2026年高考物理一轮讲义+练习(湖南专用)第58讲交变电流的产生和描述(专项训练)(湖南专通用)(学生版+解析)

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目录
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc17943" 01 课标达标练
\l "_Tc22251" 题型01 交变电流的产生和描述
\l "_Tc2717" 题型02 交变电流有效值的理解和计算
\l "_Tc30632" 题型03 交变电流的四值
\l "_Tc20184" 02 核心突破练
\l "_Tc5699" 03 真题溯源练
01 交变电流的产生和描述
1.（24-25高三上·湖南岳阳·阶段练习）如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过每匝线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈的匝数为100匝，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为B．发电机的电动势的有效值为
C．时，发电机线圈中的电流为零D．若电路总电阻为，则发电机的功率约为
2．（2025·河南安阳·一模）如图1所示，abcd为100匝的正方形闭合金属线圈，边长为L，线圈整体处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴匀速转动。图2是在匀速转动过程中穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化的图像，则下列说法正确的是（ ）
A．线圈产生的最大电动势为
B．若线圈边长，则磁感应强度大小为
C．时感应电动势最小
D．时线圈中的电流改变方向
3.（2025·河北·模拟预测）图示为交流发电机模型的示意图。位于磁感应强度为B的匀强磁场中的矩形导线框abcd可绕过其对称轴的轴线（图中虚线）转动。在时刻，线框的平面与磁场方向垂直（即图示位置），并从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。已知线圈的匝数为n，线圈的长宽分别为a、b，线圈的电阻为r，ef间所接电阻的阻值为R，若规定通过电阻的电流从f到e为正。下列说法中正确的是（ ）
A．交变电流的周期为B．回路中电流的表达式为
C．时电流表的示数为0D．发电机的效率为
4．（2025·甘肃白银·模拟预测）如图所示，将一匝数，半径为20的圆形线圈放置在一变化的磁场中，磁场与线圈中轴线平行，磁场的磁感应强度随时间的变化关系为。已知定值电阻R的阻值为100，其余电阻忽略不计，取，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的读数约为1.2A
B．流过定值电阻R的电流方向在1s内变化50次
C．定值电阻R上一分钟内产生的热量约为4320J
D．穿过线圈的最大磁通量为0.12
5．（2025·山东·二模）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是（ ）
A．在图中时刻线圈平面平行于匀强磁场
B．线圈先后两次转速之比为
C．交流电b的电压有效值为
D．交流电b在时，穿过线圈的磁通量是最大值的一半
6．（2025·青海西宁·模拟预测）交流发电机的示意图如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间变化的规律为。已知整个回路的总电阻为，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈平面转到图示位置时感应电动势最大
B．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率为0
C．发电机产生电动势的有效值为10V
D．发电机转子转动一圈克服安培力做的功为
02 交变电流有效值的理解和计算
7.如图为一交变电流的图像，图中曲线是正弦曲线的一部分，该交变电流电动势的有效值为（ ）
A．B．C．D．
8.（2025·四川攀枝花·三模）对同一个纯电阻发热原理的取暖器，先后通以图甲和图乙所示的交变电流，则先后两次取暖器的发热功率之比为（ ）
A．2∶B．∶2C．4∶5D．5∶4
9.（2025·安徽·模拟预测）如图1所示，将一根均匀硬质导线拧成两个半径之比为2:1的圆形线圈，并将导线的两端相连。现将线圈垂直放入一匀强磁场中，磁场的磁感应强度B的变化规律如图2所示，以图1中垂直纸面向里为磁场的正方向。已知小线圈的面积为0.5m2，小线圈的电阻为53Ω，则（ ）
A．0~1s，大线圈和小线圈内的感应电流方向都为顺时针
B．3s~5s，线圈中的电流为0.06A
C．0~5s，回路内电流的有效值为0.045A
D．0~1s，大线圈受到的安培力方向沿半径向外，小线圈受到的安培力方向沿半径向里
10.（2025·广西·三模）有两个电热器，电热器A通入图甲所示的方波交变电流，电热器B通入图乙所示的正弦式交变电流，图甲、图乙中电流的最大值均为I0，周期均为T。则通过A、B的电流有效值之比为（ ）
A．32:4B．4:32
C．2:5D．5:2
03 交变电流的四值
11.（2025·甘肃平凉·模拟预测）如图甲所示，匝数n=2的矩形线框在匀强磁场中环绕中心轴线OO'以恒定的角速度转动，通过电刷与电路相连接，已知线框的电阻值r=1Ω，定值电阻的阻值R=9Ω，矩形线框中产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．t=0.005s时，电压表的示数为182V
B．穿过线框的最大磁通量为210πWb
C．一个周期的时间内，定值电阻上产生的热量为0.72J
D．0~0.005s的时间内，流过定值电阻的电荷量为0.01C
12.（2025·江苏扬州·模拟预测）如图，矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO/轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．磁通量的变化量ΔΦ=nBS
B．平均感应电动势E=nBSω2
C．通过电阻R的电量q=nBSR
D．电阻R产生的焦耳热Q=nBS2ωRπ4R+r2
13.（2025·北京通州·一模）如图所示为一交流发电机和外接负载的示意图。矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动。矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，外接负载电阻为R。下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最小
B．从图示时刻开始计时，电动势的瞬时值表达式为e=nBSωsinωt
C．线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q=nBSR+r
D．线圈由图示位置转过360°的过程中，电阻R产生的热量Q=n2B2S2ωπR+r
14.（2025·宁夏银川·二模）如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度ω绕轴OO'匀速转动，外接电阻值为R，则下列说法正确的是 （ ）
A．图示状态时线圈磁通量变化率最小
B．从图示位置转过90∘时理想电压表的示数为2R2R+rNBωL2
C．图示位置时理想电压表的示数为0
D．线圈从图示位置转过90∘的过程中，通过电阻R的电荷量为NBL2R+r
15.（2025·湖北·二模）如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度ω绕轴OO'匀速转动，外接电阻值为R，则下列说法正确的是（ ）
A．图示状态时理想电压表的示数RR+rNBωL2
B．从图示位置转过90∘时理想电压表的示数为2R2R+rNBωL2
C．从图示位置转过90∘时理想电压表的示数为0
D．线圈从图示位置转过90∘的过程中，通过电阻R的电荷量为NBL2R+r

1.（2025·山东·一模）如图甲所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内，处于磁感应强度为，方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距为，左端连接一定值电阻和理想交流电流表，一质量为、电阻为的金属棒垂直导轨放置，与导轨始终接触良好。现对金属棒施加一个平行于导轨的拉力，使得金属棒运动的速度随时间按如图乙所示的正弦规律变化。其中已知，不计导轨的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数
B．在的过程中，拉力所做的功
C．的过程中流过线圈的电量为
D．的过程中流过线圈的电量为
2..（2025·广西北海·模拟预测）在如图甲所示电路中接入如图乙所示正弦交流电，两个电阻R1=R2=50Ω，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，则（ ）
A．图乙中正弦交流电电压的有效值为4402V
B．图乙中正弦交流电的周期为2s
C．电阻R2消耗的电功率为1936W
D．电阻R1消耗的电功率为3872W
3.（2025·辽宁沈阳·二模）如图，一光滑金属细导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，I区是长度为l、间距为d的平行导轨。II区两导轨均呈一个完整的正弦波形，上下叠放交点处彼此绝缘，沿斜面方向长度为2l，下方接有一个阻值为R的定值电阻。空间分布着垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m的导体棒MN从I区上边缘由静止释放，离开I区瞬间加速度为零。进入II区后，在外力作用下，导体棒以离开I区时的速度保持匀速运动。导体棒与导轨接触良好并与平行导轨垂直，不计其他电阻，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．导体棒在I区中运动时棒中电流由M到N
B．导体棒在I区运动所用的时间为B2d2lmgR+mRB2d2
C．导体棒在II区运动过程中，外力做功为−mglsinθ
D．导体棒在II区运动过程中，电阻R产生的焦耳热为2mglsinθ
4.（2025·山东济宁·二模）某实验小组研究互感现象的装置如图甲所示，M为送电线圈，接正弦式交变电流，N为匝数n=10的受电线圈，其磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．穿过线圈N的最大磁通量为0.002Wb
B．线圈N产生的感应电动势的最大值为4V
C．在t=π2×10−3s时，线圈N中交变电流的方向不发生变化
D．线圈N产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=4sin2000t（V）
5.（2025·新疆喀什·模拟预测）如图所示，KLMN是一个竖直的匝数为n的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，MN边水平，线框绕竖直固定轴以角速度ω匀速转动（俯视逆时针）。当MN边与磁场方向的夹角为30°时（图示位置），下列说法正确的是（ ）
A．导线框中产生的瞬时电动势的大小是32nBSω
B．导线框中电流的方向是K→L→M→N→K
C．导线框再转过60°时导线框中产生的电流达到最大值
D．导线框旋转过程中穿过导线框的磁通量的变化率恒定
6.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
7．某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴匀速转动，转速为n转/秒。已知线圈的匝数为N，ab边长为，bc边长为，线圈总电阻为r，线圈与阻值为R的外电路连接，交流电压表为理想电表，则（ ）
A．图示位置穿过线圈的磁通量最大，为
B．图示位置线框中无电流，电压表示数为0
C．从图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
D．从图示位置转过的过程中，产生的热量为
8．如图所示，交流发电机的矩形线框共有匝，总电阻，。绕垂直于磁场方向的对称轴以的转速匀速转动，给的电阻供电。线框所在匀强磁场的磁感应强度，其处于中性面时开始计时，则（ ）
A．电阻R两端的最大电压为40V
B．通过R的电流方向在内改变1次
C．在内外力至少对系统做功πJ
D．在内通过线框导线横截面的电荷量为
9．如图所示，正方形单匝线框的边长为L，每边电阻均为r，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕轴从如图所示位置开始匀速转动，转轴与磁感线垂直，一理想电压表用电刷接在线框的c、d两点上。下列说法中正确的是（ ）
A．电压表读数为
B．电压表读数为
C．从如图所示位置开始计时，流过线框电流的瞬时值表达式为
D．线框从如图所示位置转过的过程中，流过边的电荷量为
10.如图所示，边长为L的单匝正方形金属线框abcd一半处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中（图竖直固定转轴的左侧有垂直于纸面向里的磁场），线框绕转轴以角速度匀速转动。线框转动过程中在ab、cd边的中点P、Q连接右侧电路将电流输送给小灯泡。灯泡和线框的电阻均为R，不计P、Q的接触电阻及导线电阻。从图示位置开始计时，则（ ）
A．在图示位置，线框磁通量变化率为零
B．线框转过时电流方向发生改变
C．线框产生的电动势最大值为
D．图中理想电压表的示数为
1（2025·湖南·高考真题）如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（ ）
A．S与a相连，灯泡的电功率最大
B．S与a相连，灯泡两端的电压为
C．S与b相连，流过灯泡的电流为
D．S与c相连，灯泡的电功率为
2.（2025·北京·高考真题）如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin(100πt)V。下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为100Hz
B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0
C．线圈转到图示位置时，AB边受到的安培力方向向上
D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为102V
3.（2025·山东·高考真题）如图为一种交流发电装置的示意图，长度为2L、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为0.5L的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔2L固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为（ ）
A．BLvB．2BLv2C．3BLv2D．10BLv4
4.（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3t0。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0.5r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φ=30°；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3πr2B0Rt0
B．t=1.5t0时刻直导线CD电动势为πr2B0t0
C．t=0.5t0时刻圆环Ⅱ中电流为πr2B012Rt0
D．t=0.5t0时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为112πr2B0t0
5.（2024·湖南·高考真题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P
B. 输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P
C. 若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P
D. 若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P
6．（2024·广东·高考真题）将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为
B．通过电阻电流的峰值为
C．电阻在1秒内消耗的电能为
D．电阻两端电压表达式为
7．（2024·河北·高考真题）为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ）
A．B．C．D．
8.（2023·湖南·高考真题）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的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，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
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
9．（2024·山东·高考真题）如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d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．
10．（2024·广西·高考真题）某兴趣小组为研究非摩擦形式的阻力设计了如图甲的模型。模型由大齿轮、小齿轮、链条、阻力装置K及绝缘圆盘等组成。K由固定在绝缘圆盘上两个完全相同的环状扇形线圈、组成。小齿轮与绝缘圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，与K所在平面垂直。大、小齿轮半径比为n，通过链条连接。K的结构参数见图乙，其中，每个线圈的圆心角为，圆心在转轴轴线上，电阻为R。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若大齿轮以的角速度保持匀速转动，以线圈的ab边某次进入磁场时为计时起点，求K转动一周。
（1）不同时间线圈受到的安培力大小；
（2）流过线圈的电流有效值；
（3）装置K消耗的平均电功率。