第59講 交變電流的產(chǎn)生和描述（練習(xí)）（解析版）-2025版高考物理模擬精練+真題實(shí)戰(zhàn)演練

12/12第59講交變電流的產(chǎn)生和描述（模擬精練+真題演練）1．（2023·北京西城·北京四中校考模擬預(yù)測(cè)）某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電流的裝置如左圖所示，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如右圖所示，下列說法正確的是（）

A．t=0時(shí)，線圈平面處于中性面位置，磁通量變化率最大B．線圈通過中性面時(shí)，交變電流改變方向。C．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=100sin50t（V）D．如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)?00V、0.08s【答案】B【詳解】AB．由圖像可知，t=0時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為零，此時(shí)線圈平面處于中性面位置，磁通量變化率最小，交變電流改變方向。故A錯(cuò)誤；B正確；C．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別為，根據(jù)可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e=100sin50πt（V）故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)，可知與成正比，如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則電動(dòng)勢(shì)的最大值為周期為可知，周期與成反比，如果僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則周期減半為故D錯(cuò)誤。故選B。2．（2023·湖南·模擬預(yù)測(cè)）交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示（為了方便觀察，只畫了其中一匝線圈，線圈電阻不計(jì)）。圖甲中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。矩形線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈ABCD通過金屬滑環(huán)及兩個(gè)導(dǎo)體電刷與外電路連接。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。下列判斷正確的是（）

A．時(shí)刻，線圈處于中性面位置B．線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為C．線圈中交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次D．線圈從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，流經(jīng)電阻R的電荷量為【答案】C【詳解】A．由題圖乙可知，時(shí)刻，電流具有最大值，線圈處于與中性面垂直的位置，故A錯(cuò)誤；B．由題圖乙知，線圈中產(chǎn)生正弦交變電流的最大值則電流的有效值故B錯(cuò)誤；C．由題圖乙可知，正弦交流電的周期頻率由于在一個(gè)周期內(nèi)交變電流的方向改變兩次，所以交變電流方向在1s內(nèi)改變100次，故C正確；D．線圈從題圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，流經(jīng)電阻R的電荷量又其中聯(lián)立解得故D錯(cuò)誤。故選C。3．（2023·湖南郴州·統(tǒng)考三模）如圖所示，紙面內(nèi)有一“凹”字形單匝金屬線框組成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框的總電阻為R，邊長(zhǎng)如圖所示。線框繞ab軸做角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則從圖示位置（）A．轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)回路中電流方向發(fā)生改變B．轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量為零C．轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3BL2ωD．轉(zhuǎn)動(dòng)180°過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】C【詳解】A．線框通過一次中性面時(shí)，電流方向才會(huì)發(fā)生改變，圖示位置即是中性面，再轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)線框平面與磁感線垂直，電流方向并未發(fā)生改變，故A錯(cuò)誤；B．轉(zhuǎn)動(dòng)180°的過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量為故B錯(cuò)誤；C．轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為故C正確；D．轉(zhuǎn)動(dòng)180°過程中線框中電流的有效值為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為所以線框產(chǎn)生的焦耳熱為故D錯(cuò)誤。故選C。4．（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）在如圖乙所示的電路中，通入如圖甲所示的交變電流，橫軸上、下方的圖線均屬于正弦曲線的一部分，電阻的阻值為，兩電表均為理想交流電表，下列說法正確的是（）

A．電壓表的示數(shù)為B．交流電的頻率為C．電流表的示數(shù)為D．電阻在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為【答案】A【詳解】A．令該交變電流的有效值為U，則電壓表的示數(shù)為該有效值，根據(jù)圖甲可知解得U=10V即電壓表的示數(shù)為，故A正確；B．根據(jù)圖甲可知交流電的周期為，則頻率為故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)上述可知，通過定值電阻的電流為故C錯(cuò)誤；D．電阻在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為故D錯(cuò)誤。故選A。5．（2023·江西·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖，在光滑絕緣水平面上MN右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，金屬線框ACD放在水平面上，線框ADC部分對(duì)照正弦圖像彎制而成，形狀為完整正弦圖像的一半，D點(diǎn)離AC邊的距離最遠(yuǎn)，DE長(zhǎng)為d，現(xiàn)使線框以速度勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，線框運(yùn)動(dòng)過程中AC邊始終與MN垂直，若線框的電阻為R，則線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，圖中理想電流表的示數(shù)為（

）

A． B． C． D．【答案】C【詳解】在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，切割磁感線的有效長(zhǎng)度按正弦規(guī)律變化，因此產(chǎn)生的是正弦交流電，電動(dòng)勢(shì)最大值電動(dòng)勢(shì)有效值電流表的示數(shù)為故選C。6．（2023·河南開封·統(tǒng)考三模）如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。兩磁極之間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，單匝線圈的面積為電阻為，定值電阻的阻值為，其余電阻不計(jì)，交流電壓表為理想電表。線圈以角速度繞軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如果以圖示位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則（）A．圖示時(shí)刻電壓表示數(shù)為B．通過電阻的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，通過電阻的電流平均值為D．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】C【詳解】A．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為圖示位置具有最大值，但電壓表示數(shù)應(yīng)為電阻兩端的電壓有效值選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．通過電阻的電流有效值瞬時(shí)值表達(dá)式為選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中所用時(shí)間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值則通過電阻的電流平均值選項(xiàng)C正確；D．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，電阻上產(chǎn)生的焦耳熱選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。7．（2023·湖南長(zhǎng)沙·長(zhǎng)郡中學(xué)?？级＃┰趫D乙的電路中，電源輸出如圖甲所示的交變電流（不計(jì)內(nèi)阻）。電阻R的阻值為10Ω，電表均為理想電表。下列判斷正確的是（）

A．電壓表的示數(shù)為10VB．電流表的示數(shù)為2AC．若將電阻替換為一個(gè)電容，欲使電路安全運(yùn)行，其耐壓值最少為10VD．電阻在任意三分之一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量一定等于0.1J【答案】A【詳解】A．根據(jù)題意可知，電壓表的示數(shù)為有效值為，則有解得故A正確；B．由歐姆定律可知，電流表的示數(shù)為故B錯(cuò)誤；C．由于交流電的峰值為因此，若將電阻換成一個(gè)耐壓值為的電容，會(huì)被擊穿，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)題意可知，電阻在任意三分之一個(gè)周期內(nèi)的電流有效值不一定是，所以電阻在任意三分之一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量不能用計(jì)算，故D錯(cuò)誤。故選A。8．（2023·重慶·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，MN右側(cè)存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，某同學(xué)用粗細(xì)均勻、總阻值為R的漆包電阻絲做成兩個(gè)半徑均為r的半圓形閉合金屬線圈，圖中O點(diǎn)導(dǎo)線交叉處不連通。金屬線圈可繞兩半圓直徑所在的轉(zhuǎn)軸（恰好與邊界MN重合）轉(zhuǎn)動(dòng)。金屬線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)過半圈的過程中產(chǎn)生的熱量與以角速度勻速轉(zhuǎn)過一圈的過程中產(chǎn)生的熱量相等，則等于（）A．2：1 B．4：1 C．1：2 D．1：4【答案】A【詳解】金屬線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值電路中電流的有效值金屬線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)過半圈過程中產(chǎn)生的熱量金屬線圈以角速度勻速轉(zhuǎn)過一圈過程中產(chǎn)生的熱量得故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。故選A。9．（2023·全國(guó)·三模）如圖所示，水平導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為、長(zhǎng)為、電阻為，其兩個(gè)端點(diǎn)分別搭接在豎直平行放置兩光滑金屬圓環(huán)上，兩圓環(huán)半徑均為、電阻不計(jì)。阻值為的電阻用導(dǎo)線與圓環(huán)相連接，理想交流電壓表V接在電阻兩端。整個(gè)空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)體棒ab在外力F作用下以轉(zhuǎn)速，繞兩圓的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知重力加速度為g。則導(dǎo)體棒ab在運(yùn)動(dòng)過程中，交流電壓表的示數(shù)是（）

A． B． C． D．【答案】A【詳解】導(dǎo)體棒在金屬圓環(huán)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)導(dǎo)體棒與圓心連線與豎直方向夾角為，則導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為峰值為其中有效值為交流電壓表的示數(shù)顯示的是有效值，為故選A。10．（多選）（2023·福建廈門·廈門一中?？家荒＃┤鐖D所示，一個(gè)單匝矩形閉合導(dǎo)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖示時(shí)刻磁場(chǎng)與平面垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為，則（）

A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的磁通量的最大值為B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變化率的最大值為C．圖示時(shí)刻為中性面，電流大小為0D．若線圈繞ab轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)椤敬鸢浮緽C【詳解】A．根據(jù)解得故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量變化率的最大值為，故B正確；C．圖示位置為中性面，磁通量最大，磁通量變化率為0，電動(dòng)勢(shì)為0，電流大小為0，故C正確；D．若線圈繞ab轉(zhuǎn)動(dòng)，通過線圈的磁通量最大值不變，所以電動(dòng)勢(shì)的最大值將變?yōu)?，故D錯(cuò)誤。故選BC。11．（多選）（2023·新疆阿勒泰·統(tǒng)考三模）如圖所示為匝數(shù)的線圈的磁通量隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的圖像，其產(chǎn)生的電壓為交變電壓。則下列四個(gè)選項(xiàng)中的交變電壓的有效值與已知的交變電壓的有效值相同的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】ABD【詳解】A．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知故交變電流的有效值為；，Ａ正確；Ｂ．根據(jù)相同的電阻、相同的時(shí)間產(chǎn)生相同熱量，故代入數(shù)據(jù)得B正確；CD．根據(jù)相同的電阻、相同的時(shí)間產(chǎn)生相同熱量，故代入數(shù)據(jù)可得C錯(cuò)誤，D正確。故選ABD。12．（多選）（2023·廣東廣州·統(tǒng)考三模）為發(fā)展新能源，某科研小組制作了一個(gè)小型波浪發(fā)電機(jī)，磁鐵固定在水中，S極上套有一個(gè)浮筒，浮筒上繞有線圈，其截面示意圖如圖甲所示。浮筒可隨波浪上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)切割磁感線而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示，線圈電阻r=2Ω，把線圈與阻值R=8Ω的小燈泡串聯(lián)，小燈泡恰好正常發(fā)光。下列說法正確的是（）A．小燈泡的額定電壓為B．線圈中電流的有效值為C．發(fā)電機(jī)的輸出功率為D．一周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】CD【詳解】A．由乙圖可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為4V，此時(shí)小燈泡正好正常發(fā)光，則由串聯(lián)分壓可得故A錯(cuò)誤；B．線圈中電流有效值為故B錯(cuò)誤；C．發(fā)電機(jī)輸出功率為故C正確；D．由乙圖可得周期為0.4s，一周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為故D正確。故選CD。13．（多選）（2023·河北滄州·滄縣中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）半徑為r的圓形導(dǎo)體框與小燈泡組成如圖甲所示的回路，框內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示（規(guī)定垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向），圓形導(dǎo)體框電阻為R1，小燈泡電阻為R2，其他電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為B0，變化周期為T，電壓表為理想電壓表，下列說法正確的是（）

A．導(dǎo)體框上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為B．電壓表的示數(shù)為C．在內(nèi)流過小燈泡電流的方向N→L→M，通過小燈泡的電荷量D．一個(gè)周期內(nèi)回路中產(chǎn)生的熱量【答案】AD【詳解】A．由圖像可知磁感應(yīng)強(qiáng)度為線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為故A正確；B．電壓表示數(shù)為小燈泡電壓的有效值故B錯(cuò)誤；C．在內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向外增大，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向里，感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，故流過小燈泡電流的方向，通過小燈泡的電荷量為故C錯(cuò)誤；D．一個(gè)周期內(nèi)回路中產(chǎn)生的熱量應(yīng)該用交流電的有效值故D正確。故選AD。14．（多選）（2023·湖南·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，邊長(zhǎng)分別為、的矩形線圈在均勻輻向分布的磁場(chǎng)中以角速度繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，某時(shí)刻線圈中的電流方向如圖所示，線圈匝數(shù)為N，切割磁感線的邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，AOB和COD之間區(qū)域的磁場(chǎng)忽略不計(jì)，已知，則下列選項(xiàng)正確的是（）

A．線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為D．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為【答案】BD【詳解】AB．由右手定則可判斷線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小保持不變?yōu)橛深}設(shè)可知，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，三分之二的時(shí)間內(nèi)線圈中電動(dòng)勢(shì)為E，三分之一的時(shí)間內(nèi)線圈中電動(dòng)勢(shì)為0，所以有計(jì)算可知故C錯(cuò)誤，D正確；故選BD。15．（多選）（2023·江西贛州·統(tǒng)考二模）數(shù)字觸發(fā)器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。如圖甲中的正弦式交變電流通過圖乙數(shù)字觸發(fā)器后輸出圖丙的數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換規(guī)則是：交變電流數(shù)值小于時(shí)輸出為，交變電流數(shù)值不小于時(shí)輸出。關(guān)于圖丙下列說法正確的是（）

A．與間的時(shí)間間隔為B．該電壓的頻率等于C．該電壓通過某理想變壓器的輸出電壓為零D．該電壓接在的電阻兩端，一個(gè)周期內(nèi)的發(fā)熱量為【答案】AB【詳解】A．交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為可知，A正確；B．在一個(gè)交變周期內(nèi)，兩次超過0.75V，因此圖丙電壓的頻率等于，B正確；C．由于圖丙中的電壓在0和1V之間交替變化，且變化很快，穿過變壓器原、副線圈的磁通量發(fā)生變化，因此變壓器的輸出電壓不為零，C錯(cuò)誤；D．由于周期為0.01s，在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)熱的時(shí)間因此在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，D錯(cuò)誤。故選AB。1．（2022·海南·高考真題）一個(gè)有N匝的矩形線框，面積為S，以角速度從如圖所示的位置開始，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像是（

）A． B．C． D．【答案】A【詳解】圖示位置線框處于與中性面垂直的平面，豎直長(zhǎng)邊垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為根據(jù)正弦式交變電流的表達(dá)式可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系為故選A。2．（2022·廣東·高考真題）圖是簡(jiǎn)化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖。定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點(diǎn)O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點(diǎn)的條形磁鐵，繞O點(diǎn)在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計(jì)線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正