高中物理高考 考点52 交变电流的产生及描述-备战2022年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点52 交变电流的产生及描述-备战2022年高考物理考点一遍过，共21页。试卷主要包含了交变电流的产生和变化规律，正弦交变电流的基本物理量，交变电流的变化规律，交变电流的“四值”的比较与理解等内容，欢迎下载使用。


内容
要求
要点解读
交变电流、交变电流的图像
Ⅰ
掌握交变电流的产生过程，能够区分中性面及与中性面垂直面的磁通量和磁通量变化的特点；掌握描述交变电流的物理量，能够根据图象写出交变电流的瞬时值表达式；灵活应用交变电流的图像信息。
正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值
Ⅰ
知道交变电流的四值及其用法，会进行相关的分析和计算：（1）电容器的击穿电压对应峰值；（2）根据热效应计算有效值，计算电功和电功率用有效值，元件的额定电流和额定电压是有效值，电表的示数是有效值；（3）计算通过电路的电荷量用平均值。
近几年新课标高考对本部分内容的考查较少，多结合变压器以选择题的形式考查。

一、交变电流的产生和变化规律
1．交变电流
大小和方向都随时间做周期性变化的电流。如图（a）、（b）、（c）、（d）所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图（a）所示。


2．正弦交流电的产生和图象
（1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动；
（2）中性面
①定义：与磁场方向垂直的平面；
②特点
a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；
b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。
（3）图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线。
二、正弦交变电流的基本物理量
1．周期和频率
（1）周期（T）：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s），公式；
（2）频率（f）：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹（Hz）；
（3）周期和频率的关系：。
2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值
（1）瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数；
（2）峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值；
（3）有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值，对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：、、；
（4）平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。
三、交变电流的变化规律
1．正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）
规律
物理量
函数
图象
磁通量
Φ=Φmcos ωt=BScos ωt

电动势
e=Emsin ωt=nBSωsin ωt

电压
u=Umsin ωt=sin ωt

电流
i=Imsin ωt=sin ωt

2．两个特殊位置的特点
（1）线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，=0，e=0，i=0，电流方向将发生改变；
（2）线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ=0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变。
特别提醒：
①只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关；
②Φ-t图象与对应的e-t图象是互余的。
四、交变电流的“四值”的比较与理解
1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e=Emsin ωt
i=Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Em=nBSω

讨论电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值



适用于正（余）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”上所标的一般是有效值
（3）保险丝的熔断电流为有效值
平均值
交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值
；

计算通过电路截面的电荷量
2．交变电流瞬时值表达式的求法
（1）先求电动势的最大值Em=nBSω；
（2）求出角速度ω，；
（3）明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；
（4）写出瞬时值的表达式。
3．求交变电流有效值的方法
（1）公式法
利用、、计算，只适用于正余弦式交流电。
（2）利用有效值的定义计算（非正弦式交流电）
在计算有效值时，“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
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。
注意
非正弦式交流电有效值的求解根据电流的热效应进行计算，其中，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流（电压）的有效值就等于这个直流电流（电压）的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解。








如图(甲)所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图(乙)所示.若外接电阻的阻值R=9Ω，线圈的电阻r=1Ω，则下列说法正确的是（ ）

A．线圈转动频率为50Hz
B．0.01末穿过线圈的磁通量最大
C．通过线圈的电流最大值为10 A
D．伏特表的示数为90V
【参考答案】C
【详细解析】由图乙可知，交流电的周期T=0.04s，故线圈转动的频率为 ，故A错误； 0.01s末产生的感应电动势最大，此时线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，故B错误；通过线圈的电流最大值，故C正确。外接电阻电压的最大值，电压表示数 ，故D错误。

1．（2018·成都市摸底测试）如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e＝20sinl00πt V。下列说法正确的是

A．该线框转动的频率是100 Hz
B．该线框产生的交变电动势最大值是20 V
C．t＝0.005 s时刻，线框平面与中性面重合
D．t＝0.05 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为0
【答案】D
【解析】该线框转动的频率是，选项A错误；该线框产生的交变电动势最大值是20V，选项B错误；t＝0.005 s时刻，线框转过的角度为l00π×0.005=0.5π，此时平面与中性面垂直，选项C错误；t＝0.05 s时刻，电动势的瞬时值为0，此时穿过线圈的磁通量变化率为0，选项D正确。
2．有一交流发电机模型，矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，发电机负载为白炽小灯泡，若线圈匝数为100匝，回路总电阻为2 Ω，线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律为Φ＝0.04sinπt（Wb），设π2＝10，回路中电阻值恒定不变，则

A．t＝0时，回路瞬时电流为零
B．t＝10 s时，回路电流改变方向
C．t＝1.5 s时，回路瞬时电流最大
D．从t＝0到t＝10 s时间内，回路产生的焦耳热为400 J
【答案】D
【解析】t=0时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误；t=10 s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量为零，回路中的电流方向不改变，故B错误；t=1.5 s时，根据穿过线圈的磁通量随时间的变化规律Φ=0.04sinπt（Wb），穿过回路的磁通量最大，磁通量的变化率为零，回路中的瞬时电流最小，故C错误；磁通量的变化率，故磁通量的变化率最大为0.04π，故产生的感应电动势的最大值Em＝n＝4π V，故产生的感应电动势的有效值，回路中产生的焦耳热Q=t＝400 J，故D正确；故选D。


（2019·湖北高二期中）如图所示，内阻为r的线圈面积为S，共N匝，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值为R的电阻连接，V为理想交流电压表．则下列说法正确的是( )

A．在图示位置线框中电流改变方向
B．以图示位置为计时零点，电流的表达式为
C．电压表的读数是
D．线圈从图示位置开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电量为
【参考答案】C
【详细解析】图示位置线框与磁场方向平行，电流不会改变方向，故A错误；电流的最大值，以图示位置为计时零点， 电流的表达式为，选项B错误；通过电阻R电流的有效值，电压表的读数是，故C正确；线圈从t=0时刻开始转过90°的过程中，通过电阻的电量为，故D错误。

1．（2019·济南市高三第三次模拟）手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是

A．交流电压的变化周期变为原来的一半
B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半
C．交流电压的最大值变为原来的一半
D．交流电压的有效值变为原来的倍
【答案】C
【解析】根据可知，当线圈的转速变为原来的一半时，周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值为，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E=nBSω可知，交流电压的最大值变为原来的一半，选项C正确；根据可知，交流电压的有效值变为原来的一半，选项D错误。
2．如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则

A．电压表的示数为6 V
B．灯泡消耗的电功率是6.48 W
C．线圈转动的角速度为l00π rad/s
D．在t=l×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量为零
【答案】C
【解析】由图象可知，电动机电压的最大值为6V，那么有效电压就是6 V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为×9 V=5.4 V，所以A错误。由P=U2/R知，P==3.24 W，所以B错误。由ω==l00π rad/s，所以C正确。在t=l×10-2s时刻，由图象可知此时的电动势为零，那么此时的磁通量应该是最大的，所以D错误。故选C。
【名师点睛】应用正弦式交变电流最大值和有效值间的关系，判断出电压，其他的由公式都可以求出，就是看对交变电流的理解。



1．交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。线圈转动过程中，下列说法中正确的是

A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为
2．（多选）如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定

A．此交变电流的频率为5 Hz
B．此交变电流的周期为0.1 s
C．将标有“12 V、3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D．图象上对应的0.1 s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面
3．（多选）如图甲所示，电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO′匀速旋转产生交流电，现将此电流给阻值为R＝10 Ω的小灯泡L供电，通过电流传感器得到灯泡中电流的图象如图乙，不考虑温度对灯泡阻值的影响，下列说法中正确的是

A．在t＝5×10－3 s时，线圈处于中性面位置
B．在t＝10×10－3 s时，穿过线圈的磁通量最大
C．交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos 50πt(A)
D．线圈产生的交流电的电动势为 V
4．（2019·广东高二期末）如图甲，小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系（如图乙），且与一个R＝9Ω的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r＝1Ω．下列说法正确的是（　　）

A．交变电流的频率为5Hz
B．当线圈转过90°时，电动势的瞬时值为0
C．在t＝0.2s时，电压表的示数为0
D．发电机输出的电功率为18W
5．（多选）图甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则

A．线圈转动的角速度为50 rad/s
B．电流表的示数为10 A
C．0.01 s时线圈平面和磁场平行
D．0.01 s时线圈的磁通量变化率为0
6．（2019·天津市新华中学高考模拟）两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是

A．两交变电流的电动势有效值之比
B．时，两线圈中的磁通量的变化率均为零
C．两交变电流的频率之比
D．时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上
7．（2019·抚顺市期中）如图所示为一交变电流的图象，其中电流为正时图像为正弦交流电的一部分，则该交变电流的有效值为（ ）

A．I＝I0 B．I＝I0 C．I＝ D．I＝
8．（2019·天津高考模拟）矩形金属线圈共5匝，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，线圈中产生的电动势e随时间t变化的情况如图所示，下列说法中正确的是

A．此交流电的频率为100Hz
B．此交流电的电动势有效值为2V
C．t=0.01s时，线圈所在平面与磁场方向垂直
D．穿过线圈的最大磁通量为Wb
9．（2019·山东省实验中学高考模拟）如图所示，正方形线圈abcd的边长L=0.3m，线圈电阻为R=1Ω。直线OO′与ad边相距，过OO′且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B=1T的匀强磁场，方向垂直纸面向里。线圈以OO′为轴匀速转动，角速度ω=20rad/s，以图示位置为计时起点。则

A．线圈中产生的交流电瞬时值表达式为u=0.6cos20t
B．流过ab边的电流方向保持不变
C．当s时，穿过线圈的磁通量为0.06Wb
D．从t=0到s，穿过线圈磁通量的变化量大小为0.06Wb
10．（2019·吉林延边二中高二月考）图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表。则下列判断正确的是

A．线圈转动的周期为6.28 s
B．t＝0时刻线圈中感应电动势为零
C．线圈转动过程中产生的最大感应电动势为100 V
D．电压表的示数为45 V
11．（多选）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，如图所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则

A．t=0.01 s时线框平面与中性面重合
B．t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零
C．线框产生的交变电动势有效值为220 V
D．线框产生的交变电动势的频率为50 Hz
12．如图所示，一正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动。沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时

A．线圈中的感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电流为
C．穿过线圈的磁通量为Bl
D．穿过线圈的磁通量的变化率为0
13．实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R=10 Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是

A．线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零
B．从线圈经过中性面开始计时，线圈中电压瞬时值表达式为U=10sin50πt（V）
C．流过电阻R的电流每秒方向改变100次
D．电阻R上的热功率等于10 W
14．（多选）A、B两个完全相同的金属线圈，在同一匀强磁场中分别以不同的转速，绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的交变电动势的e–t图象如图中曲线a、b所示。则

A．t＝0时刻穿过两线圈的磁通量均为零
B．A线圈产生交变电动势的频率为50 Hz
C．A、B两线圈转速之比为3:2
D．B线圈的电动势最大值为1.0 V
15．如图甲所示，一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n=100，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图乙所示。发电机线圈电阻r=4.0 Ω，外电路中的电阻R=6 Ω，灯泡L电阻RL=12 Ω，不计其他电阻，交流电流表为理想电流表。求：

（1）线圈转动的角速度ω；
（2）交变电流表的读数；
（3）在1 min内，电阻R产生的热量。
16．如图为某交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈abcd为n=500匝的矩形线圈，其中ad长为L1=10 cm，ab长为L2=5 cm。线圈绕垂直于磁场的轴OO'在磁感应强度为B=0.2 T的匀强磁场中以ω=200 rad/s的角速度匀速转动（不计一切摩擦），线圈总电阻为r=2.0 Ω，外电路负载电阻为R=8.0 Ω。试求：

（1）由图示位置开始计时交变电动势的表达式；
（2）由图示位置转过900角的过程中产生的平均感应电动势；
（3）由图示位置转过1/6周期内通过R的电荷量为多少；
（4）交流电压表的示数；
（5）转动一周回路中产生总的焦耳热。







1．（2018·新课标全国III卷）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方: Q正等于

A． B． C．1:2 D．2:1
2．（2018·新课标全国III卷）（多选）如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势

A．在时为零 B．在时改变方向
C．在时最大，且沿顺时针方向 D．在时最大，且沿顺时针方向
3．（2017·天津卷）（多选）在匀强磁场中，一个100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2 Ω，则

A．t=0时，线圈平面平行于磁感线 B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内，线圈产生的热量为


1．D 【解析】当线圈转到图甲位置时，线圈平面和磁场垂直，穿过线圈磁通量最大，感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律，此时线圈中磁通量的瞬时变化率为零，A错误；当线圈转到图乙位置时，线圈平面和磁场平行，此时穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，B错误；当线圈转到图丙位置时，线圈平面和磁场垂直，穿过线圈磁通量最大，感应电动势为零，线圈中的感应电流为零，C错误；当线圈转到图丁位置时，线圈AB边、CD边此时正分别向上和向下垂直切割磁场，根据右手定则，此时回路中的感应电流方向为从A到B，D正确；故选D。
【名师点睛】要解决此题，需要掌握发电机的工作原理，知道发电机是根据电磁感应原理制成的，感应电流的方向与磁场方向和导体棒切割磁感线的方向有关；根据中性面和最大值面的特点，结合法拉第电磁感应定律，可知磁通量变化率的情况。
2．AD 【解析】由图读出，周期为T=0.2 s，频率为，故A正确，B错误；此交变电压的最大值为Um=12 V，有效值，灯泡的额定电压有效值为12 V，所以灯泡不能正常发光，故C错误；图象上对应的0.1 s时刻，u=0，所以发电机中的线圈在中性面，故D正确；故选AD。
3．AD 【解析】由图可知t=0.005s时刻感应电流最小为零，此时线圈所在平面处于中性面位置，故A正确；t=10×10-3 s时，此刻感应电流最大，此时线圈所在平面与中性面位置垂直，所以穿过线框回路的磁通量最小，故B错误；周期T=0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故电流的瞬时表达式为i=5cos100πt（A），故C错误；线圈产生的交流电的电动势最大值为Em=Im（R+r）=55 V，有效值，故D正确；故选AD。
【名师点睛】本题考查的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，要具备从图象中获得有用信息的能力；知道正弦交流电的最大值是有效值的倍。
4．D 【解析】交变电流的周期T＝0.4s，频率为．故A项与题意不相符；根据图象，当线圈转过90°时，电动势的瞬时值为20V，故B项与题意不相符；感应电动势最大值为Em＝20V，有效值为 ，电压表的示数为有效值V．故C项与题意不相符；根据闭合电路欧姆定律：，发电机输出的电功率，故D项与题意相符。
5．BD 【解析】A、角速度，选项A错误；B、由题图乙可知交流电电流的最大值是，周期，，由于电流表的示数为有效值，故示数，选项B正确；CD、0.01 s时线圈中的感应电流为0，则穿过线圈的磁通量为最大，磁通量变化率为0，故线圈平面与磁场方向垂直，选项C错误，D正确；故选BD。
【名师点睛】由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量变化为零，磁通量最大。
6．B 【解析】甲的有效值为甲，乙的有效值为乙，所以甲乙，故选项A错误； 时，甲乙瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，故选项B正确；由图象知甲的周期为1s，乙的周期为2s，所以甲乙，故选项C错误；时，甲瞬时电压为零，磁通量的变化率为零，此时线圈处于中性面位置，乙瞬时电压为最大，磁通量的变化率为最大，此时线圈处于垂直中性面位置，故选项D错误。
7．B 【解析】由交流电有效值的定义可知：，解得：，选项B正确。
8．C 【解析】由图象知周期T=0.02s，所以频率f=50Hz，A错误；电动势有效值为，故B错误； t=0.01s时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故C正确；电动势最大值2=NBSω，所以最大磁通量，故D错误。
9．C 【解析】当bc边在磁场中时，线圈中产生的交流电最大值为，则瞬时值表达式为u=0.6sin20t（V）；当ad边在磁场中时，线圈中产生的交流电最大值为，瞬时值表达式为u=1.2sin20t(V)；选项A错误；每个周期电流方向改变两次，故B错误； 时，线圈转过180°，adoo′在磁场中，垂直于磁场，故穿过线圈的磁通量为，故C正确；从t=0到，线圈转过90°，此时线圈与面平行，磁通量为零，故穿过线圈磁通量的变化，故D错误。
10．D 【解析】由乙图可知，线圈转动的周期为T=6.28×10-2s，故A错误；由乙可知，t=0时刻，磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，感应电动势最大，故B错误；线圈中的最大电动势Em＝NBSω＝Nφmω＝50×2×10−2×V＝100V，故C错误；电压表的示数为，故D正确。
11．ACD 【解析】由图2可知T=0.02 s，Em=311 V；由图可知t=0.01 s时刻感应电动势等于零，线框平面与中性面重合，故A正确；t=0.005 s时感应电动势最大，线框的磁通量变化率最大，故B错误；根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为E==220 V，故C正确；T=0.02 s，线框产生的交变电动势的频率为f=50 Hz，故D正确。
12．B 【解析】图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc中电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误。线圈中的感应电动势为E=nBSω=nBl2ω，线圈中的感应电流为，故B正确。图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，穿过线圈磁通量为0，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大，故CD错误。故选B。
【名师点睛】本题研究交变电流的产生规律，实质上是电磁感应知识的具体应用，是右手定则、法拉第电磁感应定律等知识的综合应用。
13．D 【解析】线圈位于图中位置时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故线圈中的瞬时电流不为零反而为最大，A错误；电压最大值为，，所以从中性面开始计时，线圈中电压瞬时值表达式为，B错误；一秒钟25个周期，每个周期电流方向改变两次，所以流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次，C错误；电阻R上的热功率等于，D正确。
14．CD 【解析】A、t＝0时刻两线圈电动势均为零，故此时处在中性面上，故穿过两线圈的磁通量均为最大值，故A错误；B、曲线a周期为0.04 s，故其表示的交变电动势频率为25 Hz，故B错；C、由图可以知道，b的周期为0.06 s，转速之比与周期成反比，故转速之比为3:2，故C对；D、从图象可以看出a线圈的电动势为1.5 V，根据电动势，并结合a、b的转速之比为3:2，所以电动势之比也为3:2，则b得电动势为，故D对；故选CD。
【名师点睛】根据图象可以知道交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等。
15．【答案】（1）200 rad/s （2）A （3）5×104 J
【解析】（1）T=3.14×10－2 s，ω==200 rad/s
（2）=＋，Em=nΦmω，I==A
（3）U=IR外，Q=t=5×104 J。
16．【答案】（1）e=100cos200t V （2）63.69 V （3）0.043 C （4） （5）15.7 J
【解析】（1）电动势的最大值 Em=nBSω=nBL1L2ω=500×0.2×0.1×0.05×200 V=100 V
由图示位置开始计时交变电动势的表达式：e=Emcosωt=100cos200t V
（2）由图示位置转过900角的过程中产生的平均感应电动势
（3）由图示位置转过1/6周期内通过R的电荷量为
（4），电压表的示数
（5）转动一周回路中产生总的焦耳热。
【名师点睛】此题是对交流电的产生及计算问题的考查；解题时要根据题境明确感应电动势的瞬时值，知道电压表示数为有效值，与电路知识相结合是解题的关键；注意求解电荷量时要用平均值，求解电功和电热时要用有效值。

1．D 【解析】根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，Q=I2RT=T，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方∶Q正=u02∶（）2=2∶1，选项D正确。
【名师点睛】此题将正弦交变电流和方波 交变电流、有效值、焦耳定律有机融合。解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。
2．AC 【解析】由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。
【名师点睛】此题以交变电流图象给出解题信息，考查电磁感应及其相关知识点。解答此题常见错误主要有四方面：一是由于题目以交变电流图象给出解题信息，导致一些同学看到题后，不知如何入手；二是不能正确运用法拉第电磁感应定律分析判断；三是不能正确运用楞次定律分析判断，陷入误区。
3．AD 【解析】t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次，t=1 s时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故B错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零（），根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；感应电动势最大值，有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D正确。