高考物理試題分類專項匯編：交變電流

專題十三交變電流

23年真題

1.（2023山東,7,3分）某節(jié)能儲能輸電網絡如圖所示發(fā)電機的輸出電壓5=250V,輸出功

率500kW。降壓變壓器的匝數比必：n4=50：1,輸電線總電阻R=62.5。,其余線路電阻

不計，用戶端電壓5=220V,功率88kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的

A.發(fā)電機的輸出電流為368A

B.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲能站的功率為408kW

D.升壓變壓器的匝數比m：n2=l：44

答案：C由題意知發(fā)電機輸出電流1尸金=需=20（）04所以人錯。用戶端電流

UlN5UV

14=^=400A，M=3得u3=ll000V,再由功率相等有P3=P4,即U3l3=U414,得輸電線上電流

13=8A,損失功率AP=1R=4kW,所以B錯。由能量守恒得儲能站功率P5=P1-P3-

AP=（500-88-4）kW=408kW,故C對。輸電線上電壓損失AU=I3R=8x62.5V=500V,所以

U2=U3+AU=11500V,由理想變壓器電壓之比與匝數之比的關系有也華=懸「1：46,所

以D錯。

2.（2023海南11,4分）（多選）如圖是工廠利用“=220應sinIOOKZV的交流電給36V照明

燈供電的電路，理想變壓器原線圈匝數為1100,下列說法正確的是（）

A.電源電壓有效值為220VlV

B.交變電流的周期為0.02s

C.副線圈匝數為180

D.副線圈匝數為240

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

由T=空可知,T=Q02s,故B正確;根據理想變壓器的變壓規(guī)律有土旦代入數據得"2=180,

3U2n2

故C正確,D錯誤。

3.（2023廣東,6,4分）用一臺理想變壓器對電動汽車充電。該變壓器原、副線圈的匝數比

為1：2輸出功率為8.8kW,原線圈的輸入電壓“=220應sin（100MV。關于副線圈輸出

電流的有效值和頻率正確的是（）

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

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

答案A原線圈輸入電壓的有效值CA=220V,交變電流的頻率戶衿三等Hz=50Hz,變

壓器不改變交變電流的頻率，可知副線圈輸出電流的頻率為50Hz,C、D均錯誤。根據理

想變壓器電壓與匝數的規(guī)律答=也得口=440V,根據P=S/2可知，副線圈輸出電流的有效

U2九2

值，2=20A,A正確,B錯誤。

4.（2023湖南,9,5分）（多選）某同學自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通

過皮帶傳動（皮帶不打滑），半徑之比為4：1,小輪與線圈固定在同一轉軸上。線圈是由漆

包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為Ro磁體間磁場可視為磁感應強度

大小為B的勻強磁場。大輪以角速度3勻速轉動,帶動小輪及線圈繞轉軸轉動，轉軸與磁

場方向垂直。線圈通過導線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設發(fā)電時燈

泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內，下列說法正確的是（）

A.線圈轉動的角速度為43

B.燈泡兩端電壓有效值為3V2nBL2（o

C.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈,則燈泡

兩端電壓有效值為這普

D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮

答案:AC大輪和小輪通過皮帶傳動，皮帶不打滑，則大輪和小輪邊緣的線速度大小相等,

即3-4r=dr,解得小輪及線圈轉動的角速度心=4?）,A正確線圈中產生的感應電動勢的最

大值EmriBL?sUnBlAo,則感應電動勢的有效值E?1=2魚nBL73,由閉合電路歐姆定律

可知燈泡兩端電壓的有效值U=f=V2nBL2?,B錯誤;若用總長為原來兩倍的相同漆包線

繞制成邊長仍為L的多匝正方形線圈,則線圈匝數為2n,線圈總阻值為2R,線圈中產生的

感應電動勢的最大值Em，=2nBL2d=8nBL23,感應電動勢的有效值E=蹩=4&nBI73,由閉

合電路歐姆定律可知燈泡兩端電壓的有效值U=|=^nBL2?,C正確;若僅將小輪半徑變

為原來的兩倍廁小輪及線圈轉動的角速度減小，線圈中產生的感應電動勢減小，燈泡兩端

電壓減小，功率減小，燈泡變暗,D錯誤。

5.（2023天津,6,5分）（多選）如圖是輸電線為用戶輸電的示意圖，電路中升壓變壓器不和降

壓變壓器A都認為是理想變壓器，中間輸電線上的總電阻為民下列說法正確的是（）

家庭電路

A/的輸出電壓與72的輸入電壓相等

B.n的輸出功率大于八的輸入功率

C.若用戶接入的用電器增多，則R消耗的電功率減小

D.若用戶接入的用電器減少，則，的輸出功率減小

答案BD由于輸電過程中輸電線上會損耗功率，故Ti輸出功率大于A輸入功率,Ti輸出

電壓大于輸入電壓，故A錯誤,B正確;由于輸入電壓不變，所以變壓器Ti的輸出電壓不

變，隨著用戶接入的用電器增多，家庭電路的電阻變小，則回路中電流變大，根據P損=/無可

知R消耗的電功率增大,C錯誤;用戶接入電路的用電器減少用電器消耗的電功率減少，

即/輸出功率減小,D正確。

22年及以往真題

1.（2022浙江6月選考,5,3分）下列說法正確的是（）

A.恒定磁場對靜置于其中的電荷有力的作用

B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向

C.正弦交流發(fā)電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流最大

D.升壓變壓器中，副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率

答案B磁場對電流有力的作用，靜止的電荷不會產生等效電流,所以恒定的磁場不會

對其有力的作用，選項A錯誤;小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方

向，選項B正確;正弦交流發(fā)電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，磁通量變化率最

小,此時電流為零，選項C錯誤;變壓器中，考慮到漏磁因素，副線圈的磁通量變化率小于原

線圈的磁通量變化率，選項D錯誤。

2.（2022北京,4,3分）某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上,副線圈輸出電

壓為22000V,輸出電流為300mA。該變壓器（）

A.原、副線圈的匝數之比為100：1

B.輸入電流為30A

C輸入電流的最大值為15V2A

D.原、副線圈交流電的頻率之比為1：100

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

：z=l：100,/尸30A,A錯,B對;/imax=V^/i=30/A,C錯;變壓器不改變交流電頻率,D錯。

3.（2022重慶,3,4分）低壓鹵素燈在家庭電路中使用時需要變壓器降壓。若將“12V50W”

的交流鹵素燈直接通過變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工

作，則（）

A.鹵素燈兩端的電壓有效值為6V2V

B.變壓器原、副線圈的匝數比為55：3

C.流過鹵素燈的電流為0.24A

D.鹵素燈的電阻為968Q

答案B鹵素燈上標記的額定電壓12V即鹵素燈兩端的電壓有效值,A錯誤;根據理想

變壓器變壓的規(guī)律可知以="4,B正確;流過鹵素燈的電流為片片A*.17A,C錯誤；

鹵素燈的電阻R于若Q=2.88Q,D錯誤。

4.（2022山東,4,3分）如圖所示的變壓器輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V電

壓,匝數為“1的原線圈中電壓隨時間變化為"=Umcos（100兀九單匝線圈繞過鐵芯連接交

流電壓表，電壓表的示數為0.1V。將阻值為12Q的電阻R接在BC兩端時，功率為12Wo

下列說法正確的是()

A

B

C

A.m為I100,Um為220V

B.BC間線圈匝數為120,流過R的電流為1.4A

C.若將R接在AB兩端,R兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A,周期為0.02s

答案D由單匝線圈所接電壓表的讀數有號=篙則〃1=2200另外％=220/V,故A

錯誤面合和等=「代入數據解得,UBC=12V,〃BC=120廁1=喑=1A,故B錯誤;由

折2妹100兀rad/s得戶50Hz,T=；=0.02s,故C錯誤;R接在AC兩端時，/=攻=如A=2.5A,

fR12

故D正確。

5.（2022廣東,4,4分）如圖是簡化的某種旋轉磁極式發(fā)電機原理圖。定子是僅匝數n不同

的兩線圈,"＞小,二者軸線在同一平面內且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等,

且均連接阻值為R的電阻，轉子是中心在。點的條形磁鐵，繞。點在該平面內勻速轉動

時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法

正確的是)

R

A.兩線圈產生的電動勢的有效值相等

B.兩線圈產生的交變電流頻率相等

C.兩線圈產生的電動勢同時達到最大值

D.兩電阻消耗的電功率相等

答案B由題意知兩線圈輸出正弦交流電，則e=Emsin（M+9o）,Em=A?S。,又知〃1>物,得

u2

Emt>Em2,U有1>U有2,A錯。彳導尸2,D錯。條形磁鐵與線圈軸線平行時磁通量①

最大,電動勢e最小,條形磁鐵與線圈軸線垂直時磁通量。最小，電動勢e最大，故e尸0

時,02最大,C錯。戶正確。

6.（2022河北3,4分）張家口市壩上地區(qū)的風力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應

地之一，具發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示。已知風輪機葉片轉速為每秒z轉，通過轉速比

為1：〃的升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉動，發(fā)電機線圈面積為S,匝數為N,勻強磁

場的磁感應強度為瓦￡=0時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直。發(fā)電機產生的交變電流

經過理想變壓器升壓后，輸出電壓為Uo忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）

低速高速發(fā)電機等效圖

轉軸轉:升壓變壓器高壓

/|升速齒輪八：I!~I電網

L箱（轉速比f*率5七I?一二二

——[xxBx\

A.發(fā)電機輸出的電壓I為魚電6&

B.發(fā)電機輸出交變電流的頻率為2Mz

C.變壓器原、副線圈的匝數比為/7TN3S"Z：U

D.發(fā)電機產生的瞬時電動勢e=yf2iiNBSnzsinQmzt）

答案C已知風輪機葉片轉速為每秒z轉,通過轉速比為1：n的升速齒輪箱帶動發(fā)電

機線圈轉動，則線圈轉速為每秒轉，其角速度。=2兀位,線圈中的電動勢的最大值為

Em=2VBSo=2兀NBS〃z,發(fā)電機輸出的電壓為有效值E*=&nNBSnz,A錯誤;線圈轉動的頻

V2

率戶為="Z,發(fā)電機輸出交變電流的頻率為nz,B錯誤;變壓器輸入電壓為魚必歸5位,輸出

電壓為U,則變壓器原、副線圈的匝數比為VI兀NBSnz：U,C正確:發(fā)電機產生的瞬時電動

勢e-Emsina>t=2nNBSnzsin（27i〃z/）,D錯誤。

7.（2022浙江1月選考,9,3分）如圖所示,甲圖是一種手搖發(fā)電機及用細短鐵絲顯示的磁場

分布情況，搖動手柄可使對稱固定在轉軸上的矩形線圈轉動;乙圖是另一種手搖發(fā)電機及

磁場分布情況，皮帶輪帶動固定在轉軸兩側的兩個線圈轉動。下列說法正確的是（）

甲

A.甲圖中線圈轉動區(qū)域磁場可視為勻強磁場

B.乙圖中線圈轉動區(qū)域磁場可視為勻強磁場

C.甲圖中線圈轉動時產生的電流是正弦交流電

D.乙圖線圈勻速轉動時產生的電流是正弦交流電

答案A細短鐵絲被磁化之后，其作用相當于小磁針，甲圖中細短鐵絲顯示的磁場分布

均勻，則線圈轉動區(qū)域磁場可視為勻強磁場，選項A正確;而乙圖中,細短鐵絲顯示的磁場

分布不均勻，則線圈轉動區(qū)域磁場不可視為勻強磁場，選項B錯誤;甲圖中線圈在勻強磁

場中繞垂直磁場的轉軸勻速轉動時產生的電流才是正弦式交變電流，選項C錯誤:乙圖中

磁場為非勻強磁場，所以線圈勻速轉動時不能產生正弦式交變電流，選項D錯誤。

8.（2022湖南,6,4分）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數相同，滑動觸頭P初始位置在副

線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻Ri的阻值為尺滑動變阻

器&的最大阻值為9R,滑片2初始位置在最右端。理想電壓表⑦的示數為U,理想電流

表⑷的示數為下列說法正確的是（）

A.保持Pi位置不變,2向左緩慢滑動的過程中,/減小,U不變

B.保持P位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中局消耗的功率增大

C.保持2位置不變,Pi向下緩慢滑動的過程中,/減小,U增大

D.保持2位置不變,R向下緩慢滑動的過程中用消耗的功率減小

答案B本題使用等效法最簡捷，如圖，對于原線圈回路，將理想變壓器等效為電阻，由R

等=1，詈=也4=3以口⑶曷,得R等=（巧曷⑺和“2分別為變壓器原、副線圈匝數），若

kURIn2/RI九i

保持Pi位置不變，則R等=4R,尸2向左緩慢滑動，&接入電路的阻值減小，七三,/增

十Q

大,U=U總-IR等,U減小,A項錯誤;PRJP等=/2.R等,PRJ曾大,B選項正確;若保持P2在最右端

位置不變,&=9R,B向下緩慢滑動,〃2減小,R等增大，/減小,減小,C項錯誤將

外等效為電源內阻R內，當R等=R內=9R時用消耗的功率最大,Pi向下緩慢滑動,R等由4R

逐漸增大，故以消耗的功率先增大，后減小,D選項錯誤。

歸納總結在原線圈上接有負載時,可以將不變的電阻等效為電源內阻，借助閉合電路歐

姆定律分析副線圈中功率變化問題，如R等=/內時,P等有最大值。

9.（2022湖北,9,4分）（多選）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術得到了廣泛應用，其簡

化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數為1100匝。接收線圈

的匝數為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,忽略其他

損耗，下列說法正確的是()

A.接收線圈的輸出電壓約為8V

B.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22：1

C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同

D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同

答案AC因穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,故在相等時間內穿過接收線

圈的磁通量變化量約為發(fā)射線圈的80%,故穿過接收線圈的磁通量變化率約為發(fā)射線圈

的80%,D錯誤。由法拉第電磁感應定律,ET年,可得生=0.8四,故5=0.8這G=8V,A正確。

ZALU]72]九1

非理想變壓器的原、副線圈的電流比不等于匝數的反比,B錯誤。原、副線圈中磁通量

仍是在相同時間內各自完成一個周期性的變化，故線圈中交變電流的頻率相同,C正確。

10.（2018課標III,16,6分）一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內產生的熱量為Q方若

該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內產生的熱量為QE該電阻上電壓的峰值均

為uo,周期均為T,如圖所示。則Q方：Q正等于（）

答案D本題考查交變電流的有效值及焦耳定律。根據交變電流有效值的定義及焦耳

定律可得,Q方邛*胃弓邛T，Q正=嗎包T*?T,故?選項D正確。

KZz\ZlxKZKUX

正

易錯點撥正弦式交變電流的有效值是其峰值的段,其他交流電的有效值和峰值間一般

V2

不存在該關系。

11.（2015山東理綜,19,6分）如圖甲,Ro為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內。

左端連接在一周期為To的正弦交流電源上，經二極管整流后，通過Ro的電流i始終向左,

其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內圓環(huán)a端電勢高于b端時,a、b間的電壓uab為正,

下列*b-t圖像可能正確的是（）

答案c圓環(huán)內磁場的變化周期為O.5To,則產生的感應電動勢的變化周期也一定是

0.5T。,四個圖像中，只有C的變化周期是0.5T。,根據排除法可知,C正確。

12.(2014天津理綜,7,6分)如圖1所示，在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的

轉速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉動,產生的交變電動勢圖像如圖2中曲線a、b所示，則

()

A.兩次t=0時刻線圈平面均與中性面重合

B.曲線a、b對應的線圈轉速之比為2：3

C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25Hz

D.曲線b表示的交變電動勢有效值為10V

解析由題圖2知t=0時兩次轉動產生的瞬時電動勢都等于零，故A正確。由圖2知兩

次轉動所產生的交變電動勢的周期之比Ta：Tb=2:3,再由周期與轉速的關系n=#導

2

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

【a

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

TTjjV2

答案AC

圖2

解題指導本題考查了交變電動勢的產生及描述,涉及交變電動勢的四值及其圖像。條

件設置較為隱蔽，陷阱設置比較巧妙，對學生的分析能力要求較高，難度中等。解題時應重

點關注圖像中提供的所有信息。

13.（2018天津理綜,4,6分）教學用發(fā)電機能夠產生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機（內阻

可忽略）通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交

流電壓表V的讀數分別為I、U,R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉速變?yōu)樵瓉淼囊?/p>

則（）

A.R消耗的功率變?yōu)槭諦.電壓表V的讀數變?yōu)楹贘

C.電流表A的讀數變?yōu)?1D.通過R的交變電流頻率不變

答案B本題考查正弦交流電的產生原理、理想變壓器。由正弦交流電的產生原理可

知，其電動勢的最大值Em=NBS（o,而3=2而,有效值E=?Em,線圈轉速變?yōu)樵瓉淼膭t

U產E變?yōu)樵瓉淼摹⒂?=地知5變?yōu)樵瓉淼碾妷罕碜x數變?yōu)樵瓉淼男∵x項B正確;R

消耗的功率P彎,故R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?，選項A錯誤而P出得,UL#，故11

K4K

變?yōu)樵瓉淼娜ゼ措娏鞅碜x數變?yōu)樵瓉淼倪x項c錯誤;變壓器不改變交變電流的頻率，故

通過R的交變電流頻率變?yōu)樵瓉淼腡，選項D錯誤。

解題關鍵正弦交流電的最大值與轉速的關系，理想變壓器的電流、電壓及功率的決定

關系,是解答此題的關鍵。

14.（2015海南單科,10,5分）（多選）如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數之比為4：1,原線圈

與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為Ro負載電

阻的阻值R=llRo,。是理想電壓表?，F(xiàn)將負載電阻的阻值減小為R=5Ro,保持變壓器輸

入電流不變,此時電壓表的讀數為5.0丫,則（）

A.此時原線圈兩端電壓的最大值約為34V

B.此時原線圈兩端電壓的最大值約為24V

C.原線圈兩端原來的電壓有效值約為68V

D.原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V

答案AD當R=5R時，訪數為5.0V,所以輸出電流I出=署,URO=I出R=lV,則變壓

05Ko0

器輸出電壓為6V,由￡得到輸入電壓的有效值為24V,所以原線圈兩端電壓最大值為

V2Ui?34V,A正確,B錯誤。因I入：I出=112:m不變，故輸入電流不變時輸出電流也不變

當負載由R=llRo變?yōu)镽=5Ro時，由U=IR知副線圈電壓由I（Ro+llRo）降到I（Ro+5Ro）=6

V,則副線圈兩端原來的電壓有效值為12V,原線圈兩端原來的電壓有效值為48V,C錯

誤,D正確。

15.（2014山東理綜,17,6分）（多選）如圖,將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變壓器

接在正弦交變電源上。閉合開關S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表（均為

理想電表）的示數分別為220V和2.2Ao以下判斷正確的是（）

A.變壓器輸入功率為484W

B.通過原線圈的電流的有效值為0.6A

C.通過副線圈的電流的最大值為2.2A

D.變壓器原、副線圈匝數比m:112=11：3

答案BD對于理想變壓器,P入=P出，所以輸入功率P入=60x2.2W=132W,A錯。

P

h=/=^A=0.6A,B正確。通過副線圈的電流的最大值12m=奩12=2.2魚A,C錯誤。變

壓器原、副線圈匝數比m: