交变电流 选择题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦交变电流与变压器核心模块，以"概念理解-规律应用-综合迁移"为逻辑主线，通过梯度化选择题组构建系统性知识网络。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |交变电流的产生与"四值"|12题|涵盖产生原理、图像分析、四值计算，突出有效值与平均值辨析|从线圈转动模型出发，构建磁通量-电动势-电流的关系链，强化科学推理能力| |变压器与远距离输电|12题|包含基本规律、动态分析、多线圈及输电模型，注重实际应用情境|以理想变压器为核心，延伸至动态电路分析与能量损耗计算，体现物理观念与社会责任的结合|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 交变电流 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　交变电流的产生与“四值”问题 (分值:72分) 1~12题,每小题6分,共72分。 1.(交变电流的产生)如图(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上,用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是(　　) A.图(a)中,线圈平面与磁感线垂直,磁通量变化率最大 B.从图(b)开始计时,线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Imsin ωt C.当线圈转到图(c)位置时,感应电流最小,且感应电流方向改变 D.当线圈转到图(d)位置时,感应电动势最大,cd边感应电流方向为c→d 2.(交变电流的产生和描述)(多选)如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动,甲图为线圈平面与磁场方向垂直的位置,图乙为其电动势e随时间t变化的图像,线圈电阻r=1 Ω,定值电阻R=3 Ω,下列说法正确的是(　　) A.甲图所示位置产生的感应电动势最大 B.t=0.01 s时,线圈中磁通量的变化率为0 C.从0时刻起,3 s内电流方向变化300次 D.t=0.01 s时,图中交流电流表的示数为0,电阻R两端电压为7.5 V 3.(交变电流的产生和图像)(多选)交流发电机的示意图如甲所示,线圈从甲图所示的位置以OO'为轴逆时针匀速转动,产生交变电流如图乙所示。则(　　) A.1 s时间内电流出现50次峰值 B.该交变电流的有效值为25 A C.图甲所示位置时,AB边内电流的方向由B流向A D.当电流瞬时值为25 A时,线圈平面与中性面的夹角为45° 4.(交变电流的图像)在匀强磁场中,一单匝矩形金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的e-t图像分别如图中曲线a、b所示,则(　　) A.t=0时刻穿过两线圈的磁通量变化率均最大 B.曲线a中线圈的磁通量最大值为 Wb C.曲线b中交变电动势的最大值为15 V D.曲线b在t=0.01 s时的瞬时值为10 V 5.(交变电流的关系式)如图所示,闭合金属线框曲线部分恰好是半个周期的正弦曲线,直线部分长度为0.4 m,线框的电阻为1 Ω,若线框从虚线位置开始以2 m/s的速度匀速进入足够大的匀强磁场(线框直线部分始终与磁场右边界垂直),这个过程中线框产生的焦耳热为0.4 J,线框中电流随时间变化的关系式为(　　) A.i=2sin(10πt)A B.i=sin(10πt)A C.i=2sin(5πt)A D.i=sin(5πt)A 6.(交变电流的有效值)很多特殊的电子元件在电路设计中扮演着至关重要的角色,其通过的电流也很有特点。通过某电子元件的电流如图所示,图中曲线为峰值是14 A的正弦函数图像的一部分,则该交变电流的有效值为(　　) A.9 A B.10 A C.(7+1)A D.8 A 7.(交变电流的有效值)如图所示,在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场,第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B。直角扇形导线框半径为L、总电阻为R,在坐标平面内绕坐标原点O以角速度ω匀速转动。线框从图中所示位置开始转动一周的过程中,线框内感应电流的有效值是(　　) A.I= B.I= C.I=0 D.I= 8.(交变电流的有效值和平均值)(多选)如图所示,面积为S1的圆形磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度随时间变化的关系为B=Bmcos πt。在纸面内有一金属导线围成面积为S2的圆形线圈,圆心与磁场圆心重合,导线上接有理想二极管、阻值为r的标准电阻和理想交流电流表,导线电阻不计,下列说法正确的是(　　) A.电流表的示数为 B.电流表的示数为 C.在2 s内流过电阻的电荷量为 D.在2 s内流过电阻的电荷量为2 9.(交变电流的四值)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.该交变电流的频率为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=10sin(100πt)V 10.(交变电流的四值)一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴OO'匀速转动,线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中,线圈电阻为R。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法不正确的是(　　) A.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变,线圈平面与磁场方向垂直 B.t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大,线圈中感应电动势最大 C.从t1到t3的过程,通过线圈某一截面的电荷量为 D.线圈转动一周产生的焦耳热为 11.(交变电流的四值)(多选)半径为a、内阻为r的单匝圆形导体环,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕着虚线轴匀速转动,角速度为ω。在导体环外接一阻值为R的电阻,电阻两端并联一电压表。若t=0时刻导体环处于如图位置,则下列说法中正确的是(　　) A.电路中电压表示数为Bπa2ω B.t=时,圆形导体环中电流方向改变 C.穿过导体环的磁通量瞬时值表达式为Φ=Bπa2sin ωt D.从t=0到t=的时间内流过电阻的电荷量q= 12.(交变电流的四值)(多选)一单匝闭合线圈处在变化的磁场中,通过线圈的磁通量随时间周期性变化的规律如图所示,其中的曲线部分是正弦图像的一部分,则下列判断正确的是(　　) A.t=0.2 s时刻,感应电流方向发生改变 B.0~0.1 s内和0.1~0.2 s内,通过线圈截面的电荷量大小相等 C.0~0.1 s内和0.1~0.2 s内,线圈中产生的焦耳热相等 D.t=0.4 s时刻,线圈的电动势瞬时值为10π V 小专题2　变压器与远距离输电 (分值:72分) 1~12题,每小题6分,共72分。 1.(变压器的基本规律)如图所示,两个线圈绕在一个不闭合的铁芯上,原线圈接电压按u=220sin (100πt)V规律变化的交变电流,副线圈接规格为“220 V　100 W”的用电器P,该用电器电阻恒定,原、副线圈匝数比为=,则用电器P的功率可能为(　　) A.100 W B.25 W C.25 W D.15 W 2.(变压器的基本规律)(多选)如图甲所示为某款风力发电设备内部的发电模块原理图,扇叶带动线框在匀强磁场中转动,线框两端的输出电压如图乙所示。线框两端通过电刷与理想变压器相连,变压器副线圈接有规格为“220 V　44 W”的灯泡L,电流表为理想交流电表。闭合开关,灯泡L恰好正常工作,下列说法正确的是(　　) A.发电设备输出交变电流的频率为1.5 Hz B.变压器原、副线圈的匝数比为1∶20 C.电流表的读数为0.2 A D.变压器原线圈中的电流为4 A 3.(自耦变压器)如图,一理想的自耦调压变压器A、B之间的线圈总匝数为N0,在输入端A、B间加上u=220·sin(100πt) V的交流电压,输出端C、B间串联一个“12 V　6 W”的灯泡和阻值为R=20 Ω的定值电阻,要使灯泡能正常工作,则B、P间线圈的匝数为(　　) A. B. C. D. 4.(负载有非纯电阻电路的变压器)(多选)如图是一款小型电钻及其简化电路图,它由变压器及电动机两部分构成,变压器为理想变压器,电动机的内阻为1 Ω,额定电压为11 V,额定电流为2.0 A。当变压器输入电压为220 V的正弦交流电时电钻正常工作,下列说法正确的是(　　) A.变压器的原、副线圈匝数之比是20∶1 B.变压器原线圈电流的最大值为0.1 A C.变压器的输入功率为4 W D.电机的效率约为82% 5.(匝数比与负载都变化的动态分析)(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Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑片。在原线圈上加一电压为U的正弦式交变电流,则(　　) A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大 B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小 C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大 D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小 6.(匝数比与负载都变化的动态分析)(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 7.(电压互感器和电流互感器)如图所示,甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1,电压表读数为U,乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2,电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(　　) A.k1U,k2I B.k1U, C.,k2I D., 8.(原线圈串联电阻的变压器)如图所示,理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为2∶1,ab端接交流电源,此时电路消耗的总功率为P。若将电阻R0与电阻R互换位置,电路消耗的总功率为2P,则R0与R的比值为(　　) A.2∶7 B.7∶2 C.1∶4 D.4∶1 9.(原线圈并联电阻的变压器)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1,原线圈电路中R0为定值电阻,灯泡L1、L2完全相同,阻值均为R。当输入端的电压为U时,两灯泡均正常发光,则下列说法正确的是(　　) A.R与R0消耗功率之比1∶3 B.R与R0消耗功率之比3∶16 C.R∶R0=1∶4 D.R∶R0=3∶16 10.(多副线圈变压器)如图所示,理想变压器有两个副线圈,匝数分别为n1和n2,所接负载4R1=R2,当只闭合S1时,电流表示数为1 A,当S1和S2都闭合时,电流表示数为2 A,则n1∶n2为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 11.(远距离输电)为了检验输电电压高低对电能输送的影响,某同学设计了如图甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源,所有的电阻和灯泡阻值均相等,导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比n1∶n2=n4∶n3=1∶2。已知灯泡L1消耗的功率为P,则灯泡L2消耗的功率为(　　) A.P B.P C.2P D.4P 12.(远距离输电的动态分析)(多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10,各互感器和电表均为理想的,则下列说法正确的是(　　) A.图中甲为电压互感器,乙为电流互感器 B.若电压表的示数为220 V,电流表的示数为10 A,则线路输送电功率为2 200 W C.若保持发电机输出电压U1和用户数一定,仅将滑片Q下移,则输电线损耗功率增大 D.发电机输出电压U1一定,若用户数增加,为维持用户电压U4一定,可将滑片P下移 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 电磁感应 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　交变电流的产生与“四值”问题 1.C　[图(a)中,线圈在中性面位置,故穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为0,故A错误;从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是i=Imsin ωt,而图(b)中线圈平面与中性面垂直,故B错误;当线圈转到图(c)位置时,线圈在中性面位置,故穿过线圈的磁通量最大,产生的感应电流最小为零,电流方向将改变,故C正确;当线圈转到图(d)位置时,磁通量最小,磁通量的变化率最大,故感应电动势最大,cd边感应电流方向为d→c,故D错误。] 2.BC　[甲图所示位置,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量变化率为0,则产生的感应电动势为0,故A错误;由图乙可知,t=0.01 s时,线圈产生的感应电动势为0,则此时线圈中磁通量的变化率为0,故B正确;每经过一个周期电流方向变化2次,由图乙可知周期为0.02 s,则从0时刻起,3 s内电流方向变化300次,故C正确;电流表的示数为电流有效值,所以t=0.01 s时,电流表的示数不为0,由图乙可知,t=0.01 s时,线圈产生的感应电动势为0,则此时电阻R两端电压为0,故D错误。] 3.BC　[由图乙可知,交变电流的周期为0.02 s,1个周期内出现2次峰值,所以1 s时间内电流出现100次峰值,故A错误;由图乙可知该交变电流的最大值为50 A,则有效值为I==25 A,故B正确;根据右手定则可知,图甲所示位置时,AB边内电流的方向由B流向A,故C正确;线圈处于中性面时,电流为0;设线圈平面与中性面的夹角为θ,则对应的电流为i=Imsin θ=50sin θ A,当电流瞬时值为25 A时,可得i=50sin θ A=25 A,可得θ=30°,故D错误。] 4.B　[t=0时刻两线圈产生的感应电动势均为零,可知此时穿过两线圈的磁通量均最大,磁通量的变化率均为零,故A错误;感应电动势最大值表达式为Em=NωBS,其中Φm=BS,得Φm=,对于曲线a,有Em=30 V,N=1,ω==100π rad/s,可得Φm=Wb,故B正确;对于曲线b,有N=1,ω== rad/s,Φm=Wb,则Em=NBSω=NΦmω=1×× V=20 V,故C错误;对于曲线b,感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsin ωt=20sin V,将t=0.01 s代入得e=10 V,故D错误。] 5.C　[根据焦耳定律得Q=I2Rt,又t=,可得感应电流有效值为I= A,最大值为Im=× A=2 A,电流的周期为T=2t==0.4 s,角速度为ω==5π rad/s,所以线框中电流随时间变化的关系式为i=Imsin ωt=2sin(5πt)A,故C正确。] 6.B　[设该交变电流的有效值为I,根据有效值定义可得I2RT=22R+R,解得I=10 A,故B正确。] 7.D　[线框进入或离开磁场时,单边导体杆转动切割磁感线,产生的电动势大小e=BL2ω,形成的感应电流大小i=,以顺时针方向为感应电流的正方向,则可以作出如图所示的感应电流随时间变化的图像,根据图像可知该交流电的有效值为I=,故D正确,A、B、C错误。] 8.BD　[圆形线圈中电动势的最大值Em=BSω=BmS1π,所以可知无二极管时U有==,有二极管时×=×T,解得U有'=,所以I==,A错误,B正确;因存在二极管,且周期T=2 s,所以只有1 s内有电流,由ΔΦ=2BmS1,==2BmS1,==,解得q=×=,C错误,D正确。] 9.D　[由题图可知交变电流的周期为T=0.02 s,则频率为f==50 Hz,故A错误;根据题图可知电压的峰值为Um=10 V,根据欧姆定律可知电流的峰值Im== A=0.2 A,故B错误;电流的有效值为I==0.2 A,所以电阻在1 s内消耗的电能为W=I2Rt=0.22×50×1 J=2 J,故C错误;根据题图可知电阻两端电压表达式为u=Umsin ωt=10sin (t) V=10sin (100πt)V,故D正确。] 10.C　[t1、t3时刻磁通量最大,线圈平面与磁场方向垂直,而感应电流为零,此时电流改变方向,故A正确;t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量为零,为中性面的垂面,而磁通量的变化率最大,线圈中感应电动势最大,故B正确;从t1到t3的过程,由题图可知磁通量的变化量为ΔΦ=|-Φm-Φm|=2Φm,则通过线圈某一截面的电荷量为q=·Δt=·Δt==,故C错误;线圈转动一周产生的电动势有效值为E=,则产生的焦耳热为Q=·T=·=,故D正确。本题选不正确的,故C符合题意。] 11.BD　[感应电动势的峰值为Em=BSω=Bπa2ω,电动势的有效值为E==,电路中电压表示数为U=E=·Bπa2ω,故A错误;t=时,圆形导体环转过180°,处于中性面,电流方向改变,故B正确;穿过导体环的磁通量瞬时值表达式为Φ=Bπa2cos ωt,故C错误;从t=0到t=的时间内流过电阻的电荷量q=t==,故D正确。] 12.BD　[根据楞次定律可知,t=0.2 s时刻,感应电流方向不发生改变,故A错误;由q=t=t==,结合题图可知0~0.1 s内和0.1~0.2 s内,通过线圈截面的电荷量大小相等,故B正确;0~0.1 s内和0.1~0.2 s内,电动势的有效值不同,根据Q=t可知线圈中产生的焦耳热不相等,故C错误;t=0.4 s时刻,线圈的电动势为Em=BSω=Φmω=2× V=10π V,故D正确。] 小专题2　变压器与远距离输电 1.D　[由题知,变压器输入电压U1= V=220 V,用电器P的阻值R==484 Ω,若该变压器为理想变压器,由=,可知用电器两端的电压将为U2=110 V,由P=,可知用电器的功率为25 W,但因此变压器不是理想变压器,因此用电器P的功率一定小于25 W,故A、B、C错误,D正确。] 2.BCD　[交变电流的周期为T=1.5 s,则频率为f= Hz,故A错误;线框两端输出电压U1==11 V,副线圈的输出电压U2=220 V,变压器原、副线圈的匝数比为==,故B正确;电流表的读数为有效值I2==0.2 A,故C正确;根据=可得,变压器原线圈中的电流为I1=4 A,故D正确。] 3.C　[灯泡正常发光,则I2== A=0.5 A,故UR=I2R=10 V,则副线圈两端的电压U2=U+UR=22 V,根据=,其中n1=N0,U1= V=220 V,解得=,则n2=,故C正确。] 4.AD　[由理想变压器的电压规律得===,A正确;原线圈电流的有效值为I1=I2=×2 A=0.1 A,则变压器原线圈电流的最大值I1max=I1=0.1 A,B错误;原、副线圈功率相等,为P=U2I2=11×2 W=22 W,C错误;电机的效率为η=×100%=×100%≈82%,D正确。] 5.BC　[保持Q的位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2=减小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,即电流表读数变小,故A错误,B正确;保持P的位置不动,则R不变,Q向上滑动,n2变大,根据=得,U2=U,则U2增大,由I2=,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大,即电流表读数变大,故C正确,D错误。] 6.AC　[保持T不动,根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变,当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时,R与R1串联后的总电阻减小,电流增大,根据P=I2R1可知,此时R1的热功率增大,故A正确;将T向b端移动,副线圈匝数变小,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R的滑片位置不变时,通过R1的电流减小,故热功率减小,故B错误;将T向a端移动,副线圈匝数增加,故副线圈两端电压变大,滑动变阻器R的滑片向f端滑动,R与R1串联后的总电阻减小,则流过R1的电流增大,R1的热功率增大,故C正确;将T向b端移动,副线圈匝数减少,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R的滑片向e端滑动,R与R1串联后的总电阻增大,电流减小,此时R1热功率减小,故D错误。] 7.B　[根据理想变压器的电压和电流规律知=k1,=,解得甲图中高压线电压为U0=k1U,乙图中高压线电流为I0=,故B正确,A、C、D错误。] 8.A　[设ab端输入的总电压为U,原线圈两端电压为U1,原线圈中电流为I1,副线圈两端电压为U2,副线圈中电流为I2,则U=I1R0+U1,又==,则U2=U1,所以U=I1R0+2U2=I1R0+2I2R,根据==,得I2=2I1,则U=I1R0+4I1R,同理,电阻R0与电阻R互换位置后有U=I1'R+4I1'R0,又总功率之比满足=,得I1'=2I1,联立可得I1R0+4I1R=2I1R+8I1R0,整理得R0∶R=2∶7,故A正确,B、C、D错误。] 9.AD　[设灯泡正常发光时的电流为I0,电压为U0,根据欧姆定律可得R=,由题图可知,副线圈两端电压为U2=U0,则原线圈两端电压为U1=U2=4U0,流过副线圈的电流为I2=I0,则流过原线圈的电流为I1=I2=I0,又I0=I1+,则有=·+,可得R∶R0=3∶16,故C错误,D正确;R与R0消耗功率之比PR∶=∶=1∶3,故A正确,B错误。] 10.B　[变压器原、副线圈的磁通量变化率相同,所以U∶U1∶U2=n∶n1∶n2,根据能量守恒定律可知,输出功率等于输入功率,所以当只闭合S1时,有UI=,当S1和S2都闭合时,有UI'=+=,代入数据I=1 A、I'=2 A可得=4,即U1∶U2=1∶2,所以n1∶n2=1∶2,故B正确。] 11.D　[令低压交流电源的有效值为U1,图甲中灯泡L1消耗的功率P=R,图乙中升压变压器的输出电压U2=U1=2U1,将降压变压器与灯泡L2等效为一个电阻,则等效电阻为Rx===·=R=4R,等效电阻消耗功率等于灯泡L2消耗的功率,则有灯泡L2消耗的功率P1=Rx,结合上述解得P1=4P,故D正确。] 12.AC　[甲互感器起降压作用,故为电压互感器,乙互感器起减小电流(升压)作用,故为电流互感器,A正确;电压互感器原线圈两端电压为U2=U=×220 V=2 200 V,电流互感器原线圈中的电流为I2=I=×10 A=100 A,对于理想变压器,输送功率P=P2=U2I2=2 200×100 W=220 000 W,B错误;将滑片Q下移,相当于增加了升压变压器副线圈的匝数n2,根据理想变压器的规律有U2=U1,可知升压变压器副线圈两端的电压增大;降压变压器原线圈两端电压U3增大,副线圈两端电压U4增大,通过负载的电流I4=,当R不变时,I4增大,降压变压器原线圈中的电流I3=I4,匝数比不变,则I3增大,可知输电线上损失功率ΔP=r增大,C正确;当用户数增加,负载电阻R减小,若降压变压器副线圈两端电压U4不变,通过副线圈的电流I4=增大,原线圈中的电流增大,输电线上的电压损失ΔU=I3r增大;原线圈两端电压为U3=U2-ΔU,可知U3将减小,根据U4=U3可知,当U3减小时,减小n3可以使U4不变,所以可将降压变压器的滑片P上移,D错误。] 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $