交流电的产生及描述 高频考点梳理 专题练 2026届高考物理复习备考

中小学教育资源及组卷应用平台
交流电的产生及描述 高频考点梳理
专题练 2026届高考物理复习备考
一、单选题
1．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则（　　）
A．该交变电流频率是0.4Hz
B．计时起点，线圈恰好与中性面重合
C．t＝0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最大
D．该交变电动势瞬时值表达式是e＝cos5πt（V）
2．如图是某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图像（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（　　）
A． B． C． D．
3．在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为（　　）
A．2︰1 B．1︰1 C．1︰2 D．1︰4
4．如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，O为圆心，AOD为半圆的水平直径，区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在A、D两点各固定一颗水平的光滑钉子，一个由线软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，从t＝0时刻开始，将导线上的C点绕圆心O以恒定角速度ω从A点沿圆弧移动到D点，导线始终绷紧。此过程导线中（　　）
A．张力保持不变
B．感应电流的方向先顺时针后逆时针
C．感应电流随时间t的变化关系为
D．产生的电热为
5．如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由轴和曲线围成，现把一边长l=2m的正方形单匝线框以水平速度匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为，线框电阻，不计一切摩擦阻力，则（　　）
A．水平拉力的最大值为
B．拉力的最大功率为
C．拉力要做的功才能让线框通过此磁场区
D．拉力要做的功才能让线框通过此磁场区
6．如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。与MN共面的单匝金属线框abcd以MN为轴匀速转动，角速度大小为ω。已知正方形线框边长为L，回路阻值为R，ad边与MN之间的距离为，则线框回路中电流的有效值为（　　）
A． B．
C． D．
8．如图甲所示，在的区域中存在垂直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．
9．一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度ω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．
二、多选题
10．在匀强磁场中，一个1000匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为10Ω，则（　　）
A．时，线圈中的电流改变方向
B．时，线圈中的感应电动势最大
C．线圈转动产生的电动势最大值为
D．一个周期内，线圈产生的热量为
11．某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动的角速度为4ω
B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
12．间距为的两根平行光滑金属导轨MN、PQ固定放置在同一水平面内，两导轨间存在大小为、方向垂直导轨平面向外的匀强磁场，导轨左端串接一阻值为的定值电阻，导体棒垂直放在导轨上，如图所示。当水平圆盘匀速转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动T形支架在水平方向往复运动，T形支架进而驱动导体棒在水平面内做简谐运动，以水平向右为正方向，其位移与运动时间的关系为。已知导体棒质量为，总是保持与导轨接触良好，除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力忽略不计，不考虑电路中感应电流的磁场，则下列说法正确的是（　　）
A．导体棒在运动过程中，速度的最大值为
B．导体棒在运动过程中，产生感应电流的最大值为
C．在时间内，通过导体棒的电荷量
D．在时间内，T形支架对导体棒做功
13．如图甲所示，标有“220V；40W”的电灯和标有“20μF；300V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关。下列判断正确的是（　　）
A．时刻，V的示数为零
B．电灯恰正常发光
C．电容器有可能被击穿
D．交流电压表V的示数保持不变
三、解答题
14．如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里（与ab垂直）的匀强磁场，磁感应强度为B．M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：
(1)感应电动势的最大值；
(2)从图示位置起转过转的时间内负载电阻R上产生的热量；
(3)从图示位置起转过转的时间内通过负载电阻R的电荷量；
(4)电流表的示数。
15．小型交流发电机如图所示，内部为匝数、面积的正方形线圈，线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，此时电灯恰好正常发光，电灯电阻，线路中其他电阻不计，求：
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)电灯正常发光的功率；
(3)从图示位置开始，线圈转过的过程中，通过电灯的电荷量。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B C D C C D C A CD
题号 11 12 13
答案 AC ACD BC
1．C
【详解】A．由图可知电压随着时间变化的周期为，故频率为
故A错误；
B．计时起点，电动势最大，所以此时磁通量为0，线圈和中性面垂直，故B错误；
C．t＝0.1s时，电动势为0，穿过线圈平面的磁通量最大，故C正确；
D．该交变电动势最大值为，角速度
又从垂直中性面开始计时，所以电动势瞬时值表达式是
故D错误；
故选择：C。
2．B
【详解】设该电流的有效值为I，由
解得
故B正确。
故选B。
3．C
【详解】两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据
可知
故选C。
4．D
【详解】A．对滑轮E分析可知，两边导线拉力总是相等的，则两边导线与竖直方向的夹角总相等，随着C点沿圆弧从A点移到D点，AC段与CD段导线长度之和先增大后减小，则AE段与ED段导线长度之和先减小后增大，AE段导线与ED段导线的夹角2α先增大后减小，由
可知导线的拉力先增大后减小，故A错误；
B．设C点转过的角度为
根据几何知识可得，线框上在磁场区域内的三角形的面积为
穿过线框的磁通量为
因θ角从0到180°，则导线框中的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故B错误；
C．根据法拉第电磁感应定律
可知，导线框中感应电动势随时间t的变化关系为
感应电流随时间t的变化关系为
故C错误；
D．导线框中感应电动势的有效值为
故导线中产生的电热为
故D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．线框通过磁场区，产生的感应电流为正弦式电流，穿过磁场区的时间为
感应电动势最大值为
有效值为
感应电流最大值为
有效值为
则水平拉力最大值为
故A错误；
B．拉力的最大功率为
故B错误；
CD．线框匀速通过，拉力做的功等于焦耳热
代入数据解得
故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【详解】设导体棒的长度为l，做匀速圆周运动的线速度大小为v，经过一段时间t，导体棒的速度方向与初始速度方向的夹角为θ，则，如图所示，此时导体棒的有效切割速度为，则导体棒在匀速转动的过程中，导体棒两端的电势差为，选项C正确，A、B、D错误。
7．D
【详解】根据法拉第电磁感应定律可知，线框ad边在磁场中运动时，回路中的感应电流最大为，线框bc边在磁场中运动时，回路中的感应电流最大，设回路中电流的有效值为I，则有，解得，故选项D正确。
8．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等于x轴的边长变为，C正确。
9．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。
10．CD
【详解】在时，磁通量为零，变化率最大，感应电动势最大，电流方向没有改变，选项A错误；根据题图可知，在时穿过线圈平面的磁通量最大，变化率为零（切线斜率为零），感应电动势为零，选项B错误；感应电动势的最大值为，有效值，根据焦耳定律可得一个周期产生的热量为，选项C、D正确。
11．AC
【详解】大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据，由题意可知大轮与小轮半径，之比为，则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，选项A正确；线圈产生感应电动势的最大值，又，联立可得，则线圈产生感应电动势的有效值，根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为，选项B错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值，此时线圈产生感应电动势的有效值，根据电阻定律，可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值，选项C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据，可知小轮和线圈的角速度变小，根据可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，选项D错误。
12．ACD
【详解】设简谐运动周期为T，根据，，。在内，即内，导体棒运动的位移大小，感应电动势的平均值，感应电流的平均值，通过导体棒的电荷量，，故选项C正确；根据x-t关系式，可得t时刻导体棒的速度，所以导体棒在运动过程中，速度的最大值为，通过导体棒的感应电流，联立解得，导体棒在运动过程中，产生感应电流的最大值为，故选项A正确，B错误；在内，设T形支架对导体棒做功为，电阻R上产生的热量为Q。根据功能关系，有，，联立解得，故选项D正确。
13．BC
【详解】交流电压表V的示数应是电压的有效值220V，故选项A、D错误；电压的有效值恰等于电灯的额定电压，电灯正常发光，选项B正确；电压的峰值，大于电容器的耐压值，故有可能被击穿，选项C正确。
14．(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】（1）线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。
此交变电动势的最大值为。
（2）在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的有效值为
电阻R上产生的热量。
（3）在线圈从图示位置转过转的时间内，电动势的平均值为
通过R的电荷量。
（4）设此交变电动势在一个周期内的有效值为，由有效值的定义得，解得
故电流表的示数为。
答案（1）（2）（3）（4）
15．(1)20V
(2)18W
(3)0.02C
【详解】（1）电动势的最大值为Em=nBSω =50×0.1×0.04×100 V =20V
（2）电动势的有效值为
流过电灯的电流为
电灯正常发光的功率P=I2R=18W
（3）线圈转过90°的过程中，通过电灯的电量
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)