B．该交流电电动势的峰值为，则有效值为 根据闭合电路欧姆定律可得电路中电流的有效值为 交流电流表显示的是有效值，所以无论线圈转到哪个位置，其示数均为，故B错误； C．线圈转到图示位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误； D．外电阻R在1分钟内产生的热量为，故D正确。 故选D。 7．AD 【详解】A．时刻磁通量在增大，由楞次定律可得为abcd中电流方向为，故A正确； B．闭合导体线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，即可产生正弦式交流电，则线框abcd中的电流为正弦式交流电，故B错误； C．当abcd所在平面平行于磁场时有效面积最小为0，则磁通量最小值为0，故C错误； D．当abcd所在平面垂直于磁场时有效面积最大为 最大感应电动势，故D正确。 故选AD。 8． 22 变小 【详解】[1]电压表示数为交变电压有效值，故电压表的示数为； [2]理想变压器原线圈输入电压不变，故副线圈两端输出电压恒定。处温度升高，热敏电阻阻值减小，副线圈回路总电阻减小，回路电流增大，电压表示数满足 可知电压表的示数变小。 9．CD 【详解】A．磁场为辐射状，线圈运动切割磁感线，单匝线圈切割长度为线圈周长 匝线圈的动生电动势为，选项漏掉匝数，故A错误； B．总电阻为灯泡电阻加线圈内阻 因此瞬时电流，选项分母漏，故B错误； C．该电动势为正弦式交变电流，电动势最大值 有效值 电路电流有效值 灯泡两端电压有效值，故C正确； D．灯泡功率为 ，故D正确。 故选CD。 10．AD 【详解】AB．线圈在磁场中运动时，边产生的电动势均为 总电动势为，故A正确，B错误； CD．圆心角为，即在一个周期内有电流，根据有效值的定义，有 解得回路中电流的有效值， 故C错误，D正确。 故选AD。 11．A 【详解】由于转速相同，两次输出电压相同，设输出电压为，则根据能量守恒，图甲中 图乙中，根据 副线圈两端的电压 则 故选A。 12．B 【详解】设ab端电压有效值为，周期为，由图(b)可知，一个周期内只有前时间有电压，大小为，因此 计算得。 理想变压器输入功率等于输出功率，即 代入得 因此流过ab端的电流为。 故选B。 13．AD 【详解】A．输入电压有效值为，A正确； BC．当变阻器的滑片向下滑动时，R阻值减小，则次级电阻减小，因次级电压不变，可知次级电流变大，则初级电流也变大，即电流表的示数变大，根据P=I1U1可知，原线圈的输入功率变大，BC错误； D．若变阻器的滑片不动，由拨到，则次级匝数减小，次级电压减小，则次级电流也减小，即电流表的示数减小，D正确。 故选AD。 14．AC 【详解】A．由题图可得，电流的最大值为 电流的有效值为，故A正确； B．由题图可得，电流的周期为 电流的频率为，故B错误； C．正弦式交变电流在一个周期内电流方向改变2次，1s内电流方向改变，故C正确； D．电流随时间的变化关系图像中，图线与横轴围成的面积表示电荷量，该正弦式交变电流在前半个周期内电荷量为正值，后半个周期内电荷量为负值，一个周期内通过某一横截面的净电荷量，根据电流的平均值公式有，故D错误。 故选AC。 15．C 【详解】A．熔断电流0.25A是有效值，并不是最大瞬时值，故A错误； B．根据P=UI，可知原线圈最大输入功率 因变压器为理想变压器，故副线圈最大输出功率，故B错误； C．原线圈与副线圈的匝数比为4:1，由 可得 由 由于不大于0.25A，则 由 可知R应不小于55Ω，故C正确； D．电压表的示数220V为原线圈电压，由于保险丝也需要分一部分电压，所以ab端电压一定大于220V，a、b间正弦交流电的表达式不可能为，故D错误。 故选C。 16． 【详解】已知转速 则线圈转动的角速度为 穿过线圈磁通量的最大值为 从图示位置开始计时，此时线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，所以线圈磁通量随时间变化的表达式为 17．AB 【详解】A．变压器为理想变压器，当副线圈所在电路为断路时，原线圈产生的感应电动势和发电线圈产生的电动势时刻等大反向，所以发电线圈内无电流，线圈不受安培力，做简谐运动的振幅不发生变化。故A正确； D．发电线圈产生电动势的最大值 当线圈处在最大位移处为计时起点，线圈产生的电动势瞬时值表达式为，故D错误； B．变压器原线圈电压有效值不变，副线圈电压有效值不变，为 不随滑动变阻器阻值变化，当滑动变阻器接入电路的阻值为总阻值的一半时，根据可知，功率变为原来的2倍，根据能量守恒，压盘输入的机械功率变为原来的2倍，故B正确； C．一个周期输入的机械能，故C错误。 故选AB。 18．BD 【详解】A．根据上下坡法可知，在时刻浮杆正随海水向上振动，故A错误； B．在时刻发电机产生的电动势的瞬时值最大为，故B正确； C．波动的周期为1s，则 因为在时的感应电动势最大，所以发电机产生电动势的瞬时值表达式为，故C错误； D．发电机产生的电动势的有效值为 根据可得，变压器副线圈输出电压的有效值为，故D正确。 故选BD。 19．AD 【详解】AB．电路产生的瞬时电动势 电动势的最大值为 周期为 故A正确，B错误； C．电动势的有效值为 电阻两端电压的有效值为 故C错误； D．电路中电流有效值为 金属棒消耗的电功率为 故D正确。 故选AD。 20．AC 【详解】A．由题图可知，该正弦式交变电流的电流最大值为，则电流的有效值为，故A正确； B．该交变电流的周期为，则频率为，故B错误； C．正弦式交变电流一个周期内电流的方向改变两次，由于1s内的周期数为 所以1s内电流方向改变100次，故C正确； D．由于一个周期内穿过线圈的磁通量的变化量为0，则根据法拉第电磁感应定律可知，一个周期内电动势的平均值为0，所以一个周期内电流的平均值也为0，故D错误。 故选AC。 21．AC 【详解】从图像可得该正弦交流电的参数：最大值，周期。 A．正弦交流电的有效值满足 代入得，A正确； B．频率，B错误； C．正弦交流电一个周期内电流方向改变2次，1s内共有个周期，因此1s内电流方向改变次，C正确； D．因为正负半周对称，交变电流在一个完整周期内的平均值为0，D错误。 故选 AC。 重难·创新演练 1．CD 【详解】A．原线圈输入电压的有效值为 根据理想变压器电压比，得副线圈输出电压有效值，故A错误； B．原交流电的角频率 ，频率 ，变压器不改变交流电频率，输出频率仍为，故B错误； C．输电总功率一定时，输电电流，提高输电电压则减小，输电线热损耗（为输电线电阻），故热损耗减少，C正确； D．远距离高压交流输电时，线路的感抗、容抗会带来额外功率损耗，且交流电网存在同步难度，直流输电无上述问题，因此远距离高压直流输电优于高压交流输电，D正确。 故选CD。 2．AD 【详解】A．用户减少时，并联的用电器减少，总负载电阻增大，输电线电流减小；输电线损耗功率为，因此损耗功率减少，A正确； B．若升压变压器原、副线圈匝数比为n，则，又，则输电线电阻R损耗的功率，B错误； C．用户获得的交流电周期为0.02s，每个周期内，电流方向改变2次，则1s内电流的方向改变100次，C错误； D．发电机电压不变，升压变压器匝数比不变，因此副线圈电压不变；用户减少后减小，输电线电压损失减小，降压变压器输入电压增大；降压变压器匝数比不变，因此用户得到的电压随增大而增大，D正确。 故选AD。 3．AC 【详解】A．由图2可知，交流电的周期，根据频率公式​，代入解得，故A正确； B．正弦式交流电的有效值​​，图中电压的最大值，因此有效值，故B错误； C．理想变压器的电压比等于匝数比，已知原线圈电压，副线圈电压，因此匝数比，故C正确； D．理想变压器输入功率等于输出功率 原线圈电流，故D错误。 故选AC。 4．C 【详解】A．由于表达式可知，电源电压有效值为，故A错误； B．交变电流的周期为，故B错误； C．根据变压器电压比等于匝数比可得 解得副线圈的输出电压为 可知灯泡均能正常发光，故C正确； D．若某个照明灯灯丝烧断，则副线圈总功率减小，所以原线圈功率减小，根据可知，原线圈电流减小，故D错误。 故选C。 5．AD 【详解】A．由图乙知输入交流电的周期为，故其频率为 1s内线圈转50圈，每转一圈两次经过中性面，每经过中性面一次电流方向改变一次，故电流方向每秒改变100次，而变压器不改变交流电的周期和频率，输出端通过R的电流方向每秒改变100次，故A正确； B．因AB间加正弦交流电，其有效值为 副线圈的匝数为BP间匝数 由 而电压表测的是交流电压的有效值，故电压表示数为，故B错误； C．保持P不动，P'向下滑动，副线圈的匝数不变，其它条件不变，由 则电压表示数不变，故C 错误； D．P逆时针转动，副线圈的匝数增大，由 则电压表示数增大，故D正确。 故选AD。 6．AC 【详解】A．正弦交流电的频率为50Hz，电流方向每一个周期改变两次，则受电线圈中电流方向每秒改变100次，故A正确； B．根据理想变压器电压匝数关系有 即受电线圈和送电线圈的匝数比为12:55，故B错误； C．受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W，根据 解得I=3.75A，故C正确； D．由于电磁感应，金属护板会形成涡流，有漏电隐患并影响电能的输送，即不能够用金属护板做保护，故D错误。 故选AC。 7．AD 【详解】A．在时间内磁感应强度的变化率为 所以在时刻圆环Ⅰ中产生的感应电动势大小为 则圆环Ⅰ中的感应电流大小为，故A正确； B．圆环Ⅱ中没有磁场，磁通量恒为零无变化，且圆环Ⅰ与圆环Ⅱ绝缘，又不受其影响，因此圆环Ⅱ中一直没有电流，故B错误； C．假设有一金属圆环与PQ所在的感生电场线上重合，则沿着圆环感生电场线转一圈，电势差即为感生电动势的大小。时，假设圆环的感应电动势大小 则，故C错误； D．在和时间内圆环Ⅰ产生的感应电动势大小相等均为 在时间内圆环Ⅰ产生的感应电动势大小为 设感应电动势的有效值为 所以圆环Ⅰ中电流的有效值为 解得，故D正确。 故选AD。 8． 垂直 50 【详解】[1] 由图乙可知，在时线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，所以此时线圈处于中性面位置，极线圈平面与磁场方向垂直。 [2] 电动势的有效值为 所以电流表的示数为 [3]由图乙可知电动势的变化周期为 所以交流电的频率为 则线圈的转速为。 9．B 【详解】A．根据题中表达式可知 所以交变电动势的周期为 故A错误； B．由电动势的表达式可知，金属线框从中性面开始计时，所以t=0.04s时，线框恰好转动一周，到达中性面，此时磁通量最大，磁通量变化率最小，故B正确； C．t=0.08s时，线框仍然处于中性面位置，故C错误； D．若线框转速增加一倍，根据可知，电动势增加一倍，所以电动势的有效值为 故D错误。 故选B。 10．AD 【详解】AB．灯泡电阻 线圈中电动势有效值 最大值 根据最大感应电动势的表达式 可得 则自行车的速度等于摩擦小轮边缘的线速度，即 选项A正确，B错误； C．若自行车的速度减半，则小轮的角速度ω减半，感应电动势最大值和有效值均减半，灯泡L两端电压减半，根据功率表达式 可知功率变为原来的四分之一，选项C错误； D．交流电压表的示数为灯泡两端电压的有效值，由电动势的最大值决定，与磁铁的位置无关，即磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数仍为10V，选项D正确。 故选AD。 真题·实战演练 1．D 【详解】交流电的频率，故A错误；该电动势的最大值为，故B错误；电压有效值为，电路中电流为，外接电阻所消耗的电功率为，故C错误，D正确． 【点睛】根据电动势瞬时值的表达式可以知道角速度、最大值，从而计算频率和有效值，结合欧姆定律进行其它分析． 2．D 【详解】A．由图像可知发电机产生感应电动势的有效值为 根据闭合电路欧姆定律可得电压表的示数为 故A错误； B．交流电的周期为0.02s，一个周期内电流的方向改变2次，则电流方向每秒改变100次，故B错误； C．灯泡实际消耗的功率为 故C错误； D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．由图可知，交流电的周期，故A错误； B．根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，故B正确； C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。 故选 B。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第41讲 交变电流的产生和描述（专项训练） 目 录 研判·考情前瞻 2 巩固·知识解构 2 知识点1 正弦交变电流的产生及变化规律 2 知识点2 交变电流的有效值 3 知识点3 交变电流“四值”的理解与应用 4 模拟·基础演练 5 题型01 正弦式交变电流的产生及变化规律 5 题型02 交变电流的有效值的求解 9 题型03 交变电流“四值”的理解和计算 11 重难·创新演练 14 真题·实战演练 18 \研判·考情前瞻 核心考点 2026年 2025年 2024年 交变电流产生、中性面、瞬时表达式 选择 T8（6 分） 选择 T6（6 分） 最大值、有效值、平均值辨析计算 多选 T7（6 分） 交变电流图像、周期频率角速度 考情分析 交变电流属于福建高考高频中等难度考点，大多以选择题形式命题，分值 46 分，极少出现计算题。命题侧重对基本概念辨析，重点考查中性面物理意义，区分最大值、有效值、平均值三者不同用途，有效值是高频易错点。试题经常结合图像给出信息，考查读图能力；部分考题设置情境变式，结合发电机模型，不深挖复杂推导，侧重概念理解。容易设置陷阱：混淆有效值和平均值，不清楚什么时候用平均值求电荷量、有效值算电热。常和电路简单结合，侧重基础概念，整体难度中等偏简单。 复习目标 理清交变电流产生过程，牢牢掌握中性面的特点，会写瞬时值表达式；能够准确区分最大值、有效值、平均值，分清三者适用场景，熟练进行有效值计算；看懂交变电流图像，完成周期、角速度、频率互相换算；可以识别情境变式，规避概念混淆类陷阱；能区分电热计算、电荷量计算选用不同物理量，规范答题，准确判断选项对错。 巩固·知识解构 知识点1 正弦交变电流的产生及变化规律 1．交流电产生过程中的两个特殊位置 图示 概念 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 2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：___________；电流：i＝Imsin ωt. ✨得分速记： 求解正弦式交变电流的三点注意 (1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式． (2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积． (3)转轴相对线圈的位置改变，或线圈的形状改变时，电动势的最大值仍可由Em＝nBSω计算． ⚠特别提醒： 要分清线圈处于中性面与垂直中性面两种状态，中性面位置磁通量最大，感应电动势为零，电流方向在此处发生改变；垂直中性面时磁通量为零，感应电动势达到最大值。书写瞬时表达式务必确认计时起点，从中性面计时为正弦函数，垂直中性面计时为余弦函数，二者不可混淆。注意最大值只和线圈匝数、磁感应强度、线圈面积、角速度有关，与转轴位置无关。交变电流瞬时值对应某一瞬间，不能直接用来计算电热。处理图像题，看清横纵坐标，区分磁通量图像和电动势图像，二者相位存在四分之一周期的错位，做题警惕起点位置带来的公式误用。 知识点2 交变电流的有效值 1．利用公式法计算 利用E＝、U＝、I＝计算，只适用于正(余)弦式交变电流． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍． 3．利用能量关系计算 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值． 知识点3 交变电流“四值”的理解与应用✨得分速记： 计算交变电流有效值的方法 (1)分段计算电热，然后求和得出一个周期内产生的总热量． (2)利用两个公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值． (3)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解． 交变电流“四值”的比较 物理量 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器的___________ 有效值 E＝，U＝， I＝ (只适用于正弦 式交变电流) (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的值 (3)保险丝的___________ (4)交流电表的读数 平均值 ＝BL ＝n ＝ 计算通过电路截面的___________ 模拟·基础演练✨得分速记： 交变电流四值分别为最大值、瞬时值、有效值、平均值。最大值对应线圈垂直中性面，决定电容器耐压。瞬时值描述某一时刻的电流电压，多用于解答瞬时状态问题。有效值依据电流热效应定义，计算电热、电功、电表读数都使用有效值，正弦交变电流可直接套用最大值和有效值的比例关系。平均值依靠法拉第电磁感应定律求解，只用来计算通过导体横截面的电荷量。做题务必分清使用场景，电热绝对不用平均值，求电荷量不用有效值。看清题目是否为正弦式交变电流，非正弦交变电流不能直接套用比例，必须通过热效应推导有效值。 考查重点：高考交变电流的产生和描述，重点考查交变电流的产生机理以及中性面的物理含义，区分线圈在不同位置磁通量与感应电动势的对应关系。侧重四值的辨析与选用，明确最大值、有效值、瞬时值、平均值各自适用场景，结合图像读取周期、角速度等物理量。题型以选择题为主，重视基础概念辨析，不设置复杂运算。常常结合简单电路，把交变电流和电功、电热计算结合，考查电表读数。命题注重细节陷阱，重点检验学生对公式适用条件的理解，区分正弦与非正弦交变电流的处理方式。 ⏳题型01 正弦式交变电流的产生及变化规律 1．（2025·福建厦门·模拟预测）随着科技的不断发展和环境保护意识的增强，中国的纯电动汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车，纯电动汽车能将汽车制动过程中的机械能转化为电能收集起来。如图甲所示，永磁铁在车轮和传动装置的带动下绕固定线圈旋转，在线圈中产生如图乙所示的感应电流回充到蓄电系统，使永磁铁受到阻力阻碍汽车前行。则（　　） A．甲图示磁铁位置可能对应着乙图中时刻 B．甲图示位置电流的方向由指向 C．制动过程中永磁铁受到的阻力大小恒定不变 D．制动过程中交变电流的周期越来越大 2．（2026·福建龙岩·三模）（多选）如图所示，一个电阻为r、边长为l的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　） A．图示位置穿过线圈的磁通量为0 B．图示位置线圈产生的感应电动势为 C．线圈从图示位置转过60°时感应电动势为 D．线圈转动过程中，电压表的示数为 3．（2026·福建漳州·三模）（多选）如图为小型发电机与理想变压器组成的电路。发电机产生电动势有效值为10 V的正弦交流电。变压器原线圈与定值电阻串联，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器，原、副线圈匝数比。电表均为理想电表，线圈及导线电阻不计，则（　　） A．电压表示数为5 V B．图示位置穿过发电机线圈的磁通量为零 C．滑动变阻器的滑片向上滑动时，电压表示数变小 D．当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电流表示数为0.4 A 4．（2026·福建厦门·模拟预测）（多选）某发电机原理如图所示，矩形线圈在水平匀强磁场中以角速度绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。线圈与阻值为的定值电阻、理想交流电流表组成闭合回路。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为，线圈电阻为，其余电阻不计，则（　　） A．线圈转至图示位置时，电流方向沿 B．线圈转至图示位置时，电流方向沿 C．电流表的示数为 D．电流表的示数为 5．（2026·广东广州·一模）如图为某发电机的原理图，abcd为金属线框，固连于线框的E、F为一对相互绝缘的半圆形铜环，A、B为固定电刷。线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，电阻R两端的电势差u随时间t变化的图像可能是（　　） A． B． C． D． 6．（2026·福建·模拟预测）如图所示，交流发电机中的线圈在磁场中绕轴逆时针匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的规律为，线圈的电阻，外电路电阻，交流电流表内阻不计，则（　　） A．该交流电的频率为 B．线圈转到图示位置时，交流电流表示数为 C．线圈转到图示位置时，磁通量变化率为0 D．外电路电阻R在1分钟内产生的热量为 7．（2026·江西九江·一模）（多选）磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形导线框abcd沿ab边中垂线ef垂直弯折，弯折后的线框绕PM轴以角速度匀速转动（从上往下看为顺时针方向），PM与磁场方向垂直，，时刻转动到如图所示位置，此时磁场方向与线框aefd平行，与线框ebcf垂直，且线框ebcf垂直纸面向外，下列说法正确的是（　　） A．时线框abcd中电流方向为 B．线框abcd中的电流可能不按正弦式规律变化 C．线框abcd的磁通量最小值为 D．线框abcd中的最大感应电动势为 ⏳题型02 交变电流的有效值的求解 8．（2026·福建漳州·模拟预测）如图甲所示为正弦式交变电压的波形图，将该电压接在图乙理想变压器的原线圈、两端，副线圈接热敏电阻（温度升高时阻值减小）和定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则电压表的示数为_________；若温度升高，则电压表的示数_________（填“变大”“变小”或“不变”）。 9．（2026·福建福州·模拟预测）（多选）我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号投入试运行。其发电装置原理如图（a）所示，浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成如图（b）所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为，线圈匝数为N，电阻为r，线圈所在处辐射磁场的磁感应强度为B，线圈直径为D，与线圈连接的灯泡电阻为R，则下列说法正确的是（     ） A．波浪发电产生电动势瞬时值 B．波浪发电产生电流瞬时值 C．灯泡两端电压有效值 D．灯泡的电功率为 10．（2026·福建泉州·模拟预测）（多选）某同学设计的一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向，矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab、bc长度分别为、。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进出磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。