2026届高考物理总复习64课下巩固精练卷(三十二)　交变电流的产生及描述

[课下巩固精练卷(三十二)]交变电流的产生及描述

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(每题5分，建议用时：50分钟)

考点基础题综合题

交变电流理解、

1，410

产生和变化规律

有效值的计算39，13

四值的理解应用2，5，6，78，11，12，14

【基础落实练】

1．把发光颜色不同的两个二极管并联(该类二极管具有单向导电性，导通时发光)，使

两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中

一个二极管的电流是()

A.交流电B．直流电

C．恒定电流D．涡流

解析：选B。交流电是指大小和方向发生周期性变化的电流，直流电的方向不变，恒定

电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流；手摇发电机产生的是交流电，因为该类二极管

具有单向导电性，所以通过每个二极管的电流方向不变，为直流电，故B正确。

2．(2024·广东模拟预测)图甲是某一交流发电机的示意图，两磁极N、S间存在可视为

水平向右的匀强磁场，A为理想电流表，电阻R＝9Ω，线圈内阻r＝1Ω。线圈绕垂直于磁

场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的电流随时间变化的图

像如图乙所示。下列说法正确的是()

A．电流表的示数为102A

B．线圈转动的角速度为50πrad/s

C．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零

D．一个周期内，电路中产生的热量为Q＝40J

解析：选C。由题图乙可知，产生的电流最大值为102A，由于电流表测量的是有效

Im－

值，则电流表的示数为I＝＝10A，故A错误；由题图乙可知，周期为2×102s，则线

2

2π

圈转动的角速度为ω＝＝100πrad/s，故B错误；由题图乙可知t＝0.01s时，感应电流最

T

大，此时线圈平面与磁感线平行，则此时穿过线圈的磁通量为0，故C正确；一个周期内，

2

电路中产生的热量为Q＝I有(R＋r)T＝20J，故D错误。

3．如图，一半圆形线圈绕竖直直径所在的轴线OO′匀速转动，OO′右侧有一垂直纸面

向里、磁感应强度为B的匀强磁场。已知半圆形线圈半径为r，线圈电阻不计，外接电阻大

小为R，半圆形线圈匀速转动的角速度为ω，则通过电阻R上电流的有效值为()

2πr2Bωπr2Bω

A．B．

2R2R

2πr2Bωπr2Bω

C．D．

4R4R

解析：选D。线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦式交变电流，感应电动势的峰

Em2

2（）

1212ET

值为Em＝BSω＝Bω·πr＝πBrω，设感应电动势的有效值为E，则T＝2×，

22RR2

12

1EπBrω

解得E＝πBr2ω，由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流的有效值为I＝＝4＝

4RR

πr2Bω

，故D正确。

4R

4．如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点且与磁场垂

直的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动(沿OO′方向看)。若以线圈平面与磁场方向夹角θ＝

45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时方向为正，则下列所示的四幅图中

正确的是()

解析：选D。若线圈平面与磁场方向夹角为45°开始计时，由楞次定律可判断，零时刻

π

电流方向为b到a，即零时刻电流方向为负，则电流的瞬时值表达式为i＝Imsin(ωt－)，

4

故D正确。

5．(2023·北京西城模拟)某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示，产生的感应电

动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是()

A．t＝0时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大

B．线圈通过中性面时，交变电流改变方向

C．线框中产生的感应电动势e＝100sin50t(V)

D．如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.08s

解析：选B。由图像可知，t＝0时，电动势为零，此时线圈平面处于中性面位置，磁通

量变化率最小，交变电流改变方向，故A错误，B正确；线框中产生的感应电动势的最大

2π

值和周期分别为Em＝100V，T＝0.04s，根据e＝Emsint可知，感应电动势瞬时值为e＝

T

100sin50πt(V)，故C错误；根据Em＝NBSω，ω＝2πn可知，Em与n成正比，如果仅使线圈

2π1

的转速加倍，则电动势的最大值为Em′＝200V，周期为T＝＝，可知周期与n成反比，

ωn

如果仅使线圈的转速加倍，则周期减半为T′＝0.02s，故D错误。

6．图(a)为一交流发电机示意图，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′沿顺时针方向

匀速转动，图(b)是该发电机的电动势E随时间t按余弦规律变化的图像。已知线圈电阻为

2.5Ω，定值电阻R＝10Ω，电表均为理想交流电表。由此可以判定()

A．电流表读数为0.8A

B．电压表读数为10V

C．t＝0.1s时刻，穿过线圈的磁通量最大

D．0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为0.04C

解析：选A。由图(b)可知，线圈产生的感应电动势的最大值为Em＝102V，周期T

Em

＝0.2s，线圈产生的感应电动势的有效值E＝＝10V，根据闭合电路的欧姆定律可知I

2

E

＝＝0.8A，故A正确；电压表的示数U＝IR＝8V，故B错误；t＝0.1s时刻，线圈产

R＋r

生的感应电动势最大，此时线圈位于与中性面垂直位置，故穿过线圈的磁通量为零，故C

2π

错误；线圈转动的角速度ω＝＝10πrad/s，线圈产生的最大感应电动势Em＝BSω，故BS

T

Em2ΔΦBS

＝＝Wb，0～0.05s内，通过电阻R的电荷量为q＝＝≈0.036C，故D

ωπR＋rR＋r

错误。

7．家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分

来实现的，截去部分后通过调光灯的电流随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是

()

A．这也是一种交流电

B．电流的变化周期是0.01s

C．电流的有效值是1A

D．电流通过100Ω的电阻时，1s内产生的热量为200J

解析：选C。交流电的特点是电流方向变化，而题图中电流不是交流电，故A错误；

ImT

根据题图可得电流的变化周期是0.02s，故B错误；根据有效值的定义得()2R·＝I2RT，

22

代入数据解得I＝1A，故C正确；电流通过100Ω的电阻时，1s内产生热量为Q＝I2Rt＝100

J，故D错误。

【综合提升练】

8．如图所示，边长为L的正方形线圈abcd匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，

ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B。

若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则以下判断中错误的是()

A．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e＝nBL2ωsinωt(V)

π

B．在t＝时刻，磁场穿过线圈的磁通量为零，但此时磁通量随时间变化最快

2ω

πn2B2L4πωR

C．从t＝0时刻到t＝时刻，电阻R上产生的热量为Q＝

2ω16（R＋r）2

πnBL2

D．从t＝0时刻到t＝时刻，通过R的电荷量q＝

2ω2（R＋r）

L2

解析：选A。由法拉第电磁感应定律Emax＝nB·ω，所以闭合电路中感应电动势的瞬

2

1π

时表达式为e＝nBL2ωsinωt(V)，A错误；由题可知t＝时刻，线圈转了90°，此时磁通

22ω

量为零，感应电动势最大，故此时磁通量随时间变化最快，B正确；根据正弦电流的特点，

EmaxE

该正弦电压的有效值为E＝，由闭合电路欧姆定律有I＝，所以由焦耳定律可知，

2R＋r

πn2B2L4πωR

从t＝0时刻到t＝时刻，电阻R上产生的热量为Q＝I2Rt，解得Q＝，C正

2ω16（R＋r）2

E

确；根据电流的定义式q＝It，由闭合电路欧姆定律有I＝，由法拉第电磁感应定

R＋r

nΔΦnBL2

律得E＝，联立解得q＝，D正确。

t2（R＋r）

9．(2023·江西高三联考)如图，在光滑绝缘水平面上MN右侧有垂直纸面向里的匀强磁

场，磁场的磁感应强度大小为B，金属线框ACD放在水平面上，线框ADC部分对照正弦图

像弯制而成，形状为完整正弦图像的一半，D点离AC边的距离最远，DE长为d，现使线

框以速度v0匀速进入磁场，线框运动过程中AC边始终与MN垂直。若线框的电阻为R，则

线框进入磁场的过程中，图中理想电流表的示数为()

Bdv02Bdv0

A．B．

4R4R

2Bdv02Bdv0

C．D．

2RR

解析：选C。在线框进入磁场的过程中，切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，因此

2

产生的是正弦交流电，电动势最大值Em＝Bdv0，电动势有效值E＝Bdv0，电流表的示数

2

E2Bdv0

为I＝＝，故C正确。

R2R

10．(多选)如图为自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉(发射线圈)、一个接收线圈、

两个二极管和一个车载充电器构成。发射线圈与接收线圈匝数比n1：n2＝10∶1，若电磁炉

两端所加电压为u＝2202sin314t(V)，不考虑充电过程中的各种能量损失。下列说法正确

的是()

A.通过车载充电器的电流的频率为50Hz

B．车载充电器两端电压的有效值约为22V

C．车载充电器两端电压的有效值约为112V

D．通过车载充电器的电流为直流电

1ω314

解析：选ACD。根据所加电压表达式可知，电流的频率f＝＝＝＝50Hz，

T2π2×3.14

变压器不改变电流频率，则通过车载充电器的电流的频率为50Hz，故A正确；电磁炉两端

Umn2

所加电压有效值U1＝＝220V，根据变压比，接收线圈两端电压有效值U2＝U1＝22V，

2n1

U2TU2

因为二极管单向导电，根据有效值的定义可知2×＝T，解得车载充电器两端电压

R2R

的有效值U＝112V，故B错误，C正确；因为二极管单向导电，则通过车载充电器的电

流方向一定，为直流电，故D正确。

11．(多选)(2023·四川成都三模)如图甲所示，KLMN是一个电阻R＝0.4Ω的单匝竖直矩

形闭合导线框，全部处于水平方向的匀强磁场中，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴按俯

视的逆时针方向匀速转动，产生的感应电流如图乙所示。下列说法正确的是()

A．1s时间内电流方向改变5次

B．若从图示时刻开始计时，并且规定MLKN的方向为电流的正方向，则电流表达式为

2

i＝10sin(10πt＋π)A

3

C．图示时刻感应电动势的瞬时值e＝2V

2

D．磁通量的最大值Φm＝Wb

5π

解析：选BD。由图乙可知周期为0.2s，一个周期内电流方向改变2次，则1s时间内

电流方向改变10次，故A错误；若从图示时刻开始计时，并且规定MLKN的方向为电流的

正方向，此时电流方向为正，线框平面与中性面的夹角为π，且再转π即回到中性面处，则

33

2π2

电流表达式为i＝Imsin(t＋φ0)＝10sin(10πt＋π)A，故B正确；感应电动势最大值为Em

T3

＝ImR＝4V，图示时刻感应电动势的瞬时值e＝Emcos30°＝23V，故C错误；根据电动势

Em42

最大值表达式Em＝BSω，可知磁通量的最大值为Φm＝BS＝＝Wb＝Wb，故D

ω2π5π

0.2

正确。

12．(多选)如图所示，一个单匝矩形闭合导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′

匀速转动，图示时刻磁场与平面垂直，转动周期为T0，线圈产生的电动势的最大值为Em，

则()

2EmT0

A．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为

4π

B．线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为Em

C．图示时刻为中性面，电流大小为0

D．若线圈绕ab转动，电动势的最大值将变为2Em

2πEmT0

解析：选BC。根据Em＝BSω＝Φm，解得Φm＝，故A错误；根据法拉第电磁

T02π

ΔΦ

感应定律E＝，线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为Em，故B正确；图示位置为

Δt

中性面，磁通量最大，磁通量变化率为0，电动势为0，电流大小为0，故C正确；若线圈

绕ab转动，通过线圈的磁通量最大值不变，所以电动势的最大值为Em，故D错误。

13．(多选)利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变

为直流。一种简单的整流电路如图甲所示，a、b为交变电流信号输入端，D为半导体二极

管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则下列说法正确的是()

A．交变电流的频率为50Hz

B．R两端电压的有效值为502V

C．若电阻R＝10Ω，则1min内R产生的热量为1.5×104J

D．一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作

11

解析：选AC。由图乙可知，该电压的周期为0.02s，可知交变电流的频率为f＝＝

T0.02

TT

Hz＝50Hz，故A正确；由图乙可知，前周期内最大电压为100V，后周期内电压是零，

22

Um

（）2

TU2

由有效值的定义可得2·＝T，解得R两端电压的有效值为U＝50V，故B错误；

R2R

U2

若电阻R＝10Ω，由焦耳定律，可得1min内R产生的热量为Q＝I2Rt＝RRt＝

502

10×10×60J＝1.5×104J，故C正确；因电阻R两端的电压最大值为100V，大于95V，

因此一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，不可以正常工作，故D错误。

14．(多选)图示为一台教学用手摇式交流发电机。当缓慢摇动大皮带轮手柄时，连接在

发电机上的小灯泡就会一闪一闪的发光。若已知大皮带轮半径为R1，小皮带轮半径为R2，

摇动手柄的角速度为ω，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，灯泡电阻为R(假设

恒定不变)，线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中转动，产生正弦式交变电流。摇动过

程中皮带不打滑，则下列说法中正确的是()

ωR1

A.小灯泡闪烁的频率为

2πR2

B．提高摇动手柄的角速度ω，可以提高小灯泡的闪烁频率及亮度

πN2B2S2ωR

C．线圈由中性面开始转过90°的过程中，小灯泡上产生的焦耳热为

4（R＋r）2

NBS

D．线圈由中性面开始转过90°的过程中，通过小灯泡的电荷量为