2025届高考物理二轮热点专项训练精选：交变流电与变压器

2025届高考二轮热点专项训练精选 交变电流与变压器 一、选择题 1、手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化．当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是 A. 交流电压的变化周期变为原来的一半 B. 穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半 C. 交流电压的最大值变为原来的一半 D. 交流电压的有效值变为原来的倍 答案：C 解析： 根据可知，当线圈的转速变为原来的一半时，周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值为，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E=nBSω可知，交流电压的最大值变为原来的一半，选项C正确；根据可知，交流电压的有效值变为原来的一半，选项D错误． 2、如图所示为一正弦式交变电流的图像。由图可知，这个电流的（　　） A. 有效值为6A B. 有效值为A C. 频率为100Hz D. 频率为200Hz 答案：B 解析： 】AB．由图可知，这个电流的最大值为6A，有效值为 故A错误，B正确； CD．由图知，周期为0.02s，则频率为 故CD错误。 故选B。 3、如图为交流发电机的示意图，N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，外电路接有阻值的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是（ ） A. 电流变化的周期为0.01s B. 电流表的示数为2A C. 线圈经过图示位置，电流方向改变 D. 线圈在图示位置时，产生的电动势为20V 答案：D 解析： A．由可知 解得 电流变化的周期 故A错误； B．由可知电压的有效值为 电流表示数 故B错误； C．线圈经过中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，故C错误； D．线圈在图示与中性面垂直的位置时，产生的电动势最大，为20V。故D正确。 故选D。 4、如图是某交流发电机的示意图。当线圈绕垂直于匀强磁场方向的转轴匀速转动时，电路中产生电流的最大值为，外电路的电阻为。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为。下列说法正确的是（ ） A. 在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为零 B. 在图示位置，线圈中的电流方向为 C. 在一个周期内，外电路产生的焦耳热为 D. 从图示位置开始计时，线圈中电流随时间变化的关系式为 答案：A 解析：图示位置为中性面，磁通量最大，磁通量的变化率最小且为零，电流最小也为零，故 正确，错误；电路中电流的有效值为，在一个周期内，外电路产生的焦耳热为，故 错误；从图示位置计时，线圈中电流 随时间 变化的关系式为，故 错误。 5、正弦交变电源与电阻、理想交流电压表按照图1方式连接，已知电阻 ，交流电压表示数为。图2是通过电阻的电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（ ） 图1 图2 A. 电阻两端的电压随时间变化的规律是 B. 电阻两端的电压随时间变化的规律是 C. 通过电阻的电流随时间变化的规律是 D. 通过电阻的电流随时间变化的规律是 答案：D 解析：由图2可得，交流电的周期为，则有，电阻 两端的电压的最大值为，电阻 两端的电压 随时间 变化的规律是，通过电阻 的电流 随时间 变化的规律是，故选。 6、交流发电机的简化结构如图所示，两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场。已知水平匀强磁场的磁感应强度大小，矩形线框共100匝，面积，电阻不计。线框绕垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，通过熔断电流（有效值）为10A的保险丝与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”的灯泡，下列说法正确的是（　　） A. 若灯泡正常发光，通过保险丝的电流为0.2A B. 为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20：11 C. 线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量为 D. 线框中产生的感应电动势的有效值为 答案：A 解析：AD．发电机产生感应电动势的最大值为 ① 有效值为 ② 设灯泡正常发光时通过保险丝的电流为I1，根据理想变压器原、副线圈功率相等可得 ③ 解得 故A正确，D错误； B．为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为 故B错误； C．线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量为 故C错误。 故选A。 7、如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为100：1，其原线圈两端接入正弦式交变电压u，u=311sin100πt V，副线圈通过交流电流表与变阻器R相连。若不考虑交流电压表和交流电流表内阻的影响，则下列说法正确的是（　　） A. 交流电压表的示数为3.11V B. 滑动变阻器的滑片向下滑动，交流电压表的示数减小 C. 滑动变阻器的滑片向下滑动，交流电流表的示数增大 D. 滑动变阻器的滑片向下滑动，变压器的输入功率减小 答案：C 解析： A．交流电的电压有效值为 根据 可得 因此 故A错误； B．由于原线圈的电压保持不变，匝数比不变，无论滑动变阻器阻值如何变化，副线圈两端的电压也保持不变，故B错误； C．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由于副线圈两端的电压不变，因此副线圈电流增大，电流表的示数增大，故C正确； D．根据 结合C选项分析可知当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器消耗的功率增大，因此变压器的输入功率增大，故D错误。 故选C。 8、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，原线圈接220V的正弦交流电源，副线圈接的负载电阻，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ） A. 电流表的示数为4.0A B. 电压表的示数为31.1V C. 若负载电阻的阻值减小，电压表的示数减小 D. 若负载电阻的阻值减小，变压器的输入功率增大 答案：D 解析： AB．原线圈接220V的正弦交流电源，根据理想变压器原、副线圈电压表等于匝数比 可得副线圈的输出电压为 V 则电压表的示数为22V，根据欧姆定律可得 A 故AB错误； C．电压表的示数由原线圈电压和线圈匝数之比决定，则若负载电阻的阻值减小，电压表的示数不变，故C错误； D．若负载电阻减小，根据可知副线圈的输出功率变大，原线圈的输入功率也变大，故D正确。 故选D。 9、某次实验中，将理想变压器原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接灯泡L1和滑动变阻器R，电路中分别接入理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当滑动变阻器的滑片P向下滑动的过程中（ ） A. A1示数变小，A1与A2示数的比值不变 B. A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C. V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D. V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 答案：D 解析：AB．滑片P向下滑动后，变压器副线圈的负载电阻减小，原线圈的电压V1不变，匝数比不变，故V2不变，由欧姆定律可得A2示数变大，由于理想变压器P2 = P1，所以初级电流也变大，即A1示数变大，而A1与A2示数的比值等于变压器匝数的倒数比，则比值不变，AB错误； CD．由于理想变压器原线圈电压有效值不变，则副线圈电压不变，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，C错误，D正确。 故选D。 10、如图甲所示，理想变压器的原线圈接在交流电源上，副线圈接有Ω的电阻，原、副线圈匝数之比为10∶1，交流电压表的示数是20.0V，电流表、电压表均可看作理想电表。图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像。则下列说法正确的是（　　） A. 电流表的读数为2.0A B. 变压器的输入功率与输出功率之比为10∶1 C. 变压器原、副线圈磁通量的变化率之比为10∶1 D. 电源输出电压瞬时值的表达式（V） 答案：D 解析： A．次级电流有效值为 原、副线圈匝数之比为10∶1，可知初级电流为I1=0.2A，选项A错误； B．变压器的输入功率与输出功率相等，选项B错误； C．变压器原、副线圈共用相同的铁芯，则磁通量的变化率相等，选项C错误； D．变压器输入电压为 电源输出电压瞬时值的表达式 选项D正确。 故选D。 11、图1是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图2所示的正弦交流电压，并加 在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。取=1.4，下列说法正确的是（　　） A. 开关闭合后电压表的示数为5V B. 才能实现点火 C. 才能实现点火 D. 将钢针替换为钢球，更容易引发电火花 答案：B 解析： A．电压表显示的是有效值，由题图可知，其正弦式交流电的最大值为5V，所以其有效值为 故A错误； BC．有题意可知，瞬时电压大于5000V即火花放电，也就是副线圈输出电压最大值 由于是理想变压器有 所以实现燃气灶点火的条件是 故B正确，C错误； D．引发电火花利用的是尖端放电，所以钢针更容易引发电火花，故D错误。 故选B。 12、图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。当风速为v时，线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 线圈中电流的表达式为 B. 磁铁的转速为10r/s C. 风速为2v时，线圈中电流的表达式为 D. 风速为2v时，线圈中电流的有效值为1.2A 答案：C 解析： A．因 线圈中电流的表达式为 选项A错误； B．磁铁的转速为 选项B错误； C．风速为2v时，磁铁转速变为原来的2倍，则角速度变2倍，根据 可知，感应电动势最大值变为原来的2倍，感应电流最大值变为原来的2倍，则线圈中电流的表达式为 选项C正确； D．风速为2v时，线圈中电流的有效值为 选项D错误。 故选C。 13、如图所示，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。为热敏电阻（已知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 B. 图甲中时，穿过线圈的磁通量为0 C. 温度升高后，电压表与示数的比值不变 D. 温度降低后，变压器的输入功率减小 答案：D 解析： A．根据图甲可知 ， 则 故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 故A错误； B．在图甲的t=0.01s时刻，e=0，此时矩形线圈平面与磁场方向垂直，磁通量最大，故B错误； C．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阻值减小，则根据闭合电路欧姆定律可知副线圈回路中的电流I2减小。电压表V2测量Rt的电压，根据串并联电路规律及欧姆定律有 则电压表V2示数减小，故电压表V1示数与V2示数的比值变大，故C错误； D．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处温度降低时，Rt阻值变大，则变压器的输出功率为 输出功率变小。理想变压器输入功率等于输出功率，故变压器输入功率减小，故D正确。 故选D。 14、某水电站输电线路简化模型如图所示，已知R为输电线总电阻（可视为定值电阻），发电机输出电压恒定。由于用户端负载变化，使发电机输出功率增加。设升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 电压表V1的示数增大 B. 电压表V2的示数增大 C. 电流表A1的示数增大 D. 电流表A2的示数减小 答案：C 解析： A．发电机的输出电压恒定，所以升压变压器副线圈的电压不变，则电压表V1的示数不变，故A错误； BC．发电机输出功率升高，则流过输电线的电流增大，则电流表A1的示数增大，输电线电阻所分的电压增大，则降压变压器原副线圈的电压均减小，则电压表V2的示数减小，故B错误，C正确； D．降压变压器原线圈电流增大，根据电流于匝数的关系可知，降压变压器副线圈电流变大，电流表A2的示数变大，故D错误。 故选C。 二、计算题 15、如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式； （2）求通过电阻R的电流有效值I； （3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q。 答案：见解析 解析：（1）线圈产生感应电动势的最大值 得 线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电动势瞬时值的表达式 （2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 通过电阻R的电流的有效值 得 （3）电阻R上产生的热量 得 16、方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，如图所示。线框边长为L，匝数为N，线框的总电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度的大小为B。求： （1）转动过程中产生的感应电动势的最大值Em； （2）线圈转动过程中，图中电压表示数U； （3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中通过电阻R的电量q。 答案：（1）；（2）；（3） 解析： （1）感应电动势的最大值 （2）转动过程中，电压表的示数为有效值 又 联立可得 （3）设从图示位置开始，线圈转过所用时间为，此过程感应电动势的平均值为，电流的平均值为，根据 又 联立可得 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高考二轮热点专项训练精选 交变电流与变压器 一、选择题 1、手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化．当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是 A. 交流电压的变化周期变为原来的一半 B. 穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半 C. 交流电压的最大值变为原来的一半 D. 交流电压的有效值变为原来的倍 2、如图所示为一正弦式交变电流的图像。由图可知，这个电流的（　　） A. 有效值为 B. 有效值为A C. 频率为100Hz D. 频率为200Hz 3、如图为交流发电机的示意图，N、S极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，外电路接有阻值的定值电阻，线圈电阻不计，下列说法正确的是（ ） A. 电流变化的周期为0.01s B. 电流表的示数为2A C. 线圈经过图示位置，电流方向改变 D. 线圈在图示位置时，产生的电动势为20V 4、如图是某交流发电机的示意图。当线圈绕垂直于匀强磁场方向的转轴匀速转动时，电路中产生电流的最大值为，外电路的电阻为。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为。下列说法正确的是（ ） A. 在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为零 B. 在图示位置，线圈中的电流方向为 C. 在一个周期内，外电路产生的焦耳热为 D. 从图示位置开始计时，线圈中电流随时间变化的关系式为 5、正弦交变电源与电阻、理想交流电压表按照图1方式连接，已知电阻 ，交流电压表示数为。图2是通过电阻的电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（ ） 图1 图2 A. 电阻两端的电压随时间变化的规律是 B. 电阻两端的电压随时间变化的规律是 C. 通过电阻的电流随时间变化的规律是 D. 通过电阻的电流随时间变化的规律是 6、交流发电机的简化结构如图所示，两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场。已知水平匀强磁场的磁感应强度大小，矩形线框共100匝，面积，电阻不计。线框绕垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，通过熔断电流（有效值）为10A的保险丝与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”的灯泡，下列说法正确的是（　　） A. 若灯泡正常发光，通过保险丝的电流为0.2A B. 为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20：11 C. 线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量为 D. 线框中产生的感应电动势的有效值为 7、如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为100：1，其原线圈两端接入正弦式交变电压u，u=311sin100πt V，副线圈通过交流电流表与变阻器R相连。若不考虑交流电压表和交流电流表内阻的影响，则下列说法正确的是（　　） A. 交流电压表的示数为3.11V B. 滑动变阻器的滑片向下滑动，交流电压表的示数减小 C. 滑动变阻器的滑片向下滑动，交流电流表的示数增大 D. 滑动变阻器的滑片向下滑动，变压器的输入功率减小 8、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，原线圈接220V的正弦交流电源，副线圈接的负载电阻，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ） A. 电流表的示数为4.0A B. 电压表的示数为31.1V C. 若负载电阻的阻值减小，电压表的示数减小 D. 若负载电阻的阻值减小，变压器的输入功率增大 9、某次实验中，将理想变压器原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接灯泡L1和滑动变阻器R，电路中分别接入理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当滑动变阻器的滑片P向下滑动的过程中（ ） A. A1示数变小，A1与A2示数的比值不变 B. A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C. V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D. V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 10、如图甲所示，理想变压器的原线圈接在交流电源上，副线圈接有Ω的电阻，原、副线圈匝数之比为10∶1，交流电压表的示数是20.0V，电流表、电压表均可看作理想电表。图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像。则下列说法正确的是（　　） A. 电流表的读数为2.0A B. 变压器的输入功率与输出功率之比为10∶1 C. 变压器原、副线圈磁通量的变化率之比为10∶1 D. 电源输出电压瞬时值的表达式（V） 11、图1是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图2所示的正弦交流电压，并加 在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。取=1.4，下列说法正确的是（　　） A. 开关闭合后电压表的示数为5V B. 才能实现点火 C. 才能实现点火 D. 将钢针替换为钢球，更容易引发电火花 12、图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。当风速为v时，线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 线圈中电流的表达式为 B. 磁铁的转速为10r/s C. 风速为2v时，线圈中电流的表达式为 D. 风速为2v时，线圈中电流的有效值为1.2A 13、如图所示，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。为热敏电阻（已知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 B. 图甲中时，穿过线圈的磁通量为0 C. 温度升高后，电压表与示数的比值不变 D. 温度降低后，变压器的输入功率减小 14、某水电站输电线路简化模型如图所示，已知R为输电线总电阻（可视为定值电阻），发电机输出电压恒定。由于用户端负载变化，使发电机输出功率增加。设升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 电压表V1的示数增大 B. 电压表V2的示数增大 C. 电流表A1的示数增大 D. 电流表A2的示数减小 二、计算题 15、如图所示，交流发电机的矩形金属线圈的边长，匝数，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接，现使线圈绕过和边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式； （2）求通过电阻R的电流有效值I； （3）求线圈转动电阻R上产生的热量Q。 16、方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，如图所示。线框边长为L，匝数为N，线框的总电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度的大小为B。求： （1）转动过程中产生的感应电动势的最大值Em； （2）线圈转动过程中，图中电压表示数U； （3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中通过电阻R的电量q。 学科网（北京）股份有限公司 $$