专题05 交变电流（期末真题汇编，安徽专用）高二物理下学期

**基本信息** 聚焦交变电流三大高频考点，汇编安徽多地期末真题，突出真实情境与模型应用，适配高二下期末复习。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|14题|描述交变电流的物理量（1-5题）、变压器（6-11题）、远距离输电（13-15题）|结合风力发电（题4）、无线充电（题9）等科技情境，考查有效值计算（题3）、变压器匝数比（题6）| |计算题|1题|变压器综合应用|以手摇发电机为背景（题12），融合感应电动势表达式推导与电流计算，体现科学推理|

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题05 交变电流 ☆3大高频考点概览 考点01描述交变电流的物理量 考点02变压器 考点03远距离输电 目地 城着点01 描述交变电流的物理量 1.(24-25高二下·安徽芜湖期末交流发电机原理如图所示，线圈在转动时通过滑环和电刷保持与外电路的 连接，电路中电阻R-992,电表为理想交流电流表。线圈匝数为100匝，电阻为12，面积是0.05m。线 圈沿逆时针方向匀速转动，角速度为l00加ds。磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为0.1T。则() D A 2π A.线圈经过甲位置时，电流表的示数为 A 4 B.线圈每次经过乙位置时，电路中电流方向发生变化 C.线圈转动1s,定值电阻R产生的焦耳热为100 D.线圈转至丙位置开始计时，线圈产生的电动势瞬时值为l00 tsin100πfV 2.(24-25高二下·安徽马鞍山期末)如图甲所示，小型发电机模型由单匝线圈制成，线圈的内阻为12，电 压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻R的阻值为102。当线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动 势随时间变化的正弦图线如图乙所示，则下列说法正确的是() te/V 110√2 0 t/s 0.01 002 R -110√2 A 乙 117 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 A.电压表的示数为1002V B.10s内回路中产生的总焦耳热为1.1×10J 22C C.0-0.01s内，通过电流表的电荷量为5元 D.仁001s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 3,24-25高二下·安徽江淮协作区·期末)已知图甲电流的有效值为5，图乙是周期性变化的交变电流，其 T T 3T 中0~ 时间内为四分之一正弦函数图像，2~2时间内为均匀变化的电流。图乙电流的有效值为 i↑ 27 3 图甲 图乙 A, 23+321 6 B. 25+351m 12 41 6 4.(24-25高二下·安徽县中联盟期末)风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图 甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈 在水平匀强磁场中，以角速度0绕垂直于磁场的水平转轴○O逆时针匀速转动产生交流电，发电模型简化 为图乙。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。则() E 甲 A.当线圈转到图示位置时电流方向将发生改变 B.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 217 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 C.当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D,穿过线圈的最大磁通量为。 5.(24-25高二下·安徽合肥第一中学期末)如图所示，面积为0.01m的200匝矩形线圈绕垂直于磁场的轴 OO'匀速转动，转动的角速度为200rd/s,匀强磁场的磁感应强度为0.1T。线圈通过滑环与一理想变压器的 原线圈相连，副线圈接有两个相同的灯泡L和L2,灯泡的电阻均为52。变压器原、副线圈的匝数比为 10:1,开关$断开时正常发光，线圈及所有导线电阻不计，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时。下 列说法正确的是() A线医中是位电弱势为。0m3灯真万关新T时水活无的示及为是 C.若开关S闭合，电流表示数保持不变D.若开关$闭合，灯泡亮度将变暗 目地 城诗点02 变压器 6.(24-25高二下安徽黄山期末)如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，输入端a、b所接电压u 随时间t的变化关 系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为102，额定电压为10V。定值电阻R=402、R,=502。当电阻箱R的 阻值为702时，灯泡正常工作。则理想变压器的原副线圈匝数比为( 个u/V 220W2 3t/×102s -220√2 图甲 图乙 A.11:1 B.22:3 C.11:2 D.22:5 7.(24-25高二下·安徽芜湖期末)（多选）如图所示，一理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，则 () 317 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 A.原线圈电路中电阻R两端电压为220V B.副线圈电路中电阻R两端电压为88V C.原、副线圈电路中电阻R两端电压之比为2：1 D.经过原、副线圈电路的电流之比为1：2 8.(24-25高二下·安徽马鞍山期末)如图所示，理想变压器原线圈两端α、b接正弦交流电源，电压表V的 示数为220V,当负载电阻R=222时，电流表A的示数为4A。各电表均为理想电表，则原线圈和副线圈 的匝数比为() bo A.5:2 B.2:5 C.5:1 D.1:5 9.(24-25高二下·安徽六安第一中学·期末)随着科技的发展，新能源电动汽车无线充电技术应运而生，如图 所示，M为受电线圈，N为送电线圈，可视为理想变压器。已知送电、受电线圈匝数比乃：n2=10:1,α、b 端输入电压u=220√2sin100π1(V)。下列说法正确的是() B )电池组 车载交流装置 云 A.a、b端输入的交变电流方向每秒变化50次 B.送电线圈的输入功率大于受电线圈的输出功率 C.受电线圈产生的电动势的有效值为22√2V D.在t=0.ls时，送电线圈的电动势为0 10.(24-25高二下安徽阜阳期末)图甲为一理想变压器，b为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一 个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图像如图乙所示。若只在c间接一只R:=4002的电阻，或只 在k间接一只R=225Q的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80m。下列说法正确的是() 417 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 400 A.原线圈输入电压瞬时值4ab=400sin(100πt)V B.只在e间接40n的电阻时，原线圈中的电流，=2 C.ce和dk间线圈的匝数比为l6:9 D.b和ce间线圈的匝数比为V5:1 11.(24-25高二下·安徽六安·期末)电阻为R的单匝线圈bC俯视图如图甲所示为正三角形，面积为S。O为 aC中点，虚线OO与bC垂直，在OO右侧空间存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。线圈绕虚 线0○以角速度0匀速转动产生交变电流。将该交变电流作为电源接入图乙的变压器中，变压器原副线圈 匝数比为3：1，电表均为理想电表，定值电阻的阻值也为R,下列说法正确的是() 0 甲 5v2 A.电压表的示数为16 BoS 5V2 B.电压表的示数为48 BoS 2BoS 2B@S C.电流表的示数为 16R D.电流表的示数为32R 12.(24-25高二下安徽蚌埠期末)某手摇式发电机的原理示意图如图所示。一半径”=0.lm的半圆形单匝 金屑线图处在酸感应强度B=二1，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，摇动手柄使线圈以角速度 π 020rd/s绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，发电机通过理想变压器连接R=l002的电阻，变压器的原、 副线圈匝数比%”=1：100，电流表为理想交流电流表。 517 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 ××××××× 手柄 A (I)从图示位置开始计时，求t时刻感应电动势瞬时值的表达式： (②)若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数。 目地 城着点03 远距离输电 13.(24-25高二下·安徽江准协作区·期末)某发电站利用升压变压器将电压从500V升至10kW进行远距离输 电，输送功率为200kW,输电线总电阻为202。输电线上因发热损失的功率为() A.8kW B.800W C.80w D.8W 14.(24-25高二下·安徽滁州)2024年10月31日，在海拔5200米的西藏昌都市八宿县，全球最高海拔风电 站正式全容量投产。如图为输电线路的示意图，”为输电线的等效总电阻，升压变压器原、副线圈的匝数 比：n=1:k,降压变压器原、副线圈的匝数比八，：几=k:1,若风力发电机输出的正弦式交变电压为U, 输出功率为，用户端的电压为U4,两变压器均视为理想变压器，则() 升压变压器 风 力发电 n 2 用 降压变压器 A.用户端的电压U4=U o B.用户端的功率B=己 U,-U4 C.输电线上损失的电压为k U-U4P。 D.输电线上损失的功率为U, 15.(24-25高二下安徽毫州期末)（多选）有一河流，河水流量为2=4m/s,落差为h=5m。现利用其 发电，已知重力加速度g=10m/s,水的密度p=1×10kg/m,水电站总效率为50%，发电机输出电压 U,=250V。升压变压器原、副线圈匝数比为1：10，输电线总电阻R=22。变压器均为理想变压器。下列 说法正确的是（) 617 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 3 用户 A.发电机的输出功率为1×10W B.输电线上损耗功率为6400W C.输电线上的电流为40A D.输电线上损失电压为80V 717 专题05 交变电流 3大高频考点概览 考点01 描述交变电流的物理量 考点02 变压器 考点03 远距离输电 地 城 考点01 描述交变电流的物理量 1．(24-25高二下·安徽芜湖·期末)交流发电机原理如图所示，线圈在转动时通过滑环和电刷保持与外电路的连接，电路中电阻R=99Ω，电表为理想交流电流表。线圈匝数为100匝，电阻为1Ω，面积是0.05m2。线圈沿逆时针方向匀速转动，角速度为100πrad/s。磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为0.1T。则（　　） A．线圈经过甲位置时，电流表的示数为 B．线圈每次经过乙位置时，电路中电流方向发生变化 C．线圈转动1s，定值电阻R产生的焦耳热为100J D．线圈转至丙位置开始计时，线圈产生的电动势瞬时值为100πsin100πtV 【答案】A 【详解】A．线圈产生的感应电动势的最大值为 电流有效值 电流表示数为电流有效值，可知线圈经过甲位置时，电流表的示数为，选项A正确； B．线圈每次经过中性面位置时，电路中电流方向发生变化，乙位置与中性面垂直，选项B错误； C．线圈转动1s，定值电阻R产生的焦耳热为，选项C错误； D．线圈转至丙位置开始计时，线圈产生的电动势瞬时值为e=50πsin100πtV，选项D错误。 故选A。 2．(24-25高二下·安徽马鞍山·期末)如图甲所示，小型发电机模型由单匝线圈制成，线圈的内阻为1Ω，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻R的阻值为10Ω。当线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦图线如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为 B．10s内回路中产生的总焦耳热为 C．0~0.01s内，通过电流表的电荷量为 D．t=0.01s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 【答案】B 【详解】A．电动势的有效值 电压表的示数 解得，故A错误； B．回路中感应电流 则10s内回路中产生的总焦耳热为，故B正确； C．根据图乙可知，0时刻的电动势为0，表明0时刻线圈在中性面位置，0~0.01s内的时间间隔为半个周期，则感应电动势的平均值 感应电流的平均值 根据电流的定义式有 感应电动势的最大值 解得通过电流表的电荷量为，故C错误； D．根据图乙可知，0.01s时，感应电动势为0，表明穿过线圈的磁通量的变化率最小，故D错误。 故选B。 3．(24-25高二下·安徽江淮协作区·期末)已知图甲电流的有效值为，图乙是周期性变化的交变电流，其中时间内为四分之一正弦函数图像，时间内为均匀变化的电流。图乙电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据有效值的定义有 解得 故选C。 4．(24-25高二下·安徽县中联盟·期末)风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场的水平转轴逆时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则（　　） A．当线圈转到图示位置时电流方向将发生改变 B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的最大磁通量为 【答案】C 【详解】A．电流方向发生改变在中性面位置，图中位置不是中性面，故A错误； B．当线圈转到竖直位置时，线圈处于中性面，线圈不切割磁感线，故瞬时电动势为0，瞬时电流为0，但电流表测的是有效值不可能为0，故B错误； C．图示位置线圈产生的电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，此时磁通量的变化率最大，故C正确； D．根据 可知 故D错误。 故选C。 5．(24-25高二下·安徽合肥第一中学·期末)如图所示，面积为0.01的200匝矩形线圈绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为200rad/s，匀强磁场的磁感应强度为0.1T。线圈通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两个相同的灯泡和，灯泡的电阻均为5Ω。变压器原、副线圈的匝数比为，开关S断开时正常发光，线圈及所有导线电阻不计，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时。下列说法正确的是（    ） A．线圈中感应电动势为（V） B．开关断开时，电流表的示数为A C．若开关S闭合，电流表示数保持不变 D．若开关S闭合，灯泡亮度将变暗 【答案】B 【详解】A．从图示位置开始计时就是从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为 故A错误； B．结合A选项可知，原线圈电压有效值为 开关断开时，副线圈电压 则副线圈电流 则电流表的示数为 故B正确； C．题意可知不变，根据 可知不变，若开关S闭合，副线圈电阻改变，则副线圈电流改变，则改变，即电流表示数改变，故C错误； D．若开关S闭合，不变，则灯泡亮度不变，故D错误。 故选B。 地 城 考点02 变压器 6．(24-25高二下·安徽黄山·期末)如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关 系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为，额定电压为。定值电阻。当电阻箱R的阻值为时，灯泡正常工作。则理想变压器的原副线圈匝数比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】灯泡正常工作时，由欧姆定律 副线圈两端电压为 原线圈两端电压为 根据原副线圈电压与匝数关系可知 故选C。 7．(24-25高二下·安徽芜湖·期末)（多选）如图所示，一理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，则（　　） A．原线圈电路中电阻R两端电压为220V B．副线圈电路中电阻R两端电压为88V C．原、副线圈电路中电阻R两端电压之比为2∶1 D．经过原、副线圈电路的电流之比为1∶2 【答案】BD 【详解】根据变压器电压变化规律得 设原线圈两端的电压为U1，则副线圈两端的电压为0.5 U1，则副线圈中的电流为 根据变压器电流变化规律 可知原线圈中的电流为 所以有 其中V，解得V，V 则原线圈电路中电阻R两端电压为V 副线圈电路中电阻R两端电压为88V，可见原、副线圈电路中电阻R两端电压之比为1∶2。 故选BD。 8．(24-25高二下·安徽马鞍山·期末)如图所示，理想变压器原线圈两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，当负载电阻R＝22Ω时，电流表A的示数为4A。各电表均为理想电表，则原线圈和副线圈的匝数比为（　　） A．5：2 B．2：5 C．5：1 D．1：5 【答案】A 【详解】副线圈中，电阻 电流 所以 原线圈电压 理想变压器 故选A。 9．(24-25高二下·安徽六安第一中学·期末)随着科技的发展，新能源电动汽车无线充电技术应运而生，如图所示，M为受电线圈，N为送电线圈，可视为理想变压器。已知送电、受电线圈匝数比，a、b端输入电压。下列说法正确的是（　　） A．a、b端输入的交变电流方向每秒变化50次 B．送电线圈的输入功率大于受电线圈的输出功率 C．受电线圈产生的电动势的有效值为22V D．在时，送电线圈的电动势为0 【答案】D 【详解】A．由题意得交流电的周期s，因为正弦式交流电每个周期内电流方向改变两次，故每秒变化100次，故A错误； B．理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，故B错误； C．送电线圈电压的有效值为V=220V，根据电压之比与线圈匝数之比的关系 解得V，故C错误； D．将代入，解得，故D正确。 故选D。 10．(24-25高二下·安徽阜阳·期末)图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的图像如图乙所示。若只在ce间接一只的电阻，或只在de间接一只的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为。下列说法正确的是（　　） A．原线圈输入电压瞬时值 B．只在ce间接的电阻时，原线圈中的电流 C．ce和de间线圈的匝数比为 D．ab和ce间线圈的匝数比为 【答案】B 【详解】A．因 可得原线圈输入电压瞬时值，选项A错误； B．只在ce间接的电阻时，副线圈消耗功率80W，则原线圈功率也为80W，可知 解得原线圈中的电流，选项B正确； C．由题意可知 可知 即ce和de间线圈的匝数比为，选项C错误； D．因 可知ab和ce间线圈的匝数比为，选项D错误。 故选B。 11．(24-25高二下·安徽六安·期末)电阻为的单匝线圈俯视图如图甲所示为正三角形，面积为S。为中点，虚线与垂直，在右侧空间存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为。线圈绕虚线以角速度匀速转动产生交变电流。将该交变电流作为电源接入图乙的变压器中，变压器原副线圈匝数比为，电表均为理想电表，定值电阻的阻值也为，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为 B．电压表的示数为 C．电流表的示数为 D．电流表的示数为 【答案】D 【详解】交变电流的峰值为 如图甲所示位置电动势为0从该位置转过四分之一周期过程中在磁场中转动峰值为 又 解得 从四分之一周期到四分之三周期的过程中在磁场中转动峰值为 又 解得 线圈在转动一个周期内产生的电动势随时间变化的图像如图所示 根据交变电流有效值定义可知 化简得 解得电动势的有效值为 将副线圈中的电阻等效到原线圈中，则有 故等效电路中的电阻为 所以原线圈中的电流为 即为电流表的示数； 线圈内阻分压为 故原线圈接入电压有效值为 故副线圈电压有效值为 即为电压表的示数。 故选D。 12．(24-25高二下·安徽蚌埠·期末)某手摇式发电机的原理示意图如图所示。一半径的半圆形单匝金属线圈处在磁感应强度，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，摇动手柄使线圈以角速度ω=20rad/s绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，发电机通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想交流电流表。 (1)从图示位置开始计时，求t时刻感应电动势瞬时值的表达式； (2)若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）半圆形单匝金属线圈产生的感应电动势最大值为 图示位置线圈处于中性面位置，所以从图示位置开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为 （2）若发电机线圈电阻忽略不计，可知原线圈的输入电压为 则副线圈的输出电压为 副线圈的电流为 根据可得，原线圈的电流为 则电流表的示数为。 地 城 考点03 远距离输电 13．(24-25高二下·安徽江淮协作区·期末)某发电站利用升压变压器将电压从500V升至10kV进行远距离输电，输送功率为200kW，输电线总电阻为20Ω。输电线上因发热损失的功率为（　　） A．8kW B．800W C．80W D．8W 【答案】A 【详解】输电线上电流为 则输电线上因发热损失的功率为 故选A。 14．(24-25高二下·安徽滁州·)2024年10月31日，在海拔5200米的西藏昌都市八宿县，全球最高海拔风电站正式全容量投产。如图为输电线路的示意图，为输电线的等效总电阻，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，若风力发电机输出的正弦式交变电压为，输出功率为，用户端的电压为，两变压器均视为理想变压器，则（　　） A．用户端的电压 B．用户端的功率 C．输电线上损失的电压为 D．输电线上损失的功率为 【答案】D 【详解】A．对升压变压器有 对降压变压器有 可得 又 则，故A错误； B．对升压变压器有 对降压变压器有 可得 又 用户端的功率 可得，故B错误； C．输电线上损失的电压，故C错误； D．输电线中的电流 输电线损失的功率为，故D正确； 故选D。 15．(24-25高二下·安徽亳州·期末)（多选）有一河流，河水流量为，落差为。现利用其发电，已知重力加速度，水的密度，水电站总效率为，发电机输出电压。升压变压器原、副线圈匝数比为，输电线总电阻。变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率为 B．输电线上损耗功率为6400W C．输电线上的电流为 D．输电线上损失电压为 【答案】ACD 【详解】A．每秒流水质量 每秒水流重力势能 发电机输出功率，故A正确； B．输电线上损耗功率，故B错误； C．升压变压器副线圈电压，输电电流，故C正确； D．输电线上损失电压，故D正确。 故选ACD。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $