2026届高考物理三轮终极冲刺 讲义11：交变电流

该高中物理高考复习讲义围绕交变电流模块，整合产生规律、四值计算、变压器原理、远距离输电等核心考点，按“产生机制-性质辨析-应用场景”逻辑构建知识体系，通过考情分析定位方向、核心知识梳理框架、题型分类精讲（典例+变式）、高考真题实战演练四环节，帮助学生系统突破中等难度必考点。 讲义以真实情境（如“南鲲号”波浪能发电）渗透科学态度与责任，通过变压器动态电路模型建构（如负载变化规律总结）培养科学思维，设置分层练习覆盖不同难度，配合有效值定义推导等策略，确保学生高效掌握4-8分高频考点，为教师提供精准复习节奏与考点突破指导。

高考物理终极冲刺，全力以赴，备战高考！ 高考物理终极冲刺11 交变电流 高考全国考情分析 A B C LOREM LOREM LOREM 1、 考察方向与分值占比： 交变电流是高考电磁学固定必考模块，整体难度中等，分值稳定在4–8分，多以选择题考查，少数试卷会结合实验或计算题小问综合设问。该板块知识点独立、题型套路清晰，属于性价比极高、易稳拿满分的考点，是高考冲刺重点抓分模块。高考命题核心围绕交变电流的产生规律、瞬时值与有效值计算、变压器工作原理及远距离输电展开。高频考查正弦式交变电流“四值”辨析与应用、图像信息解读、理想变压器电压电流功率动态变化、输电损耗计算。命题常结合生活用电、电力输送等真实情境，极少出现复杂偏难怪题，只要熟记核心公式与动态电路规律，理清变压器制约关系，即可轻松应对各类考题。 2、核心考查内容： 交变电流的产生规律、瞬时值与有效值计算、变压器工作原理、远距离输电。 （1）交变电流的产生规律：掌握线圈在匀强磁场中匀速转动的发电原理，明晰中性面、峰值面的位置特点与对应状态。熟练分析交变电流方向、大小的周期性变化，读懂交变电流图像，掌握周期、角速度、频率的换算关系，理解交变电流的变化规律。 （2）瞬时值与有效值计算：区分交变电流峰值、瞬时值、有效值、平均值四大物理量的适用场景。熟练书写正弦式交变电流瞬时值表达式，重点掌握有效值的定义推导与计算方法，适配焦耳热、电功、电功率等计算场景，规避四值混用易错点。 （3）变压器工作原理：理解电磁互感的工作本质，熟记理想变压器电压、电流、功率的核心制约规律。掌握单副线圈、多副线圈变压器的计算方法，熟练分析负载阻值变化引发的电压、电流、功率动态电路变化问题。 （4）远距离输电：掌握高压输电的核心原理，厘清输电功率、电压、电流的关联关系。精准计算输电线上的电压损耗、功率损耗，熟练处理升压、降压变压器的组合输电模型，解决远距离输电的综合计算问题。 核心知识点及具体题型 A B C LOREM LOREM LOREM 【题型一】交变电流的产生规律 1、 产生条件：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的固定轴匀速转动，周期性切割磁感线，产生正弦式交变电流。 2、 两个关键位置 · 中性面：线圈平面与磁场垂直，磁通量最大、感应电动势为 0，电流方向在此处发生改变，是交变电流换向位置。 · 峰值面：线圈平面与磁场平行，磁通量为 0、感应电动势、电流达到最大值。 3、变化规律：电动势、电流、电压随时间按正弦 / 余弦规律周期性变化，周期、频率由线圈转动角速度决定。 【典例1】（2026·江苏徐州·模拟预测）如图所示，我国首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”工作原理如下：浪板在海浪作用下做往复运动，通过传动机构驱动线圈在磁场中做逆时针转动。当线圈转动到图示位置，下列说法正确的是（     ） A．线圈磁通量最大 B．感应电动势等于0 C．a端电势低于b端电势 D．线圈转动的频率越大，产生的电动势越大 【变式1-1】（2026·北京海淀·三模）如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图示位置时电流方向为abcd B．线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大 C．线圈从图示位置转过90°时，电流方向发生改变 D．仅增大角速度ω，线圈所受外力做的功越多 【变式1-2】（2026·福建龙岩·三模）（多选）如图所示，一个电阻为r、边长为l的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　） A．图示位置穿过线圈的磁通量为0 B．图示位置线圈产生的感应电动势为 C．线圈从图示位置转过60°时感应电动势为 D．线圈转动过程中，电压表的示数为 【题型二】瞬时值与有效值计算 1、 瞬时值 1、定义：交变电流某一时刻的真实数值，随时间周期性变化。 2、适用场景：判断某时刻受力、电压电流瞬间大小、瞬时状态分析。 二、有效值（高考重中之重） 1、定义：根据电流热效应等效，让交变电流和恒定电流通过相同电阻，相同时间产生相等热量，该恒定值即为有效值。 2、适用场景：电功、电功率、焦耳热、电表读数、电器铭牌参数（全部默认有效值）。 3、非正弦交流电：必须通过焦耳热公式分段列式，根据定义计算有效值，不可直接套用√2倍关系。 三、高频易错区分 · 瞬时值：看时刻、不用于热量计算； · 有效值：看热效应，是高考计算主流； · 平均值：由法拉第电磁感应定律求解，只用于求电荷量，不用于做功、发热。 【典例2】（2026·湖北孝感·三模）（多选）2026年1月8日，我国自主研发的全球首台城市兆瓦级浮空风电系统S2000成功完成试飞和并网验证。该系统采用飞艇状浮空器携带发电机组，将高空风力资源转化为电能并通过电缆传输回地面。若S2000的输出电压随时间变化的规律如图所示，则关于该交流电，下列说法正确的是（     ） A．电流方向每秒变化100次 B．输出电压的有效值为 C．一个周期内电压的平均值为110kV D．若将S2000的输出电压降为220V，则变压器原、副线圈匝数之比为500：1 【变式2-1】（2026·云南昆明·一模）（多选）如甲图，电流互感器可测量导线a中交变电流的通电情况。让a穿过闭合铁芯，铁芯上绕有多匝线圈，线圈和分析器组成闭合回路，忽略线圈内电流变化对a中电流的影响。分析器可显示流过分析器的电流随时间变化的波形。某次测量时，分析器显示的结果如乙图中的正弦波形，则（　　） A．分析器中电流的有效值为 B．分析器中电流的最大值为 C．a中电流的频率为100Hz D．时a内电流达到极大值 【变式2-2】（2026·云南昆明·模拟预测）（多选）如图所示，长、宽分别为、，电阻为r的单匝矩形金属线框置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B，电路中接入定值电阻R。线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。则下列说法正确的是（　　） A．在图示位置通过线框的磁通量最大，线框中产生的感应电动势最大 B．匀速转动中经过图示位置线框中的电流方向会发生改变 C．线框中产生的感应电流有效值为 D．线框匀速转动后，从图所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 【题型三】变压器工作原理 1、工作原理 基于电磁互感现象，原线圈交变电流产生变化磁场，铁芯传递交变磁通量，使副线圈感应出交变电动势，实现电压、电流的电能传递。只能改变交变电压，不能改变直流电压。 2、动态电路核心结论 · （1）副线圈负载电阻减小→副线圈电流增大→输出功率增大→输入功率增大→原线圈电流增大，原副线圈电压保持不变。 · （2）电压由原端决定，电流、功率由负载决定。 3、副线圈规律 电压仍满足匝数比；功率总守恒；电流不满足反比关系。 【典例3】（2026·浙江·二模）图甲为全球最高海拔的西藏八宿风电场。将转化效率为40%的风力发电机供电系统简化为图乙所示，经齿轮调速后，可使矩形线圈绕轴逆时针匀速转动，输出电压，电阻，为可变电阻，最小值为，最大值为，其他电阻均不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比。此时线圈平面与磁感线平行，下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图乙所示位置时磁通量变化率最大，电流方向从到 B．取最小值时电流表的示数为 C．取最小值，线圈转过，通过的电荷量为 D．取最大值时该发电机每秒消耗的风能为 【变式3-1】（2026·湖南长沙·一模）（多选）如图所示，理想变压器原线圈接有输出电压有效值恒为24 V的交流电源，电源内阻不计，定值电阻R1、R2、R3的阻值分别为，，，滑动变阻器的最大阻值为。初始时滑动变阻器滑片位于中点，理想电流表的示数为，则下列说法正确的是（　　） A．初始时，电压表的示数为12 V B．变压器原、副线圈的匝数比为4∶1 C．从初始位置向右移动滑动变阻器滑片，电压表示数一直增大 D．从初始位置向左移动滑动变阻器滑片，变压器输出功率一直减小 【变式3-2】（2026·浙江·三模）如图，某小组设计的灯泡亮度可调电路，a、c为固定的二个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和两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分别与a、c触点相连，下列说法正确的是（     ） A．S与a相连，灯泡的电功率大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为 C．S与c相连，灯泡的电功率为 D．S与c相连，变压器原线圈的电流随k的增大而增大 【题型四】远距离输电 1、输电核心原理：采用高压输电减小输电电流，从而降低输电线上的功率损耗与电压损耗，是远距离输电的核心思想。 2、三级电路结构 升压变压器（提高输电电压）→ 高压输电线（输电主干）→ 降压变压器（还原用电电压） 3、核心规律：输送总功率 P 一定时，输电电压 U 越大，输电电流越小，线路损耗越小。 4、高频解题逻辑 （1）功率关系：输出功率恒定，全程总功率守恒； （2）电流关系：电压与匝数反比，电流随电压反向变化； （3）易错点：输电电压不是输电线两端电压，变压器不改变输送总功率。 【典例4】（2026·安徽合肥·三模）“绿色发展”是目前各地举办大型赛事活动的理念之一，为此场馆建设大量采用了光伏发电技术。如图为某场馆配套的光伏发电模拟供电系统。光伏电池板产生的直流电经逆变器转化为正弦交流电，输入到理想升压变压器的原线圈。的副线圈通过总电阻为的输电线，连接到理想降压变压器的原线圈，的副线圈为场馆照明设备供电。已知逆变器输出的交流电压有效值恒为250 V，变压器的原、副线圈匝数比为1∶20，变压器的原、副线圈匝数比为20∶1，场馆照明设备可视为纯电阻，其额定功率为44 kW。若照明设备正常工作，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为10 A B．变压器副线圈两端的电压为5000 V C．输电线上损耗的电功率为600 W D．若场馆增加照明灯具，则输电线上损耗的功率将减小 【变式4-1】（2026·山西·二模）（多选）为推进乡村振兴，某地计划对新农村进行电网升级改造，解决用电高峰电压偏低、线路发热、供电不安全等问题。该地远距离输电电路简化为下图所示，变电站中升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈两端电压为，输电电路电阻，用户端降压变压器原、副线圈匝数比为，用户端电压恒为，变压器均可视为理想变压器。改造前全村满负荷功率为，改造后随着用电器增多满负荷功率可增长至，若均按满负荷用电考虑，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端电压为 B．改造后，输电电路中的电流为 C．改造后，输电线路的效率 D．改造后，输电线路能量损耗增加了 【变式4-2】（2026·福建福州·模拟预测）随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某水电站的电能输送示意图如图甲所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为220V，发电机的输出功率为110kW，升压、降压变压器均为理想变压器，两者之间的输电线路的总电阻为4.4Ω，升压变压器副线圈的输出电压为_______V，降压变压器原线圈的输入电压为_______V，降压变压器原、副线圈的匝数比为_____，用户消耗的电功率为_______kW。 链接高考 A B C LOREM LOREM LOREM 1．（2025·贵州·高考真题）某同学将一底面半径为、高为的圆柱形绝缘竹笼改造成仓鼠玩具。如图，在竹笼柱面上平行于轴线固定有一长为的轻质金属棒，其两端通过导线连接一电阻为的小灯泡，竹笼所在区域存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若仓鼠在竹笼中奔跑时，竹笼绕水平中轴线以角速度匀速转动，小灯泡电阻视为不变，不计其他电阻，则竹笼转动一圈小灯泡消耗的电能为（　　） A． B． C． D． 2．（2025·江西·高考真题）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 3．（2025·北京·高考真题）如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，与同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，与亮度一样 D．稳定后，电容器的电荷量是 4．（2025·北京·高考真题）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 5．（2025·湖南·高考真题）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 6．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，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368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44 7．（2021·湖南·高考真题）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 8．（2025·天津·高考真题）（多选）如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为的正弦交流电，则（    ） A．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 B．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 C．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 D．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 9．（2022·福建·高考真题）（多选）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“  ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（　　） A．与一样亮 B．比更亮 C．上消耗的功率比的大 D．上消耗的功率比的小 10．（2025·重庆·高考真题）（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 1 学科网（北京）股份有限公司 $高考物理终极冲刺，全力以赴，备战高考！ 高考物理终极冲刺11 交变电流 高考全国考情分析 A B C LOREM LOREM LOREM 1、 考察方向与分值占比： 交变电流是高考电磁学固定必考模块，整体难度中等，分值稳定在4–8分，多以选择题考查，少数试卷会结合实验或计算题小问综合设问。该板块知识点独立、题型套路清晰，属于性价比极高、易稳拿满分的考点，是高考冲刺重点抓分模块。高考命题核心围绕交变电流的产生规律、瞬时值与有效值计算、变压器工作原理及远距离输电展开。高频考查正弦式交变电流“四值”辨析与应用、图像信息解读、理想变压器电压电流功率动态变化、输电损耗计算。命题常结合生活用电、电力输送等真实情境，极少出现复杂偏难怪题，只要熟记核心公式与动态电路规律，理清变压器制约关系，即可轻松应对各类考题。 2、核心考查内容： 交变电流的产生规律、瞬时值与有效值计算、变压器工作原理、远距离输电。 （1）交变电流的产生规律：掌握线圈在匀强磁场中匀速转动的发电原理，明晰中性面、峰值面的位置特点与对应状态。熟练分析交变电流方向、大小的周期性变化，读懂交变电流图像，掌握周期、角速度、频率的换算关系，理解交变电流的变化规律。 （2）瞬时值与有效值计算：区分交变电流峰值、瞬时值、有效值、平均值四大物理量的适用场景。熟练书写正弦式交变电流瞬时值表达式，重点掌握有效值的定义推导与计算方法，适配焦耳热、电功、电功率等计算场景，规避四值混用易错点。 （3）变压器工作原理：理解电磁互感的工作本质，熟记理想变压器电压、电流、功率的核心制约规律。掌握单副线圈、多副线圈变压器的计算方法，熟练分析负载阻值变化引发的电压、电流、功率动态电路变化问题。 （4）远距离输电：掌握高压输电的核心原理，厘清输电功率、电压、电流的关联关系。精准计算输电线上的电压损耗、功率损耗，熟练处理升压、降压变压器的组合输电模型，解决远距离输电的综合计算问题。 核心知识点及具体题型 A B C LOREM LOREM LOREM 【题型一】交变电流的产生规律 1、 产生条件：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的固定轴匀速转动，周期性切割磁感线，产生正弦式交变电流。 2、 两个关键位置 · 中性面：线圈平面与磁场垂直，磁通量最大、感应电动势为 0，电流方向在此处发生改变，是交变电流换向位置。 · 峰值面：线圈平面与磁场平行，磁通量为 0、感应电动势、电流达到最大值。 3、变化规律：电动势、电流、电压随时间按正弦 / 余弦规律周期性变化，周期、频率由线圈转动角速度决定。 【典例1】（2026·江苏徐州·模拟预测）如图所示，我国首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”工作原理如下：浪板在海浪作用下做往复运动，通过传动机构驱动线圈在磁场中做逆时针转动。当线圈转动到图示位置，下列说法正确的是（     ） A．线圈磁通量最大 B．感应电动势等于0 C．a端电势低于b端电势 D．线圈转动的频率越大，产生的电动势越大 【答案】D 【详解】AB．图示位置线圈磁通量为零，磁通量变化率最大，则感应电动势最大，AB错误； C．根据右手定则可知，a端电势高于b端电势，C错误；     D．根据电动势最大值表达式 可知线圈转动的频率越大，产生的电动势越大，D正确。 故选D。 【变式1-1】（2026·北京海淀·三模）如图所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图示位置时电流方向为abcd B．线圈位于图示位置时产生的感应电动势最大 C．线圈从图示位置转过90°时，电流方向发生改变 D．仅增大角速度ω，线圈所受外力做的功越多 【答案】D 【详解】A．由题意可知，磁场垂直纸面向里，图示位置线圈平面与磁场方向垂直，因此图示位置是中性面，中性面的感应电动势为零，感应电流为零，不存在确定的电流方向，故A错误； B．中性面磁通量最大，感应电动势为零，故B错误； C．线圈转动过程中，只有经过中性面时电流方向才会发生改变。图示位置是中性面，转过后线圈平面与磁场平行，不是中性面，电流方向不改变，故C错误； D．线圈匀速转动时，外力做功等于线圈电路产生的焦耳热。感应电动势最大值 有效值 电功率 相同时间内做功 可得越大，相同时间内外力做功越多，故D正确。 故选D。 【变式1-2】（2026·福建龙岩·三模）（多选）如图所示，一个电阻为r、边长为l的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　） A．图示位置穿过线圈的磁通量为0 B．图示位置线圈产生的感应电动势为 C．线圈从图示位置转过60°时感应电动势为 D．线圈转动过程中，电压表的示数为 【答案】AC 【详解】A．图示位置，线圈与磁感应强度方向平行，穿过线圈的磁通量为0，故A正确； B．图示位置，线圈与磁感应强度方向平行，线圈产生的感应电动势最大，为，故B错误； C．线圈从图示位置转过60°时的感应电动势，故C正确； D．电压表的示数为，故D错误。 故选AC。 【题型二】瞬时值与有效值计算 1、 瞬时值 1、定义：交变电流某一时刻的真实数值，随时间周期性变化。 2、适用场景：判断某时刻受力、电压电流瞬间大小、瞬时状态分析。 二、有效值（高考重中之重） 1、定义：根据电流热效应等效，让交变电流和恒定电流通过相同电阻，相同时间产生相等热量，该恒定值即为有效值。 2、适用场景：电功、电功率、焦耳热、电表读数、电器铭牌参数（全部默认有效值）。 3、非正弦交流电：必须通过焦耳热公式分段列式，根据定义计算有效值，不可直接套用√2倍关系。 三、高频易错区分 · 瞬时值：看时刻、不用于热量计算； · 有效值：看热效应，是高考计算主流； · 平均值：由法拉第电磁感应定律求解，只用于求电荷量，不用于做功、发热。 【典例2】（2026·湖北孝感·三模）（多选）2026年1月8日，我国自主研发的全球首台城市兆瓦级浮空风电系统S2000成功完成试飞和并网验证。该系统采用飞艇状浮空器携带发电机组，将高空风力资源转化为电能并通过电缆传输回地面。若S2000的输出电压随时间变化的规律如图所示，则关于该交流电，下列说法正确的是（     ） A．电流方向每秒变化100次 B．输出电压的有效值为 C．一个周期内电压的平均值为110kV D．若将S2000的输出电压降为220V，则变压器原、副线圈匝数之比为500：1 【答案】AD 【详解】A．该交流电的频率为，电流方向每周期变化两次，则每秒变化100次，A正确； B．输出电压的有效值为，B错误； C．交流电的电压是正负交替，前半周电压为正，磁通量变化产生正向电动势；后半周电压为负，磁通量反向变化产生负向电动势。两者在一个周期内的代数和为 0，因此一个周期内电压的平均值为0，C错误； D．原副线圈的匝数之比为，D正确。 故选AD。 【变式2-1】（2026·云南昆明·一模）（多选）如甲图，电流互感器可测量导线a中交变电流的通电情况。让a穿过闭合铁芯，铁芯上绕有多匝线圈，线圈和分析器组成闭合回路，忽略线圈内电流变化对a中电流的影响。分析器可显示流过分析器的电流随时间变化的波形。某次测量时，分析器显示的结果如乙图中的正弦波形，则（　　） A．分析器中电流的有效值为 B．分析器中电流的最大值为 C．a中电流的频率为100Hz D．时a内电流达到极大值 【答案】AD 【详解】AB．由题图乙可知，分析器中电流的最大值为，则分析器中电流的有效值为，故A正确，B错误； C．a中电流的周期和分析器中电流的周期相同。由题图乙可知，分析器中电流的周期为，则a中电流的频率为，故C错误； D．时，分析器中电流为零，即线圈内的感应电流为零，则a中电流的变化率为0，所以此时a内电流达到极大值，故D正确。 故选AD。 【变式2-2】（2026·云南昆明·模拟预测）（多选）如图所示，长、宽分别为、，电阻为r的单匝矩形金属线框置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B，电路中接入定值电阻R。线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。则下列说法正确的是（　　） A．在图示位置通过线框的磁通量最大，线框中产生的感应电动势最大 B．匀速转动中经过图示位置线框中的电流方向会发生改变 C．线框中产生的感应电流有效值为 D．线框匀速转动后，从图所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 【答案】BC 【详解】矩形金属线框的长为，宽为，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕竖直中心轴匀速转动，磁场方向水平向右，此时线框平面与磁场方向垂直。 A．在图示位置，线框平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量为最大，此时线框产生的感应电动势为0，故A错误； B．线框在匀速转动过程中，感应电流方向在经过中性面即线框平面与磁场方向垂直的位置时发生改变，图示位置为中性面，因此感应电流方向会在此处改变，故B正确； C．线框产生的感应电动势最大值为 根据闭合电路欧姆定律，感应电流的最大值为 由于产生的是正弦式交变电流，其有效值为，故C正确； D．根据电荷量计算公式 从图示位置磁通量转过后，线框平面再次与磁场垂直，磁通量 但磁通量的方向与开始时相反，所以该过程的磁通量变化量 因此通过电阻R的电荷量为，故D错误。 故选BC。 【题型三】变压器工作原理 1、工作原理 基于电磁互感现象，原线圈交变电流产生变化磁场，铁芯传递交变磁通量，使副线圈感应出交变电动势，实现电压、电流的电能传递。只能改变交变电压，不能改变直流电压。 2、动态电路核心结论 · （1）副线圈负载电阻减小→副线圈电流增大→输出功率增大→输入功率增大→原线圈电流增大，原副线圈电压保持不变。 · （2）电压由原端决定，电流、功率由负载决定。 3、副线圈规律 电压仍满足匝数比；功率总守恒；电流不满足反比关系。 【典例3】（2026·浙江·二模）图甲为全球最高海拔的西藏八宿风电场。将转化效率为40%的风力发电机供电系统简化为图乙所示，经齿轮调速后，可使矩形线圈绕轴逆时针匀速转动，输出电压，电阻，为可变电阻，最小值为，最大值为，其他电阻均不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比。此时线圈平面与磁感线平行，下列说法正确的是（　　） A．线圈位于图乙所示位置时磁通量变化率最大，电流方向从到 B．取最小值时电流表的示数为 C．取最小值，线圈转过，通过的电荷量为 D．取最大值时该发电机每秒消耗的风能为 【答案】C 【详解】A．线圈位于图乙所示位置时，线圈平面与磁感线平行，磁通量为零，但切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，磁通量变化率最大。根据右手定则，感应电流方向从到，故A错误。 B．对原线圈回路有， 对副线圈回路有 根据原副线圈电压、电流与匝数的关系有， 联立解得，，故B错误； D．同理，当R2取最大值时有 所以每秒消耗的风能为，故D错误； C．R2取最小值，线圈转过90°，磁通量的变化量为 电动势的最大值为 通过R1的电荷量为 根据等效电阻法可知 通过R2的电荷量为 联立解得，故C正确。 故选C。 【变式3-1】（2026·湖南长沙·一模）（多选）如图所示，理想变压器原线圈接有输出电压有效值恒为24 V的交流电源，电源内阻不计，定值电阻R1、R2、R3的阻值分别为，，，滑动变阻器的最大阻值为。初始时滑动变阻器滑片位于中点，理想电流表的示数为，则下列说法正确的是（　　） A．初始时，电压表的示数为12 V B．变压器原、副线圈的匝数比为4∶1 C．从初始位置向右移动滑动变阻器滑片，电压表示数一直增大 D．从初始位置向左移动滑动变阻器滑片，变压器输出功率一直减小 【答案】AD 【详解】AB．滑动变阻器滑片位于中点时，R3所在支路的总电阻为，电流为1A，则电流表所在支路两端电压为 即副线圈两端电压为 因为R2所在支路的电阻为，由并联电路特点可知副线圈回路的总电阻为 则通过副线圈电流为 由理想变压器规律可知 则可知副线圈回路的等效电阻为 原线圈回路电流为 且 解得变压器原、副线圈的匝数比为 根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可知初始时，电压表的示数为，故A正确，B错误； C．由数学知识可知，当R3和R2所在支路的总电阻相等时，副线圈回路总电阻最大，此时滑动变阻器滑片右边的电阻值为1Ω，则向右移动滑动变阻器滑片，副线圈回路总电阻先增大后减小，则等效电阻先增大后减小，由串联分压规律可知，电压表示数先增大后减小，故C错误； D．将R1视为电源内阻，则当等效电阻阻值等于R1阻值时，变压器输出功率最大，根据A选项可以得出当滑片位于中点时，变压器原线圈等效电阻为 等于R1，向左移动滑片等效电阻变小，则变压器输出功率减小，故D正确。 故选AD。 【变式3-2】（2026·浙江·三模）如图，某小组设计的灯泡亮度可调电路，a、c为固定的二个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和两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分别与a、c触点相连，下列说法正确的是（     ） A．S与a相连，灯泡的电功率大 B．S与a相连，灯泡两端的电压为 C．S与c相连，灯泡的电功率为 D．S与c相连，变压器原线圈的电流随k的增大而增大 【答案】B 【详解】A．设变压器原、副线圈的电压分别为、，灯泡L的阻值为，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 值恒定，即等效负载恒定，当S与相连时，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与相连，变压器原线圈电压 灯泡两端的电压为，故B正确； C．S与相连，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，故C错误； D．S与c相连，变压器原线圈的电流 随k的增大而减小，故D错误。 故选B。 【题型四】远距离输电 1、输电核心原理：采用高压输电减小输电电流，从而降低输电线上的功率损耗与电压损耗，是远距离输电的核心思想。 2、三级电路结构 升压变压器（提高输电电压）→ 高压输电线（输电主干）→ 降压变压器（还原用电电压） 3、核心规律：输送总功率 P 一定时，输电电压 U 越大，输电电流越小，线路损耗越小。 4、高频解题逻辑 （1）功率关系：输出功率恒定，全程总功率守恒； （2）电流关系：电压与匝数反比，电流随电压反向变化； （3）易错点：输电电压不是输电线两端电压，变压器不改变输送总功率。 【典例4】（2026·安徽合肥·三模）“绿色发展”是目前各地举办大型赛事活动的理念之一，为此场馆建设大量采用了光伏发电技术。如图为某场馆配套的光伏发电模拟供电系统。光伏电池板产生的直流电经逆变器转化为正弦交流电，输入到理想升压变压器的原线圈。的副线圈通过总电阻为的输电线，连接到理想降压变压器的原线圈，的副线圈为场馆照明设备供电。已知逆变器输出的交流电压有效值恒为250 V，变压器的原、副线圈匝数比为1∶20，变压器的原、副线圈匝数比为20∶1，场馆照明设备可视为纯电阻，其额定功率为44 kW。若照明设备正常工作，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为10 A B．变压器副线圈两端的电压为5000 V C．输电线上损耗的电功率为600 W D．若场馆增加照明灯具，则输电线上损耗的功率将减小 【答案】A 【详解】A．已知逆变器输出电压，变压器匝数比 变压器匝数比 照明设备额定功率 输电线总电阻 由理想变压器电压比规律，得副线圈电压 由理想变压器功率守恒得 由理想变压器电流比规律 照明设备正常工作时 结合输电回路电压关系 联立解得， 输电线上的电流，故A正确； B．由上述计算得变压器副线圈两端的电压，并非，故B错误； C．由焦耳定律得输电线上损耗的电功率 并非，故C错误； D．若场馆增加照明灯具，负载总功率增大，副线圈电流增大，由可知输电线上电流增大，再由可知输电线上损耗的功率将增大，故D错误。 故选A。 【变式4-1】（2026·山西·二模）（多选）为推进乡村振兴，某地计划对新农村进行电网升级改造，解决用电高峰电压偏低、线路发热、供电不安全等问题。该地远距离输电电路简化为下图所示，变电站中升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈两端电压为，输电电路电阻，用户端降压变压器原、副线圈匝数比为，用户端电压恒为，变压器均可视为理想变压器。改造前全村满负荷功率为，改造后随着用电器增多满负荷功率可增长至，若均按满负荷用电考虑，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端电压为 B．改造后，输电电路中的电流为 C．改造后，输电线路的效率 D．改造后，输电线路能量损耗增加了 【答案】BC 【详解】A．对升压变压器，由理想变压器电压比 得升压副线圈电压，故A错误； B．改造后用户满负荷功率为，用户端电压恒为，因此用户侧电流 对降压变压器，由理想变压器电流比 输电线电流等于降压变压器原线圈电流，因此，故B正确； C．改造后输电线路损耗功率 总功率（升压变压器输出功率） 输电效率为，故C正确。 D．改造前输电电流 改造后输电电流 损耗增加量，故D错误； 故选BC。 【变式4-2】（2026·福建福州·模拟预测）随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某水电站的电能输送示意图如图甲所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为220V，发电机的输出功率为110kW，升压、降压变压器均为理想变压器，两者之间的输电线路的总电阻为4.4Ω，升压变压器副线圈的输出电压为_______V，降压变压器原线圈的输入电压为_______V，降压变压器原、副线圈的匝数比为_____，用户消耗的电功率为_______kW。 【答案】 2200 1980 99 【详解】[1]由图乙可知，升压变压器原线圈输入电压的有效值 由于理想变压器，所以有 即升压变压器副线圈的输出电压 [2]输电线上的电流 输电线上的电压损失 降压变压器原线圈的输入电压 [3]降压变压器原、副线圈的匝数比 [4]输电线上的功率损失 用户消耗的电功率为 链接高考 A B C LOREM LOREM LOREM 1．（2025·贵州·高考真题）某同学将一底面半径为、高为的圆柱形绝缘竹笼改造成仓鼠玩具。如图，在竹笼柱面上平行于轴线固定有一长为的轻质金属棒，其两端通过导线连接一电阻为的小灯泡，竹笼所在区域存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若仓鼠在竹笼中奔跑时，竹笼绕水平中轴线以角速度匀速转动，小灯泡电阻视为不变，不计其他电阻，则竹笼转动一圈小灯泡消耗的电能为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据正弦式交流电产生原理可知，交流电最大值为 电压有效值为 竹笼转动一圈小灯泡消耗的电能为 故选B。 2．（2025·江西·高考真题）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。 3．（2025·北京·高考真题）如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，与同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，与亮度一样 D．稳定后，电容器的电荷量是 【答案】C 【详解】A．闭合开关瞬间，电容器C相当于通路，线圈L相当于断路，所以瞬间亮起，逐渐变亮，A错误； B．闭合开关后，电容器充电，充电完成后相当于断路，所以亮一下后熄灭，B错误； C．稳定后，电容器相当于断路，线圈相当于短路，所以、串联，所以一样亮，C正确； D．稳定后，电容器与并联，两端电压等于两端电压，由于线圈电阻和电源内阻忽略不计，且、串联，两端电压为，根据，可得电容器的电荷量等于，D错误。 故选C。 4．（2025·北京·高考真题）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。 5．（2025·湖南·高考真题）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．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，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368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44 【答案】C 【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1 = 250V，输出功率500kW，则有 A错误； BD．由题知，用户端电压U4 = 220V，功率88kW，则有 P′ = U4I4 联立解得 I4 = 400A，I3 = 8A，U3 = 11000V 则输电线上损失的功率为 P损 = I32R = 4kW 且 U2 = U3＋I3R = 11500V 再根据，解得 BD错误； C．根据理想变压器无功率损失有 P = U2I3＋P储 代入数据有 P储 = 408kW C正确。 故选C。 7．（2021·湖南·高考真题）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。 8．（2025·天津·高考真题）（多选）如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为的正弦交流电，则（    ） A．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 B．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 C．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 D．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 【答案】AD 【详解】AB．根据 保持Q的位置不动，则不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大 根据 可知变小，根据 可得也变小，即电流表读数变小，A正确，B错误； CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变大，则根据 可知副线圈输出功率变大，则变压器原线圈输入功率变大 根据，而输入电压一定，变大，即电流表读数变大，C错误，D正确。 故选AD。 9．（2022·福建·高考真题）（多选）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“  ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（　　） A．与一样亮 B．比更亮 C．上消耗的功率比的大 D．上消耗的功率比的小 【答案】BC 【详解】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为 用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压 降压变压器初级电压 降压变压器次级电压 可得输电功率为 输电线上损耗的电功率为 用户得到的电功率为 若开关接ab端，则负载得到的功率 输电线上损耗的电功率为 将， ，k=3带入可知 可得 即比更亮； 上消耗的功率比的大。 故选BC。 10．（2025·重庆·高考真题）（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。 1 学科网（北京）股份有限公司 $