专题12 交变电流-2024物理高考真题及模考题分类汇编

19/19专题12交变电流1.(2024河北卷考题)4.为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为解得图二的有效值为接在阻值大小相等的电阻上，因此，故选B。2.（2024年新课标考题）7.电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中（）A.电流最小 B.电流最大C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P【答案】BD【解析】如图开始线圈处于中性面位置，当磁极再转过90°时，此时穿过线圈的磁通量为0，故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，此时感应电流方向由Q指向P。故选BD。3.（2024全国甲卷考题）6.如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压不变的情况下，为提高的热功率，可以（）A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动【答案】AC【解析】保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与串联后的总电阻减小，电流增大，根据可知此时热功率增大，故A正确；将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过的电流减小，故热功率减小，故B错误；将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，故C正确；将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，故D错误。4.(2024浙江1月卷考题)5.如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出的交流电，经原、副线圈匝数分别为和的变压器升压至峰值大于，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（）A.B.C.用电压表测原线圈两端电压，示数为D.副线圈输出交流电压的频率是【答案】B【解析】原线圈两端电压的有效值根据电压匝数关系有变压器副线圈电压的峰值根据题意有解得，，故A错误，B正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为，故C错误；根据解得变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是，故D错误。5.（2024年广东卷考题）1.将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（）A.该交流电的频率为 B.通过电阻电流的峰值为C.电阻在1秒内消耗的电能为 D.电阻两端电压表达式为【答案】D【解析】由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为，故A错误；根据图像可知电压峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值，故B错误；电流的有效值为，所以电阻在1s内消耗的电能为，故C错误；根据图像可知其电压表达式为故D正确。6.（2024年湖南卷考题）6．根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（

）A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4PB．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4PC．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8PD．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P【答案】A【解析】如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，则输电线上的电流为转子在磁场中转动时产生的电动势为，当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确；升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故C错误；若阻值增加一倍，输电线路上的电流消耗的功率，故B错误；若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为，消耗的功率，故D错误。7.(2024年湖北卷考题)5.在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡的电阻是灯泡的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡、的电功率之比为（）A.2︰1 B.1︰1 C.1︰2 D.1︰4【答案】C【解析】两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据可知故选C。一、单选题1．（2024·青海·模拟预测）一面积为S的单匝矩形线框的电阻为R，垂直通过线框的磁感应强度B与时间t的关系图像如图所示，下列说法正确的是（）A．交流电的周期为2t0B．磁通量绝对值的最大值为C．t0时刻线框的感应电流为0D．该线框中交变电流的有效值为【答案】D【解析】根据图像可知，磁感应强度的变化周期为，根据法律的电磁感应定律可知，交流电的周期为3t0，故A错误；磁感应强度的最大值为，可知，磁通量绝对值的最大值为，故B错误；根据图像可知，t0时刻磁感应强度的变化率最大，则该时刻的感应电动势达到最大，即t0时刻线框的感应电流达到最大，故C错误；根据法拉第的电磁感应定律有，可知，在内，感应电动势随时间也呈现正弦式变化，在时间内，磁感应强度不变，穿过线框的磁通量不变，没有产生电磁感应现象，感应电动势为0，在内，磁感应强度的函数方程为对上述函数求导，得到该段时间内的感应电动势的瞬时值为感应电动势的周期为，令其有效值为U，则有，解得可知，感应电流的有效值为，故D正确。2．（2024·北京大兴·三模）如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。匝数为20的线圈总电阻为2Ω，当线圈匀速转动时与外电路的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（）A．时，线圈平面与磁场方向平行B．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快C．电阻R的功率为D．线圈的最大磁通量为【答案】C【解析】由图乙可知，时，电流为0，则穿过线圈平面的磁通量最大，即线圈平面与磁场方向垂直，故A错误；图甲所示时刻，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈平面的磁通量最大，穿过线圈的磁通量变化最慢，过B错误；由图乙可知，通过电阻的电流的有效值为电阻R的功率为，故C正确；感应电动势的最大值为又有，，,联立解得，故D错误。3．（2024·北京海淀·二模）类比是研究问题的常用方法。与电路类比就可以得到关于“磁路”（磁感线的通路）的一些基本概念和公式。在电路中可以靠电动势来维持电流，在磁路中靠“磁动势”来维持铁芯中的磁场，如图1所示，磁动势Em=NI，其中N为线圈的匝数，I为通过线圈中的电流。类比闭合电路的欧姆定律，磁路也存在闭合磁路的欧姆定律Em=ΦRm，其中Φ为磁通量，Rm被称为磁阻，磁阻所满足的磁阻定律与电阻定律具有相同的形式，磁阻率可类比电阻率，磁路的串、并联规律可类比电路的串、并联规律。结合以上关于磁路的信息以及你所学过的知识，下列说法不正确的是（）A．变压器铁芯的磁阻率远小于空气的磁阻率B．在国际单位制中，磁阻的单位可以表示为C．不考虑漏磁，图2所示的串联磁路满足Em=Φ(Rm1+Rm2)D．不考虑漏磁，在图3所示的并联磁路中，磁阻小的支路中磁感应强度一定大【答案】D【解析】变压器铁芯的磁阻率远小于空气的磁阻率，故A正确；根据磁阻定律，磁阻的单位为；根据磁感应强度与磁通量的关系有,磁感应强度B的单位为T，电流I的单位为A，时间t的单位为s，质量m的单位为kg，长度l的单位为m，面积S的单位为m2，根据磁动势Em=NI，磁阻的单位可以表示为，故B正确；不考虑漏磁，图2所示的串联磁路满足磁路欧姆定律Em=Φ(Rm1+Rm2)，故C正确；不考虑漏磁，在图3所示的并联电路中，磁阻小的支路中磁通量大，但磁感应强度不一定大，因为磁感应强度与磁通量和面积S的比值有关，故D错误。4．（2024·山东聊城·三模）如图甲所示，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕中心转轴匀速转动，产生的感应电动势如图乙所示，发电机输出端接理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比，副线圈1接额定电压为4V的小灯泡，副线圈2连接定值电阻R。开关S断开时，小灯泡正常发光，理想电流表的示数为1A。开关S闭合后，调整矩形线圈的转速为原来的1.2倍，小灯泡仍正常发光。下列说法正确的是（）A．t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为30°B．矩形线圈的电阻为20ΩC．图乙中瞬时感应电动势e随时间的变化关系为D．开关S闭合后发电机的总功率为开关S闭合前发电机总功率的1.2倍【答案】C【解析】由图乙可知线圈转动的周期为，图乙中瞬时感应电动势e随时间的变化关系为当时，，代入解得则t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为，故A错误，C正确；开关S断开时，小灯泡正常发光，由变压器规律，解得在原线圈由闭合电路欧姆定律得原线圈电压有效值为解得矩形线圈的电阻为，故B错误；开关S闭合，调整矩形线圈的转速为原来的1.2倍，则因为小灯泡仍然正常发光，则，由闭合电路欧姆定律得解得理想电流表的示数为开关S闭合后发电机的总功率为开关S闭合前发电机总功率为，则，故D错误。5．（2024·山东济宁·三模）除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备，某型号除颤仪电路原理如图所示。某次调试时，除颤仪接在220V交流电源上，交流电压表示数为20V，电容器充电完毕，开关由“1”掷向“2”，放电电流平均值为2.8A，放电时间约为，已知电容器电容为。下列说法正确的是（）A．自耦变压器的原副线圈匝数之比为 B．充电完毕后电容器两端的电压为2800VC．升压变压器原副线圈的匝数比约为 D．若去掉二极管该除颤仪依然可正常工作【答案】C【解析】自耦变压器的原副线圈匝数之比为，故A错误；充电完毕后电容器储存的电荷量为则充电完毕后电容器两端的电压为则升压变压器副线圈电压的最大值为，升压变压器原线圈电压的最大值为则升压变压器原副线圈的匝数比为，故B错误，C正确；若去掉二极管，电容器两端接交流的，电容器一直进行充放电，则该除颤仪依然不能正常工作，故D错误。6．（2024·陕西·三模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡、的阻值始终均为。滑动变阻器R的最大阻值为。现将滑动变阻器的滑片由变阻器的中点分别向a、b两端滑动，滑动过程中两个灯泡始终发光且未超出安全电压，下列说法正确的是（）A．滑片向a端滑动时，一直变暗，一直变亮 B．滑片向a端滑动时，一直变亮，一直变亮C．滑片向b端滑动时，一直变暗，一直变亮 D．滑片向b端滑动时，一直变亮，一直变亮【答案】C【解析】当并联电路两支路电阻相等时，并联电阻最大，所以根据并联电路电阻的特点可知，滑动变阻器的滑片从中点向a端或b端的过程中，负载端并联总电阻一直增大，设电源输出电压有效值为U，通过原线圈的电流为I1，通过副线圈的电流为I2，负载端并联电路的总电阻为R，令，则由能量守恒定律及理想变压器规律有，，整理得其中U、n、R0不变，并联电阻一直增大，故I1一直变小，故灯泡L1一直变暗，原线圈两端的电压为则原线圈两端的电压一直变大，原副线圈匝数比不变，根据理想变压器规律可知，副线圈两端电压U2一直变大，则流过灯泡L2的电流为，滑动变阻器的滑片滑动到b端的过程，Rb一直减小，故流过灯泡L2两端电流一直变大，即灯泡L2一直变亮。故选C。7．（2024·四川成都·模拟预测）在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知R，为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（

）A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为u=100sin50πt（V）B．图甲中t=2×10−2s时，穿过线圈的磁通量最大C．Rt处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变D．Rt处温度升高后，变压器的输入功率减小【答案】B【解析】根据图甲可知，Em=100V，T=0.02s，则故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=100sin100πt（V），故A错误；图甲中t=2×10−2s时，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大，故B正确；理想变压器匝数不变，输入电压不变，则电压表V1示数不变，副线圈两端的电压U2不变，Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈回路中的电流I2增大，电压表V2测量Rt两端的电压，根据串并联电路规律及欧姆定律有Ut=U2−I2R则电压表V2示数减小，电压表V1示数与V2示数的比值变大，故C错误；理想变压器匝数不变，输入电压不变，副线圈两端的电压U2不变，Rt处温度升高时，Rt的阻值变小，变压器的输出功率，输出功率变大，理想变压器输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率变大，故D错误。8．（2024·贵州·三模）如图所示，两个线圈绕在一个不闭合的铁芯上，原线圈接电压按规律变化的交流电，副线圈接规格为“220V，100W”的用电器P，该用电器电阻恒定，原、副线圈匝数比为，则用电器P的功率可能为（

）A．100W B．W C．25W D．15W【答案】D【解析】若该变压器为理想变压器，由，可知用电器两端的电压将为由，可知用电器的功率应为25W，但因此变压器不是理想变压器，因此用电器P的功率一定小于25W，故A、B、C错误，D正确。9．（2024·福建·模拟预测）如图，矩形线框切割磁感线产生交流电压，它的匝数、电阻，将其接在理想变压器的原线圈上。“220V22W”的灯泡L正常发光，内阻为10Ω的电风扇M正常工作，电流表A的示数为0.3A。导线电阻不计，电压表和电流表均为理想电表，不计灯泡电阻的变化，矩形线框最大电流不能超过20A。以下描述正确的是（）A．矩形线框转动过程中磁通量的变化率最大值为25VB．电风扇输出的机械效率约为99.1％C．原、副线圈的匝数比D．若将电风扇去掉，则小灯泡变亮，电流表的示数变大【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律，有解得，故A错误；副线圈电路中，灯泡与电风扇并联，灯泡L正常发光，则电风扇M的电压为电风扇所在支路电流为电风扇输出的机械效率约为，故B正确；原、副线圈的匝数比为，又由闭合电路欧姆定律，可得联立解得，故C错误；若将电风扇去掉，副线圈电阻增大，电流表示数减小，导致原线圈电流减小，原线圈的端电压增大，副线圈电压随之增大，则小灯泡变亮，故D错误。10．（2024·辽宁丹东·二模）图甲为交流发电机示意图，图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场，A为理想电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时，电刷E、F之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知，下列说法正确的是（

）A．时，穿过线圈平面的磁通量最大B．时，线圈中感应电流的方向为DCBADC．E、F之间电压的瞬时值表达式为D．当线圈从图示位置转过60°时，电流表的示数为0.5A【答案】B【解析】时，电动势有最大值，根据可知穿过线圈平面的磁通量最小，故A错误；时，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向为DCBAD，故B正确；E、F之间电压的瞬时值表达式为，故C错误；

电流表所读为有效值，所以，故D错误。11．（2024·广西·一模）在图甲中，理想变压器的原、副线圈匝数之比，滑片置于副线圈的中点．在图乙中，滑动变阻器最大阻值，滑动触头置于的中央。两电路的输入端都接交流的正弦交流电，输出端各接一个阻值的定值电阻和理想交流电压表。两电压表的读数、分别为（）A．， B．，C．， D．，【答案】A【解析】根据可知交流电的有效值为对甲电路，根据电压表等于匝数比可得，解得对乙电路，有则有故选A。二、多选题12．（2024·湖北·模拟预测）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻R1的阻值为10Ω，电阻箱R2的初始阻值为20Ω，灯泡L阻值恒为20Ω，电流表的内阻不计。下列说法正确的是（）A．原线圈中的电流方向每秒钟改变50次B．原副线圈磁通量变化率之比为C．电流表示数为4.4AD．当时，副线圈功率达到最大【答案】CD【解析】由题意可知，交表电流的周期为每个周期交变电流方向改变2次。所以每秒钟改变100次，故A项错误；理想变压器，其原副线圈磁通量变化率之比相等，即为，故B项错误；设副线圈电压为U2，原线圈电压为U1，R1两端电压为，则，又因为理想变压器，所以有设灯泡电流为I，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则电流关系有由欧姆定律有联立解得，即电流表的示数为4.4A，故C项正确；．把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则又因为理想变压器有，，联立解得R的功率为可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则解得，故D项正确。13．（2024·湖北·三模）如图所示为理想变压器，已知匝，匝。电阻。电源为理想交流电源。开关S1闭合S2断开时的电功率和开关S2闭合S1断开时的电功率相等。则线圈的匝数可能为（）A．20 B．40 C．60 D．80【答案】BD【解析】把定值电阻和理想交流电源可等效为一个内阻为的电源。和可分别与变压器等效为定值电阻。有两种情况下和消耗的功率相等。一种是和等效电阻相等，有，可求得匝第二种情况是和等效电阻的乘积等于等效内阻的平方，有可求得匝，故选BD。14．（2024·全国·开学考试）2022年12月20日，世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站（图甲所示）全部机组投产发电，它的建成投产对减少碳排放具有重要意义。如图乙所示，采用高压输电可减少输电线上电能的损耗，发电机组发出电压有效值一定的交流电，经理想变压器升压后向外输电，再经理想变压器降压后接入电网。假设输电线总电阻r保持不变，下列说法正确的是（）A．输电电压U一定时，发电功率P加倍，则输电线损耗功率变为原来的4倍B．输电电压U一定时，发电功率P加倍，则入网功率也加倍C．发电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半D．发电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线损耗功率减半【答案】AC【解析】由可知输电线电流输电线损耗功率输电电压U一定时，发电功率P加倍，输电线损耗功率变为原来的4倍，A正确；入网功率，发电功率P加倍时，入网功率没有加倍，B错误；由可知，发电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半，C正确；由可知，发电功率P一定时，输电电压U加倍，输电线损耗功率变为原来的，D错误。15．（2024·黑龙江·三模）如图所示，质量，长L=1m、（电阻的水平导体棒ab，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为电阻不计。阻值为R=1Ω的定值电阻用导线与圆环相连接，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导体棒ab在外力F作用下以速率v=2m/s绕两圆环的中心轴OO'匀速转动，ab在圆环最低点时记为t=0时刻，重力加速度取10m/s²，电流表为理想交流表，其他电阻不计。下列说法正确的是（）A．电流表的示数为1AB．定值电阻两端的电压为C．从t=0到0.5s的过程中，通过导体棒ab的电量为0.5CD．从t=0到0.5s的过程中，外力F做的功为3J【答案】AD【解析】导体棒ab在圆环最低点时，速度v与磁感线垂直，有效切割速度最大，经过时间t导体棒速度与磁感线夹角为导体棒的有效切割速度为则感应电动势随时间的变化规律为电动势最大值为感应电流最大值为电流表示数为电流有效值，故电流表示数为，A正确；导体棒ab两端的电压为，B错误；导体棒ab做圆周运动的周期为因，故在时间内，通过导体棒ab的电量为，C错误；从到的过程中，由能量守恒有，D正确。16．（2024·河北保定·三模）一座小型水电站通过理想升压变压器和理想降压变压器向较远处的用户输送电能，如图所示。已知发电机的输出电压为U，输出功率为P；用户处的电压为，消耗的功率为，两变压器间线路的总电阻为R，其余线路电阻不计，由此可计算出（

）A．输电效率 B．两变压器间的距离C．升压变压器的原、副线圈匝数比 D．降压变压器的原、副线圈匝数比【答案】ACD【解析】输电效率为，故可计算出输电效率，故A符合题意；由于不知道单位长度输电线的电阻，故无法计算出两变压器间的距离，故B不符合题意；输电线上损失的功率，升压变压器副线圈电压为升压变压器的原、副线圈匝数比为故可计算出升压变压器的原、副线圈匝数比，故C符合题意；降压变压器原线圈电压为降压变压器的原、副线圈匝数比为故可计算出降压变压器的原、副线圈匝数比，故D符合题意。17．（2024·山东烟台·二模）某实验小组利用如图所示的电路模拟研究远距离输电。图中交流电源电压为，定值电阻为，小灯泡L的规格为“6V

3.6W”，接通电路调节两个变压器，使小灯泡始终以额定功率工作，此时理想变压器原副线圈的匝数比为，理想变压器原副线圈的匝数比为。则下列说法中正确的是（

）A．和的乘积小于1B．越大电路的输电效率越高C．若，则R上消耗的功率为0.2WD．若，则变压器的输出电压为38V【答案】ACD【解析】由于两个变压器之间的输电线电阻上会有电压降，理想变压器输出电压等于对应的输入电压与上电压降之和，则有匝数比满足，由于，则有，A正确；越大输出的电压越低，输出电压越低，要使灯泡以额定功率正常工作，则需要输电线上的电流越大，则输电线损失的电功率越大，电路的输电效率越低，B错误；对变压器，输出电流与输入电流的比值满足对灯泡则有若，则上电流为0.1A，其消耗的电功率，C正