交变电流-2021-2023年高考物理真题分项汇编（江苏专用）（解析版）

专题12交变电流

1.（2023•江苏省高三月考）两人在赤道上站立，各自手握金属绳OP。，的一端，绕东西方向的水平轴沿

顺时针方向匀速摇动，周期为T,将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时为

f=0时刻，则下列说法正确的是（）

A.电路中存在周期为7的变化电流

B.r=0时刻，回路中磁通量最大，电路中电流最大

C./=,时刻，电流向左通过灵敏电流计

D./=（时刻，回路磁通量最大，电路中电流最大

【答案】A

【解析】金属绳在匀强磁场中匀速摇动时，产生周期性变化的电流，所以这个电路中存在周期为T的

T

变化电流，故A正确；在时刻，金属绳向下运动，由右手定则可知，电流向右通过灵敏电流计，故C

T

错误；在f=0时刻和时刻，磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故B、D错误。

2.（2023•江苏南京市高三检测）如图所示为一交流电压随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一

周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（）

C.8VD.3V13V

【答案】B

【解析】在0〜1s内是正弦式电流，则电压的有效值等于3陋V.在1〜3s内是恒定电流，则有效值

3gV29V2U1

等于9V.则在。〜3s内，产生的热量为Rxls+_Fx2s=^x3s,解得V,故选B。

3.（2023•江苏无锡市模拟）如图所示，电阻为r的金属直角线框abed放置在磁感应强度为8的匀强磁

场中，人1两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为/,be长为21,定值电阻阻值为凡线框绕ad连线以角速

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度G匀速转动，从图示位置开始计时，则（

a

xxxx>X

xxxx>R

xxxx>

d

A.线框每转一圈，回路电流方向改变一次

B.〃、d两点间的电压为吸Bp①

25/2①cos必

电流瞬时值的表达式为i=

C.R+r

4BZ2

D.半个周期内通过R的电荷量为而

【答案】D

【解析】线框产生的是正弦式交流电，正弦式交流电在一个周期内电流方向改变2次，故A错误；回

路中产生的感应电动势有效值为E=^=^^=y[2Bl2co,a、d两点间的电压为路端电压。=急?=

空警，故B错误；线框从中性面开始转动，电流瞬时值表达式；於sin°f=^%sinM,C错误；半

R-\~rR-\~rR~\-r

个周期内通过我的电荷量4=了加=器=祟，故D正确。

4.（2023•江苏省常熟中学模拟）图甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L,其两端与两个半

圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕。0,轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图

乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周（）

A.框内电流方向不变

B.电动势的有效值大于学Um

C.流过电阻的电荷量为等

D.电阻产生的焦耳热为皿嘿

【答案】D

【解析】金属框每次经过中性面时框内电流方向都会改变，故A错误；由题图乙可知，金属框产生感

0

应电动势的图像应为完整的正弦曲线，所以电动势的有效值等于2Um,故B错误；金属框转动一周的过程

_TTA04比2

中，流过电阻的电荷量为4=/xWxduTxZxduWxdn-^一,故C错误；设金属框转动的角速度为。，

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2兀任⑹T

则有为=8〃e金属框转动的周期为T=],根据焦耳定律可得电阻产生的焦耳热为。=口^2元，联立上

TiUmBL?

述三式解得。=R,故D正确。

5.（2023・江苏宿迁模拟）如图所示，发电机内部线圈处于磁体和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，磁体

的N、S极间的过渡区域宽度很小，可忽略不计。线圈的匝数为N、面积为S、总电阻为r,线圈所在位置

的磁感应强度大小为瓦当线圈以角速度。匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能

正常发光，则（）

发电机内部径向磁场

A.发电机输出的电流为正弦波交流电

B.灯泡两端电压U=^NBSco

C.感应电动势的有效值是（1+5）U

D.转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零

【答案】C

【解析】线圈在径向磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电动势大小不变，方向做周期性变化，发

电机输出的电流为矩形波交流电，A错误；线圈以角速度。匀速转动时，根据法拉第电磁感应定律，则有

感应电动势的最大值为Em=N3S°,因磁场是辐向磁场，线圈切割磁感线的有效速度大小不变，所以发电机

NBSm

产生的感应电动势的有效值E=N8s°,灯泡两端电压U=R7凡B错误；根据闭合电路欧姆定律，电源

Ur

电动势大小为E=R（R+r）=（1+左）U,C正确；若转动过程中穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产

生感应电动势，D错误。

6.（2023•江苏扬州市检测）如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，。为圆心，为半圆的水平

直径，区域内有磁感应强度大小为8、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在4、。两点各固定一颗水平

的光滑钉子，一个由线软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，

动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r,圆的半径为R,从f=0时刻开始，将导线

上的C点绕圆心。以恒定角速度。从A点沿圆弧移动到。点，导线始终绷紧。此过程导线中（）

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A.张力保持不变

B.感应电流的方向先顺时针后逆时针

C.感应电流随时间t的变化关系为i=sBR2；ncot

D.产生的电热为理磬

【答案】D

【解析】对滑轮E分析可知，两边导线拉力总是相等的，则两边导线与竖直方向的夹角总相等，随着C

点沿圆弧从A点移到。点，AC段与CZ）段导线之和先增大后减小，则AE段与ED段导线之和先减小后增

大，AE段导线与£»段导线的夹角2a先增大后减小，由2Frcosa=mg可知导线的拉力先增大后减小，选

项A错误；设C点转过的角度为6=03根据几何知识可得，线框上在磁场区域内的三角形的面积为S=

1

2-2Z?Z?sin6*=7?2sin6,磁通量为。=BS=BR2sin仇因。角从0到180。，则导线框中的磁通量先增大后减小，

根据楞次定律可知，感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，选项B错误；根据法拉第电磁感应定律E

=后可知，导线框中感应电动势随时间t的变化关系为e=a）BR2cosmt,感应电流随时间t的变化关系为i

a>BR2coscotcoBR2E2T

=;,故c错误；导线框中感应电动势的有效值为E=y,故导线中产生的电热为。=75=

TUDB2K

-2r，故D正确。

7.（2023•江苏省名校联考）如图，一理想变压器油端接交流电源，原线圈匝数为100匝，Ri、&、R3

阻值相等。则当开关S断开时Ri的功率为尸1,当S闭合时R的功率为尸2,且Pi：B=9：25,则副线圈匝

数为（）

A.25B.50C.200D.400

【答案】B

【解析】设原、副线圈的匝数比为“开关断开时原线圈电流为11,开关闭合时原线圈电流为“，由

Pi：尸2=9：25、2=尸7?可知/1："=3：5；设开关断开时副线圈电流为“，开关闭合时副线圈电流为/2’，

设R1=R2=R3=R,则开关断开时副线圈电压为Ui'=h'R=nhR,此时原线圈输出电压为5=冗5'="1限

总电压为U=U1+/1R=〃2/1R+/1R,由欧姆定律可知开关闭合时副线圈电阻为R=0.5R,此时副线圈电压为

2

U2'=h'0.5R=0.5nhR,此时原线圈输出电压为。2="。2，=0.5〃2/2凡总电压为U=U2+hR=0.5nhR+hR,

1

联立解得九=2,则副线圈的匝数为力=5x100=50,故B正确，A、C、D错误。

8.（2023•江苏南京市高三检测）如图，理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，电压表

和电流表均为理想交流电表，以为热敏电阻（温度升高，电阻减小），Ro、Ri为定值电阻，C为电容器，通

电后随着比温度升高，下列说法正确的是（）

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A.Vi表的示数和V2表的示数都不变

B.理想变压器的输入功率减小

C.通过R的电流始终为零，Ri不消耗电能

D.若电容器电容减小，则A2表的示数增大

【答案】A

【解析】理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，则Vi表的示数和V2表的示数都不变，

故A正确；随着KT温度升高，电阻减小，输出电流变大，输入电流也变大，理想变压器的输入功率和输出

功率均增大，故B错误；电容器电势差等于母两端电压，输出电流变化的过程中，Rr两端电压会发生变化，

根据C=£可知，电容器的电荷量改变，说明有电流通过R,凡消耗电能，故C错误；电容器的电容与Ai

表的示数无关，故D错误。

9.（2023•江苏盐城市模拟）“西电东输”是我国实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证.在输送功

率一定的情况下，将输电电压提高为原来的4倍，则输电导线上的电能损失将减小为原来的（）

A-16B-8C-4D-2

【答案】A

P

【解析】根据P线=产凡可得「线=（77）2R,将输电电压提高为原来的4倍，则输电导线上的

1

电能损失将减小为原来的花。故选A。

10.（2023•江苏淮安市模拟）无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在，当电源的电流通

过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流，双方密切配合，

手机成功无线充电。如图为自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二

极管、一个车载充电器构成，发射线圈与接收线圈的匝数比小：&=10：1,若电磁炉两端所加电压为u=

22OV2sin314f（V）,不考虑充电过程中的各种能量损失.则下列说法正确的是（）

A.通过车载充电器的电流为交流电

B.通过车载充电器的电流方向周期性地变化

C.车载充电器两端电压的有效值约为22V

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D.车载充电器两端电压的有效值约为22求V

【答案】D

【解析】接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管具有单向导电性，一个周期内只有半个

Uim

周期的交流电能通过二极管，所以通过车载充电器的电流方向不变，不是交流电，A、B错误；由法=»,

Uim220x1U22TU?

可得接收线圈的电压有效值为。2=丁=一V=22V,由电流的热效应可得一鼠2=-废•7，解得车载充

22

电器两端电压的有效值约为U3=gV,C错误，D正确。

11.（2023•江苏省扬州中学高三检测）如图所示为远距离输电原理图，变压器7\、石为理想变压器,

Ti原、副线圈的匝数比为1：10,於原、副线圈的匝数比为10：1,发电机的输出功率为P,输出电压为U,

用电器Ro两端的电压为0.98U,则输电线的电阻R为（）

U2

A.

P

0.2。2D.喑

c.P

【答案】B

pp

【解析】Ti的输入电流为/=与，输出电流为r=而，则"的输出电流为/,则电阻R上消耗的功率为

p"於

P—0.98（//=2R'解得区=彳-，故选B。

12.（2023•江苏苏州市模拟）如图甲所示，在间接入乙图所示正弦式交流电，通过理想变压器和二

极管。2给阻值R=20。的纯电阻负载供电，已知。、为相同的理想二极管，正向电阻为0,反向电

阻无穷大，变压器原线圈〃i=110匝，副线圈总匝数力2=20匝，。为副线圈中心抽头，为保证安全，二极

管的反向耐压值至少为Uo,设电阻火上消耗的热功率为P,则有（）

甲乙

A.Uo=2(h[2V,P=20W

B.Uo=4OV,尸=80W

C.UQ=40y[2V,P=20W

D.Uo=2OV,尸=20W

【答案】C

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【解析】在AB间接入正弦式交流电的有效值《=220V,变压器原线圈”1=110匝，副线圈物=20匝，

根据卷=点得：U2=40V,而二极管的反向耐压值至少为UO,它需要承受交流电的最大值，所以为=4岫

TJ2?02

V,。为副线圈中心抽头，则电阻R两端电压为20V,所以电阻R消耗的热功率尸为：尸=云=方=20W,

故选C。

13.（2022•江苏赣榆模拟）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头Pi初始位置在副线圈

正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R的阻值为R，滑动变阻器&的最大阻值为9R,

滑片巳初始位置在最右端。理想电压表的示数为U,理想电流表的示数为/。下列说法正确的是（）

A.保持Pi位置不变，巳向左缓慢滑动的过程中，/减小，U不变

B.保持P位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，以消耗的功率增大

C.保持尸2位置不变，Pi向下缓慢滑动的过程中，/减小，U增大

D.保持P2位置不变，Pi向下缓慢滑动的过程中，以消耗的功率减小

【答案】B

【解析】由题意可知，原、副线圈的匝数比为2,则副线圈的电流为2/,根据欧姆定律可得副线圈的电

压有效值为仍=2/以，则变压器原线圈两端的电压有效值为0=25=4/凡，设接入交变电源的电压有效值

为Uo,则UO=4/RI+/R2,可得/=/注玄；保持Pi位置不变，B向左缓慢滑动的过程中，/不断变大，根

4g~rl\2

据欧姆定律有5=4/&,可知变压器原线圈两端的电压有效值变大，输入端接入的电压有效值不变，则R?

两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压、电流都变大，则功率变大，根据原、副线圈

的功率相等，可知Ri消耗的功率增大，故B正确，A错误；设原、副线圈的匝数比为n,同理可得5=网心,

则Uo=//Ri+/&,整理可得/=房合；保持P2位置不变，Pi向下缓慢滑动的过程中，w不断变大，则

/变小，对&由欧姆定律可知可知U不断变小，根据原、副线圈的功率相等可知以消耗的功率为

2

P=IUr/、Rj（Uo-“2雷整理可得尸----%-----'当"=3时’R1消耗的功率有最大值，

可知Ri消耗的功率先增大后减小，故C、D错误。

14.（2023•江苏南京市模拟）如图所示，一平行金属板A8与一线圈组成理想的LC振荡电路，E为电

源，当开关S从1掷向2的同时，有一电子恰从极板中央飞入AB间，电子重力可忽略，射入方向与极板平

行。贝U电子（）

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A.可能从上极板边缘飞出，飞出时动能一定增大

B.可能从下极板边缘飞出，飞出时动能可能不变

C.可能从上极板边缘飞出，飞出时动能可能不变

D.可能从下极板边缘飞出，飞出时动能一定减小

【答案】C

【解析】当开关S从1掷向2后，两板间将产生交变电场（设周期为T）,根据两板间电压的周期性可

知，若电子在板间的运动时间为彳的奇数倍，则电子在板间加速和减速的时间相等，根据对称性可知电子从

两板间射出时的竖直分速度为零，此时电子的动能不变，且电子的竖直分位移方向向上。因为电子一定先

向上加速，其竖直位移一定向上或等于零，所以电子不可能从两板间中轴线的下方射出。综上所述可知A、

B、D错误，C正确。

15.（2023•江苏南通市高三检测）为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温枪对出入人员进

行体温检测。下列关于红外测温枪的说法中正确的是（）

A.红外测温枪接收到的是身体的热量信号

B.体温越高，测温枪接受到最强辐射频率越低

C.体温越高，测温枪接受到最强辐射波长越短

D.红外线属于电磁波，其波长小于紫外线的波长

【答案】C

【解析】红外测温枪接收到的是人体辐射出的红外线，并不是直接接收人体的热量信号，故A错误；

体温越高，测温枪接受到最强辐射频率越高，波长越短，故B错误，C正确；红外线属于电磁波，根据电

磁波谱的排列顺序可知，红外线的波长大于紫外线的波长，故D错误。

16.（2023•江苏泰州市模拟）如图所示的后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级

电磁波（毫米波），并对前车反射的毫米波进行运算，则（）

A.毫米波的频率比可见光高

B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象

C.经前车反射后毫米波的速度将比反射前大

D.前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流

【答案】D

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【解析】从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可