2026年高考物理一轮专项练习(福建专用)第41讲交变电流的产生和描述(专项训练)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮专项练习(福建专用)第41讲交变电流的产生和描述(专项训练)(学生版+解析)，共2页。
\l "_Tc17943" 01 课标达标练TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc200568558" PAGEREF _Tc200568558 \h 1
\l "_Tc200568559" 题型01 中性面和峰值面 PAGEREF _Tc200568559 \h 1
\l "_Tc200568560" 题型02 交变电流的产生和图像 PAGEREF _Tc200568560 \h 3
\l "_Tc200568561" 题型03 交变电流的描述 PAGEREF _Tc200568561 \h 4
\l "_Tc200568562" 题型04 正弦式交变电流有效值的计算 PAGEREF _Tc200568562 \h 6
\l "_Tc200568563" 题型05 矩形波形有效值的计算 PAGEREF _Tc200568563 \h 7
\l "_Tc200568564" 题型06 其他类型的交流电有效值计算 PAGEREF _Tc200568564 \h 8
\l "_Tc200568565" 题型07 交变电流“四值”的理解和应用 PAGEREF _Tc200568565 \h 9
\l "_Tc20184" 02 核心突破练 \l "_Tc200568570" PAGEREF _Tc200568570 \h 13
\l "_Tc5699" 03 真题溯源练 \l "_Tc200568571" PAGEREF _Tc200568571 \h 18
01 中性面和峰值面
1．（2025·福建）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机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生如图乙所示的感应电流i回充到蓄电系统，使永磁铁受到阻力阻碍汽车前行。关于该过程下列说法正确的是（ ）
A．甲图示磁铁位置对应着乙图电流时刻
B．甲图示位置电流的方向由P指向Q
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．如图甲，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，发电机产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，规格为“”的灯泡正常发光，除金属线框和灯泡外的电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．电动势的有效值为
B．时，金属线框可能处于图甲中位置
C．流过金属线框的电流为
D．金属线框的电阻为
02 交变电流的产生和图像
3．（2024·福建泉州·一模）交流发电机供电模型如图所示，矩形闭合导线框abcd处于匀强磁场中，与原、副线圈匝数比为k的理想变压器相连，变压器副线圈接有一只小灯泡。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，初始时刻线框平面与磁场方向平行。已知小灯泡的实际功率为P，不计线框、输电线路的电阻，不考虑灯丝电阻随温度变化。下列说法正确的是（ ）
A．初始时刻穿过线框的磁通量最大
B．初始时刻线框产生的感应电动势最大
C．若角速度变为，则小灯泡的实际功率为
D．若匝数比变，则小灯泡的实际功率
4．（2023·福建·一模）图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为，灯泡L的电阻为，电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势e随时间t按图乙的正弦规律变化，则（ ）

A．时，穿过线圈的磁通量为零
B．线圈转动的角速度为
C．电压表的示数为
D．灯泡L的电功率为
03 交变电流的描述
5．（2025·福建·一模）如图所示为交流发电机的示意图，空间中存在水平向右的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间变化规律为，外电路接有理想交流电流表及阻值的电阻，其余电阻不计，则（ ）
A．该交变电流的周期为0.01s
B．电流表的示数为2A
C．线圈转动到图示位置时，电流方向将发生改变
D．线圈转动到图示位置时，电动势瞬时值大小为50V
6.一（2024·福建三明·模拟预测）如图所示，在匀强磁场中圆形线圈匀速转动的周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2Ω，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30°时的瞬时电流为1A，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中电流的最大值为A
B．线圈中电流的最大值为2A
C．线圈消耗的电功率为8W
D．从图示位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i＝2cs（t）A
04 正弦式交变电流有效值的计算
7．（2024·福建泉州·模拟预测）如图，KLMN是一个竖直的单匝矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的磁场中，线框面积为S, MN边水平，线框绕某固定轴以角速度ω匀速转动，在MN边与磁场方向的夹角达30°的时刻（图示位置）开始，再转 角度，可达中性面，线框匀速转动过程中，产生电动势的有效值为 。
8．（2025·福建泉州·一模）某发电机内部构造可简化为如图所示，矩形线圈ABCD绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，输出电压，外接电阻，其它电阻均不计。图示位置线圈平面与磁感线平行，则图示位置电流 （选填“最大”或“最小”），电流变化的周期为 s，电流表示数为 A。
05 矩形波形有效值的计算
9（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，周期均为。则通过、的电流有效值之比为（ ）
A．B．
C．D．
06 其他类型的交流电有效值计算
10．手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图甲所示的电路图，利用二极管的单向导电性，得到如图乙所示的直流电，该直流电的电压有效值为（ ）
A．5VB．C．D．
11.如图为某交流电电流随时间变化的图像， 其有效值为（ ）
A．B．C．D．
07 交变电流“四值”的理解和应用
12．（2024·福建·一模）图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为，共有匝，线圈总电阻为，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以的转速绕轴匀速转动，求：
（1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量；
（3）外力对线圈做功的功率。
13．（2025·福建莆田·三模）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M、N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
14．实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，发电机的正方形线圈ABCD绕轴以转速n匀速转动。已知线圈的边长为L，匝数为N，总电阻为r，外接小灯泡的电阻为R。其余电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．回路中感应电动势的峰值为
B．小灯泡两端的电压为
C．通过小灯泡的电流为
D．小灯泡的功率为
1．（2023·福建·模拟预测）一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示，则（ ）
A．该交变电流频率是0.4HzB．该交变电流有效值是0.8A
C．t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最小D．该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin5πt
2．（2025·福建·二模）甲、乙、丙三图中，均为边长为的正方形，图甲中，单匝线框的边是以为圆心的四分之一圆弧；图乙中，单匝线框的边是以为圆心的四分之一圆弧，图丙中，单匝线框是等腰直角三角形。现让甲、乙、丙三图中的线框均绕过边垂直于磁场的轴匀速转动，角速度大小分别为，匀强磁场的磁感应强度大小均为，图甲、乙线框中产生的电动势有效值分别为，则图丙线框中产生的电动势有效值为（ ）
A．B．C．D．
3．（2023·福建·二模）某小组设计了一种发电装置，如图甲所示，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；当电阻为r的线圈以角速度绕中心轴匀速转动时，其产生感应电流随时间的变化图象如图乙所示，外接电阻为R，则下列判断正确的是（ ）
A．B．
C．电流的有效值D．发电机的输出功率
4．（2025·福建宁德·三模）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
5.（2024·福建·模拟预测）三峡大坝是目前世界上最大的水力发电站，装机容量达2250万千瓦，年发电量1000亿千瓦时。发电机发电的原理可作如图简化：KLMN是一个放在匀强磁场中的矩形导线框，线框绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿逆时针方向（俯视）匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置），此时导线框中产生的电动势为E。下列说法正确的是（ ）
A．时刻，电流沿KNMLK方向
B．时刻，穿过线框的磁通量变化率最大
C．该交流电动势的有效值为
D．该交流电动势瞬时值表达式为
1．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。时，abef与水平面平行，则（ ）
A．时，电流方向为abcdefa
B．时，感应电动势为
C．时，感应电动势为0
D．到过程中，感应电动势平均值为0
2．（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
第41讲 交变电流的产生和描述
目录
\l "_Tc17943" 01 课标达标练TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc200568558" PAGEREF _Tc200568558 \h 1
\l "_Tc200568559" 题型01 中性面和峰值面 PAGEREF _Tc200568559 \h 1
\l "_Tc200568560" 题型02 交变电流的产生和图像 PAGEREF _Tc200568560 \h 3
\l "_Tc200568561" 题型03 交变电流的描述 PAGEREF _Tc200568561 \h 4
\l "_Tc200568562" 题型04 正弦式交变电流有效值的计算 PAGEREF _Tc200568562 \h 6
\l "_Tc200568563" 题型05 矩形波形有效值的计算 PAGEREF _Tc200568563 \h 7
\l "_Tc200568564" 题型06 其他类型的交流电有效值计算 PAGEREF _Tc200568564 \h 8
\l "_Tc200568565" 题型07 交变电流“四值”的理解和应用 PAGEREF _Tc200568565 \h 9
\l "_Tc20184" 02 核心突破练 \l "_Tc200568570" PAGEREF _Tc200568570 \h 13
\l "_Tc5699" 03 真题溯源练 \l "_Tc200568571" PAGEREF _Tc200568571 \h 18
01 中性面和峰值面
1．（2025·福建）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机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生如图乙所示的感应电流i回充到蓄电系统，使永磁铁受到阻力阻碍汽车前行。关于该过程下列说法正确的是（ ）
A．甲图示磁铁位置对应着乙图电流时刻
B．甲图示位置电流的方向由P指向Q
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】AB．图示位置线圈处于中性面，电流为0，故AB错误；
C．制动过程中反向阻力随时间周期性变化，不恒定，故C错误；
D．制动过程中磁铁转速减小，周期增大，故D正确。
故选D。
2．如图甲，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，发电机产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，规格为“”的灯泡正常发光，除金属线框和灯泡外的电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．电动势的有效值为
B．时，金属线框可能处于图甲中位置
C．流过金属线框的电流为
D．金属线框的电阻为
【答案】D
【详解】A．由图像可知有效值为，故A错误；
B．由图可知0.05s时，电动势为零，线框磁通量最大，应位于中性面，垂直于图中位置，故B错误；
C．根据
副线圈中电流为
原、副线圈电流之比与匝数之比成反比
可得原线圈的电流为，故C错误；
D．原、副线圈电压与匝数成正比
可得原线圈两端获得电压为
即线框内电压为
金属线框的电阻为，故D正确。
故选D。
02 交变电流的产生和图像
3．（2024·福建泉州·一模）交流发电机供电模型如图所示，矩形闭合导线框abcd处于匀强磁场中，与原、副线圈匝数比为k的理想变压器相连，变压器副线圈接有一只小灯泡。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，初始时刻线框平面与磁场方向平行。已知小灯泡的实际功率为P，不计线框、输电线路的电阻，不考虑灯丝电阻随温度变化。下列说法正确的是（ ）
A．初始时刻穿过线框的磁通量最大
B．初始时刻线框产生的感应电动势最大
C．若角速度变为，则小灯泡的实际功率为
D．若匝数比变，则小灯泡的实际功率
【答案】BC
【详解】AB．初始时刻穿过线框的磁通量为0，磁通量变化率最大，则感应电动势最大，故A错误，B正确；
CD．感应电动势的有效值为
灯泡两端电压为，则
灯泡的功率为
则若角速度变为，则小灯泡的实际功率为，若匝数比变，则小灯泡的实际功率，故C正确，D错误；
故选BC。
4．（2023·福建·一模）图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为，灯泡L的电阻为，电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势e随时间t按图乙的正弦规律变化，则（ ）

A．时，穿过线圈的磁通量为零
B．线圈转动的角速度为
C．电压表的示数为
D．灯泡L的电功率为
【答案】C
【详解】A．0.01s时电动势为零，所以此时穿过线圈的磁通量最大，故A错误；
B．由图乙可知，周期为0.02s，由公式
故B错误；
C．电动势的有效值为
由闭合电路欧姆定律得：
电压表的示数为9V，故C正确；
D．灯泡L的电功率为
故D错误。
故选C。
03 交变电流的描述
5．（2025·福建·一模）如图所示为交流发电机的示意图，空间中存在水平向右的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间变化规律为，外电路接有理想交流电流表及阻值的电阻，其余电阻不计，则（ ）
A．该交变电流的周期为0.01s
B．电流表的示数为2A
C．线圈转动到图示位置时，电流方向将发生改变
D．线圈转动到图示位置时，电动势瞬时值大小为50V
【答案】D
【详解】A．根据，可知该交变电流的周期为
故A错误；
B．电动势有效值为
则电流表的示数为
故B错误；
CD．线圈转动到图示位置时，穿过线圈的磁通量最小，但磁通量变化率最大，电动势瞬时值最大，大小为50V，感应电流最大，电流方向没有发生改变，故C错误，D正确。
故选D。
6.一（2024·福建三明·模拟预测）如图所示，在匀强磁场中圆形线圈匀速转动的周期为T，匝数为10匝，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为2Ω，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过30°时的瞬时电流为1A，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中电流的最大值为A
B．线圈中电流的最大值为2A
C．线圈消耗的电功率为8W
D．从图示位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i＝2cs（t）A
【答案】B
【详解】AB．从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，感应电动势的表达式为
e＝Emsinωt
则感应电流为
由题意得，ωt＝30°时
i＝1A
代入数据解得
Em＝4V
电流最大值
A错误，B正确；
C．电流的有效值为
线圈中消耗的电功率为
C错误；
D．从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，感应电流的瞬时值表达式为
D错误。
故选B。
04 正弦式交变电流有效值的计算
7．（2024·福建泉州·模拟预测）如图，KLMN是一个竖直的单匝矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的磁场中，线框面积为S, MN边水平，线框绕某固定轴以角速度ω匀速转动，在MN边与磁场方向的夹角达30°的时刻（图示位置）开始，再转 角度，可达中性面，线框匀速转动过程中，产生电动势的有效值为 。
【答案】 60°
【详解】[1]线圈自图示位置转过60°时，线圈平面与磁场垂直，位于中性面；
[2]转动过程中的最大感应动势为
产生电动势的有效值为
8．（2025·福建泉州·一模）某发电机内部构造可简化为如图所示，矩形线圈ABCD绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，输出电压，外接电阻，其它电阻均不计。图示位置线圈平面与磁感线平行，则图示位置电流 （选填“最大”或“最小”），电流变化的周期为 s，电流表示数为 A。
【答案】 最大 0.02 6.2
【详解】[1]图示位置线圈平面与磁感线平行，则图示位置穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据，可知线圈中产生的感应电动势最大，感应电流最大；
[2]根据，可得电流变化的周期为
[3]电流表示数为有效值，根据欧姆定律得。
05 矩形波形有效值的计算
9（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，周期均为。则通过、的电流有效值之比为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】设图甲中交流电的有效值为，根据有效值的定义有
解得
图乙中正弦式交流电的有效值为
解得
故选D。
06 其他类型的交流电有效值计算
10．手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图甲所示的电路图，利用二极管的单向导电性，得到如图乙所示的直流电，该直流电的电压有效值为（ ）
A．5VB．C．D．
【答案】B
【详解】根据有效值的定义有
解得电压有效值
故B正确。
11.如图为某交流电电流随时间变化的图像， 其有效值为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由图可知，根据电流的热效应，可得
代入数据解得
故选A。
07 交变电流“四值”的理解和应用
12．（2024·福建·一模）图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为，共有匝，线圈总电阻为，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以的转速绕轴匀速转动，求：
（1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量；
（3）外力对线圈做功的功率。
【答案】（1）；（2）；（3）0.9W
【详解】（1）线圈产生的最大感应电动势为
又
线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均值
感应电流的平均值为
又
解得
（3）电动势的有效值为
电流的有效值为
电路的热功率为
由能量的转化关系，可知外力对线圈做功的功率为
13．（2025·福建莆田·三模）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M、N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。
14．实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，发电机的正方形线圈ABCD绕轴以转速n匀速转动。已知线圈的边长为L，匝数为N，总电阻为r，外接小灯泡的电阻为R。其余电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．回路中感应电动势的峰值为
B．小灯泡两端的电压为
C．通过小灯泡的电流为
D．小灯泡的功率为
【答案】CD
【详解】A．回路中感应电动势的峰值为
故A错误；
C．回路中感应电动势的有效值为
通过小灯泡的电流为
故C正确；
B．小灯泡两端的电压为
故B错误；
D．小灯泡的功率为
故D正确。
故选CD。
1．（2023·福建·模拟预测）一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示，则（ ）
A．该交变电流频率是0.4HzB．该交变电流有效值是0.8A
C．t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最小D．该交变电流瞬时值表达式是i=0.8sin5πt
【答案】C
【详解】A．该交变电流周期为T=0.4s，则频率是
选项A错误；
B．该交变电流最大值是0.8A，有效值为， 选项B错误；
C．t=0.1s时，感应电流最大，则此时穿过线圈平面的磁通量最小，选项C正确；
D．因
该交变电流瞬时值表达式是
i=0.8sin5πt(V)
选项D错误。
故选C。
2．（2025·福建·二模）甲、乙、丙三图中，均为边长为的正方形，图甲中，单匝线框的边是以为圆心的四分之一圆弧；图乙中，单匝线框的边是以为圆心的四分之一圆弧，图丙中，单匝线框是等腰直角三角形。现让甲、乙、丙三图中的线框均绕过边垂直于磁场的轴匀速转动，角速度大小分别为，匀强磁场的磁感应强度大小均为，图甲、乙线框中产生的电动势有效值分别为，则图丙线框中产生的电动势有效值为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】设甲图中线框的面积为乙图中线框的面积为，线框甲中的电动势有效值
图乙中线框转动产生的电动势有效值
图丙中线框转动产生的电动势有效值
根据几何关系
解得
故选C。
3．（2023·福建·二模）某小组设计了一种发电装置，如图甲所示，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；当电阻为r的线圈以角速度绕中心轴匀速转动时，其产生感应电流随时间的变化图象如图乙所示，外接电阻为R，则下列判断正确的是（ ）
A．B．
C．电流的有效值D．发电机的输出功率
【答案】C
【详解】A．由图乙可知周期为
则角速度

故A错误；
B．线圈经过磁场时有感应电流，转过的角度为，经历的时间为，故

故B错误；
C．根据有效值定义

解得
故C正确；
D．发电机的输出功率
故D错误。
故选C。
4．（2025·福建宁德·三模）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。
5.（2024·福建·模拟预测）三峡大坝是目前世界上最大的水力发电站，装机容量达2250万千瓦，年发电量1000亿千瓦时。发电机发电的原理可作如图简化：KLMN是一个放在匀强磁场中的矩形导线框，线框绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿逆时针方向（俯视）匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置），此时导线框中产生的电动势为E。下列说法正确的是（ ）
A．时刻，电流沿KNMLK方向
B．时刻，穿过线框的磁通量变化率最大
C．该交流电动势的有效值为
D．该交流电动势瞬时值表达式为
【答案】AD
【详解】A．根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍线圈磁通量的变化，而时刻，MN边与磁场方向的夹角为，并且沿逆时针方向（俯视）匀速转动，向右的磁通量将要增大，所以感应电流产生的磁场方向向左，感应电流沿KNMLK方向，故A正确；
B．时刻，转过的角度为
所以此时线圈平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量最大，但是磁通量变化率最小，故B错误；
C．设矩形导线框面积为，交流电动势的该交流电动势的有效值与峰值电动势的关系为
当MN边与磁场方向的夹角为时的感应电动势为
而峰值电动势为
该交流电动势的有效值为
故C错误；
D．该交流电动势瞬时值表达式为
故D正确。
故选AD。
1．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。时，abef与水平面平行，则（ ）
A．时，电流方向为abcdefa
B．时，感应电动势为
C．时，感应电动势为0
D．到过程中，感应电动势平均值为0
【答案】AB
【详解】AB．线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为和，时刻边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为，电动势为，AB正确；
C．时，线框旋转180°，此时依旧是边切割磁场产生电动势，感应电动势不为零，C错误；
D．到时，线框的磁通量变化量为零，线框的磁通量变化量为
由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为，D错误。
故选AB。
2．（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
【答案】D
【详解】A．由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为
故A错误；
B．根据图像可知电压的峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值
故B错误；
C．电流的有效值为
所以电阻在1s内消耗的电能为
故C错误；
D．根据图像可知其电压表达式为
故D正确。
故选D。