专题03 交变电流（期末真题汇编，黑吉辽蒙专用）高二物理下学期

**基本信息** 汇编多地区高二期末真题，聚焦交变电流三大核心考点，以海浪发电、燃气灶点火等真实情境为载体，融合基础计算与综合应用，适配期末复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|12题|交变电流有效值计算、变压器动态分析|结合i-t图像、Φ-t图像考查科学推理| |多选题|4题|线圈转动电动势、输电功率变化|涉及非对称线圈、二极管单向导电性| |解答题|5题|发电机-变压器-输电综合计算|如含理想变压器的电路功率最值问题| |实验题|1题|变压器电压与匝数关系|探究铁芯组装对实验误差的影响|

专题03 交变电流（答案版） 3大高频考点概览 考点01 交变电流的产生与描述 考点02 变压器 考点03 远距离输电 一、单选题地 城 考点01 交变电流的产生与描述 1.【答案】B 2.【答案】B 3.【答案】D 4.【答案】A 5.【答案】D 6.【答案】C 7.【答案】A 二、多选题 8.【答案】AD 三、解答题 9.【答案】（1）；（2）；（3）12J 【详解】（1）电动势的最大值： 有效电动势： 电压表读数： （2）从线圈通过中性面开始计时，转过90°过程中，由法拉第电磁感应定律得， 电动势平均值： 通过电阻R的平均电流： 在这个过程中通过R的电荷量： （3）感应电流的有效值： 在1min内，作用在线圈上的外力所做的功转化为电路上产生的热量： 地 城 考点02 变压器 一、单选题 1.【答案】A 2.【答案】C 3.【答案】C 4.【答案】B 5.【答案】C 二、多选题 6.【答案】BD 7.【答案】CD 三、实验题 8.【答案】(1)C (2)D (3) 【解析】【小题1】为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。 故选C。 【小题2】A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 故理论上副线圈电压应为 若副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，故A错误； B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，故B错误； C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，但不会明显小于理论值，故C错误； D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，故D正确。 故选D。 【小题3】设原线圈电流为，副线圈电流为，变压器和R部分的等效电阻为，则有 又有 解得等效电阻 将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，有 解得 四、解答题 9.【答案】(1)220V (2)9.90×10−3Wb (3)1.11Ω，1.21×103W 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得电动势有效值 代入数据得 （2）线圈中感应电动势的最大值 又 而 联立代入数据得 （3）根据变压器阻抗变换原理，负载电阻R等效到原线圈的电阻为R′，则 电源输出功率 当时，电源输出功率最大，即R消耗功率最大，即， 10.【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）从图甲所示位置开始计时，原线圈接的交变电压瞬时值表达式为 由乙图可知 可得 （2）根据电流的热效应，可得 又 其中 解得 （3）变压器的输入功率为 地 城 考点03 远距离输电 一、单选题 1.【答案】C 【详解】A．由题意，由公式P=U1I1可得，发电机输出的电流，故A错误； B．水电站输出电压U1不变，根据理想变压器电压与匝数比关系可知，升压变压器输出端的电压U2不变，由于用电用户数量增加时，输出功率增加，根据P=UI可知，输电线中的电流I1增大，根据理想变压器电流与匝数比关系，则I线也增大，可得降压变压器输入端的电压减小，根据，可知用户端电压U4将减小，故B错误； C．输电线上损失的功率 代入数据求得 根据理想变压器电流与匝数比关系，可得 根据理想变压器电压与匝数比关系，可得 则降压变压器输入端的电压 可得降压变压器的匝数比，故C正确； D．生活中实际输送电能时，输电电压并不是越高越好，电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高，实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小，距离的远近，技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压，故D错误。 故选C。 二、多选题 2.【答案】AC 三、解答题 3.【答案】(1) (2) 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机正常工作，则 根据理想变压器的原理有 解得 根据焦耳定律可知 解得 （2）根据理想变压器的原理有 解得 升压变压器副线圈两端电压 根据理想变压器的原理有 解得 根据理想变压器的原理有 解得 线框产生的感应电动势的最大值 线框产生的感应电动势 用电器Y消耗的功率 解得 4.【答案】(1)440W (2)219.6V 【详解】（1）由题意，可得， 解得 则输电线上损失的功率， 可得输电线上损失的功率增加了 （2）根据 可得 则， 根据 得 2 / 16 1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 交变电流（解析版） 3大高频考点概览 考点01 交变电流的产生与描述 考点02 变压器 考点03 远距离输电 一、单选题地 城 考点01 交变电流的产生与描述 1． （24-25高二下·内蒙古赤峰·期末）如图是某海浪发电原理示意图，海浪带动浪板使线圈逆时针匀速转动，向外输出电流。线圈转到如图所示位置时磁场方向与线圈平面平行。下列说法正确的是（　　） A．如图所示位置穿过线圈的磁通量最大 B．如图所示位置线圈产生的感应电动势最大 C．线圈从如图所示位置转过时，穿过线圈的磁通量最小 D．线圈从如图所示位置转过时，线圈产生的感应电动势最大 【答案】B 【详解】AB．线圈转动到题图所示的位置时线圈平面与磁场平行，则穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故A错误，B正确； CD．线圈从如图所示位置转过时，即位于中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，线圈产生的感应电动势最小，故CD错误。 故选B。 2． （24-25高二下·内蒙古锡林郭勒盟高中联考·期末）如图，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律．此交变电流的有效值是（    ） A．5A B．5A C．3.5A D．3.5A 【答案】B 【详解】由有效值的定义可得： I12Rt1+I22Rt2=I2RT 代入数据得： 解得： A. 5A，与计算不符，故A项错误； B. 5A，与计算相符，故B项正确； C. 3.5A，与计算不符，故C项错误； D. 3.5A，与计算不符，故D项错误． 3． （24-25·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）一小型交流发电机，共有n匝线圈（电阻不计），在匀强磁场中绕轴以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势如图所示．用电阻为R输电线给电阻为RL的小灯泡输电，小灯泡正常发光，则下列说法中正确的是（ ） A．若仅减小ω，小灯泡的亮度不变 B．t1时刻线圈中磁通量的变化率为E C．小灯泡的额定电流为 D．小灯泡的额定功率为 【答案】D 【详解】A：若仅减小ω，线圈产生的感应电动势减小，小灯泡的亮度减小．故A项错误． B：t1时刻线圈中产生感应电动势大小为E，则t1时刻线圈中磁通量的变化率．故B项错误． C：电路中最大电流，小灯泡的额定电流．故C项错误． D：小灯泡的额定功率，故D项正确． 点睛：对正弦交变电流，最大值是有效值的倍；灯泡的额定电流是指电流的有效值，计算灯泡的额定功率使用有效值． 4． （24-25高二下·吉林省友好学校·期末）通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A．5A B．A C．4A D．A 【答案】A 【详解】前半周期正弦式交流电的电流有效值为 根据交变电流有效值的计算可知 解得该交变电流的有效值为 故选A。 5． （24-25高二下·吉林省通化市梅河口市第五中学·期末）一个电阻为R的单匝矩形金属线圈放在磁场中，磁场与矩形线圈所在的平面垂直，线圈的面积为S，穿过矩形线圈的磁场随时间变化的图像如图所示，图中的最大值和变化的周期T均已知，则该交变电流的电流有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】时间内，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为 感应电流为 时间内，感应电动势、感应电流大小与内的相同，及时间内感应电动势、感应电流均为0，则一个周期内产生的热量为 由有效值的定义有 可得交变电流的有效值为 故选D。 6． （24-25高二下·黑龙江大庆·期末）闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图甲所示，同时把此线圈作为电源接入如图乙所示的电路中。则（    ） A．理想电压表的示数为 B．时穿过闭合线圈的磁通量最大 C．的瞬时表达式为 D．定值电阻上的电流方向每秒钟改变50次 【答案】C 【详解】C．根据图甲，电动势最大值 ，周期 ，则 瞬时值表达式 故C正确； B．时电动势最大，穿过闭合线圈的磁通量最小，故B错误； D．电流方向每个周期改变2次，每秒钟50个周期，所以定值电阻R上的电流方向每秒钟改变100次，故D错误； A．理想电压表V的示数为有效值，其大小为，故A错误。 故选C。 7． （24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）交流发电机的示意图如图甲所示，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间按正弦函数的规律变化，如图乙所示。发电机线圈电阻为，外电路接的定值电阻，电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．理想电流表的示数为2.2A B．电动势的瞬时值表达式为 C．产生的交变电流的频率为100Hz D．线圈经过图示位置时，产生的电动势为220V 【答案】A 【详解】B．电动势的瞬时值表达式为，故B错误； C．周期为0.02s，则产生的交变电流的频率，故C错误； D．线圈经过图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，电动势达到最大值，则产生的电动势为，故D错误； A．电动势的有效值 则理想电流表的示数，故A正确。 故选A。 二、多选题 8． （24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，有一边长为的单匝正方形闭合金属线圈，线圈上的转轴平行边且距边为。空间中充满了垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。若线圈绕转轴匀速转动的角速度为，下列说法正确的是（　　） A．线框产生交流电压的有效值为 B．线框产生交流电压的有效值为 C．线框转动过程中产生电压最大值为 D．线框转动过程中产生电压最大值为 【答案】AD 【详解】线圈旋转产生的感应电动势为 则线框产生交流电压的最大值为 线框产生交流电压的有效值为 故选AD。 三、解答题 9． （20-21高二下·黑龙江省安达市三校(安达市重点高中，育才高中，第七中学·期中）如图所示，边长为10cm的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以的转速匀速转动，磁场的磁感应强度B=0.1T，线圈的匝数N=100匝，电阻r=1Ω。线圈两端分别接在两个固定于OO′轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有R=9Ω的电阻，并接有一只理想交流电压表。 （1）求电压表的读数； （2）若从线圈通过中性面开始计时，求转过90°过程中通过电阻R的电荷量； （3）在1min内，作用在线圈上的外力所做的功是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3）12J 【详解】（1）电动势的最大值： 有效电动势： 电压表读数： （2）从线圈通过中性面开始计时，转过90°过程中，由法拉第电磁感应定律得， 电动势平均值： 通过电阻R的平均电流： 在这个过程中通过R的电荷量： （3）感应电流的有效值： 在1min内，作用在线圈上的外力所做的功转化为电路上产生的热量： 地 城 考点02 变压器 一、单选题 1． （24-25高二下·内蒙古赤峰·期末）如图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上。变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，下列说法中正确的是（　　） A．实现点火的条件是 B．实现点火的条件是 C．开关闭合后电压表V的示数为5V D．开关闭合后电压表V的示数为2.5V 【答案】A 【详解】AB．根据题意有 图乙可知 联立解得，故A正确，B错误； CD．变压器输入端电压有效值 故开关闭合后电压表V的示数为，故CD错误。 故选A。 2． （24-25高二下·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2为定值电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时，下列对两电表的示数变化情况判断正确的是（　　） A．电压表示数增大 B．电压表示数减小 C．电流表示数增大 D．电流表示数减小 【答案】C 【详解】开关断开时原线圈两端电压为；副线圈两端电压为，副线圈电流为 电流表示数为 设开关闭合时原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，副线圈电流为 电流表示数为 故电压表示数不变；且 即电流表示数增大。 故选C。 3． （24-25·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）如图甲所示，小型交流发电机通过电刷和理想变压器原线圈连接，变压器副线圈两端接电阻R。已知发电机线圈匝数为10，变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，变压器原线圈中电流随时间变化规律如图乙所示，则发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，设发电机线圈面积为S、匝数为N，原线圈回路总电阻为R总，原线圈位置磁感应强度为B，则原线圈通过的电荷量为 其中 ， 解得 再根据 可知发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为 故选C。 4． （24-25高二下·辽宁省辽西重点高中·期末）如图所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源U，原、副线圈的匝数比为4∶1，副线圈接一个规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为0.5A C．原线圈中电流的有效值为2A D．原线圈的输入功率为12W 【答案】B 【详解】A．根据题意，副线圈电压的有效值为6V，由理想变压器电压与匝数关系 可得原线圈输入电压的有效值U1=24V，故A错误； B．灯泡正常发光，由P=UI得，副线圈中电流有效值为，故B正确； C．由理想变压器电流与匝数关系 可知原线圈中电流的有效值I1=0.125A，故C错误； D．理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率P1=PL=3W，故D错误。 故选B。 5． （24-25高二下·吉林省白山市五校·期末）为了增强火灾预警，某小区加装了火灾报警器，某火灾报警器的简化电路图如图所示。a、b两端接入电压有效值恒定的正弦式交流电源，T为理想变压器，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），滑动变阻器R用于设定报警温度。当定值电阻两端电压超过临界值时，该火灾报警器就会触发报警。开始出现火情后，下列说法正确的是（　　） A．若滑动变阻器R的滑片不动，则副线圈两端电压升高 B．若滑动变阻器R的滑片不动，则两端电压升高 C．若滑动变阻器R的滑片右移一点，则可以降低报警温度 D．若滑动变阻器R的滑片左移一点，则可以降低报警温度 【答案】C 【详解】A．用等效法处理理想变压器问题，变压器、和整体可以等效为一个新电阻，新电阻的阻值为 设a、b两端接入电压有效值为，则新电阻两端的电压为 若出现火情，则环境温度升高，减小，故减小，减小，根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系 可得副线圈两端电压 所以副线圈两端电压减小，故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律可得两端电压 由于和均减小，则减小，即两端电压降低，故B错误； CD．设原线圈的电流为，根据闭合电路欧姆定律可得原线圈的电流为 设副线圈的电流为，根据变压器原、副线圈电流与线圈匝数关系 解得 设两端电压为，则有 若滑动变阻器的滑片左移一点，滑动变阻器的阻值将增大，导致会减小，则两端电压会减小，所以更不容易报警，即提高了报警温度；同理若滑动变阻器R的滑片右移一点，则可以降低报警温度。故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 6． （24-25高二下·内蒙古部分学校·期末）如图所示，M、N端连接有效值恒定的正弦交流电源，理想变压器的原线圈上接有阻值为的定值电阻，副线圈上接有滑动变阻器，原、副线圈匝数之比为，初始时滑动变阻器的滑片处于正中间位置，滑动变阻器和定值电阻的电功率相等。滑片移动的过程中，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别为，电压表、电流表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器的最大阻值为 B．若滑片上移，则滑动变阻器消耗的功率一定减小 C．若滑片下移，则滑动变阻器消耗的功率可能增大 D．滑片移动的过程中， 【答案】BD 【详解】A．副线圈在原线圈电路中的等效电阻为 根据理想变压器原理有， 综合可知 初始时滑动变阻器和定值电阻的电功率相等，则 即滑动变阻器的最大阻值为 选项A错误； BC．把电阻看作电源的内阻，当电源内阻和外电路电阻相等时，电源的输出功率最大，因此初始时滑动变阻器消耗的功率最大，此后移动滑片，无论是上移还是下移，滑动变阻器消耗的功率都一定减小，选项B正确、C错误； D．滑片移动的过程中，根据等效电路可知 又根据理想变压器原理有， 综合可知，滑片移动的过程中有 选项D正确。 故选BD。 7． （24-25·黑龙江省安达市三校(安达市重点高中，育才高中，第七中学)·期末）如图甲所示电路中的理想变压器原线圈a匝数n1=500，副线圈b匝数n2=100，线圈a接在如图乙所示的交变电压的交流电源上，“3V，6W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2=18.5Ω，电压表为理想电表。下列推断正确的是（　　） A．交流电源的频率为100Hz B．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为Wb/s C．R2两端的电压为37V D．R1消耗的功率为8W 【答案】CD 【详解】A．由题图乙可知 A错误； C．在副线圈中，灯泡正常发光，可知副线圈中的电流为 R2两端的电压为 故副线圈两端的电压为 U2=40V C正确； B．副线圈两端电压的最大值为 由法拉第电磁感应定律知 可得穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 B错误； D．由 ， 可知原线圈两端的电压、电流分别为 U1=200V，I1=0.4A 故加在R1两端的电压为 R1消耗的功率为 D正确。 故选CD。 三、实验题 8． （24-25高二下·黑龙江·期末）物理兴趣小组用可拆变压器探究“变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 (1)探究过程中，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_____。 A．等效法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)若变压器原、副线圈匝数分别选择匝、匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是____。 A．副线圈匝数略少于400 匝 B．变压器存在电磁辐射 C．原、副线圈存在电流热效应 D．两块变压器铁芯没有组装在一起 (3)图丙为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当_____时（用、、表示），R获得的功率最大。 【答案】(1)C (2)D (3) 【解析】【小题1】为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。 故选C。 【小题2】A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 故理论上副线圈电压应为 若副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，故A错误； B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，故B错误； C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，但不会明显小于理论值，故C错误； D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，故D正确。 故选D。 【小题3】设原线圈电流为，副线圈电流为，变压器和R部分的等效电阻为，则有 又有 解得等效电阻 将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，有 解得 四、解答题 9． （24-25高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）如图所示，一小型交流发电机，线圈ABCD处于匀强磁场中，匝数n=100，线圈电阻r=10Ω，线圈以角速度ω=100π rad/s绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈与电阻R相接，电表均为理想交流电表，从线框转至中性面位置开始计时，求： (1)当两表示数分别为UV=180V、IA=4A时，线圈中感应电动势的有效值。 (2)问题（1）中线圈转动时磁通量的最大值。 (3)若原、副线圈匝数比为n1∶n2=3∶1，以问题（1）线圈产生的感应电动势供电，计算电阻R消耗功率最大时的阻值及其最大功率值。（结果均保留三位有效数字） 【答案】(1)220V (2)9.90×10−3Wb (3)1.11Ω，1.21×103W 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得电动势有效值 代入数据得 （2）线圈中感应电动势的最大值 又 而 联立代入数据得 （3）根据变压器阻抗变换原理，负载电阻R等效到原线圈的电阻为R′，则 电源输出功率 当时，电源输出功率最大，即R消耗功率最大，即， 10． （24-25高二下·吉林省白山市五校·期末）如图甲所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴逆时针匀速转动；输出一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。连接的理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，D为理想二极管（理想二极管具有单向导电性），线圈电阻不计。 （1）请写出从图甲所示位置开始计时，原线圈接的交变电压瞬时值表达式； （2）求通过的电流（计算结果保留根式）： （3）求变压器的输入功率。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）从图甲所示位置开始计时，原线圈接的交变电压瞬时值表达式为 由乙图可知 可得 （2）根据电流的热效应，可得 又 其中 解得 （3）变压器的输入功率为 地 城 考点03 远距离输电 一、单选题 1． （24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．发电机输出的电流I1=40A B．用电用户数量增加时，只要水电站输出电压不变，则用户端电压就不变 C．降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11 D．生活中实际输送电能时，输电电压越高越好 【答案】C 【详解】A．由题意，由公式P=U1I1可得，发电机输出的电流，故A错误； B．水电站输出电压U1不变，根据理想变压器电压与匝数比关系可知，升压变压器输出端的电压U2不变，由于用电用户数量增加时，输出功率增加，根据P=UI可知，输电线中的电流I1增大，根据理想变压器电流与匝数比关系，则I线也增大，可得降压变压器输入端的电压减小，根据，可知用户端电压U4将减小，故B错误； C．输电线上损失的功率 代入数据求得 根据理想变压器电流与匝数比关系，可得 根据理想变压器电压与匝数比关系，可得 则降压变压器输入端的电压 可得降压变压器的匝数比，故C正确； D．生活中实际输送电能时，输电电压并不是越高越好，电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高，实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小，距离的远近，技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压，故D错误。 故选C。 二、多选题 2． （24-25高二下·黑龙江省龙东联盟·期末）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消耗的功率为2P 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4P 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4P 【答案】AC 【详解】A．等效电路图如图所示 设降压变压器的原副线圈匝数比为k:1，则输电线上的电流为 转子在磁场中转动时产生的电动势为 当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为 故R0上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确； C．升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故R0上消耗的电功率变为原来的4倍，故C正确； B．若R0阻值增加一倍，输电线路上的电流 R0消耗的功率 故B错误； D．若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为 R0消耗的功率，故D错误。 故选AC。 三、解答题 3． （24-25高二下·内蒙古巴彦淖尔·期末）水电站是具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的综合性水利工程，如图所示，水电站用一交流发电机组向远处电动机供电。已知发电机线圈abcd的面积S=0.04m2，匝数N=75，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度，用电器Y与线圈串联。输电导线的总电阻R=8Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。电动机正常工作且铭牌上标有“220V、11kW”字样。 (1)求输电线路上的发热功率； (2)若发电机线圈电阻可忽略不计，求用电器Y消耗的功率PY。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机正常工作，则 根据理想变压器的原理有 解得 根据焦耳定律可知 解得 （2）根据理想变压器的原理有 解得 升压变压器副线圈两端电压 根据理想变压器的原理有 解得 根据理想变压器的原理有 解得 线框产生的感应电动势的最大值 线框产生的感应电动势 用电器Y消耗的功率 解得 4． （24-25高二下·辽宁丹东·期末）碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁能源替代。一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图甲、乙所示，已知发电机的输出功率为，输出电压为且恒定，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器。若由于用户数量变化，使得输电线输送电流增加了。求： (1)输电线上损失的功率增加了多少； (2)此时用户端获得的电压为多少（结果保留1位小数）。 【答案】(1)440W (2)219.6V 【详解】（1）由题意，可得， 解得 则输电线上损失的功率， 可得输电线上损失的功率增加了 （2）根据 可得 则， 根据 得 2 / 23 1 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 交变电流（原卷版） 3大高频考点概览 考点01 交变电流的产生与描述 考点02 变压器 考点03 远距离输电 一、单选题地 城 考点01 交变电流的产生与描述 1． （24-25高二下·内蒙古赤峰·期末）如图是某海浪发电原理示意图，海浪带动浪板使线圈逆时针匀速转动，向外输出电流。线圈转到如图所示位置时磁场方向与线圈平面平行。下列说法正确的是（　　） A．如图所示位置穿过线圈的磁通量最大 B．如图所示位置线圈产生的感应电动势最大 C．线圈从如图所示位置转过时，穿过线圈的磁通量最小 D．线圈从如图所示位置转过时，线圈产生的感应电动势最大 2． （24-25高二下·内蒙古锡林郭勒盟高中联考·期末）如图，是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的规律．此交变电流的有效值是（    ） A．5A B．5A C．3.5A D．3.5A 3． （24-25·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）一小型交流发电机，共有n匝线圈（电阻不计），在匀强磁场中绕轴以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势如图所示．用电阻为R输电线给电阻为RL的小灯泡输电，小灯泡正常发光，则下列说法中正确的是（ ） A．若仅减小ω，小灯泡的亮度不变 B．t1时刻线圈中磁通量的变化率为E C．小灯泡的额定电流为 D．小灯泡的额定功率为 4． （24-25高二下·吉林省友好学校·期末）通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A．5A B．A C．4A D．A 5． （24-25高二下·吉林省通化市梅河口市第五中学·期末）一个电阻为R的单匝矩形金属线圈放在磁场中，磁场与矩形线圈所在的平面垂直，线圈的面积为S，穿过矩形线圈的磁场随时间变化的图像如图所示，图中的最大值和变化的周期T均已知，则该交变电流的电流有效值为（　　） A． B． C． D． 6． （24-25高二下·黑龙江大庆·期末）闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图甲所示，同时把此线圈作为电源接入如图乙所示的电路中。则（    ） A．理想电压表的示数为 B．时穿过闭合线圈的磁通量最大 C．的瞬时表达式为 D．定值电阻上的电流方向每秒钟改变50次 7． （24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）交流发电机的示意图如图甲所示，两磁极间的磁场可视为匀强磁场，矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的轴沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间按正弦函数的规律变化，如图乙所示。发电机线圈电阻为，外电路接的定值电阻，电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．理想电流表的示数为2.2A B．电动势的瞬时值表达式为 C．产生的交变电流的频率为100Hz D．线圈经过图示位置时，产生的电动势为220V 二、多选题 8． （24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，有一边长为的单匝正方形闭合金属线圈，线圈上的转轴平行边且距边为。空间中充满了垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。若线圈绕转轴匀速转动的角速度为，下列说法正确的是（　　） A．线框产生交流电压的有效值为 B．线框产生交流电压的有效值为 C．线框转动过程中产生电压最大值为 D．线框转动过程中产生电压最大值为 三、解答题 9． （20-21高二下·黑龙江省安达市三校(安达市重点高中，育才高中，第七中学·期中）如图所示，边长为10cm的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴以的转速匀速转动，磁场的磁感应强度B=0.1T，线圈的匝数N=100匝，电阻r=1Ω。线圈两端分别接在两个固定于OO′轴上且彼此绝缘的金属滑环上，外电路接有R=9Ω的电阻，并接有一只理想交流电压表。 （1）求电压表的读数； （2）若从线圈通过中性面开始计时，求转过90°过程中通过电阻R的电荷量； （3）在1min内，作用在线圈上的外力所做的功是多少？ 地 城 考点02 变压器 一、单选题 1． （24-25高二下·内蒙古赤峰·期末）如图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上。变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，下列说法中正确的是（　　） A．实现点火的条件是 B．实现点火的条件是 C．开关闭合后电压表V的示数为5V D．开关闭合后电压表V的示数为2.5V 2． （24-25高二下·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2为定值电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时，下列对两电表的示数变化情况判断正确的是（　　） A．电压表示数增大 B．电压表示数减小 C．电流表示数增大 D．电流表示数减小 3． （24-25·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）如图甲所示，小型交流发电机通过电刷和理想变压器原线圈连接，变压器副线圈两端接电阻R。已知发电机线圈匝数为10，变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，变压器原线圈中电流随时间变化规律如图乙所示，则发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为（   ） A． B． C． D． 4． （24-25高二下·辽宁省辽西重点高中·期末）如图所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源U，原、副线圈的匝数比为4∶1，副线圈接一个规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为0.5A C．原线圈中电流的有效值为2A D．原线圈的输入功率为12W 5． （24-25高二下·吉林省白山市五校·期末）为了增强火灾预警，某小区加装了火灾报警器，某火灾报警器的简化电路图如图所示。a、b两端接入电压有效值恒定的正弦式交流电源，T为理想变压器，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），滑动变阻器R用于设定报警温度。当定值电阻两端电压超过临界值时，该火灾报警器就会触发报警。开始出现火情后，下列说法正确的是（　　） A．若滑动变阻器R的滑片不动，则副线圈两端电压升高 B．若滑动变阻器R的滑片不动，则两端电压升高 C．若滑动变阻器R的滑片右移一点，则可以降低报警温度 D．若滑动变阻器R的滑片左移一点，则可以降低报警温度 二、多选题 6． （24-25高二下·内蒙古部分学校·期末）如图所示，M、N端连接有效值恒定的正弦交流电源，理想变压器的原线圈上接有阻值为的定值电阻，副线圈上接有滑动变阻器，原、副线圈匝数之比为，初始时滑动变阻器的滑片处于正中间位置，滑动变阻器和定值电阻的电功率相等。滑片移动的过程中，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别为，电压表、电流表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器的最大阻值为 B．若滑片上移，则滑动变阻器消耗的功率一定减小 C．若滑片下移，则滑动变阻器消耗的功率可能增大 D．滑片移动的过程中， 7． （24-25·黑龙江省安达市三校(安达市重点高中，育才高中，第七中学)·期末）如图甲所示电路中的理想变压器原线圈a匝数n1=500，副线圈b匝数n2=100，线圈a接在如图乙所示的交变电压的交流电源上，“3V，6W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2=18.5Ω，电压表为理想电表。下列推断正确的是（　　） A．交流电源的频率为100Hz B．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为Wb/s C．R2两端的电压为37V D．R1消耗的功率为8W 三、实验题 8． （24-25高二下·黑龙江·期末）物理兴趣小组用可拆变压器探究“变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 (1)探究过程中，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_____。 A．等效法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)若变压器原、副线圈匝数分别选择匝、匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是____。 A．副线圈匝数略少于400 匝 B．变压器存在电磁辐射 C．原、副线圈存在电流热效应 D．两块变压器铁芯没有组装在一起 (3)图丙为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当_____时（用、、表示），R获得的功率最大。 四、解答题 9． （24-25高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）如图所示，一小型交流发电机，线圈ABCD处于匀强磁场中，匝数n=100，线圈电阻r=10Ω，线圈以角速度ω=100π rad/s绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈与电阻R相接，电表均为理想交流电表，从线框转至中性面位置开始计时，求： (1)当两表示数分别为UV=180V、IA=4A时，线圈中感应电动势的有效值。 (2)问题（1）中线圈转动时磁通量的最大值。 (3)若原、副线圈匝数比为n1∶n2=3∶1，以问题（1）线圈产生的感应电动势供电，计算电阻R消耗功率最大时的阻值及其最大功率值。（结果均保留三位有效数字） 10． （24-25高二下·吉林省白山市五校·期末）如图甲所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴逆时针匀速转动；输出一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。连接的理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，D为理想二极管（理想二极管具有单向导电性），线圈电阻不计。 （1）请写出从图甲所示位置开始计时，原线圈接的交变电压瞬时值表达式； （2）求通过的电流（计算结果保留根式）： （3）求变压器的输入功率。 地 城 考点03 远距离输电 一、单选题 1． （24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．发电机输出的电流I1=40A B．用电用户数量增加时，只要水电站输出电压不变，则用户端电压就不变 C．降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11 D．生活中实际输送电能时，输电电压越高越好 二、多选题 2． （24-25高二下·黑龙江省龙东联盟·期末）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消耗的功率为2P 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4P 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4P 三、解答题 3． （24-25高二下·内蒙古巴彦淖尔·期末）水电站是具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的综合性水利工程，如图所示，水电站用一交流发电机组向远处电动机供电。已知发电机线圈abcd的面积S=0.04m2，匝数N=75，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度，用电器Y与线圈串联。输电导线的总电阻R=8Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。电动机正常工作且铭牌上标有“220V、11kW”字样。 (1)求输电线路上的发热功率； (2)若发电机线圈电阻可忽略不计，求用电器Y消耗的功率PY。 4． （24-25高二下·辽宁丹东·期末）碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁能源替代。一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图甲、乙所示，已知发电机的输出功率为，输出电压为且恒定，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器。若由于用户数量变化，使得输电线输送电流增加了。求： (1)输电线上损失的功率增加了多少； (2)此时用户端获得的电压为多少（结果保留1位小数）。 2 / 23 1 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $