2025届高考物理一轮复习专项训练：交变电流与远距离输电

2025届高考物理一轮复习专题训练交变电流与远距离输电

一、单选题

1.如图所示，下列图中从图示位置开始计时，面积为S的单匝线圈均绕其对称轴或中

心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度①匀速转动，能产生正弦交变电动势

e=BScosincot的是（）

2.如图所示，理想变压器原线圈与定值阻值。月串联后接在输出电压恒定的正弦交流

电源。、6两副线圈电路中接有电阻箱R和定值电阻鸟，电流表A1、A?和电压表

Y、V?均为理想电表，增大电阻箱R的阻值，下列说法正确的是（）

A.A］的示数增加B.A?的示数增加C.V2的示数增加D.V的示数不变

3.如图所示为无线充电宝给手机充电的工作原理图。充电时，手机与阻值R=2Q的

电阻串接于受电线圈两端。和d,并置于充电宝内的送电线圈正上方，送电线圈与受

电线圈的匝数比为1:3,两线圈自身的电阻忽略不计。当m间接上3V的正弦交变电

流后，手机两端的输入电压为5V,流过手机的电流为1A,则（）

A.受电线圈cd两端的输出电压为9VB.ab端的输入功率为7W

C.流经送电线圈的电流为3AD.充电效率一定小于55.6%

4.如图所示为一交变电流的图象，则此交变电流的有效值为（）

C.10AD.2.5V10A

5.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产

生的交变电动势的图象如图乙所示，则（）

A.线框产生的交变电动势的频率为100Hz

B./=0.01s时线框平面与中性面重合

C.用电压表测量该交流电压时，读数为3HV

D.将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须等于311V

6.某变压器内部示意图如图所示，定值电阻与、&分别连在理想变压器原，副线圈

上，且«=4与，理想变压器原，副线圈匝数之比为2:1,左侧接线柱接在交流电源

上，则与、&的功率之比为（）

C.l:2D.l:3

7.如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，单匝矩形线圈在磁感应强度为5的匀强

磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴0。匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变

电阻R连接，与R并联的交流电压表为理想电表，当尺=10。时电压表示数是10V,

线圈内阻不计。图乙是矩形线圈磁通量⑦随时间/变化的图像。则（）

O'

A.可变电阻R消耗的电功率为20WB.ls内电流方向变化50次

C.图甲所示位置的电流瞬时值为aAD.磁通量的最大值为Lwb

1071

8.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为3:1,&为阻值随温度升高而减

小的热敏电阻，与为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表.原线圈所接电压M随时

间。按正弦规律变化，如图乙所示.下列说法正确的是（）

AU/V

A.理想变压器输入、输出功率之比为3:1

B.理想变压器原、副线圈中的电流之比为3:1

C.u随/变化的规律为〃=54sinl（Xto（V）

D.若热敏电阻&的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大

9.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:4,正弦交流电源电压为

U=200V,电阻凡=10。，&=20Q,滑动变阻器&最大阻值为40。，滑片P处于正

中间位置，则下列说法中正确的是（）

A.通过用的电流为8A

B.电压表读数为160V

C.若向上移动P,电压表读数将变大

D.若向上移动P,变压器副线圈输出功率将变大

10.交流电源与电阻用、鸟及理想交流电压表按图甲所示的方式连接，

K=20Q,%=1OQ，交流电压表的示数是20V,图乙是交流电源输出电压M随时间/

变化的图像，则()

交

流

电

源

A.通过/的电流％随时间/变化的规律是力=20cos1O〃(A)

B.通过用的电流z；随时间。变化的规律是,=20sinl(W(A)

C.R2两端的电压的随时间。变化的规律是与=20cosl0MV)

D.R2两端的电压与随时间。变化的规律是与=20sinl0m(V)

11.下图是输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器4和降压变压器△都认为是

理想变压器，中间输电电路电阻为已下列说法正确的有()

家庭电路

A.(输出电压与石输入电压相等

B.7；输出功率大于输入功率

C.若用户接入的用电器增多，则R功率降低

D.若用户接入的用电器增多，则5输出功率降低

12.如图示电路，电源为交流电源，输出电压的有效值回恒定，理想变压器的原、副

线圈匝数比为2:1,三个定值电阻耳、&、鸟的阻值相同，开关断开时用消耗的功率为

片；开关闭合时属消耗的功率为则片：已为()

A.1:4B.25:81C.9:17D.5:9

二、多选题

13.如图所示的理想变压器电路中，电流表、电压表均为理想交流电表，在心万两端

输入正弦交流电压，三个定值电阻与、鸟、&的阻值相等，变压器原、副线圈的匝数

比为3：2,则下列说法正确的是（）

A.电流表A］与A2的示数之比为2：3

B.电压表V］与V?的示数之比为4：3

C.电阻与与&消耗的功率之比为16：9

D.a、6端的输入功率与副线圈的输出功率之比为3：2

14.图甲为判断检测电流大小是否发生变化的装置，的方向如图所示，该检测电

流在铁芯中产生磁场，磁感应强度与检测电流A成正比。现给金属材料制成的霍尔元

件（如图乙所示，其长、宽、高分别为氏d）通以恒定工作电流/,通过右侧电压

表示数的变化来判断/。的大小是否发生变化，下列说法正确的是（）

A.M端应与电压表的“一”接线柱相连

B.要提高检测灵敏度可适当减少高度d的大小

C.如果仅将工作电流反向，电压表的接线柱连线位置无需改动

D.当霍尔元件尺寸给定，工作电流/不变时，电压表示数变大，说明检测电流变大

15.在如图所示的电路中，定值电阻分别为A=4。、凡=6。、&=3。、6=6。，现

在"、N两点间加上稳恒电压，下列说法正确的是（）

A.M、N间的总电阻为19QB.R|和&两端的电压比为2:3

C.流过R2和4的电流比为1：2D.&和&并联部分的电阻大于叫

三、填空题

16.图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联

后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。

（1）研究此交变电流的波形，发现从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向

上的“尖峰，，经历的时间为imin,则手摇发电机线圈转动的平均角速度为

________rad/So

（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电

流的瞬时值表达式为A,Imin内电流方向改变次。

17.某照明电路的正弦交流电的电压为220V,则它的有效值是V,峰值是

_____Vo

四、计算题

18.如图所示，边长为L、电阻为H的“匝正方形金属框abed,水平放置在磁感应强

度为5的、范围足够大的匀强磁场中，在外力作用下绕其〃边匀速转动，转动周期为

T.磁场方向与〃边垂直，与水平面夹角为仇求：

(1)图示位置穿过金属框的磁通量；

(2)从图示位置开始计时，在转动一周的过程中外力所做的功。

参考答案

1.答案：A

解析：BD.由图中可知，线圈转动时磁通量始终等于零，线圈不会产生感应电动势，

BD错误；A.由图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从中性面开始匀速

转动，产生了正弦式的交变电动势为e=5Sosind,A正确;C.由图中可知，线圈在匀强

磁场中绕垂直于磁场方向的轴从垂直于中性面位置开始匀速转动，产生了正弦式的交

变电动势为e=BSo>cosa,C错误。故选A。

2.答案：C

解析：将变压器的副线圈电阻等效在原线圈电路上，有

7?效46+R)

n2

则对原线圈电路由闭合电路的欧姆定律有

A.增大电阻箱R的阻值，则R效变大，可知人变小，即A1的示数变小，故A错误；

D.电压表V］所测电压为

因人变小，则q变大，即电压表V］的示数变大，故D错误；

B.由理想变压器两端的电流与匝数关系有

/口=12n2

因变小，则因右变小，即AZ的示数变小，故B错误；

C.根据理想变压器两端的电压与匝数关系有

5=建

%〃2

因q变大，则4变大，即Vz的示数增加，故c正确。

故选c。

3.答案：D

解析：A.根据题意，受电线圈cd两端的输出电压为。2=NR+U=1AX2Q+5V=7V

故A错误；B.根据题意知q：q=3V:7V=3:7/珥：巧故判断送电线圈与受电线圈非

理想线圈，因为几=7丫乂1人=7亚故时端的输入功率大于7亚，故B错误;C.根据B

项解题思路知，送电线圈与受电线圈非理想线圈，故々：伯力右：人解得流经送电线圈的

电流人w3A故C错误;D.如果是理想变压器，则根据电压与匝数比的关系知受电线圈

cd两端的输出电压为。2'=9V电路的总的输入功率为。2Z，电池产生的热功率为

故充电效率〃=皿工2=3-幺＜55.6%故D正确。故选D。

-U2I29U2

4.答案：D

解析：交流电的有效值是根据电流的热效应定义的，设有一电阻R接入稳压直流电源

中时通过电阻的电流为/。，在时间T=0.02s内产生的焦耳热为Qo，将该电阻接入图示

交流电中，在时间T=0.02s内产生的焦耳热为Q则应有&=Q即

［古］火彳+［专1氏:=/：氏丁其中彳=54，2=15人解得/0=2.5&54根据有效值定

义可知该直流电流即为图示交流电的有效值。故选D。

5.答案：B

解析：A.线框产生的交变电动势的周期为0.02s,频率为/=T=50Hz故A错误；

B/=0.01s时电动势的瞬时值为零，线框平面与中性面重合，故B正确；C.由图乙可

一F

知，线框产生的交变电动势最大值为3UV,有效值为石=寸。220V故C错误；D.将

它加在电容器上时，电容器的耐压值必须小于等于3UV,故D错误。故选B。

6.答案：B

解析：与的功率片=式=£,变压器次级电压，即&两端电压为=，尺

1R14与«12

的功率鸟=史="=耳，故选B。

殳4殳

7.答案：C

解析：A.由题知，电压表示数是10V,即为变电流电压的有效值，则可变电阻R消耗

的电功率为

£2IO2

PR=-=—W=10W

RR10

故A错误；

B.由图可知，交变电流的周期为0.02s,频率为50Hz,所以Is内电流方向变化100

次，故B错误；

C.图甲所示位置磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，则有

Em=10V2V

则此时电流为

=V2A

mR

故C正确；

D.由乙图可知，周期为0.02s,则角速度为

a）=—=100兀rad/s

T

根据

Em=BS8=<Pmco

可得

m10兀

故D错误。

故选C。

8.答案：D

解析：理想变压器输入功率与输出功率之比为1:1,故A错误；变压器原、副线圈中

的电流大小与匝数成反比，有4=4='，故B错误；由题图乙可知交流电压最大值

，2修3

Um=2772V,周期T=0.02s,则角速度。=100兀出（1/5,"=27&5m100m（丫），故C

错误；由题图甲知电压表的读数总等于输入电压的有效值，所以电压表示数不变，变

压器的副线圈电压也不变，热敏电阻仆的温度升高时阻值减小，则电流表的示数变

大，故D正确.

9.答案：B

解析：AB、滑动变阻器滑片P处于中间位置，a=20Q,设通过与的电流为/,根据

电流与匝数成反比则副线圈电流为Q.25I,故原线圈两端电压％=。-明=200-10],

副线圈两端电压。2=。25/(鸟+叫)=0.25/(20+20)=101,根据理想变压器的变压比可

U.n,200-10/1

知：/=」，即J7,解得：/=16A,则。2=10/=10X16V=160V,电

〃210/4

压表读数是160V,故A错误，B正确；C、若向上移动P,副线圈总电阻减小，则输

出电流变大，根据变流比可知，输入电流变大，电阻与分压变大，原线圈输入电压变

小，则输出电压变小，电压表读数将变小，故C错误；D、外电路的电阻等于电源内

电阻时，电源输出功率最大可知，若向上移动P,4电阻减小，等效电阻：

%效=2(与+叫)，原来/效<6，R等效减小时副线圈输出功率将变小，故D错误。

故选：Bo

10.答案：A

解析：CD.电压表的示数是电压的有效值，即&两端的电压的有效值为20V,由题图

乙可知，交流电源输出电压随时间按照余弦规律变化，所以凡两端的电压的最大值为

20瓜，CD错误；AB.电路中的电流的有效值为/="=^A=2A则电路中电流的

R210

最大值为/m=20A两电阻串联，通过均、&的电流相等，由题图乙可知

。=牛=10兀rad/s交流电源输出电压按照余弦规律变化，则通过"的电流随时间/变

化的规律是d=2ecoslOm(A),B错误，A正确。故选A。

11.答案：B

解析：AB.由于输电过程中电阻R要产生热量，会损失功率，故7；输出功率大于心输

入功率;7；输出电压大于心输入电压，故A错误，B正确;C.由于输入电压不变，所以变

压器I的输出变压不变，随着用户接入的用电器增多，导致用户端的等效电阻变小，

则电流变大，根据库=厂火，可知R功率增大;故C错误;D.用户接入电路的用电器越

多，用电器消耗功率增大，即心输出功率增大，故D错误。故选:B。

12.答案:B

解析：令匝数比为仁2,三个电阻阻值为R,开关断开时，变压器和用、叫等效电阻

为2k2R,则通过用的电流为/1=/行则片=//=焉;开关闭合时，凡被短路，

2

变压器和凡等效电阻为kR,则通过用的电流为12=邛一则K=="则

-12k2R+R25R

［：2=25:81,所以选B.

13.答案：BC

解析：A.副线圈端鸟、&，并联可得/副=2人，由变压器电流和匝数的关系可得

k

广二,=耳，联立可得电流表A1与Az的示数之比为7=」=、，故A错误；B.电压

表V1的示数为％=/内，电压表V2的示数为。2=/2与，三个定值电阻与、&、&的

阻值相等，可得»=g，故B正确；C.电阻与消耗的功率6=/：用，电阻叫消耗的功

率A=/；4=/；4，可得24,故C正确；D.电阻&消耗的功率鸟=/；&，a、b端

的输入功率与副线圈的输出功率之比为以：%=(<+£+6):(£+6)=17:9,故D错

误。

14.答案：BD

解析：A.图甲中检测电流/。通过线圈，根据安培定则，线圈在铁芯中产生逆时针方向

的磁场，霍尔元件是金属材料制成，处于向上的磁场中，定向移动的自由电子受到垂

直纸面向外的磁场力而偏转到外侧面上，使得霍尔元件外侧面电势低，内侧面电势

高，所以应该是M端与电压表的“+”接线柱相连，A错误；B.当霍尔元件内外侧面电压

稳定时，内部电子受力平衡，则有*3=4^,I=nqbdv,可得U=里,要提高检测

bned

灵敏度，工作电流/恒定时、可以减小d的方法，B正确；C.如果仅将检测电流反向，

线圈在铁芯中产生顺时针方向的磁场，霍尔元件处于向下的磁场中，电子受到垂直纸

面向里的磁场力而偏转到内侧面上，使得霍尔元件外侧面电势高，内侧面电势低，N

端与电压表的“+”接线柱相连，C错误；D.由＞3=42,可知。=丫劭，当霍尔元件尺

b

寸给定即人不变，工作电流/不变即V不变，电压表示数。变大，说明霍尔元件所处

的磁场磁感应强度增大，