交變電流的產(chǎn)生和描述（練習(xí)）（解析版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第58講交變電流的產(chǎn)生和描述

目錄

01模擬基礎(chǔ)練

【題型一】交流電的產(chǎn)生

【題型二】交流電的描述

【題型三】有效值的計(jì)算

02重難創(chuàng)新練

【題型一】交流電的產(chǎn)生

1.如圖甲所示，矩形線圈仍打在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)可以產(chǎn)生交變電流，其電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間f變化的圖像

如圖乙所示，線圈電阻r=l。，電阻R=4Q。則（）

A.f=0.01s時(shí)，線圈與中性面垂直

C.電阻R兩端電壓為10VD.電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為160J

【答案】D

【詳解】A.]=0.01s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為零，線圈平面處于中性面處，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)圖乙可知周期為T(mén)=0.02s,一個(gè)周期內(nèi)電流的方向改變兩次，則1s對(duì)應(yīng)50個(gè)周期，電流方向變化

100次，故B錯(cuò)誤；

C.交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值

￡_Em_10V2Y_

A/20

根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可知電阻R兩端電壓

故C錯(cuò)誤；

D.電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量

U2

。=—?f=160J

R

故D正確。

故選D。

2.如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線框共有N=100匝，總電阻:ul.OQ,BC=AD=AB=DC=0.1mo繞垂

直于磁場(chǎng)方向的對(duì)稱(chēng)軸以。=400rad/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，給R=7QQ的電阻供電。線框所在勻強(qiáng)磁場(chǎng)

的磁感應(yīng)強(qiáng)度3=0.1T,其處于中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則（）

A.電阻R兩端的最大電壓為40V

7T

B.通過(guò)R的電流方向在0~^s內(nèi)改變1次

7T

C.在。~礪$內(nèi)外力至少對(duì)系統(tǒng)做功力

JI1

D.在°~京5內(nèi)通過(guò)線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為弓;C

1200160

【答案】D

【詳解】A.線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為

Em=NBSa>=100x0.1x0.1x0.1x400V=40V

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電阻R兩端的最大電壓為

=—^-瓦=35V

R+r

故A錯(cuò)誤；

B.交變電流的周期為

2?71

1=—=-----S

CD200

可知通過(guò)R的電流方向在0~SJT；s內(nèi)改變2次。故B錯(cuò)誤;

200

C.線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為

Ft—

E=-^=20V2V

A/2

在0~2TTs內(nèi)外力對(duì)系統(tǒng)做功的最小值為整個(gè)電路消耗的電能，即

故C錯(cuò)誤；

D.依題意，可得

此時(shí)線圈平面與中性面夾角為60。，則在。~彘$內(nèi)通過(guò)線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為

-E“△①tNBScos6001「

q=It=------t=N-------------=——-------=——C

R+rtR+r2(7?+r)160

故D正確。

故選D。

3.某矩形閉合金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)該線圈的磁通量中隨時(shí)間f按如圖所示正弦規(guī)律變化。

貝卜=0.5s時(shí)亥!|()

A.穿過(guò)該線圈的磁通量最小B.穿過(guò)該線圈的磁通量最大

C.該線圈中的電流最大D.該線圈中的電流不為零

【答案】B

【詳解】AB.由中T圖像易知，t=0.5s時(shí)刻穿過(guò)該線圈的磁通量最大，A錯(cuò)誤B正確；

CD.由①T圖像易知，f=0.5s時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈中的電流

為零，CD均錯(cuò)誤。

故選B。

4.圖甲為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)

針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，電阻R=5Q,線圈電阻r=0.5O,電流表內(nèi)阻不計(jì)。從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，P、Q間輸出

的電壓"隨時(shí)間f變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電阻R中的電流方向每分鐘變化3000次

B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50rad/s

C.圖示位置為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大的位置

D.電流表示數(shù)為2aA

【答案】C

【詳解】A.交流電的周期為T(mén)=0.02s,一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次，則每秒鐘電流方向變化100次，則

電阻R中的電流方向每分鐘變化6000次，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為

27r

a）=——=100rad/s

T

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.圖示位置線圈平面與中性面垂直，此時(shí)磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)C正

確；

D.電流表示數(shù)為

10五

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選C。

5.如圖是一款高空風(fēng)車(chē)及其發(fā)電模塊原理簡(jiǎn)圖，該裝置利用充氣球?qū)l(fā)電機(jī)帶上高空，通過(guò)電電能傳輸?shù)?/p>

地面，可為救災(zāi)場(chǎng)所臨時(shí)供電。在發(fā)電明間。發(fā)電機(jī)線圈仍在某一時(shí)刻轉(zhuǎn)至圖示位置。則下列說(shuō)法正確的

是（）

ab

A.高空風(fēng)車(chē)發(fā)電的工作原理是電流的磁效應(yīng)

B.無(wú)論風(fēng)力多大，線圈仍的發(fā)電頻率不變

C.該時(shí)刻線圈磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零

D.該時(shí)刻線圈b端電勢(shì)高于。端電勢(shì)

【答案】D

【詳解】A.高空風(fēng)車(chē)發(fā)電的工作原理是電磁感應(yīng)，故A錯(cuò)誤;

B.風(fēng)力越大，風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)的越快，線圈"的發(fā)電頻率越大，故B錯(cuò)誤;

C.由圖可知，該時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)平行，線圈磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故C錯(cuò)誤;

D.根據(jù)題意，由右手定則可知，該時(shí)刻線圈中的電流由則線圈6端電勢(shì)高于。端電勢(shì)，故D正確。

故選D。

6.發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)矩形線框ABCD的匝數(shù)為N,面積為S,線框的電阻為r,線框所在位

置的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,定值電阻的阻值為R,采用換向器實(shí)現(xiàn)電流的導(dǎo)出。若線

框從圖示位置開(kāi)始以角速度。繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）

A.圖示位置線框中的電動(dòng)勢(shì)最大，為NBS。

B.線框轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,通過(guò)電阻R的電流方向改變兩次

4NBS

C.線框轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,通過(guò)電阻R的電荷量為

R+r

D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,克服安培力做功為兀

R

【答案】C

【詳解】A.圖示位置穿過(guò)線框中的磁通量最大，但磁通量變化率為0,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,故A錯(cuò)誤;

BC.由于采用換向器實(shí)現(xiàn)電流的導(dǎo)出，由圖可知線框轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，通過(guò)電阻R的電流方向不發(fā)生變化，線框

轉(zhuǎn)動(dòng)半圈時(shí)，通過(guò)電阻R的電荷量為

—EN△①2NBS

=I\t=------M=

R+rR+rR+r

則線框轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，通過(guò)電阻R的電荷量為

4NBS

q=2q、

R+r

故B錯(cuò)誤，C正確;

D.線框中的電動(dòng)勢(shì)最大值為

Em=NBS（o

則電動(dòng)勢(shì)有效值為

E._NBS。

￡-正一WF

根據(jù)能量守恒可知，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，克服安培力做功為

NBS①y

2

w（垃）兀兀

ET2MB2s2①

R+rR+rcoR+r

故D錯(cuò)誤。

故選C。

7.如圖所示,三角形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線框平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，下列

說(shuō)法正確的是（）

A.穿過(guò)線框的磁通量為。B.線框中的感應(yīng)電流為0

C.線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.線框所受安培力最大

【答案】B

【詳解】ABC.當(dāng)線框平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量最大，不為0,穿過(guò)線框的磁通量變化率

為0,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，為0,線框中的感應(yīng)電流為0,故AC錯(cuò)誤，

B正確；

D.線框中的感應(yīng)電流為0,線框不受安培力的作用，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

【題型二】交流電的描述

8.如圖甲所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖。一矩形線圈在兩磁極間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線

圈匝數(shù)〃=30,線圈電阻尸2Q,穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，定值電阻E=8Q,其余電

A.仁0時(shí)，線圈位于中性面

B.當(dāng)8c邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30。時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=15兀V

C.該交流電電流的有效值3兀A

D.在0~0.1s內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為0.6C

【答案】D

【詳解】A.線圈位于中性面時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大，U0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，故A錯(cuò)誤;

B.由圖可知

T=0.4s

則

CD=——=5萬(wàn)rad/s

T

圖示位置邊與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

Em=nBSco=n^>mco=30%V

當(dāng)5。邊與磁場(chǎng)方向的夾角為30。時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值

e=Ecos（洲=Ecos—='，,兀v

故B錯(cuò)誤；

C.該交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值

FI-

E=-^=15V2^-V

該交流電電流的有效值

/=J-

R+r2

故C錯(cuò)誤；

D.在0~0.1s內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為

q=It

又

1=-^-E=n^

R+r△t

可得

A①02

q=n------=30x—C=0.6C

R+r8+2

故D正確。

故選Do

9.圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬線圈A3CD繞轉(zhuǎn)軸00勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，

A為電流傳感器（與計(jì)算機(jī)相連），R為定值電阻，線圈電阻為「，其余電阻不計(jì)。圖乙為計(jì)算機(jī)上顯示的

電流數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的圖像。下列說(shuō)法中正確的是（）

A.金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,對(duì)應(yīng)圖乙中與或。時(shí)刻

B.金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，對(duì)應(yīng)圖乙中馬或右時(shí)刻

C.4、4時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，磁通量的變化率最大

D.芍、。時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，磁通量的變化率最大

【答案】D

【詳解】AB.圖甲所示位置線圈平面與磁場(chǎng)垂直，即為中性面，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,回路中的感應(yīng)電

流為0,對(duì)應(yīng)圖乙中乙或匕時(shí)刻，故AB錯(cuò)誤；

C.結(jié)合上述，/、時(shí)刻線圈處于中性面，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大，由于此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,

則此時(shí)的磁通量的變化率最小，故c錯(cuò)誤；

D.根據(jù)圖乙可知，與、乙時(shí)刻的感應(yīng)電流最大，即此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則此時(shí)線圈平面與中性面垂直，

即線圈平面平行于磁場(chǎng)方向，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最小，由于此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則此時(shí)磁通量

的變化率最大，故D正確。

故選D。

10.風(fēng)力發(fā)電將成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一，風(fēng)力發(fā)電風(fēng)車(chē)通過(guò)風(fēng)輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)

現(xiàn)發(fā)電。圖乙為交流發(fā)電機(jī)示意圖，矩形線圈A8O）繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸（90,沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，

發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律為e=30sin（100R）V,外電路接有阻值R=10Q的定值電阻，線圈電阻不計(jì),

下列說(shuō)法正確的是（）

甲乙

A.電流變化的周期為0.01s

B.線圈在圖示位置時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為30V

C.線圈在圖示位置時(shí)，磁通量最大

D.電流表的示數(shù)為3A

【答案】B

【詳解】A.由e=30sin(10(hrt)V可知

27r

CD=——=1007rrad/s

T

解得電流變化的周期為

T=0.02s

故A錯(cuò)誤；

BC.線圈在圖示位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為0,磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大，為30V,故B

正確，C錯(cuò)誤；

D.電動(dòng)勢(shì)有效值為

E=^V=15A/2V

則電流表的示數(shù)為

，。嚕A”限

故D錯(cuò)誤。

故選Bo

【題型三】有效值的計(jì)算

11.如圖甲所示，一阻值為R=U0Q的電阻與理想交流電流表串聯(lián)后，兩端接入圖乙所示的正弦式交變電

A.該交流電的頻率為100Hz

B.電阻R中電流的峰值為2A

C.在/時(shí)刻，電流表的讀數(shù)為2A

D.電阻R的電功率為880W

【答案】C

【詳解】A.由圖乙可知，交流電的周期為

71

T=——s-------s=0.02s

300300

則交流電的頻率為50Hz,故A錯(cuò)誤;

B.電阻R中電流的峰值為

故B錯(cuò)誤;

C.電流表的讀數(shù)為有效值，則電流表的讀數(shù)為

/=3=2A

A/2

故C正確;

D.根據(jù)

P=I'R

可知電阻R的電功率為440W,故D錯(cuò)誤。

故選Co

12.小草在微風(fēng)中會(huì)左右搖擺，有人受此啟發(fā)設(shè)計(jì)了微風(fēng)搖擺發(fā)電裝置，其原理簡(jiǎn)化圖如圖所示?？臻g中

存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，微風(fēng)使導(dǎo)體棒在兩固定的平行金屬導(dǎo)軌之間垂直于磁場(chǎng)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)

導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，可通過(guò)金屬導(dǎo)軌對(duì)外供電。將導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律

為v=%sinw。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,兩導(dǎo)軌的間距和導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)導(dǎo)體棒的電阻

為r,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計(jì)。若使其對(duì)阻值為R的電阻供電，則一個(gè)周期內(nèi)電

阻R產(chǎn)生的焦耳熱為（）

兀8*說(shuō)RTIBNV'R

4(R+r)2(o2(7?+r)2?

兀2nB-l3vlR

(7?+r)2?(R+r)%

【答案】C

【詳解】導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為

e-BLvmsina)t

回路中電流的有效值為

［二BLVm

&（R+r）

一個(gè)周期內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為

Q=I-RT=I-R—=匕.*R

co(R+r)co

故選C。

13.電流通過(guò)阻值為R的電阻時(shí)，，2一『圖像如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電阻R兩端電壓的最大值為/R

B.該電流一定是交流電

C.時(shí)間內(nèi)電流按余弦規(guī)律變化

D.該電流的有效值。2/

【答案】A

【詳解】A.由圖可知通過(guò)電阻R的最大電流為/,故電阻R兩端電壓的最大值為/R,故A正確;

B.由圖可知i2一直大于零，電流方向可能不變，故該電流不一定是交流電，故B錯(cuò)誤；

C.由圖可知時(shí)間內(nèi)，i2均勻減小，故時(shí)間內(nèi)電流不是按余弦規(guī)律變化，故C錯(cuò)誤;

D.根據(jù)有效值的定義

1次工+竺二R(T-1)=瑤RT

323有

解得該電流的有效值為

/有=3

故D錯(cuò)誤。

故選Ao

14.如圖為一交變電流的ET圖像，圖中曲線是正弦曲線的一部分，該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為（

E]+E?

2

【答案】B

【詳解】根據(jù)交流電的有效值的定義可知

和畤+（,*=哈）3

解得

即交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為B正確。

故選Bo

15.如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為5的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與紙面垂直，虛線表示勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，一半徑為八圓心角為

的扇形單匝線框圓心。在邊界線上。當(dāng)線框圍繞圓心。在紙面內(nèi)以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框中

A.B.-Br2(o,pC.Br2a),PD.-Br2a).p

VK2\TI\32V<9

【答案】B

【詳解】設(shè)線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T(mén),而線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周中只有進(jìn)、出磁場(chǎng)過(guò)程才產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此一周之內(nèi)產(chǎn)

生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間

er

f=2xf）x—=

27r71

此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為;歷％,根據(jù)有效值的定義有

2

xt=—xT

RR

所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為

E=工3/①g

27幾

故選B。

16.如圖是某交變電流的圖像，這一交變電流的電流有效值為（)

i/A

4

0

1：2：3；4t/s

-2

A.MAB.3AC.3V2AD.275A

【答案】A

【詳解】設(shè)這一交變電流的電流有效值為/,根據(jù)有效值定義可得

I2RT=42R—+22R—

22

解得

/=MA

故選Ao

17.如圖甲所示，兩個(gè)完全相同的正方形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的同一根軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)

軸位于磁場(chǎng)邊界處。線圈P以一條邊為轉(zhuǎn)軸，線圈Q以中心線為轉(zhuǎn)軸，分別產(chǎn)生的電流隨時(shí)間變化的圖像

如圖乙、丙所示，則兩線圈中電流的有效值之比4為（）

C.1：V2D.2:1

【答案】B

【詳解】根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可得

「\[22

解得

I

P2

由丙圖可知

1

Qy-4m

則兩線圈中電流的有效值之比

ip-IQ=0:1

故選Bo

18.如圖為某交流電電流隨時(shí)間變化的圖像,其有效值為（）

,,I/A

OT\/2TTt

yy

-0.5------------V。

.72?V2+1C.D.邁A

A.—AAB.-------AA

4646

【答案】D

【詳解】根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可得

（.若

I2RT==

解得

廠逅A

6

故選D。

㈤2

1.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的單匝矩形線圈的周期為T(mén),轉(zhuǎn)軸。垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為20。

從線圈平而與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60。時(shí)的感應(yīng)電流為1A,則下列說(shuō)法正確的是（）

。

B

O'

A.線圈消耗的電功率為2W

B.線圈中感應(yīng)電流的最大值為2A

C.任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=4cos牛，

D.任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為①=±sin?f

兀T

【答案】BC

【詳解】AB.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60。時(shí)的感應(yīng)電流為1A,由感應(yīng)電流的瞬

時(shí)表達(dá)式可得

i=Imcos60=1A

解得線圈中感應(yīng)電流的最大值為

/m=2A

線圈中感應(yīng)電流的有效值為

線圈消耗的電功率為

P=I2R=4W

故A錯(cuò)誤，B正確；

C.線圈中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

Em="=2x2V=4V

從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

e-Ecos69/=4cos——t

故C正確；

D.從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為

.E4.2乃2T,2

①=①巾sina)t=—^-sincot=——sin——t=——sin-

mg2?T萬(wàn)：

故D錯(cuò)誤。

故選BC。

2.風(fēng)能是一種清潔無(wú)公害的可再生能源，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，截至2023年6月底，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容

量約3.9億千瓦。某種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，發(fā)電機(jī)線圈固定，磁體在葉片的驅(qū)動(dòng)下繞線圈對(duì)稱(chēng)軸轉(zhuǎn)

動(dòng)。兩磁體間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖示時(shí)刻磁場(chǎng)和線圈平行。圖示時(shí)刻（）

A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

C.電流方向由。指向6D.電流方向由b指向。

【答案】BD

【詳解】AB.題圖示時(shí)刻磁場(chǎng)和線圈平行。穿過(guò)線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最

大，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.根據(jù)楞次定律可知，圖示時(shí)刻電流方向由b指向。，故C錯(cuò)誤，D正確。

故選BD?

3.如圖所示，兩條相同的半圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，半圓弧的直徑為d,間距為L(zhǎng)

兩半圓弧面豎直且平行，導(dǎo)軌最高點(diǎn)到水平桌面的距離等于半徑，最低點(diǎn)。、O'的連線與導(dǎo)軌所在豎直面

垂直，整個(gè)空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為夙方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻。

現(xiàn)使一電阻為r的金屬棒"N從導(dǎo)軌左端最高點(diǎn)，以恒定的速率％沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到右端最高點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金

屬棒始終與OO'平行且與兩導(dǎo)軌接觸良好，則在金屬棒從左端最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到右端最高點(diǎn)的過(guò)程中，下列

說(shuō)法正確的是（）

A.金屬棒MN中電流方向始終由N到/

B.金屬棒中電流大小始終不變

C.金屬棒所受安培力始終做負(fù)功

22

7t6?Lv0

D.回路中產(chǎn)生的焦耳熱為

4（7?+r）

【答案】ACD

【詳解】AC.在金屬棒MN從左端最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到右端最高點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)右手定則可知，金屬棒中

電流方向始終由N到M,金屬棒所受安培力一直水平向左，金屬棒所受安培力始終做負(fù)功，故AC

正確；

BD.經(jīng)過(guò)t時(shí)間，金屬棒在圓弧上轉(zhuǎn)過(guò)的角度為

0=cot=-1

d

此時(shí)金屬棒MN產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為

e=BLv0sin6=BLv0sin(^-r)

d

回路中電流為

E

0

R+rR+r

可知金屬棒MN中電流大小發(fā)生變化，根據(jù)正弦式交流電可知，電流的有效值為

I」_BLv。

y/2&(R+r)

則在金屬棒MN從左端最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到右端最高點(diǎn)的過(guò)程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為

?rdB2l3v

Q=r（R+r）t=----------2---（7?+r）------=0

2（R+ry2v04（R+r）

故B錯(cuò)誤，D正確。

故選ACD?

4.家用交流充電樁通過(guò)換流模塊，可以無(wú)能量損失地將如圖甲所示的交流電轉(zhuǎn)化為直流電。某次充電樁對(duì)

一額定儲(chǔ)能為84kW?h,實(shí)際儲(chǔ)能為OkW-h的汽車(chē)動(dòng)力電池充電，監(jiān)測(cè)到充電電流隨時(shí)間變化的圖像如圖

乙所示，忽略充電過(guò)程中一切能量損耗，對(duì)此次充電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()

A.圖乙所示電流的有效值為竺也A

2

B.交流充電樁對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電的功率為9.9kW

C.一個(gè)交流電周期(OQ2s)內(nèi)充電樁向動(dòng)力電池輸入的電荷量為0.45辰

D.充滿電能需要大概12h

【答案】AD

【詳解】A.圖乙所示的直流電通過(guò)正弦交流電轉(zhuǎn)化而來(lái)，其有效值相同，則有

（主YRT=FRT

解得

2

故A正確；

B.根據(jù)電功率的公式可知

45

P=U/=220xW?7kW

故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)電流的定義式有

q=It

且

故c錯(cuò)誤；

D.充電時(shí)間

E_84kW-h

=12h

~P~7kW

故D正確。

故選ADo

5.電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)可利用車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來(lái)。車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn),

在線圈中產(chǎn)生電流。磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的某瞬間，磁場(chǎng)方向恰與線圈平面垂直，如圖所示。將兩磁極間的磁場(chǎng)

視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則磁極再轉(zhuǎn)過(guò)90。時(shí)，線圈中（）

A.電流最大B.磁通量最大

C.電流方向由。指向尸D.電流方向由尸指向。

【答案】AC

【詳解】如圖開(kāi)始線圈處于中性面位置,當(dāng)磁極再轉(zhuǎn)過(guò)90。時(shí)，此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為0,故可知電流最

大：在磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量在減小，根據(jù)楞次定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流方向由。指向P。

故選AC?

6.如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為￡、匝數(shù)為N的正方形線框垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,

當(dāng)線框以角速度。在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

A.當(dāng)線框以。。為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是

B.當(dāng)線框以PQ為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值是

C.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框以PN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是NBZ30cos訓(xùn)

D.從圖示位置開(kāi)始，當(dāng)線框以PN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)90。的過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值大小是*

【答案】AD

【詳解】A.當(dāng)線框以為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是

Em=NBl3a>

選項(xiàng)A正確；

B.當(dāng)線框以PQ為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值仍為

Em=NBl3a>

有效值是

E=^=—NBl：a>

y/22

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框以PN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值仍為

Em=NBLrm

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是

e=Emsina>t=NBl3a>sincot

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.從圖示位置開(kāi)始，當(dāng)線框以PN為軸轉(zhuǎn)動(dòng)90。的過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值大小是

~..A?BL'2

E=N=N-----=—NBL2

A/71

2a）

選項(xiàng)D正確。

故選ADo

7.如圖所示為一臺(tái)教學(xué)用手搖式交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)緩慢搖動(dòng)大皮帶輪手柄時(shí)，連接在發(fā)電機(jī)上的小燈泡就會(huì)

一閃一閃地發(fā)光。若己知大皮帶輪半徑為R,小皮帶輪半徑為「，搖動(dòng)手柄的角速度為。，且搖動(dòng)過(guò)程中皮

帶不打滑，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率為「

B.小燈泡閃爍的頻率為迎

71Y

C.小燈泡的瞬時(shí)功率等于通過(guò)小燈泡的電流、電壓二者有效值的乘積

D.發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)速加倍后，小燈泡的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍

【答案】ABD

【詳解】A.大皮帶輪和小皮帶輪邊沿線速度大小相等，則有

v=air=coR

解得小皮帶輪的角速度

，a>R

a>=----

r

再由

a>=2兀于

可知發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率

a>R

J=~2—7廠

此即為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率，故A正確；

B.小燈泡發(fā)光頻率只與電流頻率有關(guān)，它在一個(gè)周期內(nèi)會(huì)閃爍兩次，所以閃爍的頻率

尸=2/=處

7ir

故B正確；

C.小燈泡閃爍，也就是小燈泡亮度時(shí)刻變化，說(shuō)明小燈泡的瞬時(shí)功率是時(shí)刻變化的，而電流、電壓二者有

效值的乘積是定值，故小燈泡的瞬時(shí)功率不一定等于通過(guò)小燈泡的電流、電壓二者有效值的乘積，故C錯(cuò)

誤；

D.由題意知勿加倍，由

Em=nBSa>'

可知電壓最大值加倍，由

可知小燈泡的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故D正確。

故選ABDo

8.半徑為。、內(nèi)阻為r的單匝圓形導(dǎo)體環(huán)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中繞著虛線軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為。。

在導(dǎo)體環(huán)外接一阻值為R的電阻，電阻兩端并聯(lián)一電壓表。若才=0時(shí)刻導(dǎo)體環(huán)處于如圖位置，則下列說(shuō)法

中正確的是（）

XX.XX

A.電路中電壓表示數(shù)為正珈〃2/

2

B./二2JT時(shí)，圓形導(dǎo)體環(huán)中電流方向改變

CD

C.穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量瞬時(shí)值表達(dá)式（p=Bna2sincot

D.從，=0至卜=巴的時(shí)間內(nèi)流過(guò)電阻的電量g=竺竺匚

CDR+廠

【答案】BD

【詳解】A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

e=BSa>sincot=B%a%sinat

電動(dòng)勢(shì)的有效值為

F_*母B兀/①

F一一2一

電路中電壓表示數(shù)為

U=―^-x^-B7ia2a>

R+r2

故A錯(cuò)誤;

TT

B.f=一時(shí)，圓形導(dǎo)體環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)180。，故電流方向改變，故B正確;

co

C.穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量瞬時(shí)值表達(dá)式

（p=Bna2coscot

故C錯(cuò)誤；

71

D.從"0到”上的時(shí)間內(nèi)流過(guò)電阻的電