专题13 交变电流-【高考密码】备战2026高考物理十年高考真题分类汇编

专题十三　交变电流 考点1 正弦式交变电流的产生与描述 1．（2025·北京 ）如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为 B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0 C．线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上 D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为 【答案】C 【详解】A．根据题意可知，该交流电的频率为 故A错误； B．线圈转到图示位置时，磁场与线圈平面平行，磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故B错误； C．根据题意，由右手定则可知，线圈转到图示位置时，电流由，由左手定则可知，边受到的安培力方向向上，故C正确； D．根据题意，由公式可知，仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为原来的2倍，为，故D错误。 故选C。 2．（2025·山东 ）如图为一种交流发电装置的示意图，长度为、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间，即周期为 导体棒通过区域I时，产生的电动势大小为，经过的时间为 导体棒通过区域Ⅱ时，产生的电动势大小为，经过的时间为 根据有效值的定义有 带入数据可得 故选D。 3．（2025·黑吉辽蒙卷 ）（多选）如图，“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动，be与磁场方向垂直。时，abef与水平面平行，则（    ） A．时，电流方向为abcdefa B．时，感应电动势为 C．时，感应电动势为0 D．到过程中，感应电动势平均值为0 【答案】AB 【详解】AB．线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为和，时刻边速度与磁场方向平行，不产生电动势，因此此时边切割产生电动势，由右手定则可知电流方向为，电动势为，AB正确； C．时，线框旋转180°，此时依旧是边切割磁场产生电动势，感应电动势不为零，C错误； D．到时，线框的磁通量变化量为零，线框的磁通量变化量为 由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为，D错误。 故选AB。 4.(2024广东,1,4分)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为100 Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2 A C.电阻在1秒内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u=10·sin (100πt) V 答案 D 由题图可知该交流电的周期T=0.02 s,则频率f==50 Hz,A错误;ω==100π rad/s,电压表达式u=Um sin (ωt)V=10 sin (100πt)V,D正确;Im== A=0.2 A,B错误;电压有效值为10 V,则电阻在1秒内消耗的电能W=t=×1 J=2 J,C错误。 5.(2024河北,4,4分)R1、R2为两个完全相同的定值电阻,R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍),R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示,则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为(　　) 　 A.2∶3　　B.4∶3　　C.2∶　　D.5∶4 答案 B 依题意,0~时间内有效值为,设R1=R2=R,根据焦耳定律以及有效值的概念得Q1=·+·,Q2=T,可得Q1∶Q2=4∶3,B正确。 6.(2024湖北,5,4分)在如图所示电路中接入正弦交流电,灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S,灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为(　　) A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4 【答案】C 【解析】两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大,根据电路图可知,在接入正弦交流电的一个周期内,两个灯泡有电流通过的时间相等,都为半个周期,则两个灯泡两端电压的有效值相等,根据P=可知,P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2,C正确。 7.（2024新课标，20，6分）（多选）电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中（　　） A.电流最小 B.电流最大 C.电流方向由P指向Q D.电流方向由Q指向P 【答案】BD 【解析】题图中线圈所在的位置是中性面，线圈从中性面位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为i=im sin ωt，ωt=90°时，电流最大，A错误，B正确；线圈相对磁场逆时针转动，PQ边相对磁场在向下切割磁感线，由右手定则可知感应电流方向由Q到P，C错误，D正确。 8.(2023湖南,9,5分)(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4∶1,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L的正方形,共n匝,总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω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R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4ω B.灯泡两端电压有效值为3nBL2ω 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L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 大轮和小轮通过皮带传动,皮带不打滑,则大轮和小轮边缘的线速度大小相等,即ω·4r=ω'r,解得小轮及线圈转动的角速度ω'=4ω,A正确;线圈中产生的感应电动势的最大值Em=nBL2ω'=4nBL2ω,则感应电动势的有效值E==2nBL2ω,由闭合电路欧姆定律可知灯泡两端电压的有效值U==nBL2ω,B错误;若用总长为原来两倍的相同漆包线绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则线圈匝数为2n,线圈总阻值为2R,线圈中产生的感应电动势的最大值Em'=2nBL2ω'=8nBL2ω,感应电动势的有效值E'==4nBL2ω,由闭合电路欧姆定律可知灯泡两端电压的有效值U==nBL2ω,C正确;若仅将小轮半径变为原来的两倍,则小轮及线圈转动的角速度减小,线圈中产生的感应电动势减小,灯泡两端电压减小,功率减小,灯泡变暗,D错误。 9.(2022广东,4,4分)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈,n1>n2,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R的电阻,转子是中心在O点的条形磁铁,绕O点在该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是　(　　) A.两线圈产生的电动势的有效值相等 B.两线圈产生的交变电流频率相等 C.两线圈产生的电动势同时达到最大值 D.两电阻消耗的电功率相等 【答案】B　 【解析】由题意知两线圈输出正弦交流电,则e=Em sin(ωt+φ0),Em=NBSω,又知n1>n2,得Em1>Em2,U有1>U有2,A错。P=,得P1>P2,D错。条形磁铁与线圈轴线平行时磁通量Φ最大,电动势e最小,条形磁铁与线圈轴线垂直时磁通量Φ最小,电动势e最大,故e1=0时,e2最大,C错。f==,B正确。 10.(2022河北,3,4分)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示。已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动,发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B。t=0时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直。发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。忽略线圈电阻,下列说法正确的是(　　) A.发电机输出的电压为πNBSz B.发电机输出交变电流的频率为2πnz C.变压器原、副线圈的匝数比为πNBSnz∶U D.发电机产生的瞬时电动势e=πNBSnz sin(2πnzt) 答案　C　已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈转动,则线圈转速为每秒nz转,其角速度ω=2πnz,线圈中的电动势的最大值为Em=NBSω=2πNBSnz,发电机输出的电压为有效值E==πNBSnz,A错误;线圈转动的频率f==nz,发电机输出交变电流的频率为nz,B错误;变压器输入电压为πNBSnz,输出电压为U,则变压器原、副线圈的匝数比为πNBSnz∶U,C正确;发电机产生的瞬时电动势e=Em sin ωt=2πNBSnz sin (2πnzt),D错误。 11.(2022浙江1月选考,9,3分)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是(　　) A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场 C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电 D.乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电 答案　A　细短铁丝被磁化之后,其作用相当于小磁针,甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀,则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场,选项A正确;而乙图中,细短铁丝显示的磁场分布不均匀,则线圈转动区域磁场不可视为匀强磁场,选项B错误;甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时产生的电流才是正弦式交变电流,选项C错误;乙图中磁场为非匀强磁场,所以线圈匀速转动时不能产生正弦式交变电流,选项D错误。 12.(2018课标Ⅲ,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方∶Q正等于(　　) A.1∶　　　　　　B.∶1　　　　　　C.1∶2　　　　　　D.2∶1 答案　D　本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得,Q方=·+·=T,Q正=T=·T,故=,选项D正确。 易错点拨　正弦式交变电流的有效值是其峰值的,其他交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系。 13.(2018天津理综,4,6分)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则(　　) A.R消耗的功率变为P　　　　　　B.电压表V的读数变为U C.电流表A的读数变为2I　　　　　　D.通过R的交变电流频率不变 答案　B　本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。由正弦交流电的产生原理可知,其电动势的最大值Em=NBSω,而ω=2πn,有效值E=Em,线圈转速变为原来的,则U1=E变为原来的。由=知U2变为原来的,电压表读数变为原来的,选项B正确;R消耗的功率P=,故R消耗的功率变为原来的,选项A错误;由P入=P出得,U1I1=,故I1变为原来的,即电流表读数变为原来的,选项C错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R的交变电流频率变为原来的,选项D错误。 解题关键　正弦交流电的最大值与转速的关系,理想变压器的电流、电压及功率的决定关系,是解答此题的关键。 14．（2025·江苏 ）圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成。工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴转动。外转子半径为，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为R，直边的长度均为L，与轴线平行。内转子半径为，由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为B。外转子始终以角速度匀速转动，某时刻线圈abcd的直边ab与cd处的磁场方向如图乙所示。 (1)若内转子固定，求ab边产生感应电动势的大小E； (2)若内转子固定，求外转子转动一周，线圈abcd产生的焦耳热Q； (3)若内转子不固定，外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应电流为I，求线圈abcd中电流的周期T。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，转动时的线速度为 则ab产生的感应电动势 （2）根据题意，由图可知，若内转子固定，外转子转动过程中，、均切割磁感线，且产生的感应电流方向相反，则转动过程中感应电动势为 感应电流为 转子转动的周期为 则abcd转一圈产生的热量 （3）结合图可知，转子转动电流方向改变，大小不变，若内转子不固定，跟着外转子一起转，且abcd中的电流为I，则感应电动势为 又有 则电流改变方向的时间为 则电流的周期为 考点2 变压器 远距离输电 考向1 理想变压器的原理及应用 1．（2025·江西 ）某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（　　） A．110 B．160 C．210 D．310 【答案】C 【详解】设原线圈的匝数为，根据，可得 由题图可知当时，，代入可得 故选C。 2．（2025·广东 ）如图所示。某光伏电站输出功率、电压的交流电，经理想变压器升压至后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈匝数比为 B．输电线上由R造成的电压损失为 C．变压器原线圈中的电流为 D．变压器原、副线圈中电流的频率不同 【答案】B 【详解】A．根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得 A错误； B．原副线圈两端的功率相等，流过副线圈的电流 输电线上由R造成的电压损失为 B正确； C．变压器原线圈中的电流为 C错误； D．变压器不改变交变电流的频率，变压器原、副线圈中电流的频率相同，D错误。 故选B。 3.（2025·福建 ）某理想变压器如图甲，原副线圈匝数比4：1，输入电压随时间的变化图像如图乙，R1的阻值为R2的2倍，则（　　） A．交流电的周期为2.5s B．电压表示数为12V C．副线圈干路的电流为R1电流的2倍 D．原副线圈功率之比为4：1 【答案】B 【详解】A．由图可知，交流电的周期为2.25s，故A错误； B．根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，故B正确； C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。 故选 B。 4．（2025·云南 ）（多选）电动汽车充电桩的供电变压器（视为理想变压器）示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为，输入电压；两副线圈的匝数分别为和，输出电压。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和，下列说法正确的是（　　） A． B． C．变压器的输入功率为 D．两副线圈输出电压最大值均为 【答案】AC 【详解】AB．根据理想变压器的电压比等于匝数比可得， 故A正确，B错误； C．根据能量守恒可知变压器的输入功率等于总的输出功率，故 故C正确； D．输出电压为交流电的有效值，根据正弦交流电的最大值与有效值的关系可知，两副线圈输出电压最大值均为 故D错误。 故选AC。 5.（2025·湖南 ）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．值恒定，即等效负载恒定，当S与c相连时，原线圈所在电路的总电阻最小，流过原线圈的电流最大，根据变压器原副线圈电流关系可知副线圈电流最大，根据可知灯泡的电功率最大，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。 6.(2024海南,9,4分)(多选)如图,电动汽车充电站的理想变压器输入电压为10 kV,输出电压为220 V,每台充电桩输入电流为16 A,设原、副线圈匝数分别为n1、n2,输入正弦交流电的频率为50 Hz,则下列说法正确的是(　　) A.交流电的周期为0.02 s B.原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶500 C.输出的最大电压为220 V D.若10台充电桩同时使用,输入功率为35.2 kW 【答案】AD 【解析】交流电的周期T==0.02 s,A正确。根据理想变压器的规律有==,B错误。根据正弦交流电最大值与有效值的关系有U2m=U2=220 V,C错误。每台充电桩工作时的功率为P0=U2I0=3 520 W,则10台充电桩同时使用时,变压器的输入功率P输入=10P0=35.2 kW,D正确。 7.(2024北京,5,3分)如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示,副线圈接规格为“6 V,3 W”的灯泡。若灯泡正常发光,下列说法正确的是(　　) 　 A.原线圈两端电压的有效值为24 V B.副线圈中电流的有效值为0.5 A C.原、副线圈匝数之比为1∶4 D.原线圈的输入功率为12 W 答案 B 原线圈两端电压的有效值U1== V=24 V,A错误。灯泡正常发光,所以副线圈中电流的有效值I2==0.5 A,B正确。原、副线圈匝数之比===4∶1,C错误。原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,所以原线圈的输入功率为3 W,D错误。 8.(2023海南,11,4分)(多选)如图是工厂利用u=220 sin 100πt V的交流电给36 V照明灯供电的电路,理想变压器原线圈匝数为1 100,下列说法正确的是(　　) A.电源电压有效值为220 V B.交变电流的周期为0.02 s C.副线圈匝数为180 D.副线圈匝数为240 答案BC　由u=220 sin 100πt V可知,Um=220 V,ω=100π,故U有=220 V,故A错误;由T=可知,T=0.02 s,故B正确;根据理想变压器的变压规律有=,代入数据得n2=180,故C正确,D错误。 9.(2023广东,6,4分)用一台理想变压器对电动汽车充电。该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,输出功率为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220 sin (100πt) V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是 (　　) A.20 A,50 Hz B.20 A,50 Hz C.20 A,100 Hz D.20 A,100 Hz 答案A　原线圈输入电压的有效值U1=220 V,交变电流的频率f=== Hz=50 Hz,变压器不改变交变电流的频率,可知副线圈输出电流的频率为50 Hz,C、D均错误。根据理想变压器电压与匝数的规律=得U2=440 V,根据P=U2I2可知,副线圈输出电流的有效值I2=20 A,A正确,B错误。 10.(2022浙江6月选考,5,3分)下列说法正确的是 (　　) A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用 B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向 C.正弦交流发电机工作时,穿过线圈平面的磁通量最大时,电流最大 D.升压变压器中,副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率 答案　B　磁场对电流有力的作用,静止的电荷不会产生等效电流,所以恒定的磁场不会对其有力的作用,选项A错误;小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向,选项B正确;正弦交流发电机工作时,穿过线圈平面的磁通量最大时,磁通量变化率最小,此时电流为零,选项C错误;变压器中,考虑到漏磁因素,副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率,选项D错误 11.(2022北京,4,3分)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000 V,输出电流为300 mA。该变压器　 (　　) A.原、副线圈的匝数之比为100∶1 B.输入电流为30 A C.输入电流的最大值为15 A D.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 答案　B　由题干知,U1=220 V,U2=22 000 V,I2=300 mA,由==,可得n1∶n2=1∶100,I1=30 A,A错,B对;I1max=I1=30A,C错;变压器不改变交流电频率,D错。 12.(2022重庆,3,4分)低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“12 V 50 W”的交流卤素灯直接通过变压器(视为理想变压器)接入电压为220 V的交流电后能正常工作,则 (　　) A.卤素灯两端的电压有效值为6 V B.变压器原、副线圈的匝数比为55∶3 C.流过卤素灯的电流为0.24 A D.卤素灯的电阻为968 Ω 答案　B　卤素灯上标记的额定电压12 V即卤素灯两端的电压有效值,A错误;根据理想变压器变压的规律可知==,B正确;流过卤素灯的电流为I== A≈4.17 A,C错误;卤素灯的电阻R== Ω=2.88 Ω,D错误。 13.(2022山东,4,3分)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Um cos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω 的电阻R接在BC两端时,功率为12 W。下列说法正确的是 (　　) A.n1为1 100,Um为220 V B.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4 A C.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 Hz D.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A, 周期为0.02 s 答案　D　由单匝线圈所接电压表的读数有:=,则n1=2 200,另外Um=220 V,故A错误;由=和=P代入数据解得,UBC=12 V,nBC=120,则I==1 A,故B错误;由ω=2πf=100π rad/s,得f=50 Hz,T==0.02 s,故C错误;R接在AC两端时,I== A=2.5 A,故D正确。 14.(2022湖北,9,4分)(多选)近年来,基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用,其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝。接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下,穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,忽略其他损耗,下列说法正确的是 (　　) A.接收线圈的输出电压约为8 V B.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1 C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同 D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同 答案　AC　因穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%,故在相等时间内穿过接收线圈的磁通量变化量约为发射线圈的80%,故穿过接收线圈的磁通量变化率约为发射线圈的80%,D错误。由法拉第电磁感应定律,E=n,可得=0.8,故U2=0.8U1=8 V,A正确。非理想变压器的原、副线圈的电流比不等于匝数的反比,B错误。原、副线圈中磁通量仍是在相同时间内各自完成一个周期性的变化,故线圈中交变电流的频率相同,C正确。 15.(2016江苏单科,4,6分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　) A.U2>U1,U2降低　　　　　　B.U2>U1,U2升高 C.U2<U1,U2降低　　　　　　D.U2<U1,U2升高 答案　C　由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因=,则U2<U1;在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。 考向2 含变压器电路的动态分析 1．（2025·安徽 ）某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比，A为理想交流电流表。初始时，输入端a、b间接入电压的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为。要使电流表的示数变为，下列操作正确的是（　　） A．电阻箱R的阻值调为 B．副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C．输入端电压调为 D．输入端电压调为 【答案】B 【详解】A．输入电压峰值为，则输入电压有效值为，滑动触头在正中间，根据变压比可知，输出电压，若将电阻箱阻值调为18欧姆，则电流为1A，故A错误； B．若将副线圈匝数调为总匝数的，根据变压比可知，输出电压，则副线圈电流变为，故B正确； C．输入端电压调为时，其有效值不变，不会导致电流的变化，仍然为，故C错误； D．将输入电压峰值减小一半，则输入电压有效值变为，输出电压，副线圈电流变为，故D错误。 故选B。 2.（2024浙江6月，7，3分）理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若（　　） A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率f增大，L2灯泡变亮 C.RG上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个灯泡均变暗 【答案】A 【解析】电容C增大，容抗减小，L1灯泡变亮，A正确；频率增大，电感线圈感抗增大，L2灯泡变暗，B错误；光照增强，光敏电阻RG阻值减小，L3灯泡变亮，C错误；S接到b时，原线圈匝数减小，副线圈匝数不变，副线圈输出电压变大，三个灯泡均变亮，D错误。 3.（2024全国甲，19，6分）（多选）如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以（　　） A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 【答案】AC 【解析】当滑动触头T不动时，原、副线圈匝数之比不变，当U0不变时，输出电压U也不变，如果滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R连入电路阻值减小，所以通过R1的电流变大，R1的热功率增大，A正确；当滑动触头T向b端移动时，原、副线圈匝数之比变大，根据==k，可知变压器输出电压U变小，滑片位置不变时，R1支路电阻不变，电流变小，所以不能提高R1的热功率，B错误；当滑动触头T向b端移动时，变压器输出电压U变小，如果滑动变阻器滑片向e端滑动，则滑动变阻器接入电路的阻值增大，IR1=变小，所以R1的热功率P=R1减小，D错误；同理可得，T向a端移动，则输出电压U变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，则滑动变阻器接入电路的阻值减小，R1支路中的电流IR1=变大，所以R1热功率变大，C正确。 4.(2024重庆,9,5分)(多选)小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图甲、乙所示,图中额定电压为6 V的灯泡电阻恒定,R为滑动变阻器,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220 V的交流电,滑片P可调节灯泡L的亮度,P在R最左端时,甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作,则(　　) 　 A.n1∶n2=110∶3 B.当P滑到R中点时,图甲中L功率比图乙中的小 C.当P滑到R最左端时,图甲所示电路比图乙更节能 D.图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大 答案 AC 滑片P在最左端时,图甲、乙中变压器输出电压均等于灯泡的额定电压6 V,因此===,A正确;当P滑到R中点时,图甲中总电阻为P左侧电阻与灯泡电阻串联,图乙中总电阻为灯泡电阻与P右侧的电阻并联后再与P左侧电阻串联,由于并联电阻小于灯泡电阻,则图甲中灯泡两端电压大于图乙中灯泡两端电压,则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大,B错误;当P滑到R最左端时,图甲中只有灯泡连入电路,图乙中R的全部电阻与灯泡并联,总电阻更小,变压器输出功率更大,图甲比图乙更节能,C正确;图乙中的灯泡两端电压在0到6 V间变化,图甲中灯泡两端电压最高为6 V,最低达不到0,则图乙中灯泡两端电压的可调范围大,D错误。 5.(2022湖南,6,4分)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。理想电压表的示数为U,理想电流表的示数为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　本题使用等效法最简捷,如图,对于原线圈回路,将理想变压器等效为电阻,由R等=,=,=,UR1=IR1·R1,得R等=·R1(n1和n2分别为变压器原、副线圈匝数),若保持P1位置不变,则R等=4R,P2向左缓慢滑动,R2接入电路的阻值减小,I=,I增大,U=U总-IR等,U减小,A项错误;=P等=I2·R等,增大,B选项正确;若保持P2在最右端位置不变,R2=9R,P1向下缓慢滑动,n2减小,R等增大,I减小,U==IR2,U减小,C项错误;将R2等效为电源内阻R内,当R等=R内=9R时,R1消耗的功率最大,P1向下缓慢滑动,R等由4R逐渐增大,故R1消耗的功率先增大,后减小,D选项错误。 归纳总结　在原线圈上接有负载时,可以将不变的电阻等效为电源内阻,借助闭合电路欧姆定律分析副线圈中功率变化问题,如R等=r内时,P等有最大值。 考向3 远距离输电 1．（2025·湖北 ）（多选）在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是（　　） A．仅增加用户数，r消耗的功率增大 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．仅适当增加n2，用户端的电压增大 D．仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 【答案】AC 【详解】A．整个电路物理量标注如图 设用户端总电阻为R用户，降压器输入端等效为电阻Rx，则有 因为 其中I2=I3，则对于输电线有 联立整理可得 仅增加用户数，则R用户减小，可知I2增大，根据 可知r消耗的功率增大，故A正确； B．仅增加用户数，I2增大，根据 可知U3减小，根据用户端的电压 可知用户端的电压减小，故B错误； C．仅适当增加n2，根据 可知U2增大，根据 可知I2增大，根据 可知U3增大，根据用户端的电压 可知用户端的电压增大，故C正确； D．由C选项可知，仅适当增加n2，I2增大，整个电路消耗的电功率 由于U2增大，故整个电路消耗的电功率变大，故D错误。 故选AC。 2．（2025·重庆 ）（多选）2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 【答案】BD 【详解】A．直流输电电流由公式计算得 ，故A错误； B．导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率 由 得导线总阻值上限 ，故B正确； C．家用交流电表达式为，其最大值为； 频率为，故C错误； D．变压器原线圈电压，副线圈电压，匝数比 电流比与匝数比成反比可知，故D正确。 故选BD。 3.(2024湖南,6,4分)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ω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R0。当用户端接一个定值电阻R时,R0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R0上消耗的功率为4P B.输电线路距离增加,若R0阻值增加一倍,则R0上消耗的功率为4P C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则R0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R0上消耗的功率为6P 答案 A 风速增加,若转子角速度增加一倍,根据U有效=,可知输电电压变为原来的2倍,而整个电路的电阻不变,输电电流变为原来的2倍,根据P=I2R0可知,R0上消耗的功率为4P,A正确;若R0阻值增加一倍,则输电电流减小,R0上消耗的功率小于2P,B错误;若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则输电电压变为原来的2倍,而整个电路的电阻不变,输电电流变为原来的2倍,R0上消耗的功率为4P,C错误;若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,等效电路如图所示,k=,PR01=R0,PR02=R0,==<4,即R0上消耗的功率小于4P,D错误。 4.(2023山东,7,3分)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压U4=220 V,功率88 kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) A.发电机的输出电流为368 A B.输电线上损失的功率为4.8 kW C.输送给储能站的功率为408 kW D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44 答案：C 由题意知发电机输出电流I1===2 000 A,所以A错。用户端电流I4==400 A,=,得U3=11 000 V,再由功率相等有P3=P4,即U3I3=U4I4,得输电线上电流I3=8 A,损失功率ΔP=R=4 kW,所以B错。由能量守恒得储能站功率P5=P1-P3-ΔP=(500-88-4) kW=408 kW,故C对。输电线上电压损失ΔU=I3R=8×62.5 V=500 V,所以U2=U3+ΔU=11 500 V,由理想变压器电压之比与匝数之比的关系有===1∶46,所以D错。 5.(2023天津,6,5分)(多选)如图是输电线为用户输电的示意图,电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器,中间输电线上的总电阻为R,下列说法正确的是 (　　) A.T1的输出电压与T2的输入电压相等 B.T1的输出功率大于T2的输入功率 C.若用户接入的用电器增多,则R消耗的电功率减小 D.若用户接入的用电器减少,则T2的输出功率减小 答案BD　由于输电过程中输电线上会损耗功率,故T1输出功率大于T2输入功率,T1输出电压大于T2输入电压,故A错误,B正确;由于输入电压不变,所以变压器T1的输出电压不变,随着用户接入的用电器增多,家庭电路的电阻变小,则回路中电流变大,根据P损=I2R可知R消耗的电功率增大,C错误;用户接入电路的用电器减少,用电器消耗的电功率减少,即T2输出功率减小,D正确。 考向4 电磁振荡 电磁波 传感器 1．（2025·浙江 ）如图所示的LC振荡电路，能减小其电磁振荡周期的措施是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．线圈中插入铁芯，增大了自感系数，由电磁振荡的周期，可知周期变大，故A错误； B．线圈的匝数增多，自感系数变大，由可知周期变大，故B错误； C．电容器极板间插入电介质，即增大，由可知电容变大，由可知周期变大，故C错误； D．电容器极板间距增大，由可知电容变小，由可知周期变小，故D正确。 故选D。 2．（2025·江苏 ）如图所示．将开关S由a拔到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图象是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意可知，将开关由调到时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流。A图像正确：电容器开始放电，由于电容器上极板带正电，则电流为逆时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，此时，电容器下极板带正电，之后开始反向放电，电流为顺时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。 故选A。 3．（2025·浙江 ）（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．按照相对论的时间延缓效应，低速运动的微观粒子寿命比高速运动时更长 C．变压器原线圈中电流产生的变化磁场，在副线圈中激发感生电场，从而产生电动势 D．热敏电阻和电阻应变片两种传感器，都是通过测量电阻，确定与之相关的非电学量 【答案】CD 【详解】A．根据热力学第二定律可知热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误； B．按照相对论的时间延缓效应，运动的时钟会变慢。对于微观粒子，高速运动时其内部的时间进程变慢，相当于寿命变长；而低速运动时，时间延缓效应不明显，其寿命比高速运动时更短，故B错误； C．变压器的工作原理是电磁感应。原线圈中电流产生的变化磁场，穿过副线圈时，会在副线圈中激发感生电场，感生电场对副线圈中的自由电荷有作用力，从而产生电动势，这就是变压器副线圈产生感应电动势的原理，故C正确； D．电阻传感器是通过测量电阻的变化来确定与之相关的非电学量，比如温度传感器，温度变化会引起电阻变化，通过测量电阻就可以知道温度的变化。电阻应变片是基于电阻应变效应工作的，当应变片受到外力作用发生形变时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻变化可以确定外力等非电学量，故D正确。 故选CD。 1 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $