第28讲 交变电流 变压器（复习讲义）（天津专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理讲义聚焦交变电流的产生与描述、变压器原理与动态分析及远距离输电等高考核心考点，按命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源的逻辑架构知识体系，通过考情研判、框架搭建、考点拆解、解题范式归纳及真题训练环节，帮助学生系统突破难点。 资料以“考情-知识-方法-真题”四维模式设计，突出科学思维与模型建构，如变压器动态分析采用“电压输入决定输出”口诀，交变电流“四值”通过对比表辨析，配合例题与变式分层练习，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第28讲 交变电流 变压器 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 交变电流的产生与描述 知识点1 正弦式交变电流的产生与瞬时值表达式 知识点2 交变电流的"四值" 考点二 变压器原理与动态分析 知识点1 理想变压器的基本规律 知识点2 变压器电路的动态分析 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 交变电流的产生与描述 江西·选择 广东·选择 变压器原理与动态分析 广西·选择 湖南·选择 考情分析 题型与考向： 天津高考对交变电流和变压器的考查以选择题为主，偶尔出现计算题。交变电流的产生与描述侧重瞬时值表达式和有效值计算；变压器原理与动态分析侧重电压比、电流比和功率关系；远距离输电侧重电路分析和功率损失计算。题目难度中等，区分度较好。 情境与立意： 1. 交变电流的产生与描述：交流发电机的基本原理，线圈在磁场中转动产生正弦式交变电流，考查瞬时值表达式、有效值、峰值等概念。 2. 变压器原理与动态分析：理想变压器的电压比、电流比、功率关系，负载变化或匝数变化时的动态分析。 3. 远距离输电：升压变压器、输电线、降压变压器的完整电路分析，功率损失和输电效率计算。 复习目标 1. 掌握正弦式交变电流的产生原理，能熟练写出瞬时值表达式 e=NωBS·sin(ωt)。 2. 理解交变电流的"四值"（峰值、有效值、瞬时值、平均值）的物理意义和计算方法。 3. 掌握理想变压器的基本规律：U1/U2=n1/n2，I1/I2=n2/n1（单副线圈），P入=P出。 4. 能分析变压器电路的动态变化，理解"电压输入决定输出，电流和功率输出决定输入"的制约关系。 5. 掌握远距离输电的电路模型，能进行功率损失和输电效率的计算。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 交变电流的产生与描述 知●识●解●构 1.基本模型：矩形线圈匝数N，面积S，电阻r，在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动。 2.感应电动势：e=NBSω·sin(ωt)=Em·sin(ωt)，其中Em=NBSω。 3.瞬时值表达式：e=Em·sin(ωt)（从中性面开始计时）或e=Em·cos(ωt)（从垂直中性面开始计时）。 4.有效值：E=Em/√2=NBSω/√2（正弦式交变电流）。 5.电流有效值：I=E/(R+r)。 6.电压有效值：U=IR（外电路电压）。 7.周期与频率：T=2π/ω，f=ω/2π。 8.转速与角速度：ω=2πn（n为转速，单位r/s）。 知识点1正弦式交变电流的产生与瞬时值表达式 例题1、（多选）如图所示，单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中（线圈平行于磁场），磁感应强度大小为B，，，与相互垂直且平分矩形线圈。则（　　） A．以为转轴匀速转动到图示位置时线圈中的磁通量变化率最大 B．以为转轴匀速转动到图示位置时线圈中的电流方向发生变化 C．以为转轴从图示位置起以角速度匀速转动，产生的感应电动势 D．以为转轴从图示位置起以角速度匀速转动，产生的感应电动势 【答案】AC 【详解】AB．以为转轴转到题图所示位置时，线圈位于与中性面垂直的位置，此时线圈中磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电流最大，感应电流方向不发生变化，故A正确，B错误； C．无论以为轴还是以为轴转动，感应电动势的最大值均为，由于是从垂直于中性面开始计时，产生的是余弦式交变电流，感应电动势，故C正确； D．以为轴转动时，穿过线圈的磁通量不变，不产生交变电流，故D错误。 故选AC。 变式1、如图所示为演示交变电流产生的装置图，图中线圈逆时针转动，关于这个实验，正确的说法是（     ） A．线圈每转动一周，电流方向改变1次 B．图示位置，通过线圈的磁通量为零，其变化率也为零 C．图示位置，线圈再转过，磁通量变化率最大 D．图示位置边中的感应电流方向为 【答案】D 【详解】A．线圈在磁场中转动产生交变电流，线圈每经过一次中性面，感应电流方向改变一次。线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流方向改变2次，故A错误； B．图示位置线圈平面与磁感线平行，通过线圈的磁通量 。此时 边和 边垂直切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律 可知磁通量的变化率 最大，感应电动势最大，故B错误； C．图示位置线圈再转过 ，线圈平面与磁感线垂直（处于中性面），此时磁通量 最大，但 边和 边不切割磁感线，感应电动势为零，即磁通量变化率 ，故C错误； D．磁场方向竖直向下，线圈逆时针转动，图示位置 边向右运动切割磁感线。根据右手定则，磁感线穿过手心，大拇指指向运动方向（向右），四指指向感应电流方向，可知 边中感应电流方向为 ，故D正确。 故选D。 变式2、（多选）福建舰采用了世界最先进的电磁阻拦系统，满足了多种舰载机的降落需求。如图所示，该系统结构两侧对称，阻拦索通过定滑轮和可动滑轮后缠绕在锥形卷扬筒上。卷扬筒可带动矩形线圈在辐射状磁场中绕中心轴同步旋转，使ab、cd边垂直切割磁感线，可动滑轮使阻拦索始终垂直于筒的转轴方向收放，不打滑。每组线圈的长为30r、宽为L、匝数为n，独立构成闭合回路，闭合回路的总电阻为R，ab、cd边所在处磁感应强度大小为B。当阻拦索在卷扬筒半径10r处时，阻拦索收放速度为v，则此时（　　 ） A．线圈ab边切割磁感线的速度大小为 B．每组线圈产生的电动势为6nBLv C．每组线圈中的电流为 D．线圈ab边所受的总安培力大小为 【答案】AD 【详解】A．设线圈ab边切割磁感线的速度大小为。在卷扬筒作用下线圈角速度和卷扬筒相同，则有 解得，故A正确； B．因线圈的ab、cd边都切割磁感线，故每组线圈中产生的总的电动势为，故B错误； C．由闭合电路的欧姆定律可得，每组线圈中的电流为，故C错误； D．线圈ab边所受的安培力大小为，故D正确。 故选AD。 知识点2交变电流的“四值” 例题2、如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为，当线圈由图示位置转过的过程中，求： (1)从图示位置开始计时线圈中感应电流瞬时值的表达式； (2)通过电阻R的电荷量q； (3)驱动线圈转动的外力所做的功。 【答案】(1) (2) (3)3.35J 【详解】（1）图示位置为线圈平面与磁场平行（垂直中性面） 感应电动势最大值为 电路最大电流 从该位置计时，电流瞬时值为正弦形式，因此 （2）电荷量由平均电动势计算， 初始磁通量 转过后磁通量 磁通量变化 代入得 （3）线圈匀速转动，外力做功等于电路总焦耳热，用交变电流有效值计算，电动势有效值 转过的时间 总焦耳热： 代入数值 变式3、如图（甲）为一台教用发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间的变化规律如图（乙）所示。发电机线圈的内电阻为r=1 Ω，外接灯泡的电阻为R=9 Ω，则（　　） A．电压表的示数为6V B．发电机的输出功率为4W C．在1.0×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量最小 D．在2.0×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 【答案】D 【详解】A．根据图像可知产生的交变电流的电动势有效值为 根据闭合电路欧姆定律，则电压表的示数为 故A错误； B．发电机的输出功率为 故B错误； C．在1.0×10-2 s时刻，电动势为零，说明此时线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，故C错误； D．在2.0×10-2 s时刻，电动势为最大值，说明此时线圈处于与中性面垂直的位置，磁通量最小，但是磁通量的变化率最大，故D正确。 故选D。 变式4、（多选）如图所示，半径为的绝缘筒处在辐射状磁场中（如图甲），磁感应强度大小为，方向垂直于绝缘筒向内（如图乙）。在绝缘筒表面粘贴了一张长为，宽为的薄铜片。绝缘筒右侧通过两根细金属棒与电阻相连。金属棒相互平行且间距为，左侧与圆筒接触良好。金属棒的电阻忽略，铜片接入的电阻为。绝缘筒在外力作用下以角速度按图示方向匀速转动，下列说法正确的是（     ） A．转动过程中，回路中电流恒定 B．绝缘筒转动一周克服安培力做功 C．绝缘筒转动时，铜片切割磁场产生的感应电动势为 D．若绝缘筒的角速度变成，绝缘筒转动一周电阻产生的热量变为原来的2倍 【答案】AD 【详解】A．感应电动势恒定，总电阻不变，故电流恒定，故A正确； B．一周内克服安培力做功等于回路总焦耳热，故B错误； C．感应电动势为，与金属棒间距无关，故C错误； D．角速度变为，则，，周期 电阻产热，即变为2倍，故D正确。 故选AD。 考点二变压器原理与动态分析 知●识●解●构 1.基本规律：U₁/U₂=n₁/n₂，I₁/I₂=n₂/n₁（单副线圈），P入=P出。 2.电压关系：原线圈电压U₁决定副线圈电压U₂（U₂=U₁·n₂/n₁），与负载无关。 3.电流关系：副线圈电流I₂决定原线圈电流I₁（I₁=I₂·n₂/n₁）。 4.功率关系：副线圈功率P出决定原线圈功率P入（P入=P出）。 5.动态分析口诀：“电压输入决定输出，电流和功率输出决定输入”。 6.负载变化：R减小→I₂增大→P出增大→P入增大→I₁增大，U₂不变。 7.匝数变化：n₂增大→U₂增大→若R不变，I₂增大→P出增大→I₁增大。 知识点1理想变压器的基本规律 例题3、如图所示，理想变压器的原线圈左端接一有效值为的正弦式交流电源，定值电阻，副线圈接有阻值为的定值电阻和一个滑动变阻器R（最大阻值），现电路正常工作，两块理想交流电流表的示数为，的示数为。求 (1)变压器原副线圈的匝数比k； (2)调节滑动变阻器，求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值（结果保留至小数点后两位）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）副线圈两端电压 原线圈两端电压 所以变压器原副线圈的匝数比 （2）副线圈负载的功率等于原线圈的功率 所以当 时，P最大。此时流过副线圈的电流为 副线圈两端电压为 所以滑动变阻器的阻值为 变式5、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比，副线圈接有一负载电阻和一个闪光灯，闪光灯两端的电压不小于55V时，闪光灯就会发光。已知a、b间接有V的交流电压，负载电阻，则下列说法错误的是（　　） A．1min内，闪光灯发光时间为30s B．电压表的示数为55V C．电流表的示数大于1A D．闪光灯闪光的频率为50Hz 【答案】D 【详解】A．根据理想变压器电压与匝数成正比，有 可得 交变电流的周期为 在时间内不发光的时间为t1，则有 解得 一个周期内的发光时间为，所以1分钟内，闪光灯发光时间为，故A正确； BC．根据理想变压器电压与匝数成正比，有 可知，副线圈两端的电压有效值 则电压表的示数为55V，通过电阻R的电流 由于闪光灯也有电流通过，故电流表的示数大于1A，故BC正确； D．根据正弦交变电流的特点可知，一个周期内闪光灯有两次闪光，因此闪光灯的频率为交流电频率的2倍，即为100Hz，故D错误。 本题选错误的，故选D。 变式6、（多选）如图甲所示，正方形线圈ABCD的边长为a、匝数为N，电阻忽略不计。线圈置于匀强磁场中，且绕垂直于磁感线的转轴转动。理想变压器原、副线圈的匝数比，电路中四只小灯泡完全相同且电阻恒定，电压表为理想电压表，若线圈ABCD以恒定角速度转动，闭合开关S后，四只小灯泡都能发光，发电机的输出电压随时间变化如图乙所示，乙图中的峰值为U，下列说法正确的是（　　） A．甲图中线圈ABCD处于图示位置时，灯L1的电流方向发生改变 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．开关S闭合时，则电压表的示数为 D．若断开开关S，则L1和L2均变暗、L3变亮 【答案】BD 【详解】A．甲图中线圈ABCD处于图示位置时，此时刻线圈平面与中性面垂直，电流方向不改变，故A错误； B．由图知，发电机峰值电压， 匀强磁场的磁感应强度大小为，故B正确； C．假设每个小灯泡的电阻是R，当开关闭合时，，，， 联立可得，电压表的示数为，故C错误； D．若断开开关S，副线圈总电阻变大，原线圈及副线圈的电流均变小，则L1变暗，L2变暗，由于原线圈的电流变小，原线圈的电压变大，且副线圈的电压也变大，又L2的电压变小，则L3的电压变大，L3将变亮，故D正确。 故选BD。 知识点2远距离输电中的功率损失与效率 例题4、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。已知发电机线圈的面积S＝0.02 m2，匝数N＝100，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度ω＝120 rad/s，用电器A与线圈串联。输电导线的总电阻R＝8 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶10，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4＝10∶1。电动机铭牌上标有“220 V，5.5 kW”字样，且正常工作。请回答下列问题： (1)求输电线路上的损耗功率ΔP； (2)升压变压器原线圈的输入电压U1和电流I1； (3)求发电机线圈电阻r。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4，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 （3）线圈产生的感应电动势的最大值 线圈产生的感应电动势 发电机消耗的热功率 根据 解得发电机线圈电阻 变式7、如图是远距离输电的原理图，假设发电站输出电压恒定不变，两个变压器均为理想变压器。当用户端用电器增加导致总电阻变小时，下列说法正确的是（     ） A．升压变压器的输出电压减小 B．降压变压器的输出电压减小 C．输电线上损失的功率减小 D．发电站输出的功率不变 【答案】B 【详解】A．根据原、副线圈电压比等于匝数比可得，即 可知升压变压器的输出电压不变，故A错误； BC．当用户端用电器增加导致总电阻变小时，总电流变大，根据电流关系可知输电线上电流变大，故输电线上损失的电压和功率都增大，有 减小，根据可知降压变压器的输出电压减小，故B正确，C错误； D．设升压变压器副线圈电流为，因串联则，根据电流关系可知升压变压器原线圈中的电流变大，发电站输出电压恒定不变，发电站输出的功率，可得增大，故D错误。 故选B。 变式8、（多选）2024年11月19日晚，雄安1000千伏特高压变电站扩建工程投运。投运后变电站容量将从600万千伏安增长到1200万千伏安，将大幅提升新区绿电供应规模。如图所示，地发电厂输出的交流电，经升压变压器升压后输送到地再经降压变压器降压供给用户使用。升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线路上的电阻为。变压器均为理想变压器，交流电压表均为理想电压表。当单刀双掷开关接1时，电动机（内阻为）正常工作，小灯泡（额定电压为，额定电流为）正常发光，电压表的示数为。关于此电路下列说法正确的是（     ） A．电压表的示数为 B．输电线路上损失的电压为 C．电动机的输出功率为 D．将开关接2，当滑动变阻器的滑片向上滑动时灯泡变暗，滑动变阻器消耗的功率变大 【答案】AC 【详解】 A．发电厂输入变压器的电压的有效值为，根据理想变压器电压与匝数的关系，则有 解得 即电压表的示数为，故A正确； B．根据理想变压器电流与匝数的关系，有 解得 输电线路上损失的电压为，故B错误； C．电动机的输入电压为，电动机的输入电流为，则电动机的输出功率为，故C正确； D．将开关接2，将降压变压器与其副线圈电路中的元件等效成一个电阻，当滑动变阻器的滑片向上滑动时，等效电阻增大，而升压变压器的输出电压不变，所以输电线上的电流变小，又因降压变压器的匝数比不变，电流比值不变，所以流过灯泡的电流也将变小，则灯泡会变暗，由题中条件无法判断滑动变阻器消耗的功率的变化情况，D错误。 故选AC。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·广西·高考真题）某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V．输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】变压器次级电压有效值为 则变压器原副线圈的匝数比 故选C。 2．（2025·福建·高考真题）在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 【答案】B 【详解】A．由图可知，交流电的周期，故A错误； B．根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，故B正确； C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。 故选 B。 3．（2024·湖南·高考真题）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。当用户端接一个定值电阻R时，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，则上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为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，则上消耗的功率为6P 【答案】A 【详解】 如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，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 A．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，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故C错误； B．若阻值增加一倍，输电线路上的电流 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 消耗的功率 故D错误。 故选A。 4．（2024·广东·高考真题）将阻值为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 B．通过电阻电流的峰值为 C．电阻在1秒内消耗的电能为 D．电阻两端电压表达式为 【答案】D 【详解】A．由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为 故A错误； B．根据图像可知电压的峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值 故B错误； C．电流的有效值为 所以电阻在1s内消耗的电能为 故C错误； D．根据图像可知其电压表达式为 故D正确。 故选D。 5．（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。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第28讲 交变电流 变压器 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 交变电流的产生与描述 知识点1 正弦式交变电流的产生与瞬时值表达式 知识点2 交变电流的"四值" 考点二 变压器原理与动态分析 知识点1 理想变压器的基本规律 知识点2 变压器电路的动态分析 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 交变电流的产生与描述 江西·选择 广东·选择 变压器原理与动态分析 广西·选择 湖南·选择 考情分析 题型与考向： 天津高考对交变电流和变压器的考查以选择题为主，偶尔出现计算题。交变电流的产生与描述侧重瞬时值表达式和有效值计算；变压器原理与动态分析侧重电压比、电流比和功率关系；远距离输电侧重电路分析和功率损失计算。题目难度中等，区分度较好。 情境与立意： 1. 交变电流的产生与描述：交流发电机的基本原理，线圈在磁场中转动产生正弦式交变电流，考查瞬时值表达式、有效值、峰值等概念。 2. 变压器原理与动态分析：理想变压器的电压比、电流比、功率关系，负载变化或匝数变化时的动态分析。 3. 远距离输电：升压变压器、输电线、降压变压器的完整电路分析，功率损失和输电效率计算。 复习目标 1. 掌握正弦式交变电流的产生原理，能熟练写出瞬时值表达式 e=NωBS·sin(ωt)。 2. 理解交变电流的"四值"（峰值、有效值、瞬时值、平均值）的物理意义和计算方法。 3. 掌握理想变压器的基本规律：U1/U2=n1/n2，I1/I2=n2/n1（单副线圈），P入=P出。 4. 能分析变压器电路的动态变化，理解"电压输入决定输出，电流和功率输出决定输入"的制约关系。 5. 掌握远距离输电的电路模型，能进行功率损失和输电效率的计算。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 交变电流的产生与描述 知●识●解●构 1.基本模型：矩形线圈匝数N，面积S，电阻r，在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动。 2.感应电动势：e=NBSω·sin(ωt)=Em·sin(ωt)，其中Em=NBSω。 3.瞬时值表达式：e=Em·sin(ωt)（从中性面开始计时）或e=Em·cos(ωt)（从垂直中性面开始计时）。 4.有效值：E=Em/√2=NBSω/√2（正弦式交变电流）。 5.电流有效值：I=E/(R+r)。 6.电压有效值：U=IR（外电路电压）。 7.周期与频率：T=2π/ω，f=ω/2π。 8.转速与角速度：ω=2πn（n为转速，单位r/s）。 知识点1正弦式交变电流的产生与瞬时值表达式 例题1、（多选）如图所示，单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中（线圈平行于磁场），磁感应强度大小为B，，，与相互垂直且平分矩形线圈。则（　　） A．以为转轴匀速转动到图示位置时线圈中的磁通量变化率最大 B．以为转轴匀速转动到图示位置时线圈中的电流方向发生变化 C．以为转轴从图示位置起以角速度匀速转动，产生的感应电动势 D．以为转轴从图示位置起以角速度匀速转动，产生的感应电动势 变式1、如图所示为演示交变电流产生的装置图，图中线圈逆时针转动，关于这个实验，正确的说法是（     ） A．线圈每转动一周，电流方向改变1次 B．图示位置，通过线圈的磁通量为零，其变化率也为零 C．图示位置，线圈再转过，磁通量变化率最大 D．图示位置边中的感应电流方向为 变式2、（多选）福建舰采用了世界最先进的电磁阻拦系统，满足了多种舰载机的降落需求。如图所示，该系统结构两侧对称，阻拦索通过定滑轮和可动滑轮后缠绕在锥形卷扬筒上。卷扬筒可带动矩形线圈在辐射状磁场中绕中心轴同步旋转，使ab、cd边垂直切割磁感线，可动滑轮使阻拦索始终垂直于筒的转轴方向收放，不打滑。每组线圈的长为30r、宽为L、匝数为n，独立构成闭合回路，闭合回路的总电阻为R，ab、cd边所在处磁感应强度大小为B。当阻拦索在卷扬筒半径10r处时，阻拦索收放速度为v，则此时（　　 ） A．线圈ab边切割磁感线的速度大小为 B．每组线圈产生的电动势为6nBLv C．每组线圈中的电流为 D．线圈ab边所受的总安培力大小为 知识点2交变电流的“四值” 例题2、如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为，当线圈由图示位置转过的过程中，求： (1)从图示位置开始计时线圈中感应电流瞬时值的表达式； (2)通过电阻R的电荷量q； (3)驱动线圈转动的外力所做的功。 变式3、如图（甲）为一台教用发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间的变化规律如图（乙）所示。发电机线圈的内电阻为r=1 Ω，外接灯泡的电阻为R=9 Ω，则（　　） A．电压表的示数为6V B．发电机的输出功率为4W C．在1.0×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量最小 D．在2.0×10-2 s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 变式4、（多选）如图所示，半径为的绝缘筒处在辐射状磁场中（如图甲），磁感应强度大小为，方向垂直于绝缘筒向内（如图乙）。在绝缘筒表面粘贴了一张长为，宽为的薄铜片。绝缘筒右侧通过两根细金属棒与电阻相连。金属棒相互平行且间距为，左侧与圆筒接触良好。金属棒的电阻忽略，铜片接入的电阻为。绝缘筒在外力作用下以角速度按图示方向匀速转动，下列说法正确的是（     ） A．转动过程中，回路中电流恒定 B．绝缘筒转动一周克服安培力做功 C．绝缘筒转动时，铜片切割磁场产生的感应电动势为 D．若绝缘筒的角速度变成，绝缘筒转动一周电阻产生的热量变为原来的2倍 考点二变压器原理与动态分析 知●识●解●构 1.基本规律：U₁/U₂=n₁/n₂，I₁/I₂=n₂/n₁（单副线圈），P入=P出。 2.电压关系：原线圈电压U₁决定副线圈电压U₂（U₂=U₁·n₂/n₁），与负载无关。 3.电流关系：副线圈电流I₂决定原线圈电流I₁（I₁=I₂·n₂/n₁）。 4.功率关系：副线圈功率P出决定原线圈功率P入（P入=P出）。 5.动态分析口诀：“电压输入决定输出，电流和功率输出决定输入”。 6.负载变化：R减小→I₂增大→P出增大→P入增大→I₁增大，U₂不变。 7.匝数变化：n₂增大→U₂增大→若R不变，I₂增大→P出增大→I₁增大。 知识点1理想变压器的基本规律 例题3、如图所示，理想变压器的原线圈左端接一有效值为的正弦式交流电源，定值电阻，副线圈接有阻值为的定值电阻和一个滑动变阻器R（最大阻值），现电路正常工作，两块理想交流电流表的示数为，的示数为。求 (1)变压器原副线圈的匝数比k； (2)调节滑动变阻器，求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值（结果保留至小数点后两位）。 变式5、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比，副线圈接有一负载电阻和一个闪光灯，闪光灯两端的电压不小于55V时，闪光灯就会发光。已知a、b间接有V的交流电压，负载电阻，则下列说法错误的是（　　） A．1min内，闪光灯发光时间为30s B．电压表的示数为55V C．电流表的示数大于1A D．闪光灯闪光的频率为50Hz 变式6、（多选）如图甲所示，正方形线圈ABCD的边长为a、匝数为N，电阻忽略不计。线圈置于匀强磁场中，且绕垂直于磁感线的转轴转动。理想变压器原、副线圈的匝数比，电路中四只小灯泡完全相同且电阻恒定，电压表为理想电压表，若线圈ABCD以恒定角速度转动，闭合开关S后，四只小灯泡都能发光，发电机的输出电压随时间变化如图乙所示，乙图中的峰值为U，下列说法正确的是（　　） A．甲图中线圈ABCD处于图示位置时，灯L1的电流方向发生改变 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．开关S闭合时，则电压表的示数为 D．若断开开关S，则L1和L2均变暗、L3变亮 知识点2远距离输电中的功率损失与效率 例题4、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。已知发电机线圈的面积S＝0.02 m2，匝数N＝100，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度ω＝120 rad/s，用电器A与线圈串联。输电导线的总电阻R＝8 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶10，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4＝10∶1。电动机铭牌上标有“220 V，5.5 kW”字样，且正常工作。请回答下列问题： (1)求输电线路上的损耗功率ΔP； (2)升压变压器原线圈的输入电压U1和电流I1； (3)求发电机线圈电阻r。 变式7、如图是远距离输电的原理图，假设发电站输出电压恒定不变，两个变压器均为理想变压器。当用户端用电器增加导致总电阻变小时，下列说法正确的是（     ） A．升压变压器的输出电压减小 B．降压变压器的输出电压减小 C．输电线上损失的功率减小 D．发电站输出的功率不变 变式8、（多选）2024年11月19日晚，雄安1000千伏特高压变电站扩建工程投运。投运后变电站容量将从600万千伏安增长到1200万千伏安，将大幅提升新区绿电供应规模。如图所示，地发电厂输出的交流电，经升压变压器升压后输送到地再经降压变压器降压供给用户使用。升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线路上的电阻为。变压器均为理想变压器，交流电压表均为理想电压表。当单刀双掷开关接1时，电动机（内阻为）正常工作，小灯泡（额定电压为，额定电流为）正常发光，电压表的示数为。关于此电路下列说法正确的是（     ） A．电压表的示数为 B．输电线路上损失的电压为 C．电动机的输出功率为 D．将开关接2，当滑动变阻器的滑片向上滑动时灯泡变暗，滑动变阻器消耗的功率变大 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·广西·高考真题）某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220V．输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为（   ） A． B． C． D． 2．（2025·福建·高考真题）在图(a)所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图(b)所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 3．（2024·湖南·高考真题）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。当用户端接一个定值电阻R时，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，则上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为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，则上消耗的功率为6P 4．（2024·广东·高考真题）将阻值为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 B．通过电阻电流的峰值为 C．电阻在1秒内消耗的电能为 D．电阻两端电压表达式为 5．（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 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $