2023江苏版物理高考第二轮复习-专题十二　 交变电流 (一)

2023江苏版物理高考第二轮复习

专题十二交变电流

高频考点

考点一交变电流的产生与描述

基础交变电流的基本概念和基本公式。

重难交变电流的四值。

综合交变电流与电磁感应综合。

限时60分钟，正答率:/II。

基础

1.（2022广东,4,4分）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈,n,>n2,

二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点0的距离相等,且均连接阻值为R的电阻,转子

是中心在。点的条形磁铁,绕。点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、

自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是（）

A.两线圈产生的电动势的有效值相等

B.两线圈产生的交变电流频率相等

C.两线圈产生的电动势同时达到最大值

D.两电阻消耗的电功率相等

答案B

2.（2021北京,5,3分）一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（）

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z/A

2-

1.304(15z7s

A.在t=0.4s时电流改变方向

B.该交变电流的周期为0.5s

C.该交变电流的表达式为i=2cos5口tA

D.该交变电流的有效值为苧A

答案C

3.（2021浙江6月选考,5,3分）如图所示,虚线是正弦交流电的图像,实线是另一交流电的图像,它们的

周期T和最大值I：相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（）

B.U=yUm

C.U>--UmD.U<yUm

答案D

4.（2020海南,3,4分）图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用1,

和L表示甲和乙两电流的有效值，则（）

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乙

A.I,：L=2：1B.I.:I2=l：2

C.L：I2=l：V2D.I,：I2=V2：1

答案I)

5.（2022江苏扬州期中,4）手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时,其磁通量随时间按如图所示

的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时,下列说法正确的是（）

B.穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半

C.交流电压的最大值变为原来的一半

D.交流电压的有效值变为原来的近倍

答案C

重难

6.（2021天津,3,5分）如图所示，闭合开关后,R=5Q的电阻两端的交流电压为u=50/sin10tV,

电压表和电流表均为理想交流电表，则（）

A.该交流电周期为0.02s

B.电压表的读数为100V

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C.电流表的读数为10A

D.电阻的电功率为1kW

答案C

7.（2021江苏宿迁模拟,5）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知

发电机线圈内阻为10Q,外接一只电阻为90Q的灯泡,如图乙所示,则（）

e/V

22OV21

0

-2206

A.电压表的示数为220V

B.线圈转动的角速度为100口rad/s

C.0.02s时线圈在垂直于中性面的位置

D.电路中的电流方向每秒改变50次

答案B

综合

8.（2022江苏盐城期末,7）如图甲所示,自耦变压器的原线圈与N匝、半径为x的圆形线圈（图中未画全）

相连,副线圈与定值电阻R构成回路，图示位置副线圈的匝数为原线圈匝数的线圈内有垂直线圈平面

向里的磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化。不考虑电阻随温度的变化以及线圈的电阻,下列说法正

确的是)

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乙

A.图示位置,定值电阻两端的最大电压为2后；；NBO

B.图示位置，定值电阻消耗的电功率为笔手

C.若磁感应强度的变化周期减小,则变压器的输出功率将减小

D.若自耦变压器的滑片P顺时针转动，则通过原线圈的电流增大

答案B

9.（2021江苏,12,8分）贯彻新发展理念,我国风力发电发展迅猛,2020年我国风力发电量高达4000亿

千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动。

已知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.20T,线圈的匝数为100、面积为0.50电阻

为0.60Q。若磁体转动的角速度为90rad/s,线圈中产生的感应电流为50A,求：

⑴线圈中感应电动势的有效值E;

⑵线圈的输出功率匕

答案(1)45072V(2)30kW

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10.（2022江苏南通如皋二模,12）一种振动发电装置的示意图如图甲所示,半径r=0.10m、匝数N=20的

线圈套在永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向且均匀分布（其右视图如图乙所示），线圈上各处所

在位置的磁感应强度大小均为B=0.20T,线圈的电阻R,=0.5Q，它的引出线接有R2=9.5Q的灯泡L。

施加外力推动线圈框架的P端,使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示,已知v取向右为正。

求：

⑴线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小L；

⑵线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q.

答案（1）8V（2）0.32J

11.（2012江苏单科,13,15分）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形

成的两磁场区域的圆心角a均为gm,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abed的边长ab=cd=l、

bc=ad=21o线圈以角速度3绕中心轴匀速转动,be和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处

的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求：

⑴线圈切割磁感线时,感应电动势的大小以；

⑵线圈切割磁感线时,be边所受安培力的大小F;

（3）外接电阻上电流的有效值I。

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4NBl2bi

答案（1）2NB1%

3(r+R)

考点二变压器远距离输电

基础变压器的基础知识。

重难变压器的动态分析和远距离输电分析。

综合变压器的综合分析。

限时60分钟,正答率:/14。

基础

1.（2020江苏盐城三模,1）“新冠肺炎”席卷全球,某汽车厂决定改建生产线转产口罩，原生产线工作电

压为380V,而口罩机工作电压为220Vo现在需要变压器来进行降压,若变压器原线圈匝数为1900.

则副线圈匝数为（）

A.110B.220C.1100D.2200

答案C

2.（2020江苏单科,2,3分）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈

匝数较少，串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器（）

A.是一种降压变压器

B.能测量直流电路的电流

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C.原、副线圈电流的频率不同

D.副线圈的电流小于原线圈的电流

答案D

3.（2021广东,7,4分）某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生

近似正弦式交流电,周期为0.2s,电压最大值为0.05V,理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电

路，原、副线圈匝数比为1：60。下列说法正确的是（）

永.铁_1I

g।充《电路

螺线管

A.交流电的频率为10Hz

B.副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

答案B

4.（2019江苏单科,1,3分）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10,当输入电压增加20V时,输出

电压（）

A.降低2VB.增加2V

C.降低200VD.增加200V

答案D

5.（2022江苏淮安调研,5）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R..凡和艮，的阻值分别为12Q、

1。和4。"为理想交流电流表,u为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电

流表的示数为I；当开关S闭合时，电流表的示数为41。该变压器原、副线圈匝数比为（）

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R,

R2

及3

A.7B.6C.5D.4

答案B

6.（2022江苏南通月考,7）如图所示,理想变压器原线圈接有一阻值为R的电阻,理想电压表V,的示数为

110V,副线圈匝数为1100,接有一个阻值恒为R的灯泡。绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表也

其示数为0.20V。已知RL：R=4：1,则原线圈的匝数为（）

>

r

d-

dI

而

—c

c■

c■

c■

c■

:c■A

d■

c■L

-一

o-r-

A.225B.550C.1100D.2200

答案B

重难

7.（2017北京理综,16,6分）如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220V2sin100”t（V）的交流电源上,

副线圈接有R=55Q的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2：1,电流表、电压表均为理想电表。下列说

法正确的是（）

A.原线圈的输入功率为220V2W

B.电流表的读数为1A

C.电压表的读数为110g

D.副线圈输出交流电的周期为50s

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答案B

8.(2021江苏新高考适应卷,7)小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相

同的两卷A、B来模拟输电线路,忽略导线的自感作用。其中T,为理想升压变压器,T,为理想降压变压器,

两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等。两次实验中()

电源

O-------

图1图2

A.都接直流电源

B.A两端的电压相等

C.A损耗的功率相等

D.图1中A的电流较大

答案1)

9.(2022江苏镇江调研,7)如图是进行变压器演示实验的示意图,在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了

匝数分别为m的两个线圈。线圈m与开关8、干电池队交流电源法构成电路，交流电源法的电动

势e=6近sin100口t(V),线圈m与开关S”灵敏电流表G、交流电压表V构成电路。贝(]()

A.若S接“1”，在将％接“3”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转

B.若邑接“3”，在将，接“1”的瞬间灵敏电流表指针不发生偏转

C.若Si接“2”，在邑接“4”后,电压表指针的摆动频率为驷

nl

D.若&接“2"，S,接“4”，稳定后电压表的读数为强(V)

nl

答案I)

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10.（2022江苏连云港六校联考,8）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为k电源电压u=/U

sin3t,定值电阻R、1%（阻值未知）两端电压分别为IL、瓦理想交流电压表V的示数为U“R、Ra.L

消耗的功率分别为R、氏也关于电路中电压及电功率的关系，下列说法正确的是（）

A.U、=&UB.U=lh+Ub

na

C.段吗1D.P产P2+P1

P?naU2

答案c

11.（2020山东,5,3分）图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n,:3=22：3,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15Q,额定电压为24V.定值电阻R尸10。、兄=5

Q,滑动变阻器R的最大阻值为10Q。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（）

乙

A.1QB.5QC.6QD.8Q

答案A

综合

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12.（2022湖南,6,4分）如图,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头Pi初始位置在副线圈正中间,

输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R的阻值为R,滑动变阻器R的最大阻值为9R,滑片

初始位置在最右端。理想电压表⑨的示数为U,理想电流表0的示数为1。下列说法正确的是（）

A.保持P，位置不变,P,向左缓慢滑动的过程中,1减小,U不变

B.保持R位置不变,P：,向左缓慢滑动的过程中,R消耗的功率增大

C.保持P,位置不变,R向下缓慢滑动的过程中,1减小,U增大

D.保持2位置不变,Pi向下缓慢滑动的过程中,R消耗的功率减小

答案B

13.（2022山东,4,3分）如图所示的变压器,输入电压为220V,可输出12V、18V、30V电压,匝数为

m的原线圈中电压随时间变化为u=&cos（100”t）。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示

数为0.1V。将阻值为12Q的电阻R接在BC两端时，功率为12W。下列说法正确的是（）

I-----°A

k_。8

[~~°C

A.m为1100,&为220V

B.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4A

C.若将R接在AB两端,R两端的电压为18V,频率为100Hz

D.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5A,周期为0.02s

答案I）

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14.（2021湖北,6,4分）如图所示,理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电,副线圈接入最大阻值

为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻,在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（）

A.电流表人示数减小

B.电流表A2示数增大

C.原线圈输入功率先增大后减小

D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大

答案A

勿/比勿T曰

1.易混:交变电流的四值（2019天津理综,8.6分）（多选）单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕

与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量中与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是

（）

A.时刻线框平面与中性面垂直

B.线框的感应电动势有效值为华

C.线框转一周外力所做的功为噜

D.从t=0到t=：过程中线框的平均感应电动势为空

答案BC

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2.易错:串反并同的应用条件I（2020北京,9,3分）如图所示,理想变压器原线圈接在u=Umsin（31+6）

的交流电源上,副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）

A.电流表生的示数减小

B.电压表％的示数减小

C.电压表％的示数不变

D.电流表儿的示数不变

答案A

3.易错:物理量的变化I（2018天津理综,4,6分）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机

（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V

的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的玄则（）

A.R消耗的功率变为手

B.电压表V的读数变为机

C.电流表A的读数变为21

D.通过R的交变电流频率不变

答案B

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4.疑难:物理量的变化I（2021湖南,6）如图,理想变压器原、副线圈匝数比为n,：输入端C、D接入电

压有效值恒定的交变电源，灯泡3、L的阻值始终与定值电阻区的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从

a端滑动到b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（）

［引

A.L先变暗后变亮,L一直变亮

B.L先变亮后变暗,L一直变亮

C.L先变暗后变亮,L先变亮后变暗

D.L先变亮后变暗,L：先变亮后变暗

答案A

题型模板

题型一变压器动态变化模型

典型模型

模型特征:变压器匝数比不变、负载电阻变化,是最常见的动态变化模型。

1.（2015安徽理综,16,6分）图示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两

端,R。为定值电阻,R为滑动变阻器。现将滑动变阻器的滑片从某一位置滑动到另一位置,观察到电流表

Ai的示数增大了0.2A,电流表A：，的示数增大了0.8A,已知各表均为理想交流电表,下列说法正确的是

（）

A.电压表明、%示数都增大

B.滑动变阻器滑片是沿d-c方向滑动的

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c.电压表V。示数不变,V3示数减小

D.该变压器是升压变压器

答案C

变式题型

题型特征:变式1：变压器匝数改变。变式2:含有二极管或电容器的类型。变式3:综合型。

2.变式1（2016江苏单科,4,6分）一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b

间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为5

的交变电流时,c、d间的输出电压为U2o在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（）

ao—

bo—

A.U2>UbU降低

B.U2XJ1,U2升息1

C.U2<U1,c降低

D.UzVUbUz升高

答案C

3.变式2I（2020云南镇沅一中期末）（多选）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为m、原

线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。

假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b两端和c、d两端的电压分

别为Uab和上,则（）

A.Uab•Ucd=m•112

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B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小

C.负载电阻的阻值越小,c、d间的电压几越大

D.将二极管短路,电流表的读数加倍

答案BD

4.变式31（2015天津理综,6,6分）（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比和滑动变阻器R,P为滑动变阻器

的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，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

答案BC

题型二远距离输电模型

典型模型

模型特征:讨论输电功率损失问题。

1.（2012天津理综,4,6分）通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不

变,输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为Plo若将副线圈与

原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为％则P；和B/Pi分别为（）

.PR1

A-W'n

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「PR1

仁而，我

D.（/4

答案D

变式题型

题型特征:变式1：讨论输电电压损失问题。变式2:输电过程分析。

2.变式11（2018江苏单科,2,3分）采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线

上损耗的功率减小为原来的去输电电压应变为（）

A.55kVB.110kV

C.440kVD.880kV

答案C

3.变式21（2020浙江7月选考,11,3分）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW,发电机的

电压5=250V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8Q,在用户端用降压变压器把电压降为

U.=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IF40A

B.输电线上的电流I线=625A

C.降压变压器的匝数比n3:n.F190：11

D.用户得到的电流L.=455A

答案C

实践应用

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4.（2010浙江理综,17,3分）某水电站,用总电阻为2.5Q的输电线输电给500km外的用户,其输出电

功率是3X10'kWo现用500kV电压输电,则下列说法正确的是（）

A.输电线上输送的电流大小为2.0X105A

B.输电线上由电阻造成的损失电压为15kV

C.若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9X108kW

D.输电线上损失的功率为△P=4,U为输电电压,r为输电线的电阻

答案B

5.（2006广东理综,14,12分）某发电站的输出功率为10'kW,输出电压为4kV,通过理想变压器升压后向

80km远处用户供电。已知输电线的电阻率为P=2.4X10-8。•m,导线横截面积为1.5X10，m；输电

线路损失的功率为输出功率的4%,求：

（1）升压变压器的输出电压；

（2）输电线路上的电压损失。

答案（1）80000V（2）3200V

情境应用

简单熟悉情境

1.物理生活I（2022江苏苏北六市联考,3）某小组探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系:

可拆变压器如图所示，铁芯B可以安装在铁芯A上形成闭合铁芯。将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，

匝数分别选择n,=800、n2=100,原线圈与16V正弦式交流电源相连,用理想电压表测得输出电压U2=lV,

输出电压测量值明显小于理论值,可能的原因是（）

A.原线圈匝数n＞小于800

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B.副线圈匝数m大于100

C.副线圈阻值较大

D.铁芯B没有安装在铁芯A上

答案D

2.物理科技I（2022江苏连云港六校联考,5）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现

碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体,特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和

的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高