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专题 12.1 交变电流的产生与描述
一、单选题
1．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值
，下列说法中不正确的是（ ）
A．频率是50Hz B．当t=0时，线圈平面与中性面重合
C．当 时，e的值最大，为 D．线圈转动的角速度为314rad/s
2．图甲、乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动。下列说法正确的是 （ ）
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流为零
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零
3．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0.01 s
C．电流的有效值是1 A
D．电流通过100 Ω的电阻时，1 s内产生的热量为200 J
4．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁场垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图
像如图乙所示，则（ ）A．t=0.005s时，线框平面与中性面重合 B．线框产生的交变电动势频率为50Hz
C．t=0.01s时，线框的磁通量变化率最大 D．线框产生的交变电动势有效值为311V
5．交流发电机发电过程示意图如图所示，线圈匀速转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．转到图甲位置时，线圈为中性面
B．转到图乙位置时，线圈中电流方向发生改变
C．转到图丙位置时，CD边感应电流方向为D→C
D．转到图丁位置时，线圈中的磁通量变化率最大
6．如图所示为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 匀速转动，发电机的
电动势随时间的变化规律为 。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电的频率为
B．此交流电动势的有效值为
C．当线圈平面转到图示位置时产生的电动势为零
D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大
二、多选题
7．矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．在 时感应电动势最大 B．在 时电动势改变方向
C．通过图像可求出电动势的最大值 D．在 时，磁通量为0，感应电动势最大
8．图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，
从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的
电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表。则下列判断正确的是（
）
A．线圈转动的周期为6.28 s
B．t＝0时刻线圈平面与磁感线平行
C．线圈转动过程中产生的最大感应电动势为100 V
D．电压表的示数为63V
9．如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕位于线圈半面内垂直于磁场的轴以某一角速度 匀速转
动，t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（ ）
A．t=0时线圈中的感应电动势最大
B．t=0时穿过线圈的磁通量最大
C．只将滑片P向下滑动，电压表的示数不会变化
D．只将线圈匀速转动的角速度 变大，电流表的示数会增大
10．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程所产生正弦式交变电流的图像如图线b所示。下列关于这两个正弦式交变电
流的说法中正确的是（ ）
A．在图中 时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为
C．交变电流a的电动势瞬时值表达式为
D．交变电流b的电动势最大值为5V
1．（2022·北京·101中学三模）如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕
与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a、b所示，则（ ）
A．曲线a表示的交变电动势有效值为15V
B．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
C．曲线a、b对应的线圈转速之比为
D． 时刻穿过线圈平面的磁通量均为零
2．（2022·江苏·扬州中学模拟预测）如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴
OO′匀速转动。已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图，如图乙所示。则下
列说法错误的是（ ）A． 时刻，线框平面与中性面垂直
B．感应电流的有效值为
C． 到 过程中，线框中平均感应电动势为零
D．线框转动一周，线框中产生的热量为
3．（2022·北京海淀·二模）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，A为交流电流表，电阻R大小为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1000W
B．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
4．（2022·四川省成都市武侯高级中学模拟）如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的
轴匀速转动。线框产生的交变电流 随时间 变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．交变电流的有效值为
B．交变电流的周期为
C．在 时穿过线框的磁通量为零
D．线框匀速转动的角速度为5．（2022·重庆·西南大学附中高三模拟）如图所示为一种交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕
垂直于磁场的轴 匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为 ，则
（ ）
A．此交流电的频率为
B．此交流电动势的有效值为
C．当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大
D．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大
6．（2022·北京丰台模拟）如图为交流发电机的示意图，矩形线圈 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴
逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为 。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电的频率为
B．此发电机电动势的有效值为
C．当线圈平面转到图示位置时产生的电流方向为ABCD
D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大
7．（2022·广东·深圳市光明区高级中学模拟）如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具。某同学对
竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心 的金属轴 以角速度
逆时针匀速转动（俯视）。圆环上接有三根金属辐条 、 、 ，辐条互成 角。在圆环左半部
分张角也为 角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为 的匀强磁场，在转轴 与圆环的边缘之间通过电刷 、 与一个 灯（二极管）相连。除 灯电阻外，其他电阻不
计。下列说法中正确的是（ ）
A．若 棒进入磁场中， 点电势小于 点电势
B．金属辐条在磁场中旋转产生的是正弦式交变电流
C．若导电圆环顺时针转动（俯视），也能看到 灯发光
D．角速度比较大时，能看到 灯更亮
8．（2022·天津·一模）如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线
圈所围面积的磁通量 随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（ ）
A．初始时刻线圈中感应电动势最小
B．t 时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行
2
C．t 时刻线圈平面与中性面重合
3
D．t、t 时刻线圈中感应电流方向相反
2 4
9．（2022·福建省龙岩第一中学一模）如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转
速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（ ）
A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线b表示的交变电动势有效值为10VD．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
10．（2022·天津和平·一模）如图所示，KLMN是一个竖直的匝数为n的矩形线框，全部处于磁感应强度
为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，线框绕竖直固定轴以角速度 匀速转动（俯视
逆时针方向），当MN边与磁场方向的夹角为30°时（图示位置），下列说法正确的是（ ）
A．导线框中产生的瞬时感应电动势大小是
B．导线框中电流的方向是
C．再转过60°时导线框中产生的电流达到最大值
D．再转过60°时穿过导线框的磁通量变化率为0
一、单选题
1．（2022·浙江·高考真题）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手
柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在
转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电
D．乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电
2．（2011·天津·高考真题）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示．
产生的交变电动势的图像如图2所示，则A． =0.005s时线框的磁通量变化率为零
B． =0.01s时线框平面与中性面重合
C．线框产生的交变电动势有效值为311V
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
3．（2022·广东·高考真题）图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，
，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电
阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线
圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等 B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值 D．两电阻消耗的电功率相等
4．（2018·全国·高考真题）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q ；若该电阻接到
方
正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为 ，该电阻上电压的峰值均为u，周期均为T，如图所示。
0
则Q ∶Q 等于（ ）
方 正
A．1∶ B． ∶1 C．1∶2 D．2∶1
5．（2021·辽宁·高考真题）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴 。线圈中感
应电动势的有效值为（ ）
A． B． C． D．
6．（2021·天津·高考真题）如图所示，闭合开关后， 的电阻两端的交流电压为 ，
电压表和电流表均为理想交流电表，则（ ）
A．该交流电周期为 B．电压表的读数为
C．电流表的读数为 D．电阻的电功率为
7．（2021·北京·高考真题）一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在t 0.4 s时电流改变方向 B．该交变电流的周期为0.5 s
C．该交变电流的表达式为 D．该交变电流的有效值为
8．（2021·浙江·高考真题）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期
T和最大值 相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（ ）A． B． C． D．
9．（2020·海南·高考真题）图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化，分别
用 和 表示甲和乙两电流的有效值，则（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
10．（2021·浙江·高考真题）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，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。其它电阻不计，图乙
中的U 为已知量。则金属框转动一周（ ）
m
A．框内电流方向不变 B．电动势的最大值为U
m
C．流过电阻的电荷 D．电阻产生的焦耳热
11．（2019·天津·高考真题）单匝闭合矩形线框电阻为 ，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，
穿过线框的磁通量 与时间 的关系图像如图所示．下列说法正确的是（ ）A． 时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势有效值为
C．线框转一周外力所做的功为
D．从 到 过程中线框的平均感应电动势为
三、解答题
12．（2021·江苏·高考真题）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000
亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，
已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为 ，线圈的匝数为100、面积为 ，电阻为
，若磁体转动的角速度为 ，线圈中产生的感应电流为 。求：
（1）线圈中感应电动势的有效值E；
（2）线圈的输出功率P。
