备考2022年高考物理高频集训35 交变电流（解析版）

备考2022年高考物理复习考点集训

专题35交变电流

一、单选题（本大题共13小题）

1.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为11：1,给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示是

原线圈的输入的交变电压，小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为200,图中电压表为理想电表,

下列说法正确的是（）

B.电压表的示数为220V

C.灯泡的额定功率为20W

D.变压器输入电压的瞬时值表达式为U=220sinl00nt

【答案】A

【解析】A变压器原副线圈的磁通量变化率相同，所以变压器原副线圈的磁通量变化率之比为1：1;故A

错误;

8.原线圈输入电压为%=220乙根据电压与匝数成正比得副线圈电压4=^x220^=20次故8错误;

C.变压器的输出功率为"=迎皿=20W，故C正确；

R20

D由图象可知，3=条得角速度3=3含rad/s=lOOnrad/s,变压器输入电压的瞬时值表达式“=

220V2sinl007rtK，故O错误。

故选Co

2.如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为22其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流

电，副线圈通过电流表与负载电阻R=20。相连。若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列

说法中正确的是（）

田乙

A.电流表的示数是0.5eAB.变压器的输入功率是5W

C.流过R的电流方向每秒改变50次D.当t=lxl0-2s时电压表的示数是op

【答案】B

【解析】D由图乙可知交流电压最大值Um=220位乙有效值为220K,据变压比可知，输出电压有效值

为10匕电压表的示数为有效值，则任意时刻的示数均为10匕故。错误；

A.根据欧姆定律可知，/=!=0.54故A错误；

8.变压器的输出功率P=U/=5W,根据输出功率等于输入功率可知，变压器的输入功率是5W,故B正

确；

C.周期7=0.02s,则流过R的电流方向每秒改变100次，故C错误。

故选Bo

3.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比叫：物=3.1，人、5、乙3为相同的灯泡，R、L分别

为定值电阻、理想电感线圈，电容器的电容C=10〃F,电压表为理想电表。当原线圈两端接如图乙

所示的正弦交流电时，人、力2、口均发光。下列说法正确的是（）

C.若交流电的频率突然增大，则员变暗、人变亮D.电压表的读数为12U

【答案】C

【解析】原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电。

4由于J与电阻相串联，而功与电感器相串联，区与电容器相串联，灯泡L1、「2、43的亮度取决于电阻、

电感和电容的阻碍作用，本题未给条件无法判断，故4错误；

BD.由题意可知，原线圈两端电压的最大值为36鱼IZ，由于原、副线圈的匝数比%力2=3:1，所以副线圈

两端的电压最大值为12aU，有效值为12%因为是交流电，电容器与灯泡人串联，电容器两端电压的最

大值肯定小于12&V，所以电容器所带电荷量的最大值小于Q=CU=10x10-6*12V2C=*x10-4。，

而电压表的读数也小于12V,故8。错误；

C.电感线圈感抗随交流电频率的增大而增大，电容器的容抗随交流电频率的增大而减小，交流电频率增大

后，线圈感抗变大，则J变暗，电容器容抗变小则〃变亮，故C正确。

故选Co

4.图（甲）是交流发电机的示意图，发电机直接连接理想变压器的原线圈，。为交流电压表。变压器的副

线圈接有三个支路，每个支路接有相同规格的小灯泡及、同和乙3,且打串有理想电感乙，乙3串有电容

器C。发电机两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴00'沿逆

时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化如图（乙）所示。己知理想变压

器原、副线圈匝数比为1：10,则以下判断正确的是

A.甲中的图示时刻，线框中的磁通量变化率最大，且由图乙可知此时电压表示数为lOeV

B.线圈转动的角速度为100?rrad/s,且灯泡及两端的电压始终为100I/不变

C.如果灯泡■恰好正常发光，那么左小灯泡发光亮度比k要暗

D.如果灯泡力恰好正常发光，那么区小灯泡发光亮度比4要亮

【答案】C

【解析】A.由图可知，甲中的图示时刻，线框中的磁通量最小，但其变化率最大，故线圈中的感应电动势

最大；由于交流电表的示数为有效值，故由图可知此时电压表示数为10K故A错误；

8.由乙图可知，该交流电的周期为0.02s,故由周期与角速度的关系可得线圈转动的角速度为：100兀rad/s-,

由理想变压器原副线圈端电压与匝数的正比关系可得，副线圈端电压有效值为100V不变，但其端电压的

瞬时值不断改变，故灯泡Li两端的电压瞬时值不断变化，8错误；

C当灯泡Li正常发光时，由于42支路的电感线圈有感抗，该支路的电流比4支路的电流小，故G小灯泡发

光亮度比4要暗，故C正确；

D由于电容器的容抗，故乙3支路的电流较L支路的电流小，故人小灯泡发光亮度比刀要暗，故。错误。

故选Co

5.如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3：1,保险丝的电阻为20,熔断电流为2A.若原线圈

接入如图2所示的正弦交流电，则下列说法正确的是（）

A.副线圈中交变电流的频率为5，z

B.为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为3。

C.电压表回的示数为15V

D.将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表和电流表的示数均增大

【答案】B

【解析】4由图2可知，交流电的周期为0.02s,则频率为/=]=50Hz,副线圈中交变电流的频率为50也，

故A错误；

8由图2可知，交流电的最大电压是30位V，则有效电压为30匕原、副线圈的匝数比为3电压之比

3：1,副线圈电压4=10人根据欧姆定律/=/（R+R保），解得R=30。为了安全，滑动变阻器接入

电路的最小阻值为30,故8正确；

C.电压表的示数等于副线圈的电压，为10匕故C错误；

D将滑动变阻器的滑片向下移动，接入的电阻减小，原、副线圈的匝数比不变，故电压表示数不变。根据

欧姆定律知，电流增大，故电流表的示数增大，故。错误。

故选瓦

6.如图所示，甲是一固定的水平放置内阻不计的圆形导体线圈，线圈匝数N=100匝，面积S=0.04V2m2«

线圈的两端尸。分别与原副线圈匝数比%:电=3:2的理想变压器原线圈相连接，变压器的副线圈连接

一额定电压为8丫的小灯泡心和滑动变阻器R。在线圈所在的空间存在着与线圈平面垂直的磁场，磁

场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。规定垂直于线圈平面向上为8的正方向，则下列说法中

正确的是（）

A.在1.57x10-2一4.71x10-25时间内，尸点的电势高于。点的电势

B.线圈中产生的感应电动势的有效值为6应了

C.小灯泡能正常发光

D.滑动变阻器的滑动端向上滑动时，小灯泡的亮度将减小

【答案】c

【解析】A、由题意磁场的磁感应强度8按如图乙所示的规律变化，根据楞次定律可判断在.1.57x10-2〜

4.71x10-2$时间内，线圈中产生的感应电动势方向为从上向下看逆时针，产生电动势的线圈看成电源，。

为电源的正极，P为电源的负极，所以P点的电势低于Q点的电势，故A错误；

B、根据题意可知线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式e=NBmSa）sina）t,所以感应电动势的最大值

-2

Em=NBmS（o,由图乙知周期为7=6.28x10s=2兀XIO%,所以3="=方券1rad/s=100rad/s,

-2

则最大值/=NBmSa）=100x3.0xIOx0.04返x100V=12y/2V，所以线圈中产生的感应电动势的

有效值为5=空=塔V=12U,故B错误；

y/242

C、原线圈电压U1=E,根据变压器的基本关系可知?=巴，所以/=中d=|xl2V=8l/,小灯泡恰好

172九2九1§

能够正常发光，故C正确；

。、滑动变阻器的滑动端向上滑动时，副线圈的电压不变，即小灯泡两端的电压不变，所以小灯泡的亮度

将不变，故。错误。

故选C。

7.如图所示，矩形金属线圈外〃与理想变压器的原线圈组成闭合电路，灯泡k、G完全相同，当变压器

原线圈中的抽头P置于最上端时，原、副线圈的匝数比为〃：1。矩形线圈而〃在有界匀强磁场中绕

垂直于磁场的曲边匀速转动，且磁场只分布在松边的左侧，磁感应强度大小为8,线圈面积为S,

转动的角速度为3,匝数为N,线圈电阻不计。则下列说法不正确的是（）

A.若减小矩形线圈Med的转速，灯及会变暗

B.在图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最小

C.当抽头P置于最上端时，在线圈外”转动的过程中，电压表示数为竽

2n

D.若仅将线圈Med的转轴平移至ad边处，且转速不变，则电压表示数也不变

【答案】D

【解析】4感应电动势的峰值：Em=NBSa）,若减小矩形线围"cd的转速，角速度3减小，感应电动势减

小，副线圆两端电压减小，由于3减小，电容的容抗增大，流过口的电流减小，灯泡及变暗，故A正确；

8.由图示可知，在图示位置，矩形线圈位于中性面上，此时感应电动势最小，为零，故8正确；

C.设矩形线圈产生的感应电动势的有效值为£则区1*二=空7,解得：E小BS3,原、副线圈的匝

R2R2

数比为〃：1,由变压器的变压比可知，副线圈电压（/=月=啜，故c正确；

D若仅将线圈历cd的转轴平移至ad边处，且转速不变，线圈产生交变电流的有效值变大，副线圈电压变

大，电压表示数变大，故。错误。

本题选不正确的，故选ZX

8.如图甲所示，一匝数为100（匝）、边长为0.5优的正方形线圈在磁感应强度为0.47的匀强磁场中绕转轴

。。'以角速度311rad/s匀速转动，产生的交变电流直接给图乙的电路供电。图乙中的变压器为理想变

压器，原、副线圈的匝数比为10：1,副线圈接有定值电阻和电容器，所有电表均为理想电表，不计

正方形线圈的电阻，下列说法正确的是（）

A.当线圈平面与磁场垂直时，电压表的示数为0

B.若电容器的击穿电压为350匕则电容器不会被击穿

C.若线圈的转速增加一倍，其他条件均不变，则电流表4的示数不变

D.若线圈的转速增加一倍，其他条件均不变，则电流表4的示数也增加一倍

【答案】B

【解析】人线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴转动时产生交变电流，而电压表为交变电流的有效值，则当线

圈平面与磁场垂直时，电压表的示数不为0,故A错误；

8.交变电流的最大值为&皿=NBS3=100x（）.4x25xIO-2x311V=3110V,则副线圈两端电压的最

大值为=：”1V，若电容器的击穿电压为350匕则电容器不会被击穿，故B正确；

CD.若线圈的转速n增加一倍，其他条件均不变，交变电流的最大值Emax=NBS3=NBSx27m,

交流电压增加一倍，由容抗乙=嬴可知"c=熹，但并不满足欧姆定律，所以电流表&的示数会变化,

故CO错误。

故选

9.一阻值为R的定值电阻接在某一电路中，用电流传感器测出电阻中的电流i随时间t变化的关系图像

如图所示，半个周期内为正弦交变电流，半个周期内为方波电流，则在一个周期T内，下列说法正确

的是

A.通过该定值电阻的电荷量为号电阻R产生的热量为西竺

4U4

C.电流的平均值为强+/oD.电流的有效值为强+/o

【答案】B

【解析】8、在一个周期T内，.电阻R产生的热量为Q=/2R”（制故8正确:

D、根据电流的热效应可知/2R7=Q,解得：/=?小故。错误；

A、正弦交流电的最大值为/。，根据线框在磁场中转动形成正弦交流电流的规律可知，

l0R=nBS3,所以正弦交流电流的的变化半个周期内通过电阻R的电荷量为q1二己二乙工二几空上二

2R2RT2

2BST2nBs3T2/TlT

Tl~n-•一=------=--0*—=--Q,

&R2ZTR2兀2…

方波电流的的变化半个周期内通过电阻R的电荷量为42=-/。9

所以一个周期内通过电阻R的电荷量为q=q1+《2=（一=G-}/。7,故A错误；

C、电流的平均值为7=：=（一}/o,故C错误；

故选瓦

10.如图所示，理想变压器原线圈c、"两端接入稳定的交流电压，6是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷

开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表.下列说法中正确的是

A.只将S从“驳接到儿电流表的示数将减半

B.只将S从a驳接到4电压表的示数将减半

C.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半

D.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的;

4

【答案】C

【解析】仇只将S从。驳接到近变压器初级线圈匝数减半，次级电压变为原来的2倍，所以8选项错：

4同时次级消耗的功率变为原来的4倍，初级消耗的功率也为原来4倍，但电压不变，电流表示数应为原

来的4倍，故4选项错；

C只将滑动变阻器K的滑片从中点移到最上端，变压器次级电阻变为原来的2倍，电压不变电流减半，初

级电流也减半，故C选项正确；

D只将滑动变阻器/?的滑片从中点移到最上端，电压不变电流减半，则根据P=U/和输入功率和输出功率

相等，c、d两端输入的功率变为原来的一半，故力选项错误.

故选C»

11.如图，和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置的金属棒油与导轨

接触良好，在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场8,导轨的M。端接理想变压器的初级线圈，

理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C。若用/公匕、

/c分别表示通过R、乙和C的电流，不考虑电容器的瞬间充放电，则下列判断中正确的是（）

N

x

XL

X

TI-

2C

A.若出?棒匀加速直线运动，则/R十0、九H0、Ic-0

B.若他棒匀速直线运动，则4r0、4#0、/c=0

C.若油棒做加速度变小的加速运动，则/RH0、lL=0,Ic=0

D.若H?棒匀减速直线运动，则/R力0、九M0、/c*0

【答案】A

【解析】4C.若帅棒匀加速运动或匀减速运动，原线圈中感应电流均匀增大或均匀减小，穿过副线圈的磁

通量均匀增大或均匀减小，副线圈中产生恒定的感应电动势，由于电容器有隔直的特性，〃=0,而电感

线圈有通直的特性，IL*0,故/RHO、lc=0,故4正确，。错误；

A在ab棒匀速运动过程中，出＞棒产生恒定的感应电动势，左边原线圈中产生恒定的电流，形成恒定的磁

场，穿过右侧的三个副线圈的磁通量不变，则副线圈中没有感应电动势产生，所以/R=0、〃=0、lc=0,

故8错误；

C若乃棒做加速度变小的加速运动，原线圈中产生非均匀变化的交变电流，副线圈中将有感应电流产生,

故/RWO、1L*0,Ic*0,故C错误。

故选4。

12.如图所示，交流电流表4、42、&分别与平行板电容器C、带铁芯的线圈L和电阻R串联后接在同一

个交流电源上，三个电流表各有不同的读数。下列说法正确的是（)

交

流

电

源

A.增大电源频率，&读数增大B.增大电源频率，4读数增大

C.抽去线圈中的铁芯，々读数增大D.增大电容器两极板之间的距离，必读数增大

【答案】C

【解析】4B.交流电的频率变大，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影响，所以公示数将增

大，&示数将减小，公示数不变，故A8错误；

C.线圈对交流的阻碍作用：&=2兀/3若将自感线圈中的铁芯抽出，线圈的自感系数减小，则感抗减小，

所以电流表必读数增大，故C正确：

。电容对交流的阻碍作用：R，=J方，若将电容器两极板间距拉大，电容器的电容减小，容抗增大,

所以小读数减小，故。错误。

故选Co

13.如图所示，理想变压器原线圈接a=220&sin（1007rt）U的正弦交流电源，副线圈电路中为定值电

阻，R是滑动变阻器，所有电表均为理想电表，其中电压表%的示数为22人下列说法正确的是（）

A.变压器原、副线圈的匝数比为10/：1

B.副线圈中电流的频率为100Hz

C.滑片P向下滑动过程中，吟示数不变，必示数变大

D.滑片P向上滑动过程中，Ro消耗功率减小，变压器输入功率增大

【答案】C

【解析】A.电压表和电流表示数均为有效值，分析电路可知，电压表g的示数为副线圈的输出电压，原线

圈的输入电压的有效值为220K,根据m=詈可知，变压器原、副线圈的匝数比10：1,故4错误；

8.原线圈电流的频率为/=吴=50Hz,变压器不改变频率，则副线圈中电流的频率为50Hz,故8错误；

C.滑片。向下滑动过程中，电阻减小，根据欧姆定律可知，4示数变大，输入电压不变，匝数不变，则彩示

数不变，故c正确；

D滑片尸向上滑动过程中，电阻变大，则副线圈输出电流减小，R。消耗功率减小，变压器的输出功率减小，

则输入功率减小，故。错误。

故选C»

二、多选题（本大题共3小题）

14.无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，通过分别安装在充电基座和接收

能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如图所示，充电基座接上220匕50”z家庭用交流电,

受电线圈接上一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）给手机电池充电。已知手

机电池的充电电压为5匕假设在充电过程中基座线圈的磁场全部穿过受电线圈而无能量的损失，下列

说法正确的是（）

A.受电线圈之所以能够给手机电池充电是因为受电线圈发生了自感现象

B.220V,50Hz家庭用交流电电流方向每秒变化100次

C.受电线圈两端的输出电压的电压峰值为10V

D.基座线圈和受电线圈的匝数比为44:1

【答案】BC

【解析】4受电线圈之所以能够给手机电池充电是因为基座线圈和受电线圈发生了互感现象，故4错误；

8.交变电流一个周期内电流方向变化两次，所以220匕50Hz家庭用交流电电流方向每秒变化100次，故8

正确；

C设受电线圈输出电压的有效值为“2,由题知空XE=”T，解得出=5V2V,则电压峰值为U2m=奁〃2=

R2R

101/,故C正确；

D根据电压与匝数成正比得，基座线圈和受电线圈的匝数比为%:町=以2=220:572=44:^2.故。

错误。

故选BC。

15.如图所示，矩形金属线圈与理想变压器的原线圈组成闭合电路，当变压器原线圈中的滑片置于最

上端时，原、副线圈的匝数比为止1。矩形线圈/cd在匀强磁场中绕垂直于磁场的松边匀速转动，磁

感应强度大小为8,线圈