2020-2022年高考物理真题分训练 13 交流电（教师版含解析）

专题13交流电

【2022年高考题组】

1、（2022•湖南卷・T6）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头耳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。定值电阻凡的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P?

初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为下列说法正确的是（）

A.保持R位置不变，P?向左缓慢滑动的过程中，/减小，U不变

B.保持耳位置不变，P?向左缓慢滑动的过程中，与消耗的功率增大

C.保持R位置不变，R向下缓慢滑动的过程中，/减小，U增大

D.保持P?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

【解析】

AB.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

5=2以\

则变压器原线圈的电压有效值为

设输入交流电的电压有效值为U。，则

4=4出+/叫

可得

47?j+R、

保持耳位置不变，P?向左缓慢滑动的过程中，/不断变大，根据欧姆定律

(7,=4IR

可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则此两端的电,玉不断变小，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，可知凡消耗的功率增大，故B

正确，A错误；

CD.设原副线圈的匝数比为〃，同理可得

U、=tvIR,

则

2

U。=nIRi+IR2

整理可得

/=*

几2R]+4

保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，〃不断变大，则/变小，对凡由欧姆定律可知

U=IR2

可知U不断变小，根据原副线圈的功率相等可知用消耗的功率

P=IU.（Z—”2）

整理可得

P.U；

6_R2

虫焉+2%

nA1

可知〃=3时，R]消耗的功率有最大值，可知%消耗的功率先增大，后减小.故CD错误。

故选B。

2、（2022•山东卷・T4）如图所示的变压器，输入电压为220V,可输出12V、18V、3OV电压，匝数为%的

原线圈中电随时间变化为，=UmCOs（lOCm）.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12c的电阻R接在8。两端时，功率为12W。下列说法正确的是（：）

A.m为1100匝，为220V

B.BC间线圈匝数为120匝，流过H的电流为1.4A

C.若将R接在4B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

【解析】

A.变压器的输入电压为220V,原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值

为220夜V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为

“二220V

7-0.1V

解得原线圈为2200匝，A错误；

B.根据图像可知，当原线圈输入220V时，8C间的电压应该为12V,故BC间的线圈匝数关系有

^=—=120

10.1V

8c间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为

P12W.

/r——二]AA

BCUBC12V

B错误；

C.若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，间的电压应该为18V。根据交流电原线

圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100万，故交流电的频率为

/=-=—=50Hz

T27r

C错误；

D.若将R接在AC端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AC间的电压应该为30V,根据欧姆定律可

知，流过电阻R的电流为

智帮A=2.5A

交流电的周期为

T=—=—=0.02s

f①

D正确。

故选D。

3、（2022•浙江6月卷・T5）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

【解析】

A.恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；

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，B正确；

C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0,c错误；

D.根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。

故选B。

4、（21）22•浙江1月卷・T9）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（）

甲乙

A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场

B.乙国中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场

C.甲组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

【解析】

A.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，故A正确；

B.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能看成匀强磁场，故B错误；

C.根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故C

错误；

D.乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误；

故选Ao

5、（2022•湖北・T9）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

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

【解析】

A.根据

勺_80%.

%U2

可得接收线圈的输出电压约为S=8V；

B.根据

勺_

nT-80%7,

可得

88

~5

故B错误；

C.变压器是不改变其交变电流的频率的，故C正确；

D.由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与

穿过接收线圈的不相同，故D错误。

故选ACo

[2021年高考题组】

1.（2021・山东卷）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1：3,输入电压为7.5V的正

弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10C。开关S接1时，右侧变压器原、

副线圈匝数比为2：1,R上的功率为10W；接2时，匝数比为1：2,R上的功率为P。以下判断正确的是（）

A.r=1（K2B.r=5Q

C.P=45WD.P=22.5W

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】当开关S接1时，左侧变压器次级电压

S=3x7.5V=22.5V

电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压

U4=4PR=\OV

电流

/4=^-=IA

4R

则右侧变压器初级电压

q=：xiov=2ov

电流

L=-xlA=0.5A

32

则

，3

当开关s接2时，设输电电流为/,则右侧变压器的次级电流为0.5/；右侧变压两边电压关系可知

U2-Ir0.5IR

匕出

解得

/=3A

则R上的功率

P=(0.5Z)2/?=22.5W

故选BDo

2.(2021・湖南卷)如图，理想变压器原、副线圈质数比为4：々，输入端C、。接入电压有效值恒定的交变

电源，灯泡L、L2的阻值始终与定值电阻凡的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从。端滑动到人端的过程

中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是()

世。

JCL20

z)o-0—।।--------1-----------------------

A.L先变暗后变亮，L2一直变亮

B.Li先变亮后变暗，L2一直变亮

C.Li先变暗后变亮，L2先变亮后变暗

D.Li先变亮后变暗，L2先变亮后变暗

【答案】A

【解析】

副线圈的总电阻为

11]

