文档文本内容
交变电流专题
一、常见考察形式
年份
卷别
考察角度
2025
黑吉辽内
交变电流的产生原理
2024
新课标物理
交变电流的产生原理
2025
北京卷
交变电流四值分析
2024
广东卷
交变电流四值分析
二、知识点复习
交变电流（AC）
1. 定义：方向和大小随时间做周期性变化的电流，简称交流；
2. 直流：方向不随时间变化的电流（DC）；
3. 恒定电流：大小和方向都不随着时间变化的电流；
交变电流的产生
1. 装置特征：闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动；
2. 核心原因：导体棒切割磁感线，产生感应电动势；
两个关键面：
1. 中性面
①特征： ；
②此刻切割速度 ；此刻电压、电流大小 ；
③电流方向发生变化
④从中性面开始计时特征：
磁通量：
电动势：
电流：
2. 峰值面
①特征： ；
②此刻切割速度为 ；电流、电压大小 ；
③从峰值面开始计时特征：
磁通量：
电动势：
电流：
上述公式推导过程：
①电动势的最大值：
线圈平面处于峰值面时，AB、CD 垂直切割磁感线，有效切割速度
，其
中R 为AB、CD 到旋转中心的距离，通过右手定则可以判断出切割磁感线产生
的感应电流方向相反，正好在闭合线圈内叠加，因此
②瞬时值的表达式：
假设从中性面开始计时，如左图可知切割磁感线的有效速度为
产生的感应电动势大小为
【例1】（2024·新课标物理）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（ ）
A．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
【例2】（2025·北京卷）如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随
时间变化的规律为e =10sin(100 πt )V。下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为100Hz
B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0
C．线圈转到图示位置时，AB边受到的安培力方向向上
D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为10 ❑√2V
四个关键值：
1. 瞬时值：指交变电流某一时刻的值
电动势：
电流：
【求某时刻线圈受力情况使用】
2. 平均值：一段时间内的平均电压和电流
；
【求通过导线横截面的电荷量使用】
3. 峰值
指交变电流瞬间的最大值：
【分析电容器的击穿问题】
4. 有效值：与交变电流一个周期内热效应等效的恒定电流的值
； （仅适用于正余弦交变电流）
【分析电功、电功率、电热、电表示数】
【例3】（2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙卷）如图，“
”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向
右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e 所在直线以角速度ω顺时针匀速
转动，be 与磁场方向垂直。t =0时，abef 与水平面平行，则（ ）
A．t =0时，电流方向为abcdefa
B．t =0时，感应电动势为Bl
2ω
C．t =π
ω
时，感应电动势为0
D．t =0到t =π
ω
过程中，感应电动势平均值为0
【例4】（2024·广东卷）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（ ）
A．该交流电的频率为100 Hz
B．通过电阻电流的峰值为0.2A
C．电阻在1 秒内消耗的电能为1J
D．电阻两端电压表达式为u=10 ❑√2sin(100πt )V
【例5】（2021·北京卷）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i=2cos5 πt A D．该交变电流的有效值为
❑√2
2 A
三、【进阶·综合类题目练习】
Ⅰ.单选题
1．(25-26 高二上·河北邢台·期末)如图所示，面积为0.1m
2、电阻为0.5Ω的单匝矩形线圈abcd 处于匀强磁
场中。线圈绕垂直于磁场方向的固定轴OO
′以200rad/s 的角速度顺时针转动，定值电阻R 的阻值为4.5Ω，
理想交流电压表的示数为9V。线圈在转动时可通过滑环和电刷保持与电阻R 的连接，电路其他部分的电阻
以及线圈的自感系数均可忽略不计。t =0时线圈与磁场方向平行，下列说法正确的是（ ）
A．t=0 时线圈中的电流方向为a→b→c→d
B．t =0时线圈产生的感应电动势为0
C．线圈中电流的最大值为2A
D．匀强磁场的磁感应强度大小为9 ❑√2
20 T
2．(25-26 高二上·浙江温州·期末)如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd 处在垂直纸面向里的匀强磁场中，
绕垂直于磁场的转轴OO'以角速度ω=2πrad/s匀速转动。已知线圈匝数n＝100 匝，面积S =500cm
2，
匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，定值电阻R =2Ω，t＝0 时，矩形线圈平面和匀强磁场垂直，下列说法正
确的是（ ）
A．t＝0 时线圈磁通量为零
B．t＝0 时线圈感应电动势最大
C．线圈感应电动势表达式为e =2πcos2πt (V)
D．在t＝0~t＝0.25s 时间内，通过电阻R 的电荷量为0.5C
3．(25-26 高三上·湖北楚天协作体·期中)如图所示，交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动，产
生的电动势随时间变化的规律为e =10sin(100πt)V。下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的频率为50 Hz，每秒钟电流方向变化50 次
B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为10 V
C．线圈转到图示位置时，AB边受到的安培力方向向下
D．仅线圈转速加倍，电动势为e =20sin(100πt )V
4．(24-25 高二下·广东湛江·期末)如图所示，磁极间的磁场可视为磁感应强度大小为B 的匀强磁场，OO
′为
垂直于磁场方向的转轴。绕OO
′轴匀速转动的矩形线圈abcd 的面积为S，匝数为N，电阻为r，转动的角
速度为ω，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一电阻箱R，图中电压表V 为理想交流电表。下列
说法中正确的是（ ）
A．矩形线圈从图示位置转过90°时，电压表的示数为0
B．矩形线圈经过图示位置时，线圈中的电流方向为a→d→c→b→a
C．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSωsin ωt
D．电阻R 消耗的最大功率为N
2B
2S
2ω
2
8r
5．(24-25 高二下·福建三明·期末)如图，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动而产生交变电流。当线圈逆
时针转动到图示水平位置时（ ）
A．线圈处于中性面位置
B．线圈中瞬时感应电动势为零
C．穿过线圈平面的磁通量变化率最大
D．线圈中电流方向为a→b→c→d
6．(25-26 高二上·湖北武汉黄陂区·期末)2025 年中国风力发电量突破万亿千瓦时，继续稳居全球第一位。如
图所示，某风轮机带动内部匝数为N 的矩形铜质线圈ABCD 在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场
的水平转轴OO 逆时针匀速转动产生交流电，已知N 匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。则下列说法
正确的是（ ）
A．当线圈转到图示位置时产生的瞬时感应电流最大
B．当线圈转到与图示位置垂直时电流表的示数为零
C．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最小
D．当线圈转到图示位置时穿过线圈的磁通量为Em
Nω
7．(25-26 高二·浙江诸暨·期末)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中以ab边为轴匀速转动，从上向下看，
线圈以逆时针方向转动。已知ab边长为L1，ad边长为L2，转动角速度为ω，磁场的磁感应强度为B，线圈
的电阻为R。以下说法正确的是（ ）
A．在图示位置时线圈的磁通量为0，感应电动势为0
B．在线圈转动的过程中，a、d两点的电势差始终为0
C．从图示位置转过90
∘的过程中，通过导线某截面的电量为B L1 L2ω
D．从图示位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i= B L1 L2ω
R
cosωt
Ⅱ.多选题
8．(25-26 高二上·上海复旦大学附属中学·期末)“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电
装置，被称为“海上超级充电宝”，其原理如图所示，海浪冲击浪板带动线框以恒定角速度连续转动，从
而将海浪的动能和势能转化成电能储存起来。若某时刻线框正好转到图中所示位置，下列说法正确的是（
）
A．该时刻线框中的电流最大
B．该时刻通过线框磁通量的变化率为零
C．从图中所示位置再转过90°的过程中，电流方向发生改变
D．从图中所示位置再转过180°的过程中，磁通量的变化量不为零
9．(25-26 高二上·河南南阳·期末)如图甲所示，在匀强磁场中，同一矩形金属线圈以两次不同的转速绕与磁
感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的e−t图像分别如图乙中曲线a、b 所示，则（
）
A．两次t =0时刻穿过线圈的磁通量变化率为零
B．曲线a 对应电流在1s 内方向改变50 次
C．曲线a、b 对应的线圈转速之比为2:3
D．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 ❑√2V
10．(25-26 高二上·黑龙江牡丹江第三高级中学·期末)如图甲所示，匝数为5 的矩形金属线框绕垂直于磁感
线的轴在匀强磁场中匀速转动，穿过金属线框的磁通量随时间变化的关系如图乙所示，金属线框的总电阻
为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．t =0.05s时，金属线框处于中性面位置，产生的感应电动势最小
B．金属线框中产生的感应电动势的最大值为50 V
C．金属线框中产生的感应电流的有效值为5 A
D．0.05∼0.15s时间内，通过金属线框某横截面的电荷量为1
2π C
11．(25-26 高二上·浙江舟山·期末)如图所示，正方形线圈abcd面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在磁
感应强度为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻也为R，电表均视为理想电表。下
列判断正确的是（ ）
A．电压表读数为NBSω
❑√2
B．电流表读数为NBSω
2❑√2 R
C．在线圈转过一圈的过程中，外力做功为π N
2B
2S
2ω
2 R
D．线圈由图示位置转过90°的过程中，流过电流表的电量为BS
2 R
四、巩固复盘
（一）交变电流的产生过程分析
1.如图甲，线圈平面 磁感线，AB、CD 边的速度方向与磁感线 ，线圈 感应电动势；
2.如图乙，线圈逆时针转过90°，线圈平面与磁感线平行，AB、CD 边都垂直切割磁感线，这时感应电动势
，线圈中的感应电流也 ，感应电流方向为 ；
3.如图丙，当线圈再逆时针转过90°时线圈平面又 于磁感线，线圈 感应电动势；
4.如图丁，当线圈再逆时针转过90°时，AB、CD 边的瞬时速度方向跟线圈经过乙图位置时的速度方向相反，
产生的感应电动势方向也跟在乙图位置时相反，感应电流方向为 。
（二）四值问题
名称
瞬时值
平均值
峰值
有效值
公式
使用情况
