2026版创新设计高考一轮复习物理第1讲　交变电流的产生和描述

第1讲交变电流的产生和描述第十二章交变电流1.理解正弦式交变电流的产生过程，能正确书写交变电流的函数表达式。2.理解并掌握交变电流图像的意义。3.理解描述交变电流的几个物理量，会计算交变电流的有效值。4.正确理解交变电流的四值，并能进行有关计算。学习目标目

录CONTENTS夯实必备知识01研透核心考点02提升素养能力03夯实必备知识1垂直1.最大发生改变最大不改变两nωBSsinωt时间2.

次数赫兹(Hz)

相同热量

1.思考判断×

×√√×√D2.某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系如图所示，则下列说法正确的是(

)A.t＝0时刻，线圈平面与中性面平行B.1s内线圈中感应电流方向改变50次C.t＝0.015s时刻，线圈中的感应电流最大D.t＝0.01s时刻，图像的切线斜率为40πWb/s研透核心考点2考点二交变电流的有效值的计算考点一正弦式交变电流的产生及变化规律考点三交变电流“四值”的理解与计算考点一正弦式交变电流的产生及变化规律1.两个特殊位置及其特点两个特殊位置示意图特点中性面(B⊥S)Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，交变电流方向发生改变与中性面垂直的位置(B∥S)Φ＝0，最大，i最大，交变电流方向不改变2.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图像磁通量Φ＝Φmcos

ωt＝BScos

ωt电动势e＝Emsin

ωt＝nωBSsin

ωt规律物理量函数表达式图像电压u＝Umsin

ωt＝sin

ωt电流i＝Imsin

ωt＝sin

ωt角度正弦式交变电流的产生

例1

(多选)(2024·新课标卷，20)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(

)BDA.电流最小

B.电流最大C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P解析

初始时刻，线圈处于中性面位置，磁极再转过90°时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，电流最大，A错误，B正确;磁极顺时针转过90°时，根据右手定则可判断，电流方向由Q指向P，C错误，D正确。角度正弦式交变电流的变化规律

例2

如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R＝10Ω的电阻连接，发电机内总电阻r＝2Ω，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V。图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像，则(

)BA.该电动势的瞬时值e＝12sin(100πt)VB.R两端的电压瞬时值u＝14.1cos(100πt)VC.t＝0.02s时，R两端的电压瞬时值为零D.通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝14.1cos(50πt)A

1.(2025·山东百师联盟联考)如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的正弦交变电流。已知发电机串联6只高亮度灯泡，每只灯泡的额定电流为10mA、阻值为50Ω，发电机内阻可忽略不计，则灯泡正常发光时，此发电机(

)跟踪训练D

考点二交变电流的有效值的计算

B

跟踪训练2.(2024·湖北卷，5)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为(

)CA.2∶1

B.1∶1C.1∶2

D.1∶4

3.(2025·湖南部分学校联考)如图甲所示，在－d≤x≤d、－d≤y≤d区域内存在垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，边长为2d的正方形金属线框与磁场边界重合，线框以y轴为转轴匀速转动一周，线框中产生的交变电动势如图乙所示，最大值为E，该过程产生的热量与线框以速度v沿x轴正方向匀速从进入到离开磁场产生的热量相等，下列表达式正确的是(

)A

考点三交变电流“四值”的理解与计算物理量表达式适用情况及说明瞬时值e＝Emsin

ωt，u＝Umsin

ωt，i＝Imsin

ωt计算线圈某时刻的受力情况最大值(峰值)Em＝nBSω，Im＝讨论电容器的击穿电压有效值对正(余)弦交变电流有:E＝

U＝

I＝(1)交流电表的示数。(2)电气设备“铭牌”上所标的值。(3)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等)平均值＝BL＝n计算通过电路横截面的电荷量

例4

(2024·广东卷，1)将阻值为50Ω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(

)

D

衔接教材

(人教版选择性必修第二册P57T4)

图3.2－7是一个正弦式交变电流的波形图。根据i－t图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。衔接分析教材中考查的是i－t图像，通过图像求周期、频率，峰值、有效值，高考题考查的是u－t图像，通过图像求频率、峰值、有效值、瞬时值的表达式，应用的规律方法相同，是教材题的迁移应用，体现了教考衔接的思想。

ABC

提升素养能力3A级基础对点练D对点练1

正弦式交变电流的产生及变化规律1.(人教版选择性必修第二册P51图3.1－3改编)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A→B解析

转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率最小，为零，故A错误;转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势最大，故B错误;转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，但感应电流方向改变，故C错误;转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，故D正确。C2.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，

为理想交流电流表，电阻R为5Ω。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是(

)A.电阻R的热功率为1000WB.1s内电流方向改变50次C.t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行D.t＝0.005s时，穿过线圈的磁通量变化最快

期为0.02

s，频率为50

Hz，在每个周期内电流方向改变2次，则1

s内电流方向改变100次，B错误;t＝0.01

s时，线圈中的电流最大，此时线圈平面与磁场方向平行，C正确;t＝0.005

s时，感应电流为零，感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，D错误。B3.如图所示，虚线OO'的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕OO'轴以角速度ω匀速转动(即ab边向纸外、cd边向纸里转动)，规定沿a→b→c→d→a方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图像中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是(

)

C对点练2

交变电流的有效值的计算4.一电阻R接到如图甲所示的正弦式交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1;若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压、周期是相同的，则下列说法正确的是(

)

B5.如图，边长为L的N匝正方形线框连接用电器，在竖直方向的磁场中绕水平轴线以角速度ω旋转，t＝0时线框水平，磁感应强度随时间变化的表达式为B(t)＝B0sinωt，则线圈产生的感应电动势的有效值为(

)

B

A

D8.图甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO'轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周(

)

解析

金属框每次经过中性面时框内电流方向都会改变，故A错误;由题图乙可知，金属框中产生的感应电动势的有效

C9.如图所示，纸面内有一单匝“凹”字形金属线圈组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈的总电阻为R，边长如图所示。线圈绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置(

)

AD10.(多选)(2025·重庆九龙坡模拟)如图甲，风吹向风力发电机叶片带动风轮机内部的矩形线圈在水平匀强磁场中转动，发电机简化模型如图乙。矩形线圈以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO'顺时针匀速转动产生交变电流，已知n匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。则(

)B级

综合提升练

C11.为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r＝2Ω，把线圈与阻值R＝8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是(

)A.小灯泡的额定电压为3VB.线圈中电流的有效值为0.5AC.发电机的输出功率为1.28WD.一周期内线圈产生的焦耳热为0.32J

C12.一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中心线为轴、以角速度ω匀速转动，产生的交变电流通过电刷M、N与外电路连接，如图所示，外电路灯泡电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(

)