高考物理试题分类专项汇编：交变电流

专题十三交变电流

23年真题

1.（2023山东,7,3分）某节能储能输电网络如图所示发电机的输出电压5=250V,输出功

率500kW。降压变压器的匝数比必：n4=50：1,输电线总电阻R=62.5。,其余线路电阻

不计，用户端电压5=220V,功率88kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的

A.发电机的输出电流为368A

B.输电线上损失的功率为4.8kW

C.输送给储能站的功率为408kW

D.升压变压器的匝数比m：n2=l：44

答案：C由题意知发电机输出电流1尸金=需=20（）04所以人错。用户端电流

UlN5UV

14=^=400A，M=3得u3=ll000V,再由功率相等有P3=P4,即U3l3=U414,得输电线上电流

13=8A,损失功率AP=1R=4kW,所以B错。由能量守恒得储能站功率P5=P1-P3-

AP=（500-88-4）kW=408kW,故C对。输电线上电压损失AU=I3R=8x62.5V=500V,所以

U2=U3+AU=11500V,由理想变压器电压之比与匝数之比的关系有也华=悬「1：46,所

以D错。

2.（2023海南11,4分）（多选）如图是工厂利用“=220应sinIOOKZV的交流电给36V照明

灯供电的电路，理想变压器原线圈匝数为1100,下列说法正确的是（）

A.电源电压有效值为220VlV

B.交变电流的周期为0.02s

C.副线圈匝数为180

D.副线圈匝数为240

答案BC由M=220V2sinIOOKZV可知,&=220/V,o=100匹故。有=220V,故A错误；

由T=空可知,T=Q02s,故B正确;根据理想变压器的变压规律有土旦代入数据得"2=180,

3U2n2

故C正确,D错误。

3.（2023广东,6,4分）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1：2输出功率为8.8kW,原线圈的输入电压“=220应sin（100MV。关于副线圈输出

电流的有效值和频率正确的是（）

A.20A,50HzB.20V2A,50Hz

C.20A,100HzD.20V2A,100Hz

答案A原线圈输入电压的有效值CA=220V,交变电流的频率户衿三等Hz=50Hz,变

压器不改变交变电流的频率，可知副线圈输出电流的频率为50Hz,C、D均错误。根据理

想变压器电压与匝数的规律答=也得口=440V,根据P=S/2可知，副线圈输出电流的有效

U2九2

值，2=20A,A正确,B错误。

4.（2023湖南,9,5分）（多选）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4：1,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L的正方形，共n匝，总阻值为Ro磁体间磁场可视为磁感应强度

大小为B的匀强磁场。大轮以角速度3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R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43

B.灯泡两端电压有效值为3V2nBL2（o

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L的多匝正方形线圈,则灯泡

两端电压有效值为这普

D.若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮

答案:AC大轮和小轮通过皮带传动，皮带不打滑，则大轮和小轮边缘的线速度大小相等,

即3-4r=dr,解得小轮及线圈转动的角速度心=4«）,A正确线圈中产生的感应电动势的最

大值EmriBL?sUnBlAo,则感应电动势的有效值E»1=2鱼nBL73,由闭合电路欧姆定律

可知灯泡两端电压的有效值U=f=V2nBL2®,B错误;若用总长为原来两倍的相同漆包线

绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则线圈匝数为2n,线圈总阻值为2R,线圈中产生的

感应电动势的最大值Em，=2nBL2d=8nBL23,感应电动势的有效值E=蹩=4&nBI73,由闭

合电路欧姆定律可知灯泡两端电压的有效值U=|=^nBL2®,C正确;若仅将小轮半径变

为原来的两倍厕小轮及线圈转动的角速度减小，线圈中产生的感应电动势减小，灯泡两端

电压减小，功率减小，灯泡变暗,D错误。

5.（2023天津,6,5分）（多选）如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器不和降

压变压器A都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为民下列说法正确的是（）

家庭电路

A/的输出电压与72的输入电压相等

B.n的输出功率大于八的输入功率

C.若用户接入的用电器增多，则R消耗的电功率减小

D.若用户接入的用电器减少，则，的输出功率减小

答案BD由于输电过程中输电线上会损耗功率，故Ti输出功率大于A输入功率,Ti输出

电压大于输入电压，故A错误,B正确;由于输入电压不变，所以变压器Ti的输出电压不

变，随着用户接入的用电器增多，家庭电路的电阻变小，则回路中电流变大，根据P损=/无可

知R消耗的电功率增大,C错误;用户接入电路的用电器减少用电器消耗的电功率减少，

即/输出功率减小,D正确。

22年及以往真题

1.（2022浙江6月选考,5,3分）下列说法正确的是（）

A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用

B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向

C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大

D.升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率

答案B磁场对电流有力的作用，静止的电荷不会产生等效电流,所以恒定的磁场不会

对其有力的作用，选项A错误;小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方

向，选项B正确;正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，磁通量变化率最

小,此时电流为零，选项C错误;变压器中，考虑到漏磁因素，副线圈的磁通量变化率小于原

线圈的磁通量变化率，选项D错误。

2.（2022北京,4,3分）某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上,副线圈输出电

压为22000V,输出电流为300mA。该变压器（）

A.原、副线圈的匝数之比为100：1

B.输入电流为30A

C输入电流的最大值为15V2A

D.原、副线圈交流电的频率之比为1：100

答案B由题干知,Ui=220V,02=220005=300mA,由段震卡可得

：z=l：100,/尸30A,A错,B对;/imax=V^/i=30/A,C错;变压器不改变交流电频率,D错。

3.（2022重庆,3,4分）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12V50W”

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220V的交流电后能正常工

作，则（）

A.卤素灯两端的电压有效值为6V2V

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0.24A

D.卤素灯的电阻为968Q

答案B卤素灯上标记的额定电压12V即卤素灯两端的电压有效值,A错误;根据理想

变压器变压的规律可知以="4,B正确;流过卤素灯的电流为片片A*.17A,C错误；

卤素灯的电阻R于若Q=2.88Q,D错误。

4.（2022山东,4,3分）如图所示的变压器输入电压为220V,可输出12V、18V、30V电

压,匝数为“1的原线圈中电压随时间变化为"=Umcos（100兀九单匝线圈绕过铁芯连接交

流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Q的电阻R接在BC两端时，功率为12Wo

下列说法正确的是()

A

B

C

A.m为I100,Um为220V

B.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4A

C.若将R接在AB两端,R两端的电压为18V,频率为100Hz

D.若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5A,周期为0.02s

答案D由单匝线圈所接电压表的读数有号=篙则〃1=2200另外％=220/V,故A

错误面合和等=「代入数据解得,UBC=12V,〃BC=120厕1=喑=1A,故B错误;由

折2妹100兀rad/s得户50Hz,T=；=0.02s,故C错误;R接在AC两端时，/=攻=如A=2.5A,

fR12

故D正确。

5.（2022广东,4,4分）如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,"＞小,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。点的条形磁铁，绕。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)

R

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

答案B由题意知两线圈输出正弦交流电，则e=Emsin（M+9o）,Em=A®S。,又知〃1>物,得

u2

Emt>Em2,U有1>U有2,A错。彳导尸2,D错。条形磁铁与线圈轴线平行时磁通量①

最大,电动势e最小,条形磁铁与线圈轴线垂直时磁通量。最小，电动势e最大，故e尸0

时,02最大,C错。户正确。

6.（2022河北3,4分）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，具发电、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1：〃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

场的磁感应强度为瓦£=0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Uo忽略线圈电阻，下列说法正确的是（）

低速高速发电机等效图

转轴转:升压变压器高压

/|升速齿轮八：I!~I电网

L箱（转速比f*率5七I।一二二

——[xxBx\

A.发电机输出的电压I为鱼电6&

B.发电机输出交变电流的频率为2Mz

C.变压器原、副线圈的匝数比为/7TN3S"Z：U

D.发电机产生的瞬时电动势e=yf2iiNBSnzsinQmzt）

答案C已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1：n的升速齿轮箱带动发电

机线圈转动，则线圈转速为每秒转，其角速度。=2兀位,线圈中的电动势的最大值为

Em=2VBSo=2兀NBS〃z,发电机输出的电压为有效值E*=&nNBSnz,A错误;线圈转动的频

V2

率户为="Z,发电机输出交变电流的频率为nz,B错误;变压器输入电压为鱼必归5位,输出

电压为U,则变压器原、副线圈的匝数比为VI兀NBSnz：U,C正确:发电机产生的瞬时电动

势e-Emsina>t=2nNBSnzsin（27i〃z/）,D错误。

7.（2022浙江1月选考,9,3分）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（）

甲

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

答案A细短铁丝被磁化之后，其作用相当于小磁针，甲图中细短铁丝显示的磁场分布

均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，选项A正确;而乙图中,细短铁丝显示的磁场

分布不均匀，则线圈转动区域磁场不可视为匀强磁场，选项B错误;甲图中线圈在匀强磁

场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时产生的电流才是正弦式交变电流，选项C错误:乙图中

磁场为非匀强磁场，所以线圈匀速转动时不能产生正弦式交变电流，选项D错误。

8.（2022湖南,6,4分）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P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Ri的阻值为尺滑动变阻

器&的最大阻值为9R,滑片2初始位置在最右端。理想电压表⑦的示数为U,理想电流

表⑷的示数为下列说法正确的是（）

A.保持Pi位置不变,2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局消耗的功率增大

C.保持2位置不变,Pi向下缓慢滑动的过程中,/减小,U增大

D.保持2位置不变,R向下缓慢滑动的过程中用消耗的功率减小

答案B本题使用等效法最简捷，如图，对于原线圈回路，将理想变压器等效为电阻，由R

等=1，詈=也4=3以口⑶曷,得R等=（巧曷⑺和“2分别为变压器原、副线圈匝数），若

kURIn2/RI九i

保持Pi位置不变，则R等=4R,尸2向左缓慢滑动，&接入电路的阻值减小，七三,/增

十Q

大,U=U总-IR等,U减小,A项错误;PRJP等=/2.R等,PRJ曾大,B选项正确;若保持P2在最右端

位置不变,&=9R,B向下缓慢滑动,〃2减小,R等增大，/减小,减小,C项错误将

外等效为电源内阻R内，当R等=R内=9R时用消耗的功率最大,Pi向下缓慢滑动,R等由4R

逐渐增大，故以消耗的功率先增大，后减小,D选项错误。

归纳总结在原线圈上接有负载时,可以将不变的电阻等效为电源内阻，借助闭合电路欧

姆定律分析副线圈中功率变化问题，如R等=/内时,P等有最大值。

9.（2022湖北,9,4分）（多选）近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简

化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝。接收线圈

的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他

损耗，下列说法正确的是()

A.接收线圈的输出电压约为8V

B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22：1

C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同

D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同

答案AC因穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,故在相等时间内穿过接收线

圈的磁通量变化量约为发射线圈的80%,故穿过接收线圈的磁通量变化率约为发射线圈

的80%,D错误。由法拉第电磁感应定律,ET年,可得生=0.8四,故5=0.8这G=8V,A正确。

ZALU]72]九1

非理想变压器的原、副线圈的电流比不等于匝数的反比,B错误。原、副线圈中磁通量

仍是在相同时间内各自完成一个周期性的变化，故线圈中交变电流的频率相同,C正确。

10.（2018课标III,16,6分）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方若

该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为QE该电阻上电压的峰值均

为uo,周期均为T,如图所示。则Q方：Q正等于（）

答案D本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳

定律可得,Q方邛*胃弓邛T，Q正=吗包T*?T,故?选项D正确。

KZz\ZlxKZKUX

正

易错点拨正弦式交变电流的有效值是其峰值的段,其他交流电的有效值和峰值间一般

V2

不存在该关系。

11.（2015山东理综,19,6分）如图甲,Ro为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。

左端连接在一周期为To的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过Ro的电流i始终向左,

其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时,a、b间的电压uab为正,

下列*b-t图像可能正确的是（）

答案c圆环内磁场的变化周期为O.5To,则产生的感应电动势的变化周期也一定是

0.5T。,四个图像中，只有C的变化周期是0.5T。,根据排除法可知,C正确。

12.(2014天津理综,7,6分)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.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a表示的交变电动势频率为25Hz

D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V

解析由题图2知t=0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故A正确。由图2知两

次转动所产生的交变电动势的周期之比Ta：Tb=2:3,再由周期与转速的关系n=#导

2

na：nb=3：2,故B错误。因Ta=4xl0-s,故fa=^-=25Hz,C正确。因Ema=15V,而

【a

Em=NBS3=空等，故Emb聿Ema=10V,Eb=^=5V2V,D错误。

TTjjV2

答案AC

图2

解题指导本题考查了交变电动势的产生及描述,涉及交变电动势的四值及其图像。条

件设置较为隐蔽，陷阱设置比较巧妙，对学生的分析能力要求较高，难度中等。解题时应重

点关注图像中提供的所有信息。

13.（2018天津理综,4,6分）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻

可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示，理想交流电流表A、理想交

流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的也

则（）

A.R消耗的功率变为手B.电压表V的读数变为黑J

C.电流表A的读数变为21D.通过R的交变电流频率不变

答案B本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可

知，其电动势的最大值Em=NBS（o,而3=2而,有效值E=?Em,线圈转速变为原来的则

U产E变为原来的、由/=地知5变为原来的电压表读数变为原来的小选项B正确;R

消耗的功率P弯,故R消耗的功率变为原来的;，选项A错误而P出得,UL#，故11

K4K

变为原来的去即电流表读数变为原来的选项c错误;变压器不改变交变电流的频率，故

通过R的交变电流频率变为原来的T，选项D错误。

解题关键正弦交流电的最大值与转速的关系，理想变压器的电流、电压及功率的决定

关系,是解答此题的关键。

14.（2015海南单科,10,5分）（多选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1,原线圈

与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为Ro负载电

阻的阻值R=llRo,。是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5Ro,保持变压器输

入电流不变,此时电压表的读数为5.0丫,则（）

A.此时原线圈两端电压的最大值约为34V

B.此时原线圈两端电压的最大值约为24V

C.原线圈两端原来的电压有效值约为68V

D.原线圈两端原来的电压有效值约为48V

答案AD当R=5R时，访数为5.0V,所以输出电流I出=署,URO=I出R=lV,则变压

05Ko0

器输出电压为6V,由£得到输入电压的有效值为24V,所以原线圈两端电压最大值为

V2Ui«34V,A正确,B错误。因I入：I出=112:m不变，故输入电流不变时输出电流也不变

当负载由R=llRo变为R=5Ro时，由U=IR知副线圈电压由I（Ro+llRo）降到I（Ro+5Ro）=6

V,则副线圈两端原来的电压有效值为12V,原线圈两端原来的电压有效值为48V,C错

误,D正确。

15.（2014山东理综,17,6分）（多选）如图,将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器

接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为

理想电表）的示数分别为220V和2.2Ao以下判断正确的是（）

A.变压器输入功率为484W

B.通过原线圈的电流的有效值为0.6A

C.通过副线圈的电流的最大值为2.2A

D.变压器原、副线圈匝数比m:112=11：3

答案BD对于理想变压器,P入=P出，所以输入功率P入=60x2.2W=132W,A错。

P

h=/=^A=0.6A,B正确。通过副线圈的电流的最大值12m=奁12=2.2鱼A,C错误。变

压器原、副线圈匝数比m: