交变电流 易错辨析（含高考真题）-2027届高考物理一轮复习备考

交变电流：易错辨析（含高考真题） 目录 一、正弦式交变电流的产生：中性面认知错误（最基础易错） 2 误区 2 辨析 2 二、交变电流 “四值” 混淆（核心高频易错） 2 误区 2 辨析 3 三、理想变压器规律误用（失分率最高） 3 误区 3 辨析 3 四、远距离输电：损耗计算与物理量混淆（高考压轴易错） 4 误区 4 辨析 4 五、交变电流图像解读失误（选择题必考坑） 5 误区 5 辨析 5 六、变压器动态电路分析错误（难点易错） 5 误区 5 辨析 5 七、非正弦交变电流有效值计算错误（易漏易错） 6 误区 6 辨析 6 八、电磁振荡与传感器易错（低频但易混） 6 误区 6 辨析 6 九、交变电流解题避坑三步法 7 总结 7 专题　交变电流 7 真题试练：交流电路 7 交变电流是高中物理电磁学的核心模块，涵盖正弦式交变电流的产生与描述、交变电流 “四值”、理想变压器、远距离输电、动态电路分析、电磁振荡六大考点，是选择题、实验题、计算题的必考内容。学生高频失分并非公式记不住，而是中性面概念模糊、四值适用场景混淆、变压器规律误用、远距离输电损耗错算、动态分析逻辑颠倒、非正弦有效值不会算。本文结合高考命题规律与典型陷阱，对交变电流全模块易错点做系统性辨析，直击丢分根源。 一、正弦式交变电流的产生：中性面认知错误（最基础易错） 中性面是交变电流产生的核心分界点，90% 的基础错误源于对中性面的物理意义理解偏差。 误区 1. 认为线圈在中性面时感应电动势最大、电流最大； 2. 认为线圈经过中性面时，电流方向不改变； 3. 认为线圈平面与磁场平行时磁通量最大，磁通量变化率为 0； 4. 混淆 “从中性面开始计时” 和 “从垂直中性面开始计时” 的瞬时值表达式。 辨析 1. 中性面核心定义：线圈平面与磁场垂直的位置，此时磁通量 Φ 最大，但磁通量变化率 ΔΦ/Δt=0，因此感应电动势 e=0、感应电流 i=0。 2. 电流方向突变：线圈每经过一次中性面，感应电流方向改变一次；一个周期内经过两次中性面，电流方向改变两次。 3. 垂直中性面：线圈平面与磁场平行，磁通量 Φ=0，但磁通量变化率最大，感应电动势、电流均达峰值。 4. 瞬时值表达式 · 从中性面开始计时：、（正弦函数）； · 从垂直中性面开始计时：、（余弦函数）。 二、交变电流 “四值” 混淆（核心高频易错） 瞬时值、峰值、有效值、平均值的物理意义与适用场景是考试最易混淆的知识点，直接决定计算正误。 误区 1. 用峰值计算电功、电功率、焦耳热； 2. 用平均值计算电表读数、保险丝熔断电流； 3. 认为有效值就是平均值； 4. 计算电荷量用有效值，计算热量用平均值。 辨析 物理量 公式（正弦式） 核心适用场景 致命禁忌 瞬时值 分析某时刻受力、发光器件闪光时间 不可用于计算热量、功 峰值 判定电容器耐压值 不可用于电路计算、热效应 有效值 电表读数、电功 / 电功率 / 焦耳热、用电器额定值 不可用于计算电荷量 平均值 计算通过导体横截面的电荷量 不可用于热效应、功率计算 核心口诀：热量用功看有效，电荷量用平均值，耐压要看最大值，瞬时状态看瞬时。 三、理想变压器规律误用（失分率最高） 理想变压器是高考必考重点，学生常因电压 / 电流 / 功率关系混淆、适用条件忽略频繁丢分。 误区 1. 认为变压器可以改变直流电压； 2. 混淆电压比：（匝数比颠倒）； 3. 多副线圈时，误用； 4. 认为原线圈电流与负载无关，副线圈电压随负载变化； 5. 忽略变压器不改变频率的特性。 辨析 1. 工作原理：互感现象，只适用于交变电流，直流电流磁通量不变，无感应电动势，变压器不工作。 2. 三大核心规律 · 电压规律：（电压与匝数成正比，原副线圈顺序不可颠倒）； · 功率规律：（输入功率由输出功率决定，空载时）； · 电流规律：单副线圈；多副线圈（由功率守恒推导，不可直接用反比）。 3. 动态逻辑 · 副线圈电压由和匝数比决定，与负载无关； · 原线圈电流由副线圈电流决定，负载电阻越小，越大，越大。 4. 频率特性：变压器不改变交变电流的频率，。 四、远距离输电：损耗计算与物理量混淆（高考压轴易错） 远距离输电是交变电流的综合应用，学生常因损耗公式、物理量对应关系出错。 误区 1. 功率损耗用计算（误用输送电压）； 2. 认为输送电压越高，损耗一定越小，忽略输送功率的影响； 3. 混淆输送电压、线路损耗电压、用户端电压； 4. 把用户得到的功率等同于输送功率。 辨析 1. 核心损耗公式 · 功率损耗：（唯一正确，为输电线电流）； · 电压损耗：； · 输电线电流：（由输送功率和输送电压决定）。 2. 高压输电原理：在输送功率不变时，，提高输送电压可大幅减小损耗。 3. 电压关系：（为降压变压器原线圈电压）。 4. 功率关系：（用户得到的功率一定小于输送功率）。 五、交变电流图像解读失误（选择题必考坑） 、、图像是高频考点，学生常因坐标含义、周期、峰值、方向判断失误。 误区 1. 把图像的横轴当作位置，误认为是线圈运动轨迹； 2. 图像峰值对应中性面，斜率为 0 对应电动势最大； 3. 忽略图像的正负表示电流方向，误认为负号表示大小减小。 辨析 1. 图像本质：描述某一物理量随时间的周期性变化，不是线圈轨迹。 2. 图像关键节点 · 峰值点：线圈在垂直中性面，电动势 / 电流最大； · 过零点：线圈在中性面，电动势 / 电流为 0，电流方向改变。 3. 周期与频率：，，由线圈转速决定。 六、变压器动态电路分析错误（难点易错） 含变压器的动态电路是高考难点，学生常因等效电阻法误用、逻辑顺序颠倒出错。 误区 1. 滑片移动时，认为副线圈电压变化； 2. 多电阻并联时，误判总电阻变化； 3. 原线圈串联电阻时，直接用。 辨析 1. 分析逻辑：先定（由、匝数比决定，不变）→ 再判负载电阻变化→ 定→ 推、。 2. 等效电阻法：单副线圈变压器，副线圈负载等效到原线圈侧，，可简化电路分析。 3. 原线圈串联电阻：电源电压，原线圈电压小于电源电压。 七、非正弦交变电流有效值计算错误（易漏易错） 非正弦式交变电流（方波、锯齿波、脉冲波）不能直接用，学生常盲目套用正弦式公式。 误区 1. 非正弦交变电流直接用峰值除以计算有效值； 2. 计算热量时，不分段计算，直接用平均值。 辨析 1. 有效值定义：相同时间、相同电阻、产生相同热量，恒定电流值即为有效值。 2. 计算步骤 · 分段计算一个周期内的热量； · 总热量； · 由求电流有效值，求电压有效值。 3. 特例：方波交变电流有效值等于峰值，。 八、电磁振荡与传感器易错（低频但易混） 电磁振荡、传感器是选修拓展内容，知识点细碎，易出现概念混淆。 误区 1. LC 振荡电路中，认为电流最大时电荷量最大； 2. 混淆光敏电阻、热敏电阻的阻值变化规律； 3. 认为霍尔元件电压与载流子电性无关。 辨析 1. LC 振荡：电流最大→磁场能最大→电场能最小→电容器电荷量为 0；电荷量最大→电场能最大→电流为 0。 2. 传感器特性 · 光敏电阻：光照越强，阻值越小； · 热敏电阻（NTC）：温度越高，阻值越小； · 霍尔元件：载流子电性决定电势高低，电子导电时，偏转侧电势低。 九、交变电流解题避坑三步法 1. 判类型：确定是正弦 / 非正弦交变电流，选对有效值计算方法； 2. 定规律：变压器用 “电压正比、功率相等、单副线圈电流反比”；远距离输电用 “损耗看电流平方”； 3. 分场景：热量→有效值，电荷量→平均值，耐压→峰值，绝不混用。 总结 交变电流的所有易错点，本质是概念模糊、规律混淆、场景错配。牢牢抓住 \\“中性面定电流方向、四值分场景、变压器三规律、输电损耗看电流”\\ 四大核心，就能彻底避开所有丢分陷阱，稳稳拿下交变电流全部分数。 专题　交变电流 真题试练：交流电路 1.(2025福建,2,4分)某理想变压器如图甲,原、副线圈匝数之比为4∶1,输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示,定值电阻R1的阻值为R2的2倍,则(　　) 　 A.副线圈中交变电流的周期为0.25 s B.电压表示数为12 V C.副线圈中的电流为通过R1电流的2倍 D.原、副线圈功率之比为4∶1 答案B 由题目中的u-t图像可得T=(0.25-0.1) s,故T=0.2 s,原、副线圈中交变电流的周期相等,A错误。原线圈输入电压的有效值U1= V=48 V;由=,可得U2=12 V,B正确。电阻R1和R2并联,副线圈中的电流I=+,故=3,C错误。理想变压器不消耗电能,原、副线圈的功率相等,D错误。 2.(2025云南,8,6分)(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n1,输入电压U1=1.1 kV;两副线圈的匝数分别为n2和n3,输出电压U2=U3=220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时,两副线圈的输出功率分别为7.0 kW和3.5 kW,下列说法正确的是(　　) A.n1∶n2=5∶1 B.n1∶n3=1∶5 C.变压器的输入功率为10.5 kW D.两副线圈输出电压最大值均为220 V 答案 AC 根据理想变压器电压与匝数的关系,可知=、=,代入数据解得=、=,A正确,B错误;根据理想变压器能量守恒,变压器的输入功率P输入=P2+P3(解题关键:当有多个副线圈时,根据能量守恒有P输出=P输入=P2+P3+P4+…),代入数据P2=7 kW,P3=3.5 kW,解得变压器的输入功率P输入=10.5 kW,C正确;两副线圈输出电压的最大值均为Um=U有效×=220 V,D错误。 3.(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(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.BLv B. C. D. 答案 D 取导体棒中感应电流方向向下时的电动势为正,由法拉第电磁感应定律和右手定则可得该装置产生的电动势随时间变化的规律如图所示;由交变电流有效值的定义式可得·+·=·,解得该装置产生电动势的有效值E=,D正确。 易错警示 　　导体棒在两磁场区域中切割磁感线的有效长度之比为1∶2,故产生感应电动势的大小之比为1∶2;导体棒匀速经过两磁场区域的位移相同,故同一根导体棒在两磁场中的运动时间相等。 4.(2025北京,4,3分) 如图所示,交流发电机中的线圈ABCD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e=10 sin(100πt) V。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为100 Hz 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,AB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10 V 答案　C 【命题点】交变电流的产生与描述　左手定则、右手定则的应用 解析　该交流电的频率为f==50 Hz,A错误。图示位置为垂直于中性面的位置,穿过回路的磁通量为零,但磁通量变化率最大,产生的感应电动势最大,B错误。由右手定则可知,线圈转到图示位置时,电流由B→A;由左手定则可知,AB边此时受到的安培力方向向上,C正确。由于Em=NBSω,仅线圈转速n加倍,即ω加倍,可得电动势的最大值变为原来的2倍,即Em=20 V,D错误。 5.(2025广西,2,4分)某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220 V,输出电压最大值为11 V,该变压器视为理想变压器,其原、副线圈匝数之比为(　　) A.20∶ B.20∶1 C.20∶1 D.1∶20 答案　C 【命题点】理想变压器的变压规律　正弦交流电的峰值与有效值的关系 解析　 6.(2025江苏,2,4分)用图示可拆变压器进行探究实验,当变压器左侧的输入电压为2 V时,若右侧接线柱选取“0”和“4”,右侧获得4 V输出电压,则左侧接线柱选取的是(　　) A.“0”和“2” B.“2”和“8” C.“2”和“14” D.“8”和“14” 答案　A 【命题点】理想变压器电压与匝数的关系 解析　根据理想变压器电压与匝数的关系=,可得左侧接线柱应选取“0”和“2”,A正确。 7.(2025云南,8,6分)(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n1,输入电压U1=1.1 kV;两副线圈的匝数分别为n2和n3,输出电压U2=U3=220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时,两副线圈的输出功率分别为7.0 kW和3.5 kW,下列说法正确的是(　　) A.n1∶n2=5∶1 B.n1∶n3=1∶5 C.变压器的输入功率为10.5 kW D.两副线圈输出电压最大值均为220 V 答案　AC 【命题点】理想变压器各物理量的关系　交流电最大值的计算 解析　根据理想变压器电压与匝数的关系,可知=、=,代入数据解得=、=,A正确,B错误;根据理想变压器能量守恒,变压器的输入功率P输入=P2+P3(解题关键:当有多个副线圈时,根据能量守恒有P输出=P输入=P2+P3+P4+…),代入数据P2=7 kW,P3=3.5 kW,解得变压器的输入功率P输入=10.5 kW,C正确;两副线圈输出电压的最大值均为Um=U有效×=220 V,D错误。 8.(2025河北,6,4分)2024年底,世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图,若该电站通过理想变压器调节输出电压U2时,输入电压U1保持不变。已知副线圈总匝数为n,分接头1、2间和2、3间的线圈匝数n12=n23=,开关S接3时输出电压的瞬时值u2=Um sin ωt,则S接2时u2-t的图像为(　　) 答案　D 【命题点】变压器的频率、电压与匝数的关系 解析　变压器输出频率等于输入频率,频率不会随副线圈匝数的变化而变化;当开关S接3时,副线圈接入电路的匝数n3=n-(n12+n23)=n,可得=,当开关S接2时,副线圈接入电路的匝数n2=n-n12=n,可得=,联立可得==;根据S接3时输出电压瞬时值随时间变化的规律可得S接2时输出电压瞬时值随时间变化的规律为u2=Um sin ωt,D正确。 n12=并不是说开关S接2时,副线圈的匝数为,而是没有接入的部分匝数为,此时副线圈的匝数为n;开关S接3时,亦如此。 9.(2025安徽,8,4分)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1∶n2=1∶3,为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压u=12 sin (100πt) V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6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A,下列操作正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.电阻箱R的阻值调为18 Ω 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u=12 sin (50πt) V D.输入端电压调为u=6 sin (100πt) V 答案B 变压器原线圈输入电压的有效值为U1==12 V,理想变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间时,=,则副线圈两端的输出电压U2=18 V,要使电流表的示数为2.0 A,则电阻箱R的阻值应为R==9 Ω,A错误。若副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的,则原、副线圈匝数相等,副线圈两端的电压U2'=U1=12 V ,由题意可知R'=6 Ω,则电流表的示数I2'===2.0 A,B正确。只改变输入电压的频率,电流表示数不变,C错误。输入电压调为u=6·sin(100πt) V,则副线圈两端的电压U2″=9 V,则电流表的示数I2″===1.5 A,D错误。 10.(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　(　　) 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 S接a,电源与原线圈和三个电阻相连,U=I1(3R+k2R),原线圈两端电压U1=U-I1·3R,灯泡两端电压等于副线圈两端电压,即U2==,灯泡的电功率PL=,此时灯泡电功率最小,A错误,B正确。S与b相连,U=I'1(2R+k2R),且=,得IL=,C错误。S与c相连,IL=,PL=·R,得PL=,D错误。 11.(2025广东,2,4分)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V的交流电,经理想变压器升压至10 kV后,通过输电线输送到变电站。输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.变压器原、副线圈匝数比为1∶100 B.输电线上由R造成的电压损失为500 V C.变压器原线圈中的电流为100 A D.变压器原、副线圈中电流的频率不同 答案B 根据原、副线圈的电压与匝数关系,可得=,代入数据得=,A错误;R造成的电压损失ΔU=I2R,又I2===100 A,联立得ΔU=500 V,B正确;变压器原线圈中的电流I1===2 500 A,C错误;变压器原、副线圈中的电流频率一定相同,D错误。 12.(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(　　) 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 审题指导　 关键条件 分析要点 交流发电机的输出电压一定 升压变压器原线圈两端电压U1不变 两变压器均为理想变压器 满足电压与匝数关系=,无能量损耗 输电线路电阻为r 功率损耗P损=r,电压损耗ΔU=I2r 解析　仅增加用户数,相当于负载电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流也增大,流经输电线路的电流增大,消耗的功率P损=I2r增大,A正确。仅增加用户数,输电线路上的电压损耗增大,用户端的电压会减小,B错误。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),由=可知,输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,用户端电阻不变,用户端的电压增大,C正确。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数关系=知,I2增大时I1增大,整个回路中电流增大,输电线路电阻阻值不变,所以整个电路消耗的电功率增大,D错误。 易错警示 (1)混淆“用户端电压”与“输电电压”,误认为用户数增加时负载电阻减小会直接导致电压升高。 (2)误认为增加n2会改变发电机输出功率,实际上,输出电压一定时输出功率由负载决定,与匝数比无关 13.(2025江苏,5,4分)如图所示,将开关S由a拨到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变化关系的图像是(　　) 答案　A 【命题点】LC振荡电路中电流随时间变化的规律 解析　电容器开始放电,电场能减少,磁场能增加,故电路中的电流增大,当电容器两极板的电荷量为零时,电路中的电流最大,电流随时间呈现正弦规律变化,随着能量的衰减,电流趋于0,A正确。 14.(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。 15.(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。 16.(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。 17.（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。 18.(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。 19.(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。 20.(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。 21.(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。 22.(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。 23.（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。 24.（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。 25.(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。 26.(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。 27.(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。 28.(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。 学科网（北京）股份有限公司 $