2026年高考物理復習考點講練交變電流的產生和描述（學生版+解析）

第25講交變電流的產生和描述

學習目標

?.理解交變電流的產生過程，能正確書寫交變電流的表達式.

2.理解描述交變電流的幾個物理量，會計算交變電流的有效值.

夯實基礎

考點一正弦式交變電流的產生及變化規律

1.交變電流的產生

(1)線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動.

(2)兩個特殊位置的特點：

①線圈平面與中性面重合時，S1.B,①最大,等e=0,i=0,電流方向將發生改變.

②線圈平面與中性面垂直時，SWB,0=0,巖最大，c最大.i最大，電流方向不改變.

(3)電流方向的改變：線圈通過中性面時,電流方向發生改變，一個周期內線圈兩次通過中性面，因

此電流的方向改變兩次.

(4)交變電動勢的最大值品=儂2與轉軸位置無關，與線圈形狀無關.

2.交變電流的變化規律(線圈在中性面位置開始計時)

規律

函數表達式圖象

物理量

磁通量

0=0mcos(Di=BScoscot

1TI

電動勢e=EmSinMt=nBSa)sina)t一“1

j...REm.

電壓Lf—usin①/—R+’sincut

m11

Em

電流/—/sinto/—R+/in切/

InJ

考點二交流電有效值的求解

1.正弦式交流電的有效值：

,/m_廣_

FETT-小

2.非正弦式交流電有效值的求解需根據電流的熱效應進行計算.

考點三交變電流“四值”的比較

交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較

物理量物理含義重要關系適用情況及說明

e=￡msincot計算線圈某時刻的受力情

瞬時值交變電流某一時刻的值

/=/msincot況

Em~fjBScu

峰值最大的瞬時值討論電容器的擊穿電壓

J-m

田一縣1(1)計算與電流的熱效應

E-巾

有關的量(如電功、電功

u小率、電熱等)

跟交變中流的熱效應等效

有效值(2)電氣設備“銘牌”上所

I-JUL

的恒定電流的值F

標的一般是有效值

適用于正(余)弦式交變電(3)保險絲的熔斷電流為

流有效值

~E=Bl~

交變電流圖象中圖線與時

—△①計算通過電路橫截面的電

平均值間軸所夾的面積與時間的￡=WA7

荷量

比值_"E

1~R+r

例題精析‘

I例題1|我國“南銀”號是世界上首臺達到兆瓦級的漂浮式波浪能發電裝置，它可以將波浪能轉化為

機械能，再通過發電機轉化為電能，為南海各島提供了強有力的電力保障。其使用的旋轉磁極

式發電機的簡化裝置如右圖所示，矩形線圈6心4固定不動，磁鐵繞0。，軸轉動，abed與00'

在同一平面內。下列判斷正確的是（）

A.兆瓦是能量的單位

B.磁鐵勻速轉動時線圈中電流保持不變

C.圖示時刻線圈中電流為零

D.圖示時刻線圈中電流方向為公加

［例題2］某自行車安裝有發電照明系統。發電裝置示意圖如圖所示，車輪帶動線圈沿逆時針方向勻

速轉動從而產生電流，，=0時刻線圈與磁場方向平行。兩磁極間的磁場可視為勻強磁場，則下

列說法正確的是（）

A.f=0時刻線圈中的電流最大

B.轉過90。時線圈中的電流最大

C.，=0時刻線圈中的電流方向由C指向。

D.r=0時刻線圈中的電流方向由。指向C

［例題3］圖甲為高空風力交流發電機，圖乙為其發電原理的示意圖，輸出端A、。接一燈泡（圖中

未畫出）。發電期間，燈泡正常發光，￡=0時刻，線圈決心/轉至與中性面垂直的水平位置。

下列說法正確的是（）

(O

A.每轉一圈，線圈中的電流方向改變一次

B.t=0時刻，（心邊受到方向豎直向下的安培力

C.t=0時刻，穿過線圈的磁通量的變化率最小

D.若線圈轉動的角速度大小為3,則線圈中電流的頻率筆

［例題4J（24-25高三下?湖南沆澧共同體??模）如圖（a）所示的智能機器人廣泛應用于酒店、醫院等

場所。機器人內電池的容量為25OOOmA.h,負載10kg時正常工作電流約為5A,電池容量低于

20%時不能正常工作，此時需要用充電器對其進行充電，充電器的輸入電壓如圖（b）所示。

下列說法正確的是（）

A.充電器的輸入電流頻率為100Hz

B.充電器的輸入電壓瞬時表達式為〃=220&sinl00nt（V）

C.機器人充滿電后電池的電量為25c

D.機器人充滿電后，負載10kg時大約可以持續正常工作5h

［例題5］如圖所示，圖線。是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電的圖像，當調整線

圈轉速后，所產生的正弦交流電的圖像如圖線〃所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法中正

確的是（）

A.在圖中￡=0時刻線圈平面平行于勻強磁場

B.線圈先后兩次轉速之比為2:3

C.交流電〃的電壓有效值為

D.交流電，，在￡=0.2s時，穿過線圈的磁通量是最大值的一半

?_?形鐵芯開口處裝有磁鐵，風葉轉動時帶動磁

［例題6］圖甲為風力發電的簡易模型，繞有線圈的

鐵一起轉動，從而使鐵芯中磁通量發生變化。當風葉勻速轉動時，發電機輸出電壓視為正弦式

交流電。發電機與一變壓器的原線圈相連，變壓器原、副線圈匝數比為九1：叫-1。：1，當風速為

某一恒定值時，變壓器原線圈兩端的電壓隨時間變化的關系圖像如圖乙所示。此時，若風速減

小，導致風葉轉速變為原來的%此過程中小燈泡阻值不變，所有線圈均為理想線圈，不計內阻。

A.變壓器原線圈電壓的瞬時值表達式變為〃=15\/2cos(1007rt)V

B.電壓表V?的示數為3或V

c小燈泡的功率變為原來的;

D.發電機產生的交變電流的周期變為0.04s

［例題7］如圖甲所示，兩足夠長的光滑平行金屬導軌固定在水平面內，處于磁感應強度為B。，方向

豎直向上的勻強磁場中，導軌間距為3左端連接一定值電阻R和理想交流電流表A,一質量為

m、電阻為R的金屬棒垂直導軌放置，與導軌始終接觸艮好。現對金屬棒施加?個平行于導軌

的拉力，使得金屬棒運品的速度”隨時間，按如圖乙所示的正弦規律變化。其中心、T已知，不

A.電流表A的示數/=①滬

B.在0~：T的過程中，拉力所做的功勿=：血詔+駕學

4216A

C.0?力勺過程中流過線圈的電量為q=箋黑

D.0?;的過程中流過線圈的電量為

［例題8］某自行車的軍燈發電機如圖甲所示，結構如圖乙所示。繞有400匝線圈的“匚”形鐵芯開口

處裝有磁鐵，車輪轉動時帶動半徑為2cm的摩擦小輪轉動，摩擦小輪又通過傳動軸帶動磁鐵

一起轉動，從而使鐵芯中的磁通量按正弦規律變化，如圖丙所示，其中G為摩擦小輪轉動的角

速度。線圈總電阻為4。，c、d端與標有“10V,5W”的燈泡L相連。當自行車以速度》勻速行

駛時，燈泡L恰好正常發光。假設燈泡L阻值不變，摩擦小輪與車輪不打滑，則()

A.自行車的速度u=6m/s

B.燈泡L正常發光時=250rad/s

C.若自行車的速度減半，則燈泡L的功率也減半

D.磁鐵處于圖乙位置時，交流電壓表的示數為10V

題型1有關中性面的問題

1.如圖是一款高空風車及其發電模塊原理圖。在發電期間，發電機線圈而在某一時刻轉至圖示

位置。則()

A.發電的工作原理是電流的磁效應

B.該時刻線圈b端電勢高于a端電勢

C.該時刻線圈磁通量為零，感應電動勢也為零

D.風力增大，線圈時的感應電動勢不變

2.一矩形線圈的匝數為50,在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，穿過線圈的磁通

量隨時間的變化規律如圖所示。下列結論正確的是（）

A.在r=0.1s和r=0.3s時，電動勢最大

B.在z=0.2s和r=0.4s時，電動勢方向發生改變

C.電動勢的最大值是50V

D.在/=0.4s時,磁通量的變化率最大,為3.14Wb/s

3.如圖所示，從左往右看，各線圈在勻強磁場中繞軸勻速順時針轉動，從圖示位置開始計時，設

電流從2流出線圈為正方向，能產生圖甲所示交變電流的是（）

A.線圈平面與磁場垂直

線圈平面與磁場平行

c.線圈平而與磁場垂直

D.線圈平面與磁場平行

題型2交變電流的圖像問題

4.?矩形線圈而〃在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，線圈內磁通量中隨時間，變化如圖

所示，則下面說法正確的是（）

A.。時刻線圈中的感應電動勢最大

B.交時刻的運動方向與磁場方向垂直

C.，3時刻線圈平面與中性面垂直

D.5白時刻線圈中感應電流方向相同

5.如圖所示，圖線。是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電的圖像，當調整線圈轉

速后，所產生的正弦交流電的圖像如圖線〃所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法中正確的

是（)

A.在圖中t=0時刻線圈平面平行于勻強磁場

B.線圈先后兩次轉速之比為2:3

C.圖線。在￡=0.2s時，穿過線圈的磁通量最小

D.圖線〃的電壓最大值為日V

6.圖甲為交流發甩機的示意圖，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動，電阻R=5C,線圈電阻r=0.5C,電流表內阻不計。從圖示位置

開始計時，P、Q間輸出的電壓〃隨時間t變化的關系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是

()

A.電阻R中的電流方向每分鐘變化100次

B.￡=0.02s時刻電流表示數為得A

C.圖甲位置感應電動勢最小

D.線圈轉動的角速度為50rad/s

題型3交變電流的最大值

7.如圖1所示，在一dWxWd,—dWyWd的區域中存在垂直%Oy平面向里、磁感應強度大小為

B的勻強磁場(用陰影表示磁場的區域)，邊長為2d、匝數為N的正方形線圈與磁場邊界重

合。線圈以y軸為轉軸勻速轉動時，其產生的交變電流如圖2所示。若僅磁場的區域發生了如

圖3所示的變化，線圈與磁場垂直時開始計時，線圈勻速轉動的周期為7,則磁場區域變化

后，下列說法正確的是（）

兌

A.￡=0時刻，穿過線圈平面的磁通量為遮8d2

B.磁場區域變化后所產生的交變電流的峰值與原來相比變小

C.”看時，線圈中開始出現電流

D.線圈平面轉過180。時，穿過線圈磁通量的變化量為2gNBd2

8.交流發電機的示意圖如佟1所示，兩磁極間的磁場可視為勻強磁場，矩形線圈A4C。繞垂直于

磁場的軸。O沿逆時針方向勻速轉動，發電機的電動勢隨時間按正弦函數的規律變化，如圖2

所示。發電機線圈電阻為5Q,外電路接R=95。的定值電阻。下列說法正確的是（）

A.理想電流表的示數為2.2A

B.電動勢瞬時值的表達式為e=220sin（507i￡）V

C.線圈經過圖示位置時，電流方向為A8CD4

D.線圈經過圖示位置時，產生的電動勢為220V

9.如圖為交流發電機的簡化模型圖。矩形線圈匝數N=50匝，面枳S=0.1m2,線圈總電阻r=

1Q,兩磁極產生的磁場可視為勻強磁場，磁場方向水平向右，磁感應強度B=0.5T”線圈以

轉速九二120r/min勻速轉動，圖中外接負載電阻阻值R=4C,電表可視為理想電表，從圖示

位置（與磁感線平行的位置）開始計時。下列說法正確的是（）

B.線圈轉過60。的過程中，通過負載電阻的電荷量為0.5C

C.發電機工作時，負載旦阻R上消耗的電功率為8於(\￥)

D.圖中電壓表的示數為4或V

題型4交變電流的瞬時值

10.如圖所示，豎直虛線MN為垂直紙面向里的勻強磁場右邊界，單匝矩形線圈的cd邊與

MN重合。線圈繞MN軸以角速度①勻速轉動，從圖示位置開始計時，已知磁感應強度大小為

B,線圈的面積為S。則線圈中()

A.產生正弦式交變電流

B.圖示位置電流方向順時針

C.圖示位置瞬時電動勢為BS3

D.電動勢的有效值是當

11.如圖所示為一簡易交流發電機的原理圖，匝數N=100匝、面積S=0.4m2的矩形線圈abed以

be邊為軸勻速轉動，轉速n=?「/s,線圈處于磁感應強度大小8=0.1T、方向垂直于紙面向里

的勻強磁場中，E、廠是兩個集流環，線圈在轉動時可以通過集流環保持與外電路的連接，外

電路電阻R=19C,線圈的電阻r=lC,電流表和連接導線的電阻不計。已知￡=0時刻，線

圈平面與磁場方向垂直，下列說法正確的是（）

A.電流表的示數為0.8A

B.該發電機的輸出功率為6.08W

C.t=g時，電動機輸出電壓的瞬時值為7.6V

24

D.￡=0到￡="$過程中，流過電阻R的電荷量為0.001C

12.某自行車所裝車燈發電機如圖甲所示，其結構見圖乙。繞有線圈的匚形鐵芯開口處裝有磁鐵，

車輪轉動時帶動與其接觸的摩擦輪轉動，摩擦輪乂通過傳動軸帶動磁鐵一起轉動，從而使鐵芯

中磁通量發生變化。線圈兩端c、d作為發電機輸出端，通過導線與燈泡J相連。假設車輪轉

動時，摩擦輪與輪胎間不打滑，則（）

摩擦輪、發電機

A.磁鐵從圖示位置勻速轉過90。的過程中，通過J的電流方向為diLi—c

B.磁鐵從圖示位置勻速轉過90。的過程中，J中的電流逐漸變小

C.車輪轉速加倍時L］中的電流也加倍

D.自行車勻加速行駛時發電機輸出電壓〃隨時間￡變化關系大致如圖丙所示

題型5交變電流的有效值

13.如圖所示，在平面直角坐標系1。），的第I象限和第IV象限內存在方向垂直紙面向里、磁感應強

度大小為8的勻強磁場，第n象限內存在方向垂直紙面向外、磁感應強度大小也為8的勻強

磁場。一半徑為￡、電阻為R、圓心角為60。的扇形閉合線圈在紙面內繞。點逆時針勻速轉

動，角速度為⑶/=0時，半徑OA與工軸重合，下列說法正確的是（）

A.線圈轉動一周的過程中產生的感應電流的有效值為瞥

Zn

B.￡=以時刻，感應電動勢的大小為學

C.亡=善時刻，感應電流的大小為瞥

632R

D.￡=*時刻，感應電流的方向為A—O—C—A

6a）

14.如圖甲所示，小明用兩個相同的發光二極管A和B并聯制成?個霓虹燈裝飾，接在交流電源

上。已知交流電源輸出的電流隨時間的變化關系如圖乙所示，發光二極管具有單向導電性，當

二極管接正向電壓時，二極管導通，接反向電壓時不導通，則l（X）（）s內通過發光二極管A的

電荷量約為（）

A.3.2CB.3.6CC.4.2CD.5.0C

15.一交變電流的電壓隨時間變化的規律如圖所示，周期為。關于該交變電流的電壓，下列說法

正確的是（）

UN

G........：~~!

°J__2JT4T\

3T3

-272（……；~■:

A.最大值為2金VB.最大值為gV

C.有效值為2VD.有效值為百V

題型6交變電流的平均值

16.如圖所示，磁感應強度為8的勻強磁場垂直紙面向里，邊長為L、總電阻為R的正方形線框abed

垂直磁場放置，規定圖示位置通過線框的磁通量為負值，磁場的下邊界。。'過劭、cd邊的中

點，現讓線框繞。。'以角速度?轉動，下列說法正確的是（）

A.當線框的磁通量為0時，旋轉的角度可能為540。

B.線框轉過180。角的過程，磁通量的變化量為-8/

C.當線框轉過60。角時，線框的瞬時功率為空誓

1On

D.線框轉過90。角的過程中，平均電流為空注

17.如圖所示，在勻強磁場中有電阻為「的單匝矩形線圈，線圈的兩條邊Qd=G，ab=L2,轉軸

。。’垂直磁場且和線圈共面，從上往下看線圈繞轉軸00'以角速度3逆時針勻速旋轉。從圖中

開始計時，下列說法正確的是（）

A.線圈的磁通量中與時間/的變化規律為中一8乙送2cos（3亡）

B.線圈由圖中位置繞轉軸旋轉90。的過程中平均電動勢為23

C.線圈的熱功率P=（泣?3）2

2r

D.線圈在圖中位置時，電流方向為a-b->c->dTQ

18.如圖，MN、PQ是間距為L的兩條水平放置的平行光滑金屬導軌，導軌的右端接有阻，直為R的

定值電阻，電阻不計的導體棒防垂直MN、尸。放在導軌上，導體棒的右側有寬度為"的垂直軌

道平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為&從t=0時刻開始，導體棒在圖示位置與磁場

右邊界之間往復運動，其速度隨時間變化的規律是u=%sin3t,導體棒開始的位置離磁場左

邊界的距離等于磁場的寬度，導軌電阻不計。則（）

A.導體棒從開始位置向右運動到磁場右邊界所用時間法

B.閉合回路中的最大電流為警

K

C.導體棒從磁場左邊界運動到磁場右邊界的過程中，電阻R中的平均電流為鬻

82乙2詔

D.電阻寵消耗的電功率為4R

第25講交變電流的產生和描述

學習目標

1.理解交變電流的產生過程，能正確書寫交變電流的表達式.

2.理解描述交變電流的幾個物理量，會計算交變電流的有效值.

夯實基礎

考點一正弦式交變電流的產生及變化規律

I.交變電流的產生

(1)線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動.

(2)兩個特殊位置的特點：

①線圈平面與中性面重合時，S上B，G最大，等=(),?=0,i=0,電流方向將發生改變.

②線圈平面與中性面垂直時，5|出，0=0,常最大，e最大?i最大，電流方向不改變.

(3)電流方向的改變：線圈通過中性面時,電流方向發生改變，一個周期內線圈兩次通過中性面，因

此電流的方向改變兩次.

(4)交變電動勢的最大值扁=儂絲，與轉軸位置無關，與線圈形狀無關.

2.交變電流的變化規律(線圈在中性面位置開始計時)

規律

函數表達式圖象

物理量

磁通量0=0coscot=BScoscot

m..VTi

電動勢e=Emsincot=nBScosincot

T\1

J一V

.,REm.

電壓u—UTTs\nR+rsincotT\

m11..\JTR

電流/—/sincwf-R+『incot2kA；

m1

考點二交流電有效值的求解

1.正弦式交流電的有效值：

,/m_廣_

FETT-小

2.非正弦式交流電有效值的求解需根據電流的熱效應進行計算.

考點三交變電流“四值”的比較

交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較

物理量物理含義重要關系適用情況及說明

e=￡msincot計算線圈某時刻的受力情

瞬時值交變電流某一時刻的值

/=/msincot況

Em~fjBScu

峰值最大的瞬時值討論電容器的擊穿電壓

J-m

田一縣1(1)計算與電流的熱效應

E-巾

有關的量(如電功、電功

u小率、電熱等)

跟交變中流的熱效應等效

有效值(2)電氣設備“銘牌”上所

I-JUL

的恒定電流的值F

標的一般是有效值

適用于正(余)弦式交變電(3)保險絲的熔斷電流為

流有效值

~E=Bl~

交變電流圖象中圖線與時

—△①計算通過電路橫截面的電

平均值間軸所夾的面積與時間的￡=WA7

荷量

比值_"E

1~R+r

例題精析‘

［例題9］我國“南銀”號是世界上首臺達到兆瓦級的漂浮式波浪能發電裝置，它可以將波浪能轉化為

機械能，再通過發電機轉化為電能，為南海各島提供了強有力的電力保障。其使用的旋轉磁極

式發電機的簡化裝置如右圖所示，矩形線圈6心4固定不動，磁鐵繞0。，軸轉動，abed與00'

在同一平面內。下列判斷正確的是（）

A.兆瓦是能量的單位

B.磁鐵勻速轉動時線圈中電流保持不變

C.圖示時刻線圈中電流為零

D.圖示時刻線圈中電流方向為de加

【答案】D

【來源】2025屆遼寧省高三下學期三模物理試題

【詳解】A.兆瓦是功率的單，立，A錯誤；

BC.磁鐵勻速轉動時線圈中電流周期性變化，當如圖所示位置時，線圈切割磁感線的有效速度最

大，線圈電流最大，BC錯誤；

D.根據楞次定律，圖示時刻線圈中電流方向為ddw,D正確。

故選D。

［例題10］某自行車安裝有發電照明系統。發電裝置示意圖如圖所示，車輪帶動線圈沿逆時針方向勻

速轉動從而產生電流，1=0時刻線圈與磁場方向平行。兩磁極間的磁場可視為勻強磁場，則下

列說法正確的是（）

A.f=0時刻線圈中的電流最大

B.轉過90。時線圈中的電流最大

C.1=0時刻線圈中的電流方向由C指向。

D.f=0時刻線圈中的電流方向由。指向C

【答案】AD

【來源】2025屆河北省保定市部分示范高中高三下學期一模物理試題

【詳解】A.f=（）時刻，線圈，立于與中性面垂直的位置，通過線圈的磁通量最小，磁通量變化率最

大，感應電動勢最大，此時電流最大，故A正確；

B.線圈轉過90。后位于中性面位置，通過線圈的磁通量最大，磁通量變化率最小，感應電動勢最

小，為零，此時線圈中沒有感應電流，故B錯誤；

CD.1=0時刻，A8邊的速度方向豎直向下，CO邊的速度方向豎直向上，由右手定則知此時電流

的方向為OTCTH—A-。，故C錯誤，D正確。

故選ADo

［例題11］圖甲為高空風力交流發電機，圖乙為其發電原理的示意圖，輸出端A、C接一燈泡（圖中

未畫出）。發電期間，燈泡正常發光，t=0時刻，線圈時〃轉至與中性面垂直的水平位置。

下列說法正確的是（）

A.每轉一圈，線圈中的電流方向改變一次

B.￡=0時刻，（山邊受到方向豎直向下的安培力

C.t=0時刻，穿過線圈的磁通量的變化率最小

D.若線圈轉動的角速度大小為3,則線圈中電流的頻率為E

【答案】B

【來源】2025屆陜西省商洛市高三下學期第二次模擬物理試卷

【詳解】A.每轉一圈，線圈中的電流方向改變兩次，故A錯誤；

B.根據安培定則可知，t=0時刻，時邊的電流方向從b點到a點，根據左手定則可知，此時時邊

受到方向豎直向下的安培力，故B正確；

C.t=0時刻，ab、cd邊的速度方向均與磁感線方向垂直，線圈產生的感應電動勢最大，根據法拉

第電磁感應定律可知，此時穿過線圈的磁通量的變化率最大，故C錯誤；

D.若線圈轉動的角速度大小為3,則線圈中電流的頻率/=為

故D錯誤。

故選Bo

［例題12］（24-25高三下?湖南沆澧共同體??模）如圖（a）所示的智能機器人廣泛應用于酒店、醫院等

場所。機器人內電池的容量為25000mA.h,負載10kg時正常工作電流約為5A,電池容量低于

20%時不能正常工作，此時需要用充電器對其進行充電，充電器的輸入電壓如圖（b）所示。

下列說法正確的是（）

A.充電器的輸入電流頻率為100Hz

B.充電器的輸入電壓瞬時表達式為〃=220V2sinl007rt（V）

C.機器人充滿電后電池的電量為25c

D.機器人充滿電后，負載10kg時大約可以持續正常工作5h

【答案】B

【來源】湖南省沅澧共同體2024-2025學年高三下學期第一次模擬考試物理試題

【詳解】A.由圖可知交變電壓的周期為0.02s.根據/=點可知電流頻率為50Hz,故A錯誤；

B.由圖可知3=3=lOOnrad/s

充電器的輸入電壓的瞬時值表達式為〃=220V2sinl00nt（V）

故B正確；

CD.機器人充滿電后電池的電量Q=lt=25A-h=25x3600C=9x104C

正常工作可用電量為20Ah負載10kg時工作電流約為5A,由Q=〃可知大約可以持續工作4h,

故CD錯誤。

故選

［例題13］如圖所示，圖線。是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電的圖像，當調整線

圈轉速后，所產生的正弦交流電的圖像如圖線》所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法中正

確的是（）

A.在圖中￡=0時刻線圈平面平行于勻強磁場

B.線圈先后兩次轉速之比為2:3

C.交流電〃的電壓有效值為日V

D.交流電匕在t=0.2s時，穿過線圈的磁通量是最大值的一半

【答案】D

【來源】2025屆山東省九五高中協作體高三下學期質量檢測物理試題

【詳解】A.在圖中t=0時刻，兩個正弦式交變電流的感應電動勢的瞬時值均為零，此時線圈都在

中性面位置，即線圈與磁場方向垂直，故A錯誤；

B.由圖可得兩個正弦式交變電流的周期分別為兀=0.4s,Tb=0.6s

根據丁二；,可知線圈先后兩次轉速之比為q:叫=幾:幾=3:2

故B錯誤；

C.根據Em=NBSo)=NBS與

可得用/Ebm=Tb-Ta=3:2

由題圖可知，交流電〃的電壓最大值為Eam=40V

則交流電b的電壓最大值為Ebm=Eam=yV

交流電人的電壓有效值為私=覆二竿V

故c錯誤；

D.由題圖可知，t=0時刻，交流電〃從中性面開始計時，則對應磁通量隨時間的關系式為中二

^cos—t

m1b

.-'U=0.2s時,可得中=0mcos(^x0.2)=①mCOsg=-1<I)IU

可知此時穿過線圈的磁通量是最大值的一半，故D正確。

故選D。

［例題14］圖甲為風力發電的簡易模型，繞有線圈的?_?形鐵芯開口處裝有磁鐵，風葉轉動時帶動磁

鐵一起轉動，從而使鐵芯中磁通量發生變化。當風葉勻速轉動時，發電機輸出電壓視為正弦式

交流電。發電機與一變壓器的原線圈相連，變壓器原、副線圈匝數比為九1：物=1。：1，當風速為

某一恒定值時，變壓器原線圈兩端的電壓隨時間變化的關系圖像如圖乙所示。此時，若風速減

小,導致風葉轉速變為原來的最此過程中小燈泡陽值不變,所有線圈均為理想線圈,不計內陽C

則下列說法中正確的是()

A.變壓器原線圈電壓的瞬時值表達式變為虱=15V2cos(1007rt)V

B.電壓表V?的示數為3或V

c小燈泡的功率變為原來的;

D.發電機產生的交變電流的周期變為0.04s

【答案】D

【來源】2025屆遼寧省丹東市高三下學期總復習質量測試(一)物理試卷

【詳解】A.根據題意，結合題圖可得變化前得%=30在V,周期T=0.02s,所以角速度3=與

解得3=lOO/rrad/s

故變壓器原線圈電壓的瞬時值表達式變為〃'=30\^2COS(100TC)V

根據Um=NBSa)可知變化之后，-15>/2V,=SOnrad/s

故〃=15V2cos(507rt)V

故A答案錯誤；

B.電壓表的示數為副線圈的有效值，根據變壓器電壓關系臺=生

。2n

2

又由％=矍

解得電壓表V2的示數為外=1.5V

故B答案錯誤;

C.若風速減小，導致風葉轉速變為原來的號則根據Um=〃8s3

可知燈泡兩端電壓也變為原來的;

根據P=Vn

得燈泡的功率變為原來的;

4

故C答案錯誤；

D.根據轉速與角速度的關系（o=2m

XT=-

0)

故轉速變為原來的5周期變為0.04s。

故選D。

［例題15］如圖甲所示，兩足夠長的光滑平行金屬導軌固定在水平面內，處于磁感應強度為%,方向

豎直向上的勻強磁場中，導軟間距為L左端連接一定值電阻R和理想交流電流表A,一質量為

m、電阻為R的金屬棒垂直導軌放置，與導軌始終接觸艮好。現對金屬棒施加一個平行于導軌

的拉力，使得金屬棒運動的速度u隨時間t按如圖乙所示的正弦規律變化。其中為、7已知，不

A.電流表A的示數/=絲經

B.在0?:7的過程中，拉力所做的功”諦+彗薩

C.0?：的過程中流過線圈的電量為q=國產

D.0?（的過程中流過線圈的電量為勺=甯

【答案】ABD

【來源】2025屆山東省實驗中學高三下學期第一次模擬考試物理試題

【詳解】A.圖乙可知u=%sin了￡

故棒產生的電動勢E=BQLV=BoLuoSin與t

Em

則電流表示數/=夸

聯立解得/=①馴出

4/?

故A正確；

B.在0?:7的過程中，由能量守恒有W=/2x2Rx；T+；mi^

442

聯立解得w=2機詔+駕磬

N1on

故B正確；

CD.0?尸的過程中流過線圈的電量為q=瓜=急=春嗎=蜉

因為%)=BQSCI)=BQLVQ?3=~

聯立解得q="子

故C錯誤，D正確。

故選ABDO

［例題16］某自行車的車燈發電機如圖甲所示，結構如圖乙所示。繞有400匝線圈的“匚”形鐵芯開口

處裝有磁鐵.車輪轉動時帶動半徑為2cm的摩擦小輪轉動，摩擦小輪又通過傳動軸帶動磁鐵

一起轉動，從而使鐵芯中的磁通量按正弦規律變化，如圖內所示，其中3為摩擦小輪轉動的角

速度。線圈總電阻為4C,c、d端與標有“10V,5W”的燈泡L相連。當自行車以速度u勻速行

駛時，燈泡L恰好正常發光。假設燈泡L阻值不變，摩擦小輪與車輪不打滑，則()

A.自行車的速度u=6m/s

B.燈泡L正常發光時3=250rad/s

C.若自行車的速度減半，則燈泡L的功率也減半

D.磁鐵處于圖乙位置時，交流電壓表的示數為10V

【答案】AD

【來源】2025屆福建省寧德市高三下學期三模物理試題

【詳解】AB.燈泡電阻&=?□=20。

線圈中電動勢有效值E=汽比+r）=12V

最大值Em=V2F=12V2V

根據最大感應電動勢的表達式Em=NB3s=N6m3

可得co==-----~~-rad4/s=300rad/s

N<Pm400xV2xl0-

則自行車的速度等于摩擦小輪邊緣的線速度，即"=5,=300x0.02m/s=6m/s

選項A正確，B錯誤；

C.若自行車的速度減半，則小輪的角速度①減半，感應電動勢最大值和有效值均減半，燈泡L兩

端電壓減半，根據功率表達式「=普

RL

可知功率變為原來的四分之一，選項C錯誤；

D.交流電壓表的示數為燈泡兩端電壓的有效值，由電動勢的最大值決定，與磁鐵的位置無關，即

磁鐵處于圖乙位置時，交流電壓表的示數仍為10V,選項D正確。

故選ADo

題型1有關中性面的問題

19.如圖是一款高空風車及其發電模塊原理圖。在發電期間，發電機線圈必在某一時刻轉至圖示

位置。則（）

A.發電的工作原理是電流的磁效應

B.該時刻線圈端電勢高于。端電勢

C.該時刻線圈磁通量為零，感應電動勢也為零

D.風力增大，線圈時的感應電動勢不變

【答案】B

【來源】2025屆浙江省金華市高三上學期一模（11月）物理試題

【詳解】A.高空風車發電的工作原理是電磁感應，故A錯誤；

B.根據右手定則可知，電流方向沿順時針方向，則該時刻線圈〃端電勢高于。端電勢，故B正

確；

C.該時刻線圈磁通量為0,感應電動勢最大，故c錯誤；

D.風力越大，風車轉動的越快，線圈"轉動的角速度越大，根據

Em=NBSo）

則感應電動勢變大，故D錯誤；

故選B。

20.一矩形線圈的匝數為50,在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，穿過線圈的磁通

量隨時間的變化規律如圖所示。下列結論正確的是（）

A.在r=0.1s和r=0.3s時,電動勢最大

B.在/=0.2s和/=0.4s時，電動勢方向發生改變

C.電動勢的最大值是50V

D.在r=0.4sB寸，磁通量的變化率最大，為3.14Wb/s

【答案】D

【來源】江蘇省海州高級中學2023-2024學年高二下學期期中考試物理試題

【詳解】A.在z=O.ls和z=0.3s時磁通量最大，感應電動勢為零，故A錯誤；

B.在/=0.2s和/=0.4s時，磁通量為零，感應電動勢、感應旦流最大，電動勢方向不發生改變，故

B錯誤；

C.電動勢的最大值為

27r

Em=NBSCD=N①m3=50x0.2x—V=50TTV

u**

故c錯誤；

D.在廠0.4s時，磁通量為零，磁通量的變化率最大，即

△①Em

――="-=7T=3.14Wb/s

AtN

故D正確。

故選Do

21.如圖所示，從左往右看，各線圈在勻強磁場中繞軸勻速順時針轉動，從圖示位置開始計時，設

電流從2流出線圈為正方向，能產生圖甲所示交變電流的是（)

線圈平面與磁場垂直

線圈平面與磁場平行

線圈平而與磁場垂直

線圈平面與磁場平行

【答案】B

【來源】2024屆重慶市第八中學高三下學期模擬預測物理試題

【詳解】AC.由圖甲可知，t=0時，線圈電流最大，此時線圈與磁場平行，AC錯誤；

BD.由圖甲可知，￡=0時，電流從2流出線圈，由右手定則可知，B圖中電流從2流出線圈，D

圖中電流從1流出線圈，故B正確，D錯誤。

故選

題型2交變電流的圖像問題

22.一矩形線圈曲cd在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，線圈內磁通量中隨時間，變化如圖

所示，則下面說法正確的是（）

A.〃時刻線圈中的感應電動勢最大

B.打時刻ad的運動方向與磁場方向垂直

C.4時刻線圈平面與中性面垂直

D.小門時刻線圈中感應電流方向相同

【答案】B

【來源】2023屆天津市高三下學期高考沖刺練習物理試題（三）

【詳解】A.。時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，故A錯誤；

B.乃時刻,磁通量為零，感應電動勢最大，ad邊切割磁感線的有效速度最大,即ad的運動方向與

磁場方向垂直，故B正確：

C.門時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，所以線圈處于中性面，故C錯誤；

D.“時刻，磁通量最大，感應電動勢為零，所以線圈處于中性面，電流改變方向，故D錯誤。

故選B。

23.如圖所示，圖線。是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電的圖像，當調整線圈轉

速后，所產生的正弦交流電的圖像如圖線〃所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法中正確的

是()

A.在圖中￡=0時刻線圈平面平行于勻強磁場

B.線圈先后兩次轉速之比為2:3

C.圖線。在t=0.2s時，穿過線圈的磁通量最小

D.圖線〃的電壓最大值為與V

【答案】D

【來源】2025屆山東省臨沂市高三下學期學業水平等級模擬物理試卷

【詳解】A.在圖中￡=0時刻，兩個正弦式交變電流的感應電動勢的瞬時值均為零，此時線圈都在

中性面位置，即線圈與磁場垂直，故A錯誤；

B.由圖可得兩個正弦式交變電流的周期分別為兀=0.4s,Tb=0.6s

故周期之比為兀:%=2:3

根據T=-

n

解得線圈先后兩次轉速之比為％：沏=Tb:Ta=3:2

故B錯誤；

C.由圖可知，圖線a在t=0.2s時感應電動勢為零，此時線圈在中性面位置，即線圈與磁場垂直，

則穿過線圈的磁通量最大，故C錯誤；

D.=NBSo)=NBSy-

可得Eam：Ebm=A：Ta=3:2

由圖可知，圖線a是正弦式交變電流，其電壓的最大值為％m=40V

故可得圖線b的電壓最大值為％=yV

故D正確。

故選D。

24.圖甲為交流發電機的示意圖，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動，電阻R=5C,線圈電阻r=0.5C,電流表內阻不計。從圖示位置

開始計時，P、Q間輸出的電壓〃隨時間￡變化的關系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是

()

A.電阻R中的電流方向每分鐘變化100次

B.t=0.02s時刻電流表示數為

C.圖甲位置感應電動勢最小

D.線圈轉動的角速度為50rad/s

【答案】B

【來源】2025屆山東省名校高三下學期4月聯合檢測物理試卷

【詳解】A.交流電的周期為0.02s,一個周期內電流方向改變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6(X)0次，故