考点53 交变电流的的产生与传播（核心考点精讲+分层精练）-最新高考物理一轮复习考点精讲（新高考专用）

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1. 3年真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计12次，主要考查：
（1）交变电流的产生及变化规律；
（2）有效值的理解和计算；
（3）交变电“四值”应用；
【备考策略】理解并掌握交变电流的产生过程，并能根据具体情况写出瞬时表达式；理解并区分交变电“四值”及其应用，掌握有效值的计算方法。
【命题预测】本节内容在各省的高考题中主要以交变电的正弦图像和导线框在磁场中的转动考察居多，科技类题型也出现在考题中。2024年考上需要弄明白正弦交变电的图像问题，“四值”的计算问题以及科技类题型的工作原理（尤其是发电机）。
考法1 正弦式交变电流的产生及变化规律
1．交变电流
（1）定义： 和 都随时间做 的电流叫做交变电流，简称交流（AC）．
（2）图象：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫 交变电流，如图甲所示．
正弦式交变电流的产生
（1）在匀强磁场里，线圈绕垂直于 方向的轴匀速转动．
（2）两个特殊位置的特点：
①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ ，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将
②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt) ，e最大，i最大，电流方向
3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
角度1：交变电流的产生
【典例1】（2022·浙江·统考高考真题）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
角度2：交变电流的变化规律
【典例2】（2023·天津·模拟预测）一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂。垂直于磁场的轴匀速转动，线圈内磁通量随时间t变化如图所示，则下面说法正确的是（ ）

A．t1时刻线圈中的感应电动势最大B．t2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直
C．t3时刻线圈平面与中性面垂直D．t4、t5时刻线圈中感应电流方向相同
求解交变电流变化规律有关问题的三点注意
（1）只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式.其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关.
（2）注意峰值公式： Em=nBSw中的S为有效面积.
（3）在解决有关交变电流的图象问题时,应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来,再根据特殊位置求特征解
【变式1】（多选）（2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测）如图所示，过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为ω，线圈中最大电流为，以下说法正确的是（ ）

A．图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率为零
B．从图（b）开始计时，线圈中电流随时间t变化的关系式
C．当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且电流改变方向
D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边电流方向为
【变式2】（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）某电动机由一匝线圈构成，其示意图如图甲所示。现将该电动机与一定值电阻R和理想电流表A串联起来，通过的电流如图乙所示，其中电动机线圈电阻，定值电阻，下列说法正确的是（ ）
A．电流的方向在内改变次B．时穿过电动机线圈的磁通量最大
C．时电流表A的示数为零D．线圈感应电动势的最大值为
【变式3】（2023·天津红桥·统考二模）如图甲中所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁能量随时间变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（ ）
A．时刻线圈中感应电动势最大B．时刻导线的速度方向跟磁感线垂直
C．时刻线圈平面与中性面垂直D．、时刻线圈中感应电流方向相同
考法2 有效值的理解和计算
正弦式交流电的有效值可以用公式：、、直接计算，其中Em、Um、Im表示正弦式交变电的峰值；
交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要警扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算.注意“三同”即“相同电阻”上，“相同时间”内产生“相同放量”.计算时“相同时间”至少要取一个周期的时间.
对有效值的理解：
（1）交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；
（2）用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值；
（3）计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值；
（4）没有特别加以说明的，是指有效值；
（5）“交流的最大值是有效值的eq \r(2)倍”仅用于正弦式电流．
角度1：正弦式交变电流有效值的计算
【典例3】（2023·湖南·统考高考真题）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）

A．线圈转动的角速度为
B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
角度2：非正余弦式交变电流有效值的计算
【典例4】（2023·湖南长沙·长郡中学校考二模）在图乙的电路中，电源输出如图甲所示的交变电流（不计内阻）。电阻R的阻值为10Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）

A．电压表的示数为10V
B．电流表的示数为2A
C．若将电阻替换为一个电容，欲使电路安全运行，其耐压值最少为10V
D．电阻在任意三分之一个周期内产生的热量一定等于0.1J
角度3：含二极管交变电流有效值的计算
【典例5】（2023·宁夏石嘴山·石嘴山市第三中学校考模拟预测）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V
C．若电阻，则1min内R产生的热量为
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
【变式1】（2023·四川内江·统考模拟预测）如图，是某款手摇点火器原理图。当钢针和金属板间瞬时电压超过时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为，手摇发电机线圈的面积为，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为。下列说法正确的是（ ）

