2026届高三物理二轮复习专项训练：电磁学专题 交变电流问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：电磁学专题 交变电流问题 一、单选题 1．如图所示，用可拆变压器探究原、副线圈电压与匝数的关系。A线圈“0”“8”对应接线柱间的匝数为800，通过导线a、b接电压为的正弦交流电；B线圈“0”“4”对应的匝数为400，通过导线c、d接交流电压表，该表读数可能为（　　） A． B． C． D． 2．将一台电动机线圈电阻为50Ω的风扇连接到电压的交流电源上，风扇正常工作。下列说法正确的是（　　） A．通过风扇的电流有效值为4.4A B．风扇的电功率为968W C．该交流电电压有效值为 D．该交流电频率为50Hz 3．如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至，为动力系统供电，此时动力系统的电流为，发电厂的输出电流为；若变压器的匝数，则下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D．原副线圈交流电的频率之比是匝数之比 4．图甲是汽车点火线圈的内部结构，点火线圈能在瞬间输出高压，使汽车启动。其原理如图乙所示。闭合开关S，理想变压器原线圈两端会加上的正弦式交流电，原、副线圈匝数之比为，则下列说法正确的是（　　） A．电压表示数为50V B．副线圈中交流电的频率为5000Hz C．点火针两端的电压最大值为5000V D．点火针的放电电流是转换器输出电流的100倍 5．如图所示，一个理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，副线圈连接一耐压值为25V的电容器上，原线圈两端a、b两端接入瞬时值表达式为的正弦式交变电压。为了保证接入回路中的电容器正常工作，那么在原线圈中接入的电源电压最大值不得超过（　　） A． B．50V C． D．100V 6．心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器等效为一个定值电阻与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是（　　） A．保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小 B．保持电压不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小 C．保持滑片P不动，当变大时，扬声器两端的电压变小 D．保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 7．由匝数为的原线圈和两个匝数均为的副线圈组成的理想变压器，变压器接到输入电压恒定的交流电源上，电路中三个灯泡完全相同，示意图如图所示。若三只灯泡都正常发光，则和的比值为（　　） A． B． C． D． 8．一台小型发电机与交流电压表、小灯泡按图甲所示连接，发电机产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，发电机内阻不可忽略，交流电压表视为理想电压表。则（　　） A．发电机产生的交变电流的电动势的最大值为440V B．交流电压表V的示数为220V C．发电机产生的交变电流的电动势表达式为 D．任意时刻穿过线圈的磁通量为 9．如图甲是一款带照明灯的小型电钻，它可以在黑暗的环境中工作，其简化电路如图乙所示。其中变压器为理想变压器，照明灯与电机的额定电压均为22 V，电机的内阻为1 Ω，额定电流为2A，照明灯的额定电流为1 A。当变压器输入电压为220 V的正弦交流电时电机、照明灯均能正常工作，下列说法正确的是（　　） A．照明灯正常工作时的电阻为11 Ω B．变压器原线圈电流的最大值为 C．变压器的输入功率为44 W D．电机产生的机械功率为40 W 10．随着社会发展，人民生活水平的提高， 电能在工业、农业、国防、科研和人民生活中，以及在国民经济的其他各个部门中，将愈来愈广泛的应用，它即能大大地提高劳动生产率，改善劳动条件，又能提高人们的物质生活和文化生活水平。远程输电、电网监控、用电安全等等，都是提高电网运行效率,实现可靠供电,并对其的安全状况进行掌控的极其重要环节。如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，通过单刀双掷开关S1可改变变压器原线圈的匝数，电路中R1、R2、R3为定值电阻，R是滑动变阻器，V是理想交流电压表，示数用U表示，A是理想交流电流表，示数用I表示，下列说法正确的是（　　） A．I表示电流的瞬时值，U表示电压的最大值 B．若将滑片P向上滑动，变压器输入功率变大 C．若闭合开关S2，则U不变，I变大 D．若将原线圈开关S1由1掷向2，则U、I都变大 二、多选题 11．如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“”的灯泡，连接，副线圈3与规格为“”的灯泡连接，原线圈与额定电压为的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（　　） A．原线圈1两端的电压为 B．原线圈1的匝数为500 C．副线圈3的匝数为50 D．通过灯泡L的电流有效值为 12．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接图乙所示的正弦交流电。图中所有电表均为理想电表，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，为定值电阻，灯泡电阻不变。下列说法正确的是（　　） A．电压表示数为20V B．压力变大时，电流表示数变大 C．变压器原线圈所接交流电压的瞬时值表达式： D．压力变大时，灯泡变亮 13．车载手机无线充电是一种方便的充电方式，可以让驾驶者在驾车过程中无须使用充电线连接手机而给手机充电。这种技术利用了电磁感应原理，通过在车内安装一个无线充电器，向放置在充电器上的手机发送电能。整个装置的示意图如图所示，电力输送线圈匝数与接受线圈的匝数之比为22：1，输电线圈的电压。不计充电过程的电能损失。下列说法正确的是（    ）    A．若输电线圈的电流为逆时针方向（俯视图）且增大，则接受线圈的电流方向也为逆时针 B．无线充电的频率为25Hz C．接受线圈两端电压的有效值为5V D．接受线圈两端的最大电压为10V 14．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为，原线圈接一电压为交流电，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为R，当开关S接通后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的物块以速度v匀速上升，电动机内部摩擦均可忽略，下列判断正确的是（　　） A．电动机两端电压为，其消耗的电功率为 B．原线圈电流为，变压器的输入功率为 C．副线圈电压的有效值为，电动机的输入功率为 D．电动机的效率为 15．如图甲所示，一小型交流发电机线圈的匝数为100，面积为1，其电阻忽略不计；a、b两端与理想变压器相连，为定值电阻，为滑动变阻器，电容器的电容为C，P、Q为其上、下极板。时刻，线圈绕垂直于N、S两极间磁场（可视为匀强磁场）的水平轴OO＇匀速转动，线圈产生的感应电动势e随时间t变化的关系如图乙所示。已知交流电的频率越高，电容器的电容越大，则电容器对交流电的阻碍作用越小，电容器始终正常工作。则下列说法正确的是（　　）    A．N、S两极间磁场的磁感应强度大小为 B．若仅将P板下移，则通过滑动变阻器的电流将增大 C．若仅将P板下移，则a、b两端的输入功率将减小 D．若仅将滑动变阻器的阻值增大，则定值电阻的电功率不变 16．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比电表均为理想交流电表，灯泡电阻不变、两端所接交变电压如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电流频率为 B．电流表A的读数为 C．时产生该正弦交流电的线圈正处于中性面位置 D．变压器输入功率为 三、填空题 17．远距离输电中，为了减小输电线上的电能损失，则必须采用_______输电。某输电线的电阻共为1.0Ω，当它输送100kW电功率时，如要输电线损失功率为100W，则输电电压为_______V，如果用400V电压输送，则用户得到的功率为_______kW。 18．如图是一正弦式交变电流的图像，此正弦式交变电流的频率是______Hz，电流的最大值为______A。    19．如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，，匝数100匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为______V，交流电压表的示数为______V；从图示位置起，转过过程中，通过线圈截面的电荷量为______C； 四、解答题 20．一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电，经转换后变成题图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈，与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求： (1)该理想变压器原、副线圈匝数之比； (2)通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。 21．如图所示，纸面内有边长为L的n匝正方形金属线框，置于水平向右的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框的总电阻为R。线框绕OO'轴匀速转动，角速度为ω。求 （1）图示位置线框中的电动势大小； （2）转动一周过程中线框产生的热量。 22．新型电动汽车在刹车时，电动机的线圈会充当“发电机”角色，由车轮带动线圈在磁场中运动回收能量。为研究方便，发电机可抽象为如图所示模型：两磁极间匀强磁场的磁感应强度大小为B、匝数为n、面积为S。电阻不计的长方形线圈，整个线圈都处于磁场中，线圈外接电能回收装置，现将回收装置理想化为一纯电阻，阻值为R。假设电动汽车刹车时受到的其他阻力与发电机线圈转动导致的阻力相比可以忽略，即刹车时失去的动能全部用来发电，电动汽车质量为M。 (1)从图示位置线圈经时间恰好转过角，求0-t1时间内通过电阻R的电量q。 (2)在汽车刹车过程中某一时刻，线圈平面和磁场恰好平行，已知此时线圈转动角速度为ω，汽车在水平路面上的瞬时速度为v。求此时电动汽车的加速度大小。 23．图为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接，在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。 （1）求电流表的示数； （2）求线圈速度转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。 24．图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为，共有匝，线圈总电阻为，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以的转速绕轴匀速转动，求： （1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式； （2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量； （3）外力对线圈做功的功率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2026届高三物理二轮复习专项训练：电磁学专题 交变电流问题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D C C B D A C D D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 AD AB BC BD BD CD 1．A 【详解】若变压器为理想变压器，原、副线圈电压和匝数的关系为 原、副线圈匝数比为 则副线圈两端电压 本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，所以副线圈的电压小于理论值。 故选A。 2．D 【详解】A．依题意，风扇正常工作，故加在线圈电阻上的电压小于220V，则通过风扇的电流有效值小于4.4A，A错误； B．依题意，风扇正常工作，通过风扇的电流有效值小于4.4A 由，B错误； C．由，知该交流电电压有效值为，C错误； D．由 得，D正确。 故选D。 3．C 【详解】A．由变压器的原副线圈的电压关系可知 其中 可得 故A错误； BC．由变压器的原副线圈的电流关系可知 其中 可得 故B错误，C正确； D．变压器不能改变交变电流的频率，所以原副线圈交流电的频率相等，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．电压表的示数应为交流电压的有效值，即 故A错误； B．由 可知，原线圈交流电的频率为 变压器不改变交流电的频率，因此副线圈中交流电的频率也为50Hz，故B错误； C．原线圈两端的电压最大值为50V，原、副线圈匝数之比为，根据 可知点火针两端的电压最大值为5000V，故C正确； D．根据 可知点火针的放电电流是转换器输出电流的，故D错误。 故选C。 5．B 【详解】副线圈连接一耐压值为25V，原、副线圈匝数比为2：1，所以在原线圈中接入的电源电压最大值不得超过50V。 故选B。 6．D 【详解】A．保持电压不变，根据可知，副线圈两端的电压不变，故A错误； B．保持电压不变，次级电压不变，向左滑动滑片P，R阻值减小，次级电阻减小，则次级消耗的功率变大，则变压器的输入功率变大，故B错误； C．保持滑片P不动，当变大时，变压器次级电压变大，扬声器两端的电压变大，故C错误； D．保持滑片P不动，当变大时，根据可知，变压器次级电压变大，次级电流变大，则扬声器的功率变大，故D正确。 故选D。 7．A 【详解】因为三个完全相同的灯泡都正常发光，则流过灯泡的电流都等于额定电流，灯泡两端电压都等于额定电压，并且原、副线圈的功率相等，所以 解得 故选A。 8．C 【详解】A．由图乙知，线圈是从中性面开始计时的，由图像知电动势的最大值 故A错误； B．有效值 发电机线圈有电阻，灯泡两端电压应小于220V，故B错误； C．电动势的最大值为 而 则电动势表达式为 故C正确； D．由图像知从中性面开始计时，t时间内转过的角度为，则线圈平面与磁场方向夹角为，因此有任意时刻 根据 可得 所以任意时刻的磁通量 因线圈匝数N未知，故D错误。 故选C。 9．D 【详解】A．根据欧姆定律得 故A错误； B．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 可得 副线圈中电流 根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系 解得变压器原线圈电流的有效值 变压器原线圈电流的最大值 故B错误； C．变压器的输入功率等于输出功率 故C错误； D．电机产生的机械功率 故D正确。 故选D。 10．D 【详解】A．交流电表的示数为有效值，故A错误； B．P向上移动过程中，R变大，由于交流电源原副线圈匝数不变，副线圈两端电压不变，变压器输出功率变小，所以变压器输入功率变小，故B错误； C．当开关S2闭合后副线圈电压不变，副线圈负载电阻变小，副线圈电流变大，R1两端电压变大，所以电压表示数U变小，I变小，故C错误； D．当开关S1由1掷向2时，副线圈两端电压升高，电阻不变，所以U变大，I变大，故D正确； 故选D。 11．AD 【详解】A．因为三个灯泡均正常发光，所以灯泡L两端的电压，可得原线圈1两端的电压 选项A正确； BC．根据理想变压器电压与匝数的关系有 其中，解得原线圈1与副线圈3的匝数分别为 选项B错误，C错误； D．对理想变压器，根据功率关系有 其中，解得通过灯泡L的电流有效值 选项D正确。 故选AD。 12．AB 【详解】A．原线圈输入电压的有效值为 根据变压器原副线圈的关系可得电压表示数，故A正确； B．压力变大时，电阻变小，电压不变，则电流表的示数变大，故B正确； C．根据题图可得原线圈电压，故C错误； D．压力变大时，电流强度变大，两端电压变大，则灯泡两端电压变小，灯泡变暗，故D错误。 故选AB。 13．BC 【详解】A．由楞次定律有，当输电线圈增加逆时针（俯视图）的电流时，则通过接受线圈的磁通量增加，接受线圈产生的磁场与原来的磁场方向相反，则接受线圈的电流方向为顺时针，选项A错误； B．由 可得频率 选项B正确； CD．由 可知，接受线圈两端电压的有效值为5V，最大值为，选项C正确、D错误。 故选BC。 14．BD 【详解】A．电动机电路属于非纯电阻电路，则欧姆定律不适用，因此电动机两端的电压不是，故A错误； B．根据 可知变压器原线圈电流为 电动机消耗的电功率为 则有变压器的输入功率为 故B正确； C．理想变压器的原线圈的电压有效值为 根据 可知变压器副线圈电压有效值为 电动机的输入功率大于，故C错误； D．电动机的效率为 故D正确。 故选BD。 15．BD 【详解】A．由图像可知，角速度为 线圈产生的最大感应电动势为 解得，故A错误； B．若仅将P板下移，由可知电容变大，电容的容抗变小，通过滑动变阻器的电流将增大，故B正确； C．由选项B分析可知，通过滑动变阻器的电流将增大，根据焦耳定律可知，滑动变阻器的功率将增大，而电阻两端的电压不变，其功率不变，变压器总输出功率增大，则a、b两端的输入功率将增大，故C错误； D．仅将滑动变阻器的阻值增大，定值电阻两端的电压不变，定值电阻功率不变，故D正确。 故选BD。 16．CD 【详解】A．由乙图可知，交变电流的周期为，则交变电流的频率为 故A错误； B．根据乙图可知，线圈输入电压的有效值为 根据变压器电压比等于匝数比可得 可得电压表读数为 由欧姆定律可得电流表读数 故B错误； C．由乙图可知，时，电动势为零，可知该时刻产生该正弦交流电的线圈正处于中性面位置，故C正确； D．副线圈的电流为，则变压器输入功率为 故D正确。 故选CD。 17． 高压 1×104 37.5 【详解】[1]输送功率一定时，采用高压输电可以减少导线损失的功率； [2]由题可知，导线通过的电流 故输送电压 [3]当输送电压时，此时输电线通过的电流 导线损失的功率 故用户得到的功率 18． 50 10 【详解】[1]根据正弦式交变电流的图像可知周期为0.02s，根据周期和频率的关系可知 [2] 根据正弦式交变电流的图像可知为10A。 19． 7.5 0.15 【详解】[1]产生的感应电动势最大值为 [2]根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为 电流的有效值为 电压表的示数为 [3]从图示位置起，转过过程中，平均电动势为 通过线圈截面的电荷量为 20．(1) (2)，100 【详解】（1）由题知，原线圈两端的电压 故原、副线圈的匝数之比 （2）通过原线圈的电流有效值 通过用电器的最大电流强度 解得 该交流电的周期，内电流方向变化的次数（次） 21．（1）；（2） 【详解】（1）导体棒转动线速度为 电动势为 （2）电动势的有效值为 焦耳定律可得 22．(1) (2) 【详解】（1）线圈恰好绕转轴转角的磁通量为 时间内磁通量的变化量为 时间内的平均电动势为 平均电流为 通过电阻的电量为 联立解得 （2）由于该时刻线圈平面和磁场恰好平行，则线圈产生的电动势为 回路的电流为 则发电机工作回路中电功率的大小为 由于汽车失去的动能全部用来发电，则有 由牛顿第二定律 此时电动汽车的加速度大小 23．（1）；（2） 【详解】（1）电路中的感应电流的最大值为 由于二极管的单向导电性，一个周期内只有半个周期产生电流，电流表测定电路的有效值，根据有效值的定义可得 解得电路中电流有效值为 即电流表的示数为。 （2）线圈转动的周期为 线圈转动N周的时间为 因为二极管的存在，一个周期内只有一半的时间有电流，根据焦耳定律可得，发电机线圈产生的焦耳热为 解得 24．（1）；（2）；（3）0.9W 【详解】（1）线圈产生的最大感应电动势为 又 线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为 （2）线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均值 感应电流的平均值为 又 解得 （3）电动势的有效值为 电流的有效值为 电路的热功率为 由能量的转化关系，可知外力对线圈做功的功率为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $