专题08 恒定电流 交变电流（湖南专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟物理真题分类汇编

专题08 恒定电流 交变电流 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 含容电路分析 2025 五年考情凸显“变压器”的核心高频地位，命题趋势聚焦交直流电路的综合分析、电磁能量传输的工程模型构建及动态过程的量化控制。试题设计显著强化变压器与远距离输电的整合应用，要求考生结合匝数比、输入/输出功率关系推导多级升压-降压系统的电压/电流分配，并定量计算输电线路的功率损耗与效率优化策略。对含容电路的考查更趋动态化与跨情境融合，涉及交变电源下电容器的充放电过程、含二极管整流电路的非正弦电流计算，或结合LC振荡回路分析电磁能周期性转化。交变电流的物理量内涵要求深化，需通过有效值积分思想求解非标准波形的热效应，或利用导数分析瞬时功率极值问题。命题紧密联系新能源技术应用，例如光伏逆变器的交直流转换原理、风力发电并网的频率稳定性分析，或电动汽车无线充电中的电磁感应-谐振耦合机制。远距离输电模拟实验需结合电压/功率传感器定量验证升压降损规律，并分析漏磁、涡流等实际损耗的抑制方法，全面检验对电磁能量传输的系统建模能力与思维素养。 考点2 描述交变电流的物理量 2023 考点3 变压器 2025、2022、2021 考点4 远距离输电 2024 考点01 含容电路分析 1．（2022·湖南·高考）如图，两个定值电阻的阻值分别为和，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为，板长为，极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为、带电量为的小球以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为，忽略空气阻力。 （1）求直流电源的电动势； （2）求两极板间磁场的磁感应强度； （3）在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）小球在电磁场中做匀速圆周运动，则电场力与重力平衡，可得 ，两端的电压 根据欧姆定律得，联立解得 （2）如图所示 设粒子在电磁场中做圆周运动的半径为，根据几何关系，解得，根据，解得 （3）由几何关系可知，射出磁场时，小球速度方向与水平方向夹角为，要使小球做直线运动，当小球所受电场力与小球重力在垂直小球速度方向的分力相等时，电场力最小，电场强度最小，可得 解得 考点02 描述交变电流的物理量 2．（2023·湖南·高考）（多选）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（    ）    A．线圈转动的角速度为 B．灯泡两端电压有效值为 C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 【答案】AC 【详解】A．大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据，根据题意可知大轮与小轮半径之比为，则小轮转动的角速度为，线圈转动的角速度为，A正确； B．线圈产生感应电动势的最大值，又，联立可得，则线圈产生感应电动势的有效值，根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为，B错误； C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值，此时线圈产生感应电动势的有效值，根据电阻定律，可知线圈电阻变为原来的2倍，即为，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值，C正确； D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据可知小轮和线圈的角速度变小，根据，可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，D错误。 故选AC。 考点03 变压器 3．（2025·湖南·高考）如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（　　） A．S与a相连，灯泡的电功率最大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为 C．S与b相连，流过灯泡的电流为 D．S与c相连，灯泡的电功率为 【答案】B 【详解】设变压器原、副线圈的电压分别为，灯泡L的阻值为R，根据等效电阻的思想有灯泡的等效电阻，灯泡L的阻值，由理想变压器原理，电压关系，电流关系，联立解得 A．S与a相连，根据等效电源思想，灯泡的电功率最大时应该满足，因为值不确定，灯泡的电功率不一定最大，故A错误； B．S与a相连，变压器原线圈电压，灯泡两端的电压为，B正确； C．S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流，流过灯泡的电流，C错误； D．S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流，流过灯泡的电流，灯泡的电功率为，D错误。 故选B。 4．（2022·湖南·高考）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变 B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大 D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为，则变压器原线圈的电压有效值为，设输入交流电的电压有效值为，则，可得，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误； CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得，则，整理可得，保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知，可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率，整理可得 可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。 故选B。 5．（2021·湖南·学业水平选择性）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 【答案】A 【详解】副线圈的总电阻为，解得 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻先增大后减小，根据等效电阻关系有 ，则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 ， 先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据，，由于先减小后增大，则副线圈的电压先增大后减小，通过L2的电流为，则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中 增大；在副线圈的电压减小过程中，通过R0的电流为 逐渐增大，则越来越小，则，则先变暗后变亮，一直变亮； 故选A。 考点04 远距离输电 6．（2024·湖南·高考）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4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D．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 【详解】 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 A．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； C．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； B．若阻值增加一倍，输电线路上的电流 消耗的功率，故B错误； D．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。 故选A。 一、单选题 1．（2025·湖南郴州·模拟预测）两种相同材料制成的均匀圆柱形导体A、B，它们横截面积相同，A与B导体长度之比为1：2，则A、B导体的电阻之比为（　　） A．4∶1 B．2∶1 C．1∶4 D．1：2 【答案】D 【详解】根据电阻定律，由于材料相同，电阻率相同，横截面积相同则A、B导体的电阻之比为 故选D。 2．（25届高三下·湖南长沙邵阳多校联考·三模）如图所示为一理想变压器的绕线，已知交变电压有效值，，，。现将一个理想电压表分别接在A、B和C任意两个端口间，则关于电压表的示数正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】AB．根据变压器的原理可知，，代入数据解得，，AB错误； CD．由于图示的副线圈BC段的绕线方向与AB段绕线方向相反，AC端的电压为 结合上述结论可知，C正确，D错误。 故选C。 3．（24-25高三·湖南·Flawless联考（三））1917年斯泰瓦和托尔曼发现，一个不带电的圆形闭合导线圈绕通过其圆心且垂直于线圈平面的轴匀速转动时，线圈中无电流通过。而当线圈做加速运动时，线圈中会有电流产生。这是因为当线圈在加速转动时，自由电子会因为惯性和带正电的金属离子产生相对运动。在线圈参考系中，金属离子可视作静止，而自由电子则会受到一个大小不变、方向沿着圆环切线方向的力（可视作非静电力）。若线圈的半径远大于横截面直径，电阻率为ρ，横截面积为S，电子带电量为e，且在某次加速转动中上述非静电力的大小为F，则线圈中的电流大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设线圈的周长为，电子运动一圈，非静电力做功为，根据电动势的定义式可知，对于圆线圈这个闭合回路，电动势为，线圈的电阻为，根据闭合电路欧姆定律，圆线圈这个闭合回路的电流为联立，解得 故选A。 4．（2025·湖南娄底·高三下模）如图是一种电热取暖器的铭牌。它的金属电热丝的电阻率随温度的升高而增大。下列说法正确的是（　　） A．其正常工作时的电阻为22Ω B．其正常工作时的电流为2.2A C．当电压为110V时，电热丝的电阻小于48.4Ω D．当电压为110V时，电热丝的电阻大于48.4Ω 【答案】C 【详解】A．由，可得其正常工作时的电阻为，A错误； B．由，可得其正常工作时的电流为，B错误； CD．当电压为110V时，电热丝工作电压小于额定电压，阻值比正常工作时要小，故电阻小于48.4Ω，C正确，D错误。 故选C。 5．（24-25高三下·湖南沅澧共同体·一模）如图（a）所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所。机器人内电池的容量为25000mA·h，负载10kg时正常工作电流约为5A，电池容量低于20%时不能正常工作，此时需要用充电器对其进行充电，充电器的输入电压如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．充电器的输入电流频率为100Hz B．充电器的输入电压瞬时表达式为（V） C．机器人充满电后电池的电量为25C D．机器人充满电后，负载10kg时大约可以持续正常工作5h 【答案】B 【详解】A．由图可知交变电压的周期为0.02s．根据，可知电流频率为50Hz，故A错误； B．由图可知，充电器的输入电压的瞬时值表达式为（V），故B正确； CD．机器人充满电后电池的电量，正常工作可用电量为20A·h，负载10kg时工作电流约为5A，由可知大约可以持续工作4h，故CD错误。 故选B。 6．（2025·常德一中·高考模拟）如图所示，由匝数为的原线圈和两个匝数分别为和的副线圈组成的理想变压器，接入两个完全相同的电阻R2=R3=R，电流表为理想交流电表。当原线圈接入电压恒定的正弦交流电，开关S断开时电流表示数为I，开关S闭合时电流表示数变为5I，则下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合前与后，原线圈的输入功率之比为P10：P1=1：25 B．开关S闭合时，电阻R2、R3消耗的功率之比为P2：P3=1：4 C．两个副线圈的匝数之比为n2:n3=1:4 D．开关闭合时，若电流表有内阻，当R3减小时，原线圈两端的电压会增加 【答案】B 【详解】A．原线圈的输入功率P1=U1I1，可知开关S闭合前后，U1不变，则原线圈的输入功率之比为P10：P1=1：5，故A错误； B．对理想变压器有，开关S闭合时电压U2不变，R2消耗的功率不变，P10=P2，P1=5P2 由能量守恒P1=P2+P3，可知P2：P3=1：4，故B正确； C．由电阻消耗的功率为，可知副线圈的匝数之比为n2:n3=1:2，故C错误； D．开关闭合时，若电流表有内阻，当R3减小时，根据，由于匝数比不变，R2、R3在原线圈的等效电阻减小，原线圈中电流变大，则电流表上电压变大，则原线圈两端的电压会减小。选项D错误。 故选B。 7．（2025·湖南邵阳·一模）如图甲所示，取一电阻率为的均质金属材料，将它做成横截面为圆形的金属导线，每段导线体积均恒为V。如图乙所示，将一段导线接在电动势为E，内阻为r的电源两端，并置于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，如图丙所示，将另一段导线接在恒流源两端，下列说法不正确的是（　　） A．乙图中，拉长该段导线使直径减小，导线电阻随之增大 B．丙图中，拉长该段导线使直径减半，导线两端电压变为原来的8倍 C．丙图中，改变导线直径，该段导线发热功率与直径的四次方成反比 D．乙图中，通过改变导线直径可改变导线所受的安培力，且最大安培力为 【答案】B 【详解】A．根据电阻定律，其中，，联立，解得，可知乙图中，拉长该段导线使直径减小，导线电阻随之增大，故A正确，与题意不符； B．丙图中，导线两端的电压，电流不变时，拉长该段导线使直径减半，导线两端电压变为原来的16倍，故B错误，与题意相符； C．丙图中该段导线的发热功率，流过导线的电流不变，改变导线直径，该段导线发热功率与直径的四次方成反比，故C正确，与题意不符； D．乙图中，由闭合电路欧姆定律，导线受到的安培力，联立，解得，可知通过改变导线直径可改变导线所受的安培力，由数学知识可知当且仅当时，最小，此时，最小值为，故最大安培力为，故D正确，与题意不符。 本题选不正确的，故选B。 8．（2025·湖南岳阳·高三下二模）如图所示，一原副线圈匝数均可调节的理想变压器，输入端、接入有效值恒定的交流电源。已知定值电阻阻值为，滑动变阻器的最大阻值为。初始时刻原、副线圈的匝数之比为，滑片位于最下端。理想电压表的示数、示数变化量的大小分别用、表示；理想电流表的示数、示数变化量的大小分别用、表示。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　）    A．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不变，增大 B．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不断减小 C．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，副线圈的输出功率逐渐减小 D．保持位置不变，、向上移动，使原副线圈增加相同的匝数后，副线圈的输出功率增大 【答案】C 【详解】A．设输入端、电压为，理想变压器原线圈电压为、电流为，副线圈电压为、电流为，则保持、位置不变，匝数比为。则根据理想变压器相关公式可知，在原线圈中的等效电阻为，则原线圈电流，原线圈电压，向上滑动过程中减小，则减小，增大，减小。根据理想变压器，，可知增大、减小，A错误； B．设两端电压为，则原线圈满足，则，所以，根据变压器规律可知，变压器原副线圈电压变化量之比，电流变化量之比，则，则保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不变，B错误； C．由A选项分析可知，则保持、位置不变，在原线圈中的等效电阻为，变压器输出功率为，当且仅当时输出功率最大，由于最大阻值为，则向上滑动过程中，等效电阻最大值为且在逐渐降低，所以变压器输出功率由最大逐渐减小，则副线圈的输出功率逐渐减小，C正确； D．保持位置不变，、向上移动，使原副线圈增加相同的匝数后，在原线圈中的等效电阻为，由C选项分析可知，当且仅当时输出功率最大，所以原副线圈增加相同的匝数后变压器输出功率降低，D错误。 故选C。 9．（2025·湖南长沙周南中学·高三下二模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈电路中为定值电阻，副线圈电路中为滑动变阻器，灯泡、完全相同。当闭合开关、断开开关且输入端的电压为时，两灯泡均正常发光；断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为，调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为时两灯泡也均正常发光，则前、后两种情况下（　　） A．输入端的电压之比为 B．输入端的输入功率之比为 C．与消耗功率之比为 D． 【答案】C 【详解】A．设灯泡、的电阻为，正常发光时的两端电压为，电流为 (1)当闭合开关、断开开关时，设变压器输入电压为，根据变压器的电压与匝数的关系 可得，解得，根据电路图可以看出两端电压为，此时输入端电压与灯泡、两端电压的关系为 (2)当断开开关、闭合开关时，设变压器输入电压为，同理可得，此时输入端电压与灯泡、变压器输入端电压的关系为，所以输入端的电压之比为，故A错误； B．因为两种情况下灯泡都正常发光，故两种情况下输入端干路电流都为。当闭合开关、断开开关时，输入端的输入功率，当断开开关、闭合开关时，输入端的输入功率 所以输入端的输入功率之比为，故B错误； C．当闭合开关、断开开关时，设变压器输入电流为，根据变压器的电流与匝数的关系，可知，解得，因为此时灯泡正常发光，故输入端干路电流为，根据并联电路的性质可得流过的电流为，又因为两端电压为，所以此时消耗的功率为当断开开关、闭合开关时，设变压器输出端电流为，同理可得，根据并联电路的性质可得流过的电流为，又因为两端电压为，所以此时消耗的功率为，所以与消耗功率之比为，故C正确； D．因为与消耗功率之比为，根据公式，可知，故D错误。 故选C。 二、多选题 10．（2025·湖南长沙长郡中学·高三下·模拟）发电机的示意图如图甲所示，边长为的正方形单匝金属框，阻值为，在匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为的电阻两端的电压如图乙所示，其周期为。图乙中的为已知量。则金属框转动一周（　　） A．框内电流方向不变 B．磁通量的最大值为 C．流过电阻的电荷量为 D．电阻产生的焦耳热为 【答案】BC 【详解】A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，而线圈和外电路接点处通过换向器，保证电流的方向不发生变化，从而使加在电阻两端的电压方向保持不变，A错误； B．依题意，电阻的阻值与金属框的阻值相等，且电阻两端的电压的最大值为，根据闭合电路欧姆定律，金属框中电动势的最大值为，电动势的周期为，由，其中，代入得，B正确； C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为，其中，，则金属框转过一周流过电阻的电荷量为，C正确； D．由焦耳定律，D错误。 故选BC。 11．（25·长沙雅礼高三·下模（二））如图（a）所示为一个定值电阻和一个理想二极管串联后连接到一正弦交流电源两端，经测量发现，通过定值电阻的电流随时间的变化如图（b）所示。下列说法正确的是（    ） A．电源的频率为0.5Hz B．电阻两端的电压有效值为 C．通过电阻的电流周期为1s D．通过电阻的电流有效值为2.5A 【答案】AD 【详解】C．由图b可知，交流电的周期为，故通过电阻的电流周期为2s，故C错误； A．电源的频率为，故A正确； B．设电阻两端电压的有效值为，由有效值的定义可知电阻一个周期内消耗的电能为 故电阻两端电压的有效值为，故B错误； D．由有效值的定义可知，可得通过电阻的电流有效值为A，故D正确。 故选AD。 12．（24-25高三·湖南邵阳·二联考）如图所示为一电动玩具起重机的电路示意图，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1，变压器原线圈中接入瞬时值的正弦交变电流，电动机的内阻为，装置正常工作时，质量为的物体恰好以的速度匀速上升，灯泡正常发光（阻值保持不变），电表均为理想电表，电流表的示数为，设电动机的输出功率全部用来提升物体，不计空气阻力，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为 B．小灯泡的额定功率为 C．电动机正常工作时的发热功率为 D．若电动机被卡住但未损坏的情况下，原线圈输入的功率为 【答案】BD 【详解】A．变压器原线圈两端电压的有效值为，根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系，解得变压器副线圈两端电压的有效值为，电压表的示数等于变压器副线圈两端电压的有效值，为10V，故A错误； BC．设通过电动机的电流为，电动机输出功率，又，解得 电动机消耗的热功率，小灯泡的额定功率为，故B正确；C错误； D．由C选项分析可知，通过小灯泡的电流为，若电动机被卡住但未损坏的情况下，原线圈输入的功率为，故D正确。 故选BD。 13．（24-25高三·湖南郴州·三测）如图所示的电路，电源内阻不计，电源电动势为E，定值电阻R1=R，滑动变阻器R2的总阻值为4R，电容器的电容为C，闭合开关当滑动变阻器的滑动头从最左端a滑到最右端b时，下列说法正确的是（　　） A．电容器上的最大带电量为 B．电阻R1的功率先增大后减小 C．电阻R2的功率先增大后减小 D．电流表的示数一直在增大 【答案】CD 【详解】A．滑动变阻器接入电路的电阻为，根据，当R左=R右时，即当滑动变阻器的滑动头滑到变阻器的正中央时，变阻器接入电路的总电阻最大，此时，电容器上的电压最大，为，电容器上的最大带电量为，选项A错误； B．当滑动变阻器的滑动头从最左端a滑到最右端b时，回路电阻先增大后减小，回路电流先减小后增大，根据，电阻R1的功率先减小后增大，选项B错误； C．把R1看成电源的内阻，当变阻器接入电路的电阻和R1电阻相等时，变阻器上消耗的功率最大，故当滑动变阻器的滑动头滑到变阻器的正中央时，变阻器上消耗的功率最大，当滑动变阻器的滑动头从最左端a滑到最右端b时，电阻R2的功率先增大后减小，选项C正确； D．当滑动头从a滑到变阻器的中央时，变阻器上的电压逐渐增大，变阻器右侧电阻减小，故根据 电流表的示数逐渐增大，当滑动头从中部滑到b端时，总电阻减小，回路总电流增大，而变阻器左侧的电流减小，故变阻器右侧的电流一定增大，电流表的示数仍在增大，选项D正确。 故选CD。 14．（24-25高三·湖南怀化·三模）如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，、为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。若照射光敏电阻的光照强度增强，电压表V示数的变化量绝对值为，电流表A示数的变化量绝对值为，电流表示数的变化量绝对值为，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．电流表A和电流表示数都变大 B． C． D．电源的效率一定降低 【答案】AD 【详解】AB．当光照强度增强时，光敏电阻阻值减小，并联阻值减小，回路总电阻减小，回路总电流增大，故定值电阻和电源内阻上的电压增大，并联部分电压减小，电压表示数减小，定值电阻电流减小，根据并联分流，电流表示数增大，且电流表电流的增加量大于电流表A电流的增加量，即，选项A正确、B错误； C．根据，故，选项C错误； D．电源的效率，当光照强度增强时，回路总外电阻减小，电源的效率降低，选项D正确。 故选AD。 15．（25·湖北新八校协作体·高三下·5月联考）如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω匀速转动，线圈长为2L（切割边长）、宽为L，匝数为N，磁感应强度大小为B。理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，定值电阻，，电阻箱R3的最大值为10R。线圈电阻为R，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁场方向平行时，线圈产生的电动势为2NBL2ω B．当线圈从图示位置转过90°时，经过电阻R1的电荷量为 C．当时，变压器的输出功率最大 D．当时，电阻箱的功率最大 【答案】AC 【详解】A．当线圈平面与磁场方向平行时，线圈产生的电动势为，A正确。 B. 先假定负载在原线圈上的等效电阻为0，当线圈从图示位置转过90°时，经过电阻R1的电荷量为 ， ， ，，解得，因为负载在原线圈上的等效电阻不等于0，电流的计算值偏大，流过电阻R1电荷量的计算值偏大，流过电阻R1电荷量的实际值小于，B错误； C. 变压器负载在原线圈上的等效电阻为，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，，解得，当时，变压器的输出功率最大，C正确； D．R2在原线圈上的等效电阻为4R，R3在原线圈上的等效电阻为4R3，根据当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，电阻箱的功率最大时，有，解得，当时，电阻箱的功率最大，D错误。 故选AC。 16．（2025·湖南长沙雅礼中学·一模）如图甲所示，在理想变压器a、b端输入电压为的正弦交流电，原副线圈匝数比。定值电阻、、的阻值分别为，，，滑动变阻器R的最大阻值为。初始时滑动变阻器滑片位于最左端，向右缓慢移动滑片至最右端过程中，记录理想电压表V的示数U与理想电流表A的示数I，描绘出如图乙所示的图像。下列说法正确的是（　　）。 A．通过的电流先增大后减小 B．电压表示数先增大后减小 C．图像中纵截距，斜率绝对值为 D．消耗功率变大 【答案】BC 【详解】A．将副线圈的电阻等效到原线圈，等效电阻记为，滑动变阻器的滑片从左端滑到右端先增大后减小，所以先增大后减小，所以原线圈的电流先减小后变大，因此电阻两端电压先减小后变大，则副线圈电压先变大后变小，设滑动变阻器滑片左端电阻，滑片右端电阻，则在电压增大变大，在电流增大过程中电阻变小，分流能力变强，电流变大，因此电流一直变大，A错误； B．设滑动变阻器滑片左端电阻，滑片右端电阻，则副线圈电路中、、，总电阻为，易知，当时，取最大值，当，时，为，当，时，为，则在滑片自左向右移动过程中，由增至再减至，电压表示数先增后减小，故B正确； C．由原副线圈的电压和电流关系和可得，图像中纵截距为，斜率绝对值为，所以，图像斜率绝对值为，故C正确； D．由等效电阻知识可知，副线圈中电阻等效至原线圈中后，则等效电阻同样先增后减小，原线圈中电流先减后增大，消耗功率先减后增大，故D错误。 故选BC。 17．（2025·湖南娄底·高三下二模）某小型发电机结构可简化为如图甲所示，矩形交流发电机匝数为，线圈、导线的电阻均不计，在匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴匀速转动，线圈中磁通量随时间的变化如图乙所示，其中。发电机与变压器的原线圈相连，变压器的副线圈对外供电，变压器为理想变压器，假设负载的额定电压为时恰能正常工作。下列说法正确的是（　　） A．可以通过变压器调节交流电的频率 B．电压表的示数为 C．变压器的原副线圈匝数比为 D．当副线圈的负载增加时，发电机的输出功率增加 【答案】BCD 【详解】A．变压器不能改变交流电的频率，错误； BC．根据图像可得，线圈的角速度，线圈产生的电动势的峰值为，则电压表的示数为，变压器的匝数比，B、C正确； D．当副线圈的负载增加时，副线圈的总电阻减小，副线圈消耗的功率，因为副线圈电压不变，则副线圈消耗的功率增大，由于变压器不改变功率，所以当副线圈的负载增加时，发电机的输出功率增大，D正确。 故选BCD。 18．（25届·邵阳·三联·下）热敏电阻、光敏电阻在家电、汽车、医疗、电力等领域有广泛的应用，某兴趣小组设计了一个如图所示的电路来研究热敏电阻和光敏电阻，电路接在电压恒定的交流电源上，变压器为理想变压器。为定值电阻；为热敏电阻，阻值随温度升高而减小；光敏电阻，阻值随光照强度增加而减小，下列分析正确的是（　　） A．的电流与的电流之比等于 B．若用电吹风加热，则消耗的功率变大 C．若用强光灯照射，则消耗的功率变小 D．若用电吹风加热，同时用强光灯照射，则消耗的功率变小 【答案】BC 【详解】A．根据电压比等于匝数比可得，，根据能量关系可得，联立可得，可知的电流与的电流之比，故A错误； B．若用电吹风加热，则阻值变小，即整个电路的等效电阻变小，可知整个电路消耗的功率变大，即交流电源的输出功率变大，根据，可知原线圈电流变大；根据，可知消耗的功率变大，故B正确； C．若用强光灯照射，则阻值变小，即整个电路的等效电阻变小，可知整个电路消耗的功率变大，即交流电源的输出功率变大，根据，可知原线圈电流变大，则两端电压变大，原线圈输入电压减小，根据可知，两端电压减小，根据，可知消耗的功率变小，故C正确； D．若用电吹风加热，同时用强光灯照射，则、阻值变小，即整个电路的等效电阻变小，可知整个电路消耗的功率变大，即交流电源的输出功率变大，根据，可知原线圈电流变大；根据，可知消耗的功率变大，故D错误。 故选BC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 恒定电流 交变电流 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 含容电路分析 2025 五年考情凸显“变压器”的核心高频地位，命题趋势聚焦交直流电路的综合分析、电磁能量传输的工程模型构建及动态过程的量化控制。试题设计显著强化变压器与远距离输电的整合应用，要求考生结合匝数比、输入/输出功率关系推导多级升压-降压系统的电压/电流分配，并定量计算输电线路的功率损耗与效率优化策略。对含容电路的考查更趋动态化与跨情境融合，涉及交变电源下电容器的充放电过程、含二极管整流电路的非正弦电流计算，或结合LC振荡回路分析电磁能周期性转化。交变电流的物理量内涵要求深化，需通过有效值积分思想求解非标准波形的热效应，或利用导数分析瞬时功率极值问题。命题紧密联系新能源技术应用，例如光伏逆变器的交直流转换原理、风力发电并网的频率稳定性分析，或电动汽车无线充电中的电磁感应-谐振耦合机制。远距离输电模拟实验需结合电压/功率传感器定量验证升压降损规律，并分析漏磁、涡流等实际损耗的抑制方法，全面检验对电磁能量传输的系统建模能力与思维素养。 考点2 描述交变电流的物理量 2023 考点3 变压器 2025、2022、2021 考点4 远距离输电 2024 考点01 含容电路分析 1．（2022·湖南·高考）如图，两个定值电阻的阻值分别为和，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为，板长为，极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为、带电量为的小球以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为，忽略空气阻力。 （1）求直流电源的电动势； （2）求两极板间磁场的磁感应强度； （3）在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值。 考点02 描述交变电流的物理量 2．（2023·湖南·高考）（多选）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（    ）    A．线圈转动的角速度为 B．灯泡两端电压有效值为 C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 考点03 变压器 3．（2025·湖南·高考）如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是（　　） A．S与a相连，灯泡的电功率最大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为 C．S与b相连，流过灯泡的电流为 D．S与c相连，灯泡的电功率为 4．（2022·湖南·高考）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变 B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大 D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小 5．（2021·湖南·学业水平选择性）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 考点04 远距离输电 6．（2024·湖南·高考）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4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D．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 一、单选题 1．（2025·湖南郴州·模拟预测）两种相同材料制成的均匀圆柱形导体A、B，它们横截面积相同，A与B导体长度之比为1：2，则A、B导体的电阻之比为（　　） A．4∶1 B．2∶1 C．1∶4 D．1：2 2．（25届高三下·湖南长沙邵阳多校联考·三模）如图所示为一理想变压器的绕线，已知交变电压有效值，，，。现将一个理想电压表分别接在A、B和C任意两个端口间，则关于电压表的示数正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 3．（24-25高三·湖南·Flawless联考（三））1917年斯泰瓦和托尔曼发现，一个不带电的圆形闭合导线圈绕通过其圆心且垂直于线圈平面的轴匀速转动时，线圈中无电流通过。而当线圈做加速运动时，线圈中会有电流产生。这是因为当线圈在加速转动时，自由电子会因为惯性和带正电的金属离子产生相对运动。在线圈参考系中，金属离子可视作静止，而自由电子则会受到一个大小不变、方向沿着圆环切线方向的力（可视作非静电力）。若线圈的半径远大于横截面直径，电阻率为ρ，横截面积为S，电子带电量为e，且在某次加速转动中上述非静电力的大小为F，则线圈中的电流大小为（　　） A． B． C． D． 4．（2025·湖南娄底·高三下模）如图是一种电热取暖器的铭牌。它的金属电热丝的电阻率随温度的升高而增大。下列说法正确的是（　　） A．其正常工作时的电阻为22Ω B．其正常工作时的电流为2.2A C．当电压为110V时，电热丝的电阻小于48.4Ω D．当电压为110V时，电热丝的电阻大于48.4Ω 5．（24-25高三下·湖南沅澧共同体·一模）如图（a）所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所。机器人内电池的容量为25000mA·h，负载10kg时正常工作电流约为5A，电池容量低于20%时不能正常工作，此时需要用充电器对其进行充电，充电器的输入电压如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．充电器的输入电流频率为100Hz B．充电器的输入电压瞬时表达式为（V） C．机器人充满电后电池的电量为25C D．机器人充满电后，负载10kg时大约可以持续正常工作5h 6．（2025·常德一中·高考模拟）如图所示，由匝数为的原线圈和两个匝数分别为和的副线圈组成的理想变压器，接入两个完全相同的电阻R2=R3=R，电流表为理想交流电表。当原线圈接入电压恒定的正弦交流电，开关S断开时电流表示数为I，开关S闭合时电流表示数变为5I，则下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合前与后，原线圈的输入功率之比为P10：P1=1：25 B．开关S闭合时，电阻R2、R3消耗的功率之比为P2：P3=1：4 C．两个副线圈的匝数之比为n2:n3=1:4 D．开关闭合时，若电流表有内阻，当R3减小时，原线圈两端的电压会增加 7．（2025·湖南邵阳·一模）如图甲所示，取一电阻率为的均质金属材料，将它做成横截面为圆形的金属导线，每段导线体积均恒为V。如图乙所示，将一段导线接在电动势为E，内阻为r的电源两端，并置于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，如图丙所示，将另一段导线接在恒流源两端，下列说法不正确的是（　　） A．乙图中，拉长该段导线使直径减小，导线电阻随之增大 B．丙图中，拉长该段导线使直径减半，导线两端电压变为原来的8倍 C．丙图中，改变导线直径，该段导线发热功率与直径的四次方成反比 D．乙图中，通过改变导线直径可改变导线所受的安培力，且最大安培力为 8．（2025·湖南岳阳·高三下二模）如图所示，一原副线圈匝数均可调节的理想变压器，输入端、接入有效值恒定的交流电源。已知定值电阻阻值为，滑动变阻器的最大阻值为。初始时刻原、副线圈的匝数之比为，滑片位于最下端。理想电压表的示数、示数变化量的大小分别用、表示；理想电流表的示数、示数变化量的大小分别用、表示。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　）    A．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不变，增大 B．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，不断减小 C．保持、位置不变，向上缓慢滑动的过程中，副线圈的输出功率逐渐减小 D．保持位置不变，、向上移动，使原副线圈增加相同的匝数后，副线圈的输出功率增大 9．（2025·湖南长沙周南中学·高三下二模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈电路中为定值电阻，副线圈电路中为滑动变阻器，灯泡、完全相同。当闭合开关、断开开关且输入端的电压为时，两灯泡均正常发光；断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为，调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为时两灯泡也均正常发光，则前、后两种情况下（　　） A．输入端的电压之比为 B．输入端的输入功率之比为 C．与消耗功率之比为 D． 二、多选题 10．（2025·湖南长沙长郡中学·高三下·模拟）发电机的示意图如图甲所示，边长为的正方形单匝金属框，阻值为，在匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为的电阻两端的电压如图乙所示，其周期为。图乙中的为已知量。则金属框转动一周（　　） A．框内电流方向不变 B．磁通量的最大值为 C．流过电阻的电荷量为 D．电阻产生的焦耳热为 11．（25·长沙雅礼高三·下模（二））如图（a）所示为一个定值电阻和一个理想二极管串联后连接到一正弦交流电源两端，经测量发现，通过定值电阻的电流随时间的变化如图（b）所示。下列说法正确的是（    ） A．电源的频率为0.5Hz B．电阻两端的电压有效值为 C．通过电阻的电流周期为1s D．通过电阻的电流有效值为2.5A 12．（24-25高三·湖南邵阳·二联考）如图所示为一电动玩具起重机的电路示意图，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1，变压器原线圈中接入瞬时值的正弦交变电流，电动机的内阻为，装置正常工作时，质量为的物体恰好以的速度匀速上升，灯泡正常发光（阻值保持不变），电表均为理想电表，电流表的示数为，设电动机的输出功率全部用来提升物体，不计空气阻力，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为 B．小灯泡的额定功率为 C．电动机正常工作时的发热功率为 D．若电动机被卡住但未损坏的情况下，原线圈输入的功率为 13．（24-25高三·湖南郴州·三测）如图所示的电路，电源内阻不计，电源电动势为E，定值电阻R1=R，滑动变阻器R2的总阻值为4R，电容器的电容为C，闭合开关当滑动变阻器的滑动头从最左端a滑到最右端b时，下列说法正确的是（　　） A．电容器上的最大带电量为 B．电阻R1的功率先增大后减小 C．电阻R2的功率先增大后减小 D．电流表的示数一直在增大 14．（24-25高三·湖南怀化·三模）如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，、为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。若照射光敏电阻的光照强度增强，电压表V示数的变化量绝对值为，电流表A示数的变化量绝对值为，电流表示数的变化量绝对值为，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．电流表A和电流表示数都变大 B． C． D．电源的效率一定降低 15．（25·湖北新八校协作体·高三下·5月联考）如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω匀速转动，线圈长为2L（切割边长）、宽为L，匝数为N，磁感应强度大小为B。理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，定值电阻，，电阻箱R3的最大值为10R。线圈电阻为R，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁场方向平行时，线圈产生的电动势为2NBL2ω B．当线圈从图示位置转过90°时，经过电阻R1的电荷量为 C．当时，变压器的输出功率最大 D．当时，电阻箱的功率最大 16．（2025·湖南长沙雅礼中学·一模）如图甲所示，在理想变压器a、b端输入电压为的正弦交流电，原副线圈匝数比。定值电阻、、的阻值分别为，，，滑动变阻器R的最大阻值为。初始时滑动变阻器滑片位于最左端，向右缓慢移动滑片至最右端过程中，记录理想电压表V的示数U与理想电流表A的示数I，描绘出如图乙所示的图像。下列说法正确的是（　　）。 A．通过的电流先增大后减小 B．电压表示数先增大后减小 C．图像中纵截距，斜率绝对值为 D．消耗功率变大 17．（2025·湖南娄底·高三下二模）某小型发电机结构可简化为如图甲所示，矩形交流发电机匝数为，线圈、导线的电阻均不计，在匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴匀速转动，线圈中磁通量随时间的变化如图乙所示，其中。发电机与变压器的原线圈相连，变压器的副线圈对外供电，变压器为理想变压器，假设负载的额定电压为时恰能正常工作。下列说法正确的是（　　） A．可以通过变压器调节交流电的频率 B．电压表的示数为 C．变压器的原副线圈匝数比为 D．当副线圈的负载增加时，发电机的输出功率增加 18．（25届·邵阳·三联·下）热敏电阻、光敏电阻在家电、汽车、医疗、电力等领域有广泛的应用，某兴趣小组设计了一个如图所示的电路来研究热敏电阻和光敏电阻，电路接在电压恒定的交流电源上，变压器为理想变压器。为定值电阻；为热敏电阻，阻值随温度升高而减小；光敏电阻，阻值随光照强度增加而减小，下列分析正确的是（　　） A．的电流与的电流之比等于 B．若用电吹风加热，则消耗的功率变大 C．若用强光灯照射，则消耗的功率变小 D．若用电吹风加热，同时用强光灯照射，则消耗的功率变小 / 学科网（北京）股份有限公司 $$