A．线圈转速等于时，内点火器可以产生120次电火花
B．线圈转速等于时，点火器可以产生电火花
C．电压表的示数为时，点火器可以产生电火花
D．只有当电压表示数超过，点火器才可以产生电火花
【变式2】（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的（ ）
A．图乙中电压的有效值为B．电压表的示数为22V
C．R处出现火警时，电流表示数变大D．R处出现火警时，电阻消耗的电功率减小
【变式3】（2023·湖南郴州·郴州一中校联考模拟预测）如图甲所示，理想变压器原副线圈匝数比，原线圈接有电流表，副线圈电路接有电压表V、电流表、滑动变阻器R等，所有电表都是理想交流电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定，当原线圈接入如图乙所示的交变电压时，下列说法正确的是（ ）

A．电压表V的读数为88V
B．灯泡L两端电压的有效值为
C．当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，两电流表的示数均减小
D．原线圈接入的交变电压的瞬时值表达式为
考法3 交变电流的“四值”应用
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
角度1：交流电的频率和峰值
【典例6】（2023·广东·统考高考真题）用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（ ）
A．B．C．D．
角度2：交流电的瞬时值
【典例7】（2022·河北·统考高考真题）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电压为
B．发电机输出交变电流的频率为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．发电机产生的瞬时电动势
角度3：交流电的有效值
【典例8】（2021·辽宁·统考高考真题）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．
角度4：交流电的平均值
【典例9】（2021·浙江·统考高考真题）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Um为已知量。则金属框转动一周（ ）
A．框内电流方向不变B．电动势的最大值为Um
C．流过电阻的电荷D．电阻产生的焦耳热
【变式1】（多选）（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）目前我国的海上核电站已经开始建设，海上核电站的工作的工作原理是反应堆产生蒸汽推动涡轮机转动，带动发电机发电。如果闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感应电动势随时间变化的规律如图所示，可知该交变电流（ ）

A．周期是0.01sB．电压的最大值是
C．电压的有效值是D．电流的方向每秒钟改变100次
【变式2】（多选）（2023·福建厦门·厦门一中校考一模）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匀速转动，图示时刻磁场与平面垂直，转动周期为，线圈产生的电动势的最大值为，则（ ）

A．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为
B．线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为
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
【变式3】（多选）（2023·河北沧州·沧县中学校考模拟预测）半径为r的圆形导体框与小灯泡组成如图甲所示的回路，框内存在匀强磁场，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示（规定垂直纸面向里为磁场的正方向），圆形导体框电阻为R1，小灯泡电阻为R2，其他电阻不计，磁感应强度最大值为B0，变化周期为T，电压表为理想电压表，下列说法正确的是（ ）

A．导体框上感应电动势的最大值为
B．电压表的示数为
C．在内流过小灯泡电流的方向N→L→M，通过小灯泡的电荷量
D．一个周期内回路中产生的热量
【基础过关】
1．（2023·天津·校联考模拟预测）如图所示为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匀强磁场，单匝线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度（rad/s）匀速转动，电流表为理想交流电表。从图示位置开始计时，穿过线框的磁通量最大值（Wb），电阻，其余电阻不计，下列判断正确的是（ ）
A．时刻，感应电动势为零B．产生的交变电流的频率为100Hz
C．电流表的示数为AD．当线框中电流最大时，线框的磁通量变化率为零
2．（2023·北京丰台·统考二模）某正弦式交变电流随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．此交变电流的有效值为
B．时，线圈位于中性面
C．时，穿过线圈的磁通量最大
D．时，穿过线圈的磁通量变化率最大
3．（2023·浙江绍兴·统考二模）在物理选修课中，小明着手研究某款发电机，做如下尝试：如图甲所示，第一次在发电机的矩形线框处加水平向右的匀强磁场；如图乙所示，第二次在矩形线框处加竖直向下的匀强磁场。矩形线框绕对称轴，以一定的角速度匀速转动，给外电阻R供电。比较通过R中的电流，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙都为直流电B．甲、乙都为交流电
C．甲是直流电，乙是交流电D．甲是交流电，乙是直流电
4．（2023·海南·校联考一模）如图所示，单匝矩形线圈的左半部分放在具有理想边界（图中虚线）的匀强磁场中，线圈中轴线与磁场边界重合。若从图示位置开始计时，使线圈绕轴按图示方向匀速转动，并规定电流方向沿为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像正确的是（ ）

A． B． C． D．
5．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的i-t图线相对应的是（ ）

A．图甲B．图乙C．图丙D．图丁
6．（2023·北京海淀·北大附中校考三模）正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，，交流电压表的示数是，图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图像。则（ ）

A．通过R的电流随时间t变化的规律是
B．通过R的电流最大值是
C．R两端的电压随时间t变化的规律是
D．R两端的电压有效值是
7．（2023·河北沧州·沧县中学校考模拟预测）图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈输出的正弦交变电压随时间的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）

A．磁铁的转速为B．该交变电流的频率为
C．线圈两端输出电压的有效值为D．线圈输出电压的表达式为
8．（2023·江苏徐州·统考三模）如图所示，纸面内有一“凹”字形单匝金属线框组成闭合回路，置于垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为R，边长如图所示．线框绕ab轴做角速度为ω的匀速圆周运动。则从图示位置（ ）
A．转动90°时回路中电流方向发生改变B．转动180°的过程中通过导线截面的电荷量为零
C．转动90°时回路中感应电动势大小为D．转动过程中电流的有效值为
9．（多选）（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测）已知矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过的过程中，下列说法中不正确的是（ ）

A．磁通量的变化量B．平均感应电动势
C．电阻R所产生的焦耳热D．磁通量变化率的最大值为
10．（多选）（2023·湖南株洲·校联考模拟预测）如图所示，空间存在水平垂直于纸面的匀强磁场，在磁场中放着四个用同样的细导线做成的刚性单匝闭合线框，其中线框Ⅰ和线框Ⅱ是边长为L的正方形线框，线框Ⅲ是长为、宽为的矩形线框，线框V是周长为的圆形线框。四个线框绕各自的轴（如图中的虚线所示）匀速转动，其中线框Ⅰ的转速为n，其他线框的转速均为。四个线框产生的最大感应电动势分别为和，产生的最大电流分别为和。下列说法正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【能力提升】
1．（2023·山东聊城·校联考三模）如图所示，边长为l的正三角形线圈，线圈匝数为n，以角速度绕匀速转动，的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。M为导电环，负载电阻为R，其他电阻不计，在线圈转动一周过程中（ ）
A．图示时刻（线圈平面与磁场方向垂直），线圈的磁通量最大，产生的感应电动势也最大
B．感应电动势的最大值是
C．R上产生的热量为
D．通过R的电荷量为
2．（2023·湖南·模拟预测）交流发电机的示意图如图甲所示（为了方便观察，只画了其中一匝线圈，线圈电阻不计）。图甲中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场。矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈ABCD通过金属滑环及两个导体电刷与外电路连接。从某时刻开始计时，交流发电机产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（ ）

A．时刻，线圈处于中性面位置
B．线圈中产生交变电流的有效值为
C．线圈中交变电流的方向在1 s内改变100次
D．线圈从图甲所示位置转过90°的过程中，流经电阻R的电荷量为
3．（2023·安徽亳州·蒙城第一中学校考三模）如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数之比，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为，图中电表均为理想电表。原线圈输入如图乙所示的交变电流，其电流有效值不随负载变化。在滑动变阻器接入电路的电阻由减小到0的过程中（ ）

A．电流表的示数为B．通过的电流不变
C．电压表的示数减小D．和的总功率先增大后减小
4．（2023·江西·校联考模拟预测）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（ ）

A．B．C．D．
5．（2023·河南开封·统考三模）如图为交流发电机的示意图，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。两磁极之间的磁场视为匀强磁场且磁感应强度大小为，单匝线圈的面积为电阻为，定值电阻的阻值为，其余电阻不计，交流电压表为理想电表。线圈以角速度绕轴逆时针匀速转动，如果以图示位置为计时起点，则（ ）
A．图示时刻电压表示数为
B．通过电阻的电流瞬时值表达式为
C．线圈从图示位置转过的过程中，通过电阻的电流平均值为
D．线圈从图示位置转过的过程中，电阻产生的焦耳热为
6．（2023·全国·模拟预测）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已随时间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
7．（2023·江苏扬州·扬州市新华中学校考三模）如图所示甲是产生交流电的示意图，图乙是其产生的正弦交流电输入到图丙的理想变压器，变压器的开关S接1时原、副线圈中的匝数之比为，二极管正向导电电阻不计，所有电表都是理想电表，则下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为10V
B．若只将S从1拨到2，电流表示数增大
C．在0~0.01s内穿过线圈的磁通量变化为Wb
D．若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则电流表示数减小，电压表示数增大
8．（多选）（2023·广西柳州·统考三模）如图所示，一个x轴与曲线方程所围成的空间中存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度。正方形金属线框的边长，其电阻，它的下边与x轴重合，右边位于处，在推力F的作用下，线框以的速度从处开始沿x轴正方向匀速运动。不计一切阻力，则（ ）
A．线圈中感应电流的方向始终为逆时针方向
B．线圈位移为时，拉力的功率为
C．把线框全部拉出磁场的过程，线框产生的焦耳热为
D．把线框全部拉出磁场的过程，拉力做功为
9．（多选）（2023·四川成都·统考三模）图（a）和图（b）分别是手动式手电筒内“振动式发电机”的截面图和俯视图，圆形线圈半径为、匝数为100，所在位置的磁感应强度，方向平行于截面指向轴心；线圈两端接原、副线圈匝数比的理想变压器，给两个额定电流均为的灯泡供电。现用外力使线圈沿轴线往复运动，线圈两端电动势随时间按图（c）所示的正弦规律变化，两灯泡恰好正常发光。不计线圈及导线电阻，外力发电效率为。下列判断正确的是（ ）

A．时刻，线圈往复运动的速度为零
B．线圈电动势的表达式为
C．外力做功功率为
D．线圈往复运动中的最大速度为
10．（2023·四川成都·四川省成都列五中学校考三模）如图所示，一半径为的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为。线圈以直径为轴匀速转动，转速为，的左侧有垂直于纸面向里（与垂直）的匀强磁场，和是两个滑环，负载电阻为。线圈、电流表和连接导线的电阻都不计，下列说法正确的是（ ）
A．转动过程中电流表的示数为
B．转动过程中交变电流的最大值为
C．从图示位置起转过圈的时间内产生的平均感应电动势为
D．从图示位置起转过圈的时间内通过负载电阻的电荷量为
11．（2023·四川内江·统考模拟预测）如图，为一交流发电机的原理示意图。矩形线圈abcd可绕过bc、ad边中点且垂直于匀强磁场方向的水平轴匀速转动。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈，，匝数匝，线圈的总电阻，线圈转动的角速度，外电路的定值电阻，匀强磁场的磁感应强度，。从线圈经过图示位置开始计时，求：
（1）线圈内的电流随时间变化的函数关系式；
（2）线圈转动时电压表的示数；
（3）在线圈转过的过程中，通过线圈导线某截面的电荷量。

【真题感知】
1．（2023·浙江·统考高考真题）我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（ ）
A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变交流
C．1100kV是指交流电的最大值D．输电功率由送电端电压决定
2．（2022·重庆·高考真题）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为的交流电后能正常工作，则（ ）
A．卤素灯两端的电压有效值为B．变压器原、副线圈的匝数比为55∶3
C．流过卤素灯的电流为D．卤素灯的电阻为
3．（2022·海南·高考真题）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（ ）
A．B．C．D．
4．（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
5．（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。
题型
选择题、解答题
高考考点
交变电流的产生及变化规律；有效值的理解和计算；交变电“四值”应用
新高考
2023
海南卷11题、湖南卷9题、
2022
重庆卷3题、福建卷5题、浙江卷5题、山东卷4题、广东卷4题、
2021
天津卷3题、辽宁卷5题、北京卷5题、浙江卷5题、浙江春招卷5题、
规律
物理量
函数表达式
图象
磁通量
Φ＝Φmcs ωt＝BScs ωt
电动势
e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
电压
u＝Umsin ωt＝eq \f(REm,R＋r)sin ωt
电流
i＝Imsin ωt＝eq \f(Em,R＋r)sin ωt
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Em＝nBSω，Im＝eq \f(Em,R＋r)
讨论电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值
E＝eq \f(Em,\r(2))，U＝eq \f(Um,\r(2))，I＝eq \f(Im,\r(2))
适用于正(余)弦式交变电流
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)
(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值
(3)电流表和电压表的测量值
(4)保险丝的熔断电流为有效值
平均值
交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值
eq \x\t(E)＝Bleq \x\t(v)，eq \x\t(E)＝neq \f(ΔΦ,Δt)，eq \x\t(I)＝eq \f(\x\t(E),R＋r)
计算通过电路横截面的电荷量