2021年新高考真题物理汇编18 交变电流（解析版）

专题18交变电流

1.（2021高考新课程II卷海南卷）如图，理想变压器原线圈接在〃=220垃sin100m（V）的交流电源上，

副线圈匝数可通过滑片产来调节.当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比勺：叼=2:1,为了使

图中M100V,50W”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（）

A.仅将滑片尸向上滑动

B.仅将滑片P向下滑动

C.仅在副线圈电路中并联一个阳值为20c的电阻

D.仅在副线圈电路中串联一个阻值为20Q的电阻

【参考答案】BD

【名师解析】理想变压器原线圈接在〃=220jIsinl00加（V）的交流电源上，原线圈输入电压U1=22OV,

若原、副线圈的匝数比小：％=2:1,则副线圈输出电压为110V,大于灯泡额定电压100V,为了使图中

“100V,50W”的灯泡能够正常发光，可以仅将滑片尸向下滑动，降低输出电压，也可仅在副线圈电路

中串联一个阻值为20C的电阻，选项BD正确。

2.（2021新高考福建）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻.若变

压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用

电器增加时，图中各电表的示数变化情况是

A.⑥增大，。不变，逋增大

B.⑥增大，漉减小，逋增大

C.⑥增大，。增大，逋减小

D.1©增大，遨不变，逾减小

【参考答案】C

【解题思路】

当住户使用的用电器增加时，变压器副线圈输出电流增大，。增大，。不变，通减小，根据变压器输入

电功率等于输出电功率可知，⑥增大，选项D正确。

3.（2021高考新课程I卷山东卷）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75V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。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1OW；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=10QB.c,P=45WD.P=22.5W

【参考答案］BD

【名师解析】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1°W,根据p=U42/R,

解得U4=10V,对右侧变压器，由变压公式可知，右侧变压器输入电压为U3=20V,由理想变压器功率关系

可得输电线中电流I=0.5A。对左侧变压器，由变压公式可得左侧变压器输出电压为U2=22.5V,由U2=Ir+U3,

解得r=5C,选项B正确A错误；开关S接2时，右侧变压器原、副线圈匝数比为1：2,由P=U2/R可得输

I——7PR

出电压为yPR,根据变压器变压公式，右侧变压器原线圈输入电压U3=2,由P=I2R可得输出电流

g区口,师

5根据变压器变流公式，可得输电线中电流1=2、R0由U2=Ir+U3\即U2=22Rr+2,解得

P=22.5W,选项D正确C错误。

4.（2021年高考广东学业水平选择性测试）某同学设计了一个充电装置，如图5所示.假设永磁铁的

往复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

永破铁后]

W\zLr-1-=]

媒线管匚二1

国5

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

【参考答案】B

【名师解析】根据周期与频率成反比可知交流电的频率为f=l/T=5Hz,原线圈电压最大值为0.05V.根据变

压器变压公式可知副线圈两端电压最大值为3V,选项B正确；变压器输入电压与永磁铁磁场强弱有关,

选项C错误；对于理想变压器，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，选项D错误。

5、（2021高考新课程湖北卷）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大

阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定，直电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中

A.电流表Ai示数减小

B.电流表A2示数增大

C.原线圈输入功率先增大后减小

D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大

【参考答案】A

【解题思路】在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈电路中的等效电阻一直增大，由欧姆

定律可知，电流表A2示数减小，根据变压器变流公式可知，电流表Ai示数减小，原线圈输入功率一直减

小，选项A正确BC错误。由于定值电阻R中电流一直减小，由热功率公式，可知定值电阻R消耗的功率

一直减小，选项D错误。

6.（2021新高考湖南卷）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为4：4，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〃

端的过程中，两个灯泡始终发光目.工作在额定电压以内，下列说法正确的是（）

A.L先变暗后变亮，L?一直变亮

B.L先变亮后变暗，L?一直变亮

C.L先变喑后变亮，L2先变亮后变喑

D.L先变亮后变暗，L2先变亮后变暗

【参考答案】A

【命题意图】本题考查变压器动态变化及其相关知识点。

【解题思路】在滑动变阻器R的滑片从a滑动到b的过程中，在滑动R的中点时，变压器负载电阻最大,

输出电流和输出电功率最小，灯泡L2一直变亮，灯泡L1先变暗后变亮，选项A正确BCD错误。

【名师点评】两个电阻并联，若两个电阻之和为定值，当两个电阻阻值相等时，并联等效电阻最大。

7.（2021新高考辽宁卷）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abed边长为L,线圈处于磁感应强度大小为

B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴00'一角速度3匀速转动，ab边距轴L/4,线圈中感

应电动势的有效值为

A.油亡3

B.—加3

2

c.械3

2

D.—A或23

4

【参考答案】B

【解题思路】面积为I?绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴00'以角速度3匀速转动的线圈，产生的感应电

动势最大值为区事迎2川，有效值为E=Y2笈"版3,选项B正确ACD错误。

22

【易错警示】绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴00'以角速度3匀速转动的线圈，产生的感应电动势最大

值只与线圈面积和转动的角速度有关，与转轴位置无关。

8.（2021新高考北京卷）一正弦式交变电流的i-f图像如图所示。下列说法正确的是

A.在7=0.4s时电流改变方向

B.该交变电流的周期为0.5s

C.该交变电流的表达式为i=2cos5mA

D.该交变电流的有效值为也A

2

【参考答案】C

【解题思路】根据正弦式交变电流的i-/图像可知，在f=0.1s、f=0.3s时电流改变方向，该交变电流

的周期为0.4s,该交变电流的表达式为i=2cos5mA,选项AB错误C正确；该交变电流的最大值为2A,

有效值为&A,选项D错误。

9.（2021年6月浙江选考物理）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7和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（）

【参考答案】D

【名师解析】

因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为U有效值=蚩=«争，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正弦交流电的瞬时值，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，则且Z，选项D正确。

2

【名师点评】本题以三角形波的交变电流图像切入，考查对交变电流有效值的理解。

10.（2021高考河北物理）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3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凡和火2。

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（）

A.通过电阻凡的电流为工

n2

B.电阻R两端的电压力型&

%

c.....

C.%与々的比值为---------

（1因

D.发电机的功率为^---------口-

小

【参考答案】BC

【名师解析】当发电机线圈以角速度。匀速转动时，产生的感应电动势最大值为E”=NB・2L2®,有效值为

E=EM近二6近3,理想变压器原线圈输入电压为UO=E=ONBI^3,匝数为nl的副线圈输出电压

5=IR,由变压器变压公式生二国,可知，与%的比值为%=回竺型，选项C正确；由变压

5%。|%IR.

器变压公唠胃解得电阻&两端的电压为叱华选项B正确：通过电阻耳的电流为卜;

5次2=卫生，选项A错误；发电机的功率为P=S/+U2/2=「用+%"LX型色,选项D错误。

n

\邛2

【名师点评】本题将交流发电机和变压器有机结合，考查相关知识点，属于综合性考查。

11.（2021年1月浙江选考）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感

应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕00,轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所

示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周

A.框内电流方向不变B.电动势的最大值为Um

q=------Q=------

c.流过电阻的电荷"RD.电阻产生的焦耳热R

第16题图

【参考答案】BCD

【名师解析工边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕

00,轴转动，金属框中产生正弦式交变电流，金属框中电流方向周期性变化，电动势的最大值

为Um,选项A错误B正确；金属框转动一周，金属框内的磁通量变化量△G=2BS=2BI?,流

2BL2

过电阻的电荷q=ZX©/R=R'选项C正确；由图乙可知，产生电压有效值为U二Um/&,由

Um=BS3=BL?也解得T二型《，电阻产生的焦耳热Q-《T=d型《二亚也L,选项

TUfnR2RUinR

D正确。

12.（2021新高考天津卷）如图所示，闭合开关后，R=5Q的电阻两端的交流电压为〃=50&sinl0RV,

电压表和电流表均为理想交流电表，则（）

A

A.该交流电周期为0.02sB.电压表的读数为100V

C.电流表的读数为10AD.电阻的电功率为IkW

【参考答案】C

【解题思路】由R=5O的电阻两端的交流电压为〃=50&sinlOmV可知，B=IOJT,该交流电周期为T=2

n/3=0.2s,选项A错误；电压表读数为有效值,50V,选项B错误；由欧姆定律，电流表的读数为I=U/R=10A,

选项