则（     ） A．线圈在磁场中运动时产生的电动势大小为 B．线圈在磁场中运动时产生电动势大小为 C．回路中电流的有效值 D．回路中电流的有效值 11．（2026·河南驻马店·三模）用小型发电机给定值电阻供电，线圈的电阻不计，第一次，定值电阻直接接在发电机的输出端，如图甲所示；第二次，通过一个理想变压器给定值电阻输出电压，如图乙所示，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。两次发电机在外力作用下以相同的角速度转动，第一次外力做功的功率为、第二次外力做功的功率为，则（     ） A． B． C． D． 12．（2026·福建南平·二模）氮化镓充电器能提供更高的充电功率，在更短的时间内让手机充满电。图（a）是这种充电器的核心电路，交流电经前端电路和氮化镓开关管转换后，在ab端获得如图（b）所示的高频脉冲直流电，经理想高频变压器降压（仍遵循交流电的变压规律）后在cd端给手机充电，若cd端输出电压为11V，输出电流为6A，则流过ab端的电流为（　　） A．0.15A B．0.3A C． D． 13．（2026·福建莆田·模拟预测）（多选）如图所示，理想变压器原线圈输入电压，电压表、电流表都为理想电表。若拨到处，下列判断正确的是（　　） A．输入电压有效值为 B．当变阻器的滑片向下滑动时，电流表的示数减小 C．当变阻器的滑片向下滑动时，原线圈的输入功率减小 D．若变阻器的滑片不动，由拨到，电流表的示数减小 14．（2026·福建福州·二模）（多选）福建省作为引领绿色转型的清洁能源大省，闽江水口、汀江棉花滩、尤溪街面等水电站正源源不断输送着清洁电力。某水电站产生的正弦式交变电流的电流i随时间t的变化关系如图所示，则（　　） A．电流的有效值为600A B．电流的频率为100πHz C．1s内电流方向改变100次 D．一个周期内电流的平均值为 ⏳题型03 交变电流“四值”的理解和计算 15．（2026·福建福州·三模）如图所示，一个理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为4∶1，a、b间加一正弦交流电，在原线圈前串接一个规格为“熔断电流0.25 A、电阻5 Ω”的保险丝，理想交流电压表V的示数稳定为220 V，在副线圈中接入负载电阻R，下列说法正确的是（　　） A．通过保险丝的最大瞬时电流为0.25 A B．变压器副线圈的最大输出功率为110 W C．为了使电路长时间工作，负载电阻R应不小于55 Ω D．a、b间正弦交流电的表达式可能为 16．（2025·福建福州·模拟预测）风力发电的工作原理可简化为如图模型：风轮叶片通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。线圈匝数匝，面积，转速，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为。降压变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线总电阻，两变压器均为理想变压器。 从图示位置开始计时，线圈磁通量随时间变化的表达式________（Wb）。 17．（2025·甘肃白银·二模）（多选）如图为一种手动按压发电机原理图。发电机由圆形线圈、辐射型永磁体、压盘、复位弹簧等组成。已知线圈匝数为，每匝周长均为，线圈所处区域磁感应强度大小均为。用手按压压盘，在底部复位弹簧和按压力共同作用下，线圈始终做周期为、振幅为、最大速度为的简谐运动。发电线圈通过导线与理想变压器连接，变压器原、副线圈匝数分别为和。用滑动变阻器模拟用电器，初始时，滑动变阻器的电阻全部接入电路。假设压盘输入的机械能全部转化为电能，忽略除滑动变阻器外的一切电阻，忽略摩擦力和空气阻力。下列判断正确的是（　　） A．当滑动变阻器所在电路断路时，压一次压盘，撤掉外力，线圈做简谐运动的振幅保持不变 B．当滑动变阻器接入电路的阻值为总阻值的一半时，压盘输入的机械功率将变成原来的2倍 C．当滑动变阻器接入电路的阻值为时，一个周期内通过压盘输入的机械能为 D．以线圈处在最高点为计时起点，线圈产生的电动势表达式可能为 18．（2025·福建厦门·模拟预测）（多选）2022年南方电网已组装波浪能发电机。如图，下方为时刻向x轴正方向传播的海水波动图像，周期为1s。发电机圆柱体浮杆定位于x坐标值8m的质点处，此时质点的速率为v。套于磁铁S极上的线圈可与浮杆同步振动，线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n匝，其圆半径为r，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1：10。磁铁、变压器等固定，下列判断正确的是（　　） A．时刻浮杆正随海水向下振动 B．时刻发电机产生的电动势为 C．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 19．（2025·福建莆田·三模）（多选）在如图所示的电路中，平行导轨间距，左端接有阻值的电阻，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小，金属棒垂直静止在导轨上，金属棒接入电路的阻值，导轨电阻不计。现让金属棒在间做简谐运动，以金属棒处在位置开始计时，金属棒运动的速度为。金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，则下列说法正确的是（　　） A．电路中所产生交变电流的周期为 B．电路中所产生电动势的最大值为 C．电阻两端电压的有效值为 D．金属棒消耗的电功率为 20．（2026·福建·模拟预测）（多选）福建省作为引领绿色转型的清洁能源大省，漳浦六鳌、莆田平海湾、平潭、宁德霞浦等海上风电场正串珠成链。某风力发电站产生的正弦式交变电流的电流i随时间t的变化关系如图所示，则（　　） A．电流的有效值为1000A B．电流的频率为 C．1s内电流方向改变100次 D．一个周期内电流的平均值为 21．（2026·福建南平·一模）（多选）福建省作为引领绿色转型的清洁能源大省，厦门、德化、延平等抽水蓄能电站正加速布局。某抽水蓄能电站产生的正弦式交变电流的电流随时间的变化关系如图所示，则（　　） A．电流的有效值为800A B．电流的频率为 C．1s内电流方向改变100次 D．一个周期内电流的平均值为 重难·创新演练 设题创新:命题弱化复杂的公式推导，多结合生活实际情境，比如家用发电机、简易手摇发电装置作为试题背景，把模型进行变式改造。不再局限标准正弦交变电流，引入畸变交变电流、分段式交变电流，考查热效应法求有效值。图像题出现多样化，不再只给出电动势图像，搭配磁通量图像，考查相位变化关系。经常设置转轴位置改变、线圈形状变化等条件，检验学生是否清楚最大值的决定因素。选项多设置概念混淆陷阱，侧重逻辑辨析，减少机械套用公式，突出物理思维能力的考查。 1．（2026·福建福州·二模）（多选）我国是世界上第一个建成800千伏特高压直流输电工程的国家。某发电厂输出电压为的交流电，先通过原、副线圈匝数比为的变压器升压，再经过整流后向远处直流输电。下列说法正确的是（    ） A．升压变压器输出电压的有效值为 B．升压变压器输出交流电的频率为100 Hz C．提高输电电压可减少输电线的热损耗 D．在电能的输送方面，远距离高压直流输电优于高压交流输电 2．（2026·甘肃陇南·三模）（多选）如图所示为三峡发电站向某地远距离输电的原理图，若发电机的电压和输出功率已知，下列说法正确的是（　　） A．用户减少时，输电线电阻R损耗的功率减少 B．若升压变压器原、副线圈匝数比为n，输电线电阻R损耗的功率为 C．用户获得的交流电周期为0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次 D．用户减少时，用户得到的电压增大 3．（2026·甘肃兰州·二模）（多选）光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1所示，某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2所示的正弦式交流电，再经过理想变压器升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW，输出电压为10kV，则下列说法正确的是（　　） A．图2所示交流电的频率为 B．图2所示交流电电压的有效值为 C．变压器原、副线圈匝数比为 D．变压器原线圈中的电流为 4．（2026·福建福州·二模）工厂利用的交变电流给“36V 40W”照明灯供电，电路如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，则（　　） A．电源电压有效值为 B．交变电流的周期为0.01s C．灯泡均能正常发光 D．若某个照明灯灯丝烧断，原线圈电流会增大 5．（2026·四川雅安·一模）（多选）自耦式变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。如图甲所示的理想自耦式变压器，环形铁芯上绕制线圈匝数为220匝，AP间线圈匝数为120匝，P为变压器的滑动触头，P'为滑动变阻器的滑片。在AB间加如图乙所示正弦交流电，下列判断正确的是（　　） A．通过R的电流方向每秒改变100次 B．电压表示数为120V C．保持P不动，P'向下滑动，电压表示数增大 D．保持P'不动，P逆时针转动，电压表示数增大 6．（2025·福建福州·模拟预测）（多选）电动自行车无线充电技术已经进入应用阶段，在踏板上安装接收器（内含受电线圈，并和电瓶相连），将电动自行车停放在地面的无线充电带（铺设有送电线圈）上，即可实现无线充电，这种充电方式的工作原理和理想变压器类似。若送电线圈接入有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W。下列说法正确的是（　　） A．受电线圈中电流方向每秒改变100次 B．受电线圈和送电线圈的匝数比为55:12 C．受电线圈的充电电流有效值为3.75A D．为使地面上的无线充电带结实耐用，其上可用金属护板做保护 7．（2025·福建泉州·模拟预测）（多选）如图甲所示，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随时间变化如图乙所示，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2r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；导电圆环间绝缘，且不计相互影响，则（　　） A．时刻圆环Ⅰ中电流为 B．时刻圆环Ⅱ中电流为 C．时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为0 D．圆环Ⅰ中电流的有效值为 8．（2025·福建泉州·模拟预测）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，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为，外接一只阻值为的电阻，不计电路的其他电阻，则时线圈平面与磁场方向______选填“平行”或者“垂直”，电流表的示数为______ A，线圈的转速为______。 9．（2025·广东深圳·二模）如图所示，在匀强磁场中一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势为e=10sin（50πt）V。则（　　） A．交变电动势的周期为0.02s B．t=0.04s时，线框内磁通量变化率最小 C．t=0.08s时，线框所处平面与中性面垂直 D．若线框转速增加一倍，电动势有效值为10V 10．（2025·福建宁德·三模）（多选）某自行车的车灯发电机如图甲所示，结构如图乙所示。绕有400匝线圈的“匚”形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动，摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中的磁通量按正弦规律变化，如图丙所示，其中为摩擦小轮转动的角速度。线圈总电阻为，、端与标有“，”的灯泡L相连。当自行车以速度匀速行驶时，灯泡L恰好正常发光。假设灯泡L阻值不变，摩擦小轮与车轮不打滑，则（　　） A．自行车的速度 B．灯泡L正常发光时 C．若自行车的速度减半，则灯泡L的功率也减半 D．磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数为10V 真题·实战演练 高频考点：中性面的特点是高频命题点，考查磁通量、感应电动势大小以及电流方向改变条件。交变电流四值辨析反复考查，有效值为重中之重，电热、电表读数用有效值，求电荷量用平均值。交变电流图像识别属于高频考点，由图像提取周期，完成角速度、频率之间换算。瞬时表达式的书写，重点判断计时起点，区分正弦与余弦表达式。经常考查最大值影响因素，明确最大值和转轴位置无关。考题大多设置选择题，分值 46 分，容易混淆有效值与平均值，是选择题常见的错误选项来源。 1．（2013·福建·高考真题）如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt(V)，则 (　　) A．该交变电流的频率为10 Hz B．该电动势的有效值为10 V C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A 2．（2009·福建·高考真题）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 (　　) A．电压表的示数为220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡实际消耗的功率为484 W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 3．（2025·福建·高考真题）在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $