第58講 交變電流的產(chǎn)生和描述（原卷版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測（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abcd在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生交變電流，其電動勢e隨時間t變化的圖像如圖乙所示，線圈電阻，電阻。則（

）A．時，線圈與中性面垂直 B．內(nèi)，電流的方向改變50次C．電阻R兩端電壓為 D．電阻R在內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2．如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線框共有匝，總電阻，。繞垂直于磁場方向的對稱軸以的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，給的電阻供電。線框所在勻強磁場的磁感應(yīng)強度，其處于中性面時開始計時，則（）A．電阻R兩端的最大電壓為40VB．通過R的電流方向在內(nèi)改變1次C．在內(nèi)外力至少對系統(tǒng)做功πJD．在內(nèi)通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為3．某矩形閉合金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間t按如圖所示正弦規(guī)律變化。則時刻（

）A．穿過該線圈的磁通量最小 B．穿過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零4．圖甲為交流發(fā)電機的示意圖，磁場可視為水平方向的勻強磁場，線圈繞垂直于磁場的水平軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，電阻，線圈電阻，電流表內(nèi)阻不計。從圖示位置開始計時，P、Q間輸出的電壓u隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．電阻R中的電流方向每分鐘變化3000次B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為C．圖示位置為感應(yīng)電動勢最大的位置D．電流表示數(shù)為22A5．如圖是一款高空風(fēng)車及其發(fā)電模塊原理簡圖，該裝置利用充氣球?qū)l(fā)電機帶上高空，通過電電能傳輸?shù)降孛妫蔀榫葹?zāi)場所臨時供電。在發(fā)電明間。發(fā)電機線圈ab在某一時刻轉(zhuǎn)至圖示位置。則下列說法正確的是（）A．高空風(fēng)車發(fā)電的工作原理是電流的磁效應(yīng)B．無論風(fēng)力多大，線圈ab的發(fā)電頻率不變C．該時刻線圈磁通量為零，感應(yīng)電動勢也為零D．該時刻線圈b端電勢高于a端電勢6．發(fā)電機的示意圖如圖所示，發(fā)電機矩形線框的匝數(shù)為N，面積為S，線框的電阻為r，線框所在位置的磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，定值電阻的阻值為R，采用換向器實現(xiàn)電流的導(dǎo)出。若線框從圖示位置開始以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（

）A．圖示位置線框中的電動勢最大，為B．線框轉(zhuǎn)動一圈，通過電阻R的電流方向改變兩次C．線框轉(zhuǎn)動一圈，通過電阻R的電荷量為D．線圈轉(zhuǎn)動一圈，克服安培力做功為7．如圖所示，三角形金屬線框置于勻強磁場中，繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線框平面與磁場方向垂直時，下列說法正確的是（）A．穿過線框的磁通量為0 B．線框中的感應(yīng)電流為0C．線框中的感應(yīng)電動勢最大 D．線框所受安培力最大【題型二】交流電的描述8．如圖甲所示為交流發(fā)電機的示意圖。一矩形線圈在兩磁極間的勻強磁場中繞軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n=30，線圈電阻r=2Ω，穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，定值電阻R＝8Ω，其余電阻不計。下列說法正確的是（）A．t=0時，線圈位于中性面B．當(dāng)BC邊與磁場方向的夾角為30°時，感應(yīng)電動勢的瞬時值e=15πVC．該交流電電流的有效值3πAD．在0~0.1s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.6C9．圖甲是交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強磁場，金屬線圈ABCD繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，A為電流傳感器（與計算機相連），為定值電阻，線圈電阻為，其余電阻不計。圖乙為計算機上顯示的電流數(shù)據(jù)隨時間變化的圖像。下列說法中正確的是（）A．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢為0，對應(yīng)圖乙中或時刻B．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢最大，對應(yīng)圖乙中或時刻C．、時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大D．、時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大10．風(fēng)力發(fā)電將成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一，風(fēng)力發(fā)電風(fēng)車通過風(fēng)輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動實現(xiàn)發(fā)電。圖乙為交流發(fā)電機示意圖，矩形線圈ABCD繞垂直于勻強磁場的軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的電動勢隨時間變化規(guī)律為，外電路接有阻值的定值電阻，線圈電阻不計，下列說法正確的是（）A．電流變化的周期為0.01sB．線圈在圖示位置時，產(chǎn)生的電動勢為30VC．線圈在圖示位置時，磁通量最大D．電流表的示數(shù)為3A【題型三】有效值的計算11．如圖甲所示，一阻值為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流，下列說法正確的是（）A．該交流電的頻率為100HzB．電阻中電流的峰值為2AC．在時刻，電流表的讀數(shù)為2AD．電阻的電功率為880W12．小草在微風(fēng)中會左右搖擺，有人受此啟發(fā)設(shè)計了微風(fēng)搖擺發(fā)電裝置，其原理簡化圖如圖所示?？臻g中存在垂直于紙面的勻強磁場，微風(fēng)使導(dǎo)體棒在兩固定的平行金屬導(dǎo)軌之間垂直于磁場方向往復(fù)運動，此時導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，可通過金屬導(dǎo)軌對外供電。將導(dǎo)體棒的運動視為簡諧運動，其速度隨時間的變化規(guī)律為。已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，兩導(dǎo)軌的間距和導(dǎo)體棒的長度均為L，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。若使其對阻值為R的電阻供電，則一個周期內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為（

）A． B．C． D．13．電流通過阻值為R的電阻時，圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．電阻R兩端電壓的最大值為IRB．該電流一定是交流電C．時間內(nèi)電流按余弦規(guī)律變化D．該電流的有效值14．如圖為一交變電流的圖像，圖中曲線是正弦曲線的一部分，該交變電流電動勢的有效值為（

）A． B． C． D．15．如圖所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與紙面垂直，虛線表示勻強磁場的邊界，一半徑為r、圓心角為的扇形單匝線框圓心O在邊界線上。當(dāng)線框圍繞圓心O在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，線框中產(chǎn)生交變電動勢的有效值為（）A． B． C． D．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（

）A． B．3A C． D．17．如圖甲所示，兩個完全相同的正方形線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的同一根軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸位于磁場邊界處。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為（

）A． B． C． D．18．如圖為某交流電電流隨時間變化的圖像，其有效值為（）A． B． C． D．1．如圖所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的單匝矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場方向，線圈電阻為2Ω。從線圈平而與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過時的感應(yīng)電流為1A，則下列說法正確的是（）A．線圈消耗的電功率為2WB．線圈中感應(yīng)電流的最大值為2AC．任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為D．任意時刻穿過線圈的磁通量為2．風(fēng)能是一種清潔無公害的可再生能源，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，截至2023年6月底，中國風(fēng)電裝機容量約3.9億千瓦。某種風(fēng)力發(fā)電機的原理如圖所示，發(fā)電機線圈固定，磁體在葉片的驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)動。兩磁體間的磁場可視為勻強磁場，圖示時刻磁場和線圈平行。圖示時刻（

）A．感應(yīng)電動勢最小 B．感應(yīng)電動勢最大C．電流方向由指向 D．電流方向由指向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，兩半圓弧面豎直且平行，導(dǎo)軌最高點到水平桌面的距離等于半徑，最低點O、的連線與導(dǎo)軌所在豎直面垂直，整個空間存在著磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻?，F(xiàn)使一電阻為r的金屬棒從導(dǎo)軌左端最高點，以恒定的速率沿導(dǎo)軌運動到右端最高點，運動過程中金屬棒始終與平行且與兩導(dǎo)軌接觸良好，則在金屬棒從左端最高點運動到右端最高點的過程中，下列說法正確的是（

）A．金屬棒中電流方向始終由N到MB．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功D．回路中產(chǎn)生的焦耳熱為4．家用交流充電樁通過換流模塊，可以無能量損失地將如圖甲所示的交流電轉(zhuǎn)化為直流電。某次充電樁對一額定儲能為，實際儲能為的汽車動力電池充電，監(jiān)測到充電電流隨時間變化的圖像如圖乙所示，忽略充電過程中一切能量損耗，對此次充電過程，下列說法正確的是（）A．圖乙所示電流的有效值為B．交流充電樁對電動汽車充電的功率為C．一個交流電周期內(nèi)充電樁向動力電池輸入的電荷量為D．充滿電能需要大概5．電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。車輪轉(zhuǎn)動時帶動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)動的某瞬間，磁場方向恰與線圈平面垂直，如圖所示。將兩磁極間的磁場視為勻強磁場，則磁極再轉(zhuǎn)過90°時，線圈中（）A．電流最大 B．磁通量最大C．電流方向由Q指向P D．電流方向由P指向Q6．如圖所示，一個邊長為、匝數(shù)為的正方形線框垂直放在磁感應(yīng)強度為、范圍足夠大的勻強磁場中，當(dāng)線框以角速度在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（

）A．當(dāng)線框以為軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的最大值是B．當(dāng)線框以為軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的有效值是C．從圖示位置開始計時，當(dāng)線框以為軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式是D．從圖示位置開始，當(dāng)線框以為軸轉(zhuǎn)動的過程中感應(yīng)電動勢的平均值大小是7．如圖所示為一臺教學(xué)用手搖式交流發(fā)電機，當(dāng)緩慢搖動大皮帶輪手柄時，連接在發(fā)電機上的小燈泡就會一閃一閃地發(fā)光。若已知大皮帶輪半徑為，小皮帶輪半徑為，搖動手柄的角速度為，且搖動過程中皮帶不打滑，則下列說法正確的是（）A．發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流的頻率為B．小燈泡閃爍的頻率為C．小燈泡的瞬時功率等于通過小燈泡的電流、電壓二者有效值的乘積D．發(fā)電機啟動階段，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)速加倍后，小燈泡的功率變?yōu)樵瓉淼?倍8．半徑為a、內(nèi)阻為r的單匝圓形導(dǎo)體環(huán)，在磁感應(yīng)強度為B的磁場中繞著虛線軸勻速轉(zhuǎn)動，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。若時刻導(dǎo)體環(huán)處于如圖位置，則下列說法中正確的是（）A．電路中電壓表示數(shù)為B．時，圓形導(dǎo)體環(huán)中電流方向改變C．穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量瞬時值表達式D．從到的時間內(nèi)流過電阻的電量9．如圖所示，同種導(dǎo)體材料制成的扇形線圈OAB的半徑為a、圓心角為，電阻為R。MN上方有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，現(xiàn)使線圈在時從圖示位置開始繞垂直于紙面且過O點