《%+&PR。+Rpb

解得

纹_（%+■）.（-+-〃）（&+R卬）（人+4/

♦一（.+（/+（凡+♦“，）—2&+R

则滑动变阻器R的滑片从。端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，

u-U2jYu（丫

根据等效电阻关系有/=—=△—=--1=—为，则等效电阻先增大后减小，

A2八\ni）h⑺

4一

由欧姆定律有

《先减小后增大，乙先减小后增大，则《先变暗后变亮。

根据

U\=U-IR,U2=^U.

n\

由于人先减小后增大，则副线圈的电压&先增大后减小，

通过L2的电流为42=p,2,则滑动变阻器R的滑片从4端滑到。端过程中，R面逐渐减小，副线圈

火0+附加

的电压力增大过程中42增大；

在副线圈的电压U2减小过程中，通过Ro的电流为/惕=万刍丁凡伊逐渐增大，则越来越小，

所以T=ATT%J即k先变暗后变亮，4一直变亮。

故选Ao

3.（2021・广东卷）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往亚运动在螺线管中产生近似正弦

式交流电，周期为0.2s,电压最大值为0.05V,理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线

圈匝数比为1：60,下列说法正确的是（）

A.交流电的频率为10Hz

B,副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

【答案】B

【解析】

A.周期是T=0.2s,频率是

/=y=5Hz

故A错误；

B.由理想变压器原理可知

II_I

U2n2

解得，副线两端的最大电压为

-%

故B正确；

C.根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越人，变压器的输入电压会越

大，故C错误；

D.由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。

故选B。

4.（2021.河北卷）如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为8的匀强

磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为〃°、々和〃2,两个副线圈分别接有电阻飞和&，当发电机

线圈以角速度/匀速转动时，理想电流表读数为/,不计线圈电阻，下列说法正确的是（)

n.ln^IR.

A.通过电阻R的电流为一」B.电阻用两端的电压为

n2

C八.〃。与j々八口的红江比.近值N为BR-COD.“发、士电5机3的功上缶率-u为.\2f2-N--B--l}-(-o-I-(口n.+~%丝)

困人

【答案】BC

【解析】

AB.由题知理想电流表读数为/,则根据欧姆定律

U\=IR\

根据变压器电压与匝数的关系有

“0_00〃0_。0

---—~---

/Ujn2U2

代入数据有

uQ=&出，s=

4

再由欧姆定律有

U2=hRi

可计算出

h=也1

~〃内

综上可知，A错误、B正确；

C.由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有

E「

Emax=N8217(0,Uo=-7n=-=yJ2NBL2co

v2

由选项AB知

Uo=

%

则

%近NBUCD

丁--

C正确；

D.由于变压器为理想变压器则有

Po=Pi+P2=V\I+Uih=RRi+U2I2

代入选项ABC公式有

p_近NBE叫〃；—十〃温、

%I邛2>

由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为Po,D错误。

故选BCo

5.（2021•浙江卷）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期丁和最大值

相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（）

D.U〈近又

C.

22

【答案】D

【解析】

因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为

由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的E弦交流电的瞬时值，则实线

所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则

u号

故选D。

【2020年高考题组】

1.（2020・江苏卷）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串

联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器

电路

A.是一种降压变压器

B.能测量直流电路的电流

C.原、副线圈电流的频率不同

D,副线圈的电流小于原线圈的电流

【答案】D

【解析】A.原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。

B.电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。

C.电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。

D.原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。故选

Do

2.（2020♦浙江省1月学业水平测试选考沏图所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。

甲图中变压器原副线圈的匝数比为勺，电压表读数为U,乙图中变压器原副线圈的匝数比为卷，电流表读

【答案】B

【解析】根据理相变压器的电压和电流规律:

U1

4=1

/七

解得甲图中高压线电压为

乙图中高压线电流为

，。=f

“2

故B正确，ACD错误。故选B。

3.（2020浙江卷）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率尸=100kW,发电机的电压250V,经

变压器升压后向远处输电，输电线总电阻凡戈=8。，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知

输电线上损失的功率a=5kW,假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是

A.发电机输出的电流A=40A

B.输电线上的电流/戏=625A

C.降压变压器的匝数比%:%=190:11

D.用户得到的电流乙二455A

【答案】C

【解析】A.根据电功率公式

P=UI

发电机输出电流

7.=—=400A

q

A错误；

R.输电线上损失功率5kW.ril

=25A

故B错误；

C.降压变压器原副线圈得到的功率为

PA=P-P线=95kW

根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得

/5000W

线J=V8Q=U

「小一95000W—190

220V

C正确；

D.用户得到的功率为95kW,用户得到的电流

D错误。故选C。

4.（2020・山东卷）图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比小：/22=22：3,输入端。、b所接电压〃随时间，的

变化美系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15C,额定电压为24V。定值电阻4=1（）。、&=5C,滑动变阻

器R的最人阻值为1OC。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（）

220五

2310%

A.1CB.5cC.6QD.8c

【答案】A

【解析】输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）

根据理想变压器电压规律Ua=」«i■可知副线圈电压有效值为

3

u巧5=—x220V=30V

22

灯泡正常工作，根据欧姆定律可知分压为2