专题13 交变电流（专题突破练）-【第一梯队】2026年高考物理二轮专项突破教用word

专题十三　交变电流 题型方法 题型46　交变电流模型 高考真题 1.(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 (　AC　) 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 2.(2021浙江1月,16,2分)(多选)发电机的示意图如图甲所示,边长为L的正方形金属框,在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO'轴转动,阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计,图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周　 (　BD　) A.框内电流方向不变 B.电动势的最大值为Um C.流过电阻的电荷量q= D.电阻产生的焦耳热Q= 3.(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 (　B　) 　 A.2∶3　　　　B.4∶3　　　　C.2∶　　　　D.5∶4 4.(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 (　C　) A.2∶1　　　　　　　　B.1∶1 C.1∶2　　　　　　　　D.1∶4 高考模拟 1.(2025云南大理二模)交流发电机的示意图如图甲所示,线圈从甲图所示的位置以OO'为轴匀速转动,产生交变电流的波形按余弦函数变化,如图乙所示,则 (　A　) 　 A.该交变电流的有效值为5 A B.1 s内电流的方向变化5次 C.在图甲所示位置时,CD边受到的安培力方向向上 D.当电流瞬时值为5 A时,线圈平面与中性面的夹角为45° 2.(2025江西景德镇二检)如图所示电路中,电阻R1与电阻R2的阻值均为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦交流电u=20 sin (100πt) V,则加在R1上的电压有效值为 (　B　) A.10 V　　　　B.5 V　　　　C.15 V　　　　D.5 V 3.(2025安徽黄山质检)如图所示,在匀强磁场中有电阻为r的单匝矩形线圈,线圈的两条边ad=L1,ab=L2,转轴OO'垂直磁场且和线圈共面,从上往下看,线圈绕转轴OO'以角速度ω逆时针匀速旋转。从图中位置开始计时,下列说法正确的是 (　C　) A.穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律为Φ=BL1L2 cos (ωt) B.线圈由图中位置绕转轴旋转90°的过程中平均电动势为 C.线圈的热功率P= D.线圈在图中位置时,电流方向为a→b→c→d→a 4.(2025安徽池州二模)(多选)如图甲所示,单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化图像如图乙所示,若外接电阻R=20 Ω,线圈电阻r=5 Ω,则下列说法正确的是 (　BD　) 　 A.0.03 s末穿过线圈的磁通量最大 B.该交流电电流方向每秒改变50次 C.电阻R在1分钟内产生的热量为1.92×104 J D.从t=0时刻到线圈平面转过60°的过程中,通过线圈某横截面的电荷量为 C 5.(2025浙江杭州一模)如图所示,匀强磁场方向与水平面成60°角斜向右下方,矩形线圈以恒定角速度ω绕水平面内的OO'轴按图示方向转动,线圈通过换向器与电阻R相连。以图中时刻为计时起点,规定电流由a通过R流向b方向为电流正方向,则通过R的电流i随时间变化图像正确的是 (　A　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 题型47　变压器模型 高考真题 1.(2024浙江1月,5,3分)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u=5 sin 100πt V的交流电,经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV,就会在打火针和金属板间引发电火花,实现点火。下列正确的是 (　B　) A.< B.< C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz 2.(2023河北,5,4分)除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备,某型除颤仪电路原理如图。某次调试时交流电压表示数为20 V,电容器充电完毕,开关由“1”掷向“2”,放电电流平均值为2.8 A,放电时间约为10-2 s,已知电容器电容为2.0×10-5 F。则升压变压器原副线圈的匝数比约为 (　B　) A.1∶25　　　　　　　　B.1∶50 C.1∶70　　　　　　　　D.1∶100 3.(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　) 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 4.(2025湖南,6,4分)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 (　B　) 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 5.(2025湖北,8,4分)(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 (　AC　) 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 高考模拟 1.(2025云南昭通检测)手机电磁式无线充电是基于电磁感应技术和变压器原理的应用,其简化的充电原理如图所示。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。正常工作状态下,若穿过接收线圈的磁通量小于发射线圈的磁通量,则接收线圈的电压可能是 (　A　) A.6　　　　　　　　B.10 C.12　　　　　　　　D.14 2.(2025重庆南开中学七模)某手机充电器内部理想变压器将交流电降压为手机充电。已知变压器原线圈匝数为1 100匝,副线圈匝数为25匝,充电器功率为20 W,原线圈的输入电压u=220 sin (100πt) V,则 (　C　) A.原线圈输入电压有效值为220 V B.副线圈中交流电的频率为100 Hz C.副线圈两端的电压为5 V D.副线圈的电流为5 A 3.(2025四川模拟调研)含理想自耦变压器的电路图如图所示,a、b两端与电压有效值恒定的正弦交流电源相连,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电流表、电压表均为理想电表,最初变压器上的滑动触头P1位于M处。下列说法正确的是 (　C　) A.仅将滑片P2向右移动,则电压表的示数将增大 B.仅将P1由M滑动到N,则电流表的示数减小 C.仅改变P1的位置,若电流表示数增大,则原线圈电流的峰值增大 D.仅改变P2的位置,若电流表示数增大,则R2消耗的功率增大 4.(2025河南信阳二模)(多选)如图甲所示理想变压器原线圈与两根平行金属导轨相连,副线圈与定值电阻和交流电动机相连,交流电流表A1、A2、A3都是理想电表,定值电阻的阻值r2=12 Ω,电动机线圈的电阻r3=0.8 Ω。在原线圈所接导轨的虚线间有垂直导轨所在平面的匀强磁场,磁感应强度大小B=2 T,导轨间距为l=1 m,电阻不计,在磁场中两导轨间有一根金属棒垂直横跨在导轨间,棒的电阻r1=2 Ω,棒在磁场内沿导轨运动的v-t图像如图乙所示,在金属棒运动过程中,电流表A2示数为2 A,A3示数为5 A,则下列说法正确的是 (　BD　) A.变压器副线圈输出的电流频率为2 Hz B.电动机的输出机械功率为100 W C.电流表A1的示数只能为14 A D.变压器原、副线圈匝数比可能为7∶6 5.(2025安徽名校联考)(多选)如图所示,M、N端连接一个稳压交流电源,理想变压器的原线圈上接有阻值为R0的定值电阻,副线圈上接有最大阻值为4R0的滑动变阻器,原、副线圈匝数之比为1∶2,电表均为理想电表。初始时,滑动变阻器的滑片处于正中间位置,滑片移动过程中,电流表、电压表示数变化量的绝对值分别为ΔI、ΔU,下列说法正确的是 (　CD　) A.若滑片下移,电压表和电流表的示数均增大 B.若滑片上移,滑动变阻器消耗的功率先减小后增大 C.滑片移动过程中=4R0 D.若滑片上移,电源输出功率减小 6.(2025河北邯郸月考)(多选)“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证,模拟远距离高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端分别接入电压互感器和电流互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为20∶1和1∶20,各变压器、互感器和电表均为理想状态。下列说法正确的是 (　ABD　) A.电压互感器起降压作用,电流互感器起减小电流作用 B.若电压表的示数为200 V,电流表的示数为5 A,则线路的输电功率为400 kW C.若保持U1和用户数不变,仅将滑片Q下移,则输电线损耗功率减小 D.若保持U1不变,仅增加用户数,为保持U4不变,可将滑片P上移 7.(2025湖南长郡中学月考五)理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶3,线路上分别接有五个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5,如图所示,在A、B间接入正弦式交变电流,则下列说法错误的是 (　B　) A.R1、R2、R3两端的电压之比为7∶1∶2 B.流过R1、R2、R4的电流之比为7∶1∶2 C.R1、R2、R3的功率之比为49∶1∶4 D.A、B间输入功率与变压器输入功率之比为28∶3 8.(2025河南郑州二模)某同学设计了如图所示的电路,使用自制发电机经过理想变压器给用电器供电。发电机的内阻为r,变压器的原、副线圈的匝数比为1∶2,副线圈接定值电阻R1和R2,R1=R2=4r,初始时开关S断开,发电机线圈角速度为ω,交流电压表示数为U。闭合开关S,若要交流电压表示数仍为U,可调节发电机线圈角速度为 (　D　) A.ω　　　　B.ω　　　　C.ω　　　　D.ω 培优提升 提分策略 本专题在近几年高考中逐渐从单一知识的考查转向创新情境建模和多模型融合的综合应用,对逻辑推理、数学工具的应用和物理建模能力要求较高。备考需以模型建构为核心(如正弦、余弦式交变电流的判断,电流或电压随时间变化方程的数学表达式等),注重实际情境抽象化和多知识点的联动分析(如交流电模型和匀速圆周运动模型的综合,以及和一些力学问题的综合等)。 1.(模块融合·含变压器电路动态分析)(2025广东深圳一模)如图所示,某同学利用自耦变压器设计了家庭护眼灯的工作电路。A、B端输入220 V交流电压,为两个相同的护眼灯L1和L2供电。开关S断开,L1正常发光。现闭合S,为使两灯仍正常发光,只需调节的是 (　C　) A.q向左滑动　　　　　　　　B.p向下滑动 C.p向上滑动　　　　　　　　D.不需要任何调节 2.(模块融合·圆周投影+交流电四值)(2025浙江温州一模)如图为手动发电式手电筒的原理图,固定在圆盘边缘处的小圆柱随圆盘绕轴心O,按顺时针方向匀速转动,小圆柱通过竖槽带动T形绝缘支架运动,从而驱动导体棒在光滑的水平导轨上运动。已知导体棒运动的速度随时间变化的关系为v=0.2 sin 2t (m/s),导轨间距L=0.2 m,导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=2 T,定值电阻R1=R2=1 Ω。导体棒与轨道接触良好,且不计导体棒和轨道的电阻,电压表为理想交流电表,D为理想二极管,则 (　D　) A.圆盘转动的转速为2 r/s B.电压表的示数为0.08 V C.小圆柱做圆周运动的半径为0.2 m D.电阻R1和R2的总功率为4.8×10-3 W 3.(核心考法·正弦交流电+能量守恒)(2025广西高三模拟)(多选)光滑绝缘水平面上存在一直角坐标系xOy,在0≤x<0.4 m范围内有一有界匀强磁场区域,其下边界与x轴重合,上边界满足曲线方程y=0.2 sin x (m),磁感应强度大小为4 T,方向垂直纸面向里。边长为0.4 m、总电阻为1 Ω的正方形导线框在拉力F的作用下,以10 m/s的速度沿x轴正方向匀速穿过磁场区域,下列说法正确的是 (　AD　) A.拉力的最大值为6.4 N B.A、D两端的最大电压为2 V C.线框产生的热量为1.28 J D.拉力做的功为2.56 J 4.(情境突破·交流发电装置)(2025山东,7,3分)如图为一种交流发电装置的示意图,长度为2L、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0.5L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2L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 (　D　) A.BLv　 B.　 C.　 D. 第 15 页 共 15 页 $