2021物理高考一轮培优教师用书 十二　交变电流试题部分

专题十二交变电流

备考篇

【考情探究】

课标解读

考情分析备考指导

考点内容

交变电流的产通过实验，认识交变电流。能用公式和考查内容

生及描述图像描述正弦交变电流1.交变电流的产生及变化规律。

2.交变电流的“四值”及应用。

I.通过实验.探究并了解变压器原、副线本专题属于边缘章节，不是重点知识.

3.理想变压器的工作原理与规律。

圈电压与匝数的关系。一般会以选择题的形式考查各个知

4.理想变压器的动态电路分析。

2.知道远距离输电时通常采用高压输识点。复习时重点关注理想变压器电

5.远距寓输电的模式以及电压和功率损耗。

变压器、电能的电的原因。路中原、副线圈与各物理量之间的制

命题趋势

输送3.了解发电机和电动机工作过程中的约关系。弄清交变电流的产生,理想变

1.以选择题为主.重点考查交变电流的“四值”

能量转化。压器的工作原理.远距离输电的特点

及理想变压器。

4.认识电磁学在人类生活和社会发展

2.会与现代科技.实际生产、生活相联系进行

中的作用

命题

【真题探秘】

第1页共24页

『寺.旻焦耳定律、交变电流的有效

关葭传总/:•

术热量，可）（2018课标III,16,6分）一电阻接到方波交流电源上.在一个周

利用鱼耳定,量为。.；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周

、关硬信息2:给出电a冰值，注忐不

期内产生的热量为。卜该电阻上电压的峰值均为小,…周期均为兀

律&=I：RT=j-T.向电a,布放值不同.

4科.如图所示。则Q-：Q正等于

-------------------------------------

次何方式针对通过两种电流一个周期

麦城,信总5:/内产生热量的求解，给出热量之比的四

方波灰济也个取值，平行排列.

a,有效值一%

为%.

B./T：IC.1：2D.2：I

支限信总4：正孙女油电a,

布旗4支为了二，

冬巢D本超考查交变电流的有效值及焦耳定津

根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得.--------------------------------------------------------

息除■今柘（1）根据方波图像算出方波交流电源一个周期

()二生.x+-/T_/

Q才一不~2~T=内产生的热量；

RK

2R（2）根据正弦图像算出正弦交流电源一个周麻内产生的热量;

1说2两种电流一个周期产生热量进行比较即可，

------------T,故—,选项D正确（3）

2R。;

另钙警*正弦式交变电流的有效值是其峰值的废，其他交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系

基础篇

【基础集训】

考点一交变电流的产生及描述

1.（2019广东百校联考」5,6分）一交流电压的瞬时值表达式为U=200A/2sin50m（V）,下列判断正确的是（）

A.该交流电压的频率为50Hz

B.t=0.01s时，该交流电压的瞬时值为50V2V

C.直接用电压表测该交流电压.其示数为200收V

D.若将该交流电压加在阻值为2kC的电阻两端，则电阻的发热功率为20W

答案D

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2.如图所示,(a)-(b)f(c)f(d)f(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=l„,sin3t

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，感应电动势最小,ab边感应电流方向为b-a

答案C

3.(2019惠州杨侨中学模拟,16,6分)图甲为一台小型发电机示意图，产生的感应电动势随时间变化如图乙所示。

已知发电机线圈的匝数为100匝，电阻r=2Q外电路的小灯泡电阻恒为R=6Q,电压表、电流表均为理想电表。

下列说法正确的是()

A.电压表的示数为4V

B.电流表示数0.5A

C.1秒内流过小灯泡的电流方向改变25次

D.线圈在t=lxl0-2s时磁通量为0

答案B

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4.如图所示电路，电阻Ri与电阻R?串联接在交流电源上.且R>=R2=10Q,正弦交流电的表达式为u=20V2sin

100m（V}Ri和理想二极管D（正向电阻为零,反向电阻为无穷大）并联.则R?上的电功率为（）

I—I-------

凡用

O〜O

AR

A.10WB.15WC.25WD.30W

答案C

考点二变压器、电能的输送

5.（多选）如图所示.电源输出电压不变，要使电路中电流表示数变大,可采用的方法有（）

A.将R上的滑片向上移动

B.将R上的滑片向下移动

C.将开关S掷向1

D.将开关S掷向2

答案AD

6.（2019汕头七校联考,18,6分）如图所示是一台理想自耦变压器,在a、b之间接电压不变的正弦交流电.电流

表为理想交流电流表。变压器调压端的滑动头P原来处于到线圈下端的距离为线圈长度的三分之一处，电阻

箱的阻值为Ro若将滑动头P向上移到最高处，并调节电阻箱的阻值为R',使电流表的示数变为原来的两倍.

则R'等于（）

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ppp

A2RB.-C.zD.-

答案D

7.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比m:m:n?=3：I：1,三个灯泡的规格均相同.此时Li的功率为P。

假定灯泡的电阻不随电压变化而改变，则下列说法正确的是（）

A.L2的功率为gB.L?的功率为［

C.Ii：h=3：1D.Ii：12=1:3

答案B

8.（2019汕头一摸.16,6分）如图所示为远距离输电的原理图。发电厂输出的电压恒定,升压、降压变压器均为

理想变压器。由于用户负载的变化会造成其得到的电压变化，供电部门要实时监控。监控电表为理想电表。

若某次监测发现电压表V?的示数减小。则下列判断正确的是（）

A.电流表Ai的示数增大

B.电流表A?的示数减小

C.电压表Vi的示数增大

D.输电线损失的功率减小

答案A

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口/TO

【综合集训】

拓展一交变电流的产生及变化规律

1.（2019佛山二模.16,6分）如图电动机线框abed的面积为S,匝数为n.匀强磁场磁感应强度为B,线框平面与磁

场平行。若此时闭合开关，则下列说法正确的是（）

~52

A.该线框将会顺时针转动

B.转动过程中线框中电流和流过R的电流方向都不变

C.若同时调转电极和磁极方向，则线框的转动方向改变

D.线框转过90。时,穿过线框平面的磁通量最大.且为nBS

答案A

拓展二交变电流“四值”的求解和应用

2.（2020届湛江调研,18,6分）图甲为发电机构造示意图,线圈匀速转动.产生的电动势随时间变化规律如图乙

所示。发电机线圈的内阻为10。，外接电阻阻值为100£2,下列说法正确的是（）

A.线圈转动的角速度为5Onrad/s

B.t=0.01s时.穿过线圈的磁通量为零

C.电流表的示数为2.8A

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D.电压表的示数为200V

答案D

拓展三理想变压器基本关系的应用

3.（2020届广东七校联考.19,6分）（多选）如图所示,甲为理想自耦变压器,A、P分别是可以滑动的触头。变压器

输入图乙所示的交流电压，则（）

|u/V

V/0.020.03«/8

______________________-220J2L-------

甲乙

A.通过滑动变阻器的交变电流的频率为50Hz

B.滑动变阻器两端的电压等于220V

C.触头A向下滑动时.滑动变阻器消耗功率变大

D.触头P向下滑动时.滑动变阻器消耗功率变小

答案AC

4.（2020届广东六校联考,10,4分X多选）如图所示,R为定值电阻,A、B、C为三个完全相同的灯泡，灯泡正常工

作时的电阻也为Ro灯泡的额定电压和额定电流分别为Uo和loo理想变压器原、副线圈的匝数分别为n、

m,交流电源的电压为U。若A、B、C均正常发光,设流过R的电流为IR,流过A的电流为1A,流过B的电流

为1B,则下列关系式中正确的是（）

R

LJO-

A.IR=3IBB.U=4UO

C.IR=IA+IBD.m:n2=l:2

答案ABD

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5.（2019珠海香洲区模拟.18,6分）如图为某种型号手机充电器的简化电路图，其中副线圈的中心抽头有一根引

线，该装置先将市网电压通过一个小型变压器后.再通过理想二极管D连接到手机电源上。已知原、副线圈

的匝数比为22：1.若原线圈中输入的电压为u=220金sin314t（V）,则下列说法正确的是（）

手机电源

A.手机电源得到的是脉动直流电，其频率为50Hz

B.手机电源得到的是正弦交流电，其频率为50Hz

C.该装置正常工作时手机电源获得的电压为5V

D.若其中一个二极管烧坏不能通电.另一个还能工作.此时手机电源获得的电压为2.5V

答案C

拓展四远距离输电问题

6.（2019茂名化州二模,20,6分）（多选）如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变

压器.发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变。在用电高峰期.随着发电厂输出功率的增大，下列说法正

确的是（）

A.升压变压器的输出电压增大

B.用户端交流电的频率减小

C.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

D.用户端的电压减小

答案CD

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7.（2019清远模拟.19,6分）（多选）如图所示，一个小型水电站.其交流发电机的输出电压5一定.通过理想升压

变压器T.和理想降压变压器T2向远处用户供电.输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U,

和Pl,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2,T2的输入电压和输入功率分别为5和P3,它的输出电压和输

出功率分别为5和Pa。下列说法正确的是（）

A.当用户的用电器增加时,U2、U3、LU均变小

B.输电线的总电阻R两端的电压等于（U2+U3）,且随用户的用电器增加而增加

C.输电线上损失的功率为粤，且随用户的用电器增加而增加

D.要减小线路的损耗.应增大升压变压器的匝数幡同时应增大降压变压器的匝数筑

答案CD

应用篇

应用理想变压器的动态分析

【应用集训】

1.（2019深圳宝安中学等七校联考,15,6分）图为某应急供电系统原理图。若发电机内部线圈面积为S,匝数为

N.磁感应强度为B,输电线电阻为R。,发电机线圈转动角速度恒为皿则（）

应急供电系统

A.图示位置,发电机中线圈的磁通量最大

B.用户得到的交变电流的频率为半

C.发电机线圈感应电动势的有效值为NBSco

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D.当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动

答案D

2.（2019深圳红岭中学四模.17,6分）远距鹰输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器，输

电线等效电阻为R。下列说法正确的是（）

A.当开关Si由a改接为b时，电压表示数变大

B.当开关Si由a改接为b时，电流表示数变大

C.闭合开关S2后.电压表示数变大

D.闭合开关S?后.电流表示数变大

答案D

【五年高考】

A组基础题组

1.（2017天津理综.6,6分）（多选）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速

转动.穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2。,则（）

A.t=0时，线圈平面平行于磁感线

B.t=ls时，线圈中的电流改变方向

C.t=1.5s时.线圈中的感应电动势最大

D.一个周期内，线圈产生的热量为87J

答案AD

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2.（2015四川理综46分）小型手摇发电机线圈共N匝.每匝可简化为矩形线圈abed,磁极间的磁场视为匀强磁

场.方向垂直于线圈中心轴00：线圈绕00,匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的

最大值都为前,不计线圈电阻，则发电机输出电压（）

A.峰值是eoB.峰值是2eo

C.有效值是-yNeoD.有效值是V2Ne<>

答案D

3.（2019江苏单科」,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

4.（2015广东理综.15,4分）图为气流加热装置的示意图.使用电阻丝加热导气管.视变压器为理想变压器，原线

圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P,使输出电压有效值由220V降至11（）V。调节

前后（）

A.副线圈中的电流比为1:2

B.副线圈输出功率比为2：1

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C.副线圈的接入匝数比为2：1

D.原线圈输入功率比为1:2

答案C

5.（2016江苏单科,4,3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Ui的交变电流时,c、d间

的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（）

A.UAUiUz降低B.UAUilh升高

C.U2<Ui,Uz降低D.U2<UI,UZ升高

答案C

6.（2017北京理综.16,6分）如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220企sin100m（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220企W

B.电流表的读数为1A

C.电压表的读数为110注V

D.副线圈输出交流电的周期为50s

答案B

7.（2016四川理综26分）如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减

少相同匝数,其他条件不变，则（）

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A.小灯泡变亮

B.小灯泡变暗

C.原、副线圈两端电压的比值不变

D.通过原、副线圈电流的比值不变

答案B

8.（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*输电电压应变为（）

A.55kVB.HOkVC.440kVD.880kV

答案C

B组综合题组

1.（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（）

B.线框的感应电动势有效值为上曹

C.线框转一周外力所做的功为空箕

D.从t=0至过程中线框的平均感应电动势为噤

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答案BC

2.（2015课标I,16,6分）一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相

同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上.如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为

U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为1<,则（）

A.U=66V,k=1B.U=22V,k=i

C.U=66V,k=1D.U=22V,k=i

答案A

3.（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R<>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

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4.（2018天津理综46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1、U,R消耗的功

率为P。若发电机线圈的转速变为原来的去则（）

A.R消耗的功率变为夫B.电压表V的读数变为gu

C.电流表A的读数变为21D.通过R的交变电流频率不变

答案B

5.（2016课标H1,19,6分）（多选）如图.理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压

U为灯泡额定电压的10倍时，两灯均能正常发光，下列说法正确的是（）

A.原、副线圈匝数比为9：I

B.原、副线圈匝数比为1:9

C.此时a和b的电功率之比为9：1

D.此时a和b的电功率之比为1:9

答案AD

6.（2016课标1,16,6分）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻Ri、R?和R?的阻值分别为3Q、1Q和

4C,6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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A.2B.3C.4D.5

答案B

7.（2016天津理综,5,6分）如图所示,理想变压器原线图接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法

正确的是（）

A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,Ri消耗的功率变大

B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大

C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A.示数变大

D.若闭合开关S,则电流表Ai示数变大、A2示数变大

答案B

8.（2016课标10,21,6分）（多选）如图.M为半圆形导线框,圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为

ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内:两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂

直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始.分别绕垂直于纸面且过OM和ON•的轴，以相同的周期T

逆时针匀速转动，贝lj（）

XXXXXXX

A.两导线框中均会产生正弦交流电

B.两导线框中感应电流的周期都等于T

C.在t=：时,两导线框中产生的感应电动势相等

D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等

答案BC

第16页共24页

9.（2015福建理综.15,6分）图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数

分别为m、在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinwt的交流电源.若输送电功率为P.输电线的总电阻为

2r,不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（）

答案C

C组教师专用题组

1.（2014山东理综,17.6分）（多选）如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交流电源上。

闭合开关S后.用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A„以

下判断正确的是（）

A.变压器输入功率为484W

B.通过原线圈的电流的有效值为0.6A

C.通过副线圈的电流的最大值为2.2A

D.变压器原、副线圈匝数比ni：n2=ll:3

答案BD

2.（2015海南单科』0,5分）（多选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1,原线圈与一可变电阻串联后,

接入一正弦交流电源:副线圈电路中固定电阻的阻值为Ro,负载电阻的阻值R=11R。,⑨是理想电压表。现将

负载电阻的阻值减小为R=5R（＞,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为5.0VJIJ（）

第17页共24页

A.此时原线圈两端电压的最大值约为34V

B.此时原线圈两端电压的最大值约为24V

C.原线圈两端原来的电压有效值约为68V

D.原线圈两端原来的电压有效值约为48V

答案AD

3.（2014江苏单科,3,3分）远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为m、m.电压分

别为Ui、U2,电流分别为h、L,输电线上的电阻为Ro变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（）

C.IiUi=/^RD.IIUI=I2U2

答案D

4.（2015安徽理综,16,6分）图示电路中,变压器为理想变压器ab接在电压有效值不变的交流电源两端,Ro为

定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个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A2的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是（）

A.电压表Vi示数增大

B.电压表V2、V3示数均增大

C.该变压器起升压作用

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D.变阻器滑片是沿c-d的方向滑动

答案D

【三年模拟】

时间:40分钟分值:66分

选择题（每小题6分，共66分）

1.（2020届梅州第一次检测,20）（多选）在匀强磁场中.一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲

所示.产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（)

A.t=0.005s时线圈平面与磁场方向平行

B.l=0.010s时线圈的磁通量变化率最大

C.线图产生的交变电动势频率为50Hz

D.线图产生的交变电动势有效值为311V

答案AC

2.（2019潮州二模.14）理想变压器的原、副线圈匝数比为3：I,通过电压传感器测得副线圈两端电压随时间变

化的图像如图所示,贝11（）

A.变压器输入端的电压为3（）V

B.变压器输入端的交流电频率为2（X）Hz

C.若在输出端接10Q的电阻，其电功率应为10W

D.若在输出端接20Q的电阻，其电功率应为2.5W

第19页共24页

答案D

3.（2020届广东摸底,18）一理想变压器与电阻R、交流电压表V、电流表A按图甲所示方式连接,R=10C,变

压器的匝数比为荒=半。图乙是R两端电压U随时间变化的图像,Um=10或Vo下列说法中正确的是（）

A.通过R的电流iR=V2cos50m（A）

B.电流表A的示数为0.1A

C.电流表A的示数为普A

D.电压表V的示数为10V2V

答案B

4.（2020届惠州调研,19）（多选）如图a,理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1.与副线圈相连的两个灯泡完全

相同、电表都为理想电表。原线圈接上如图b所示的正弦交流电.电路正常工作。闭合开关后,下列说法正确

的是（）

0

如（X102A）

-22071

A.电压表示数增大

B.电流表示数不变

C.变压器的输入功率增大

D.经过灯泡的电流频率为25Hz

答案BC

5.（2019广东六校联考,16）钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量大电流.其原理如图。若初

级线圈与二级线圈的匝数比为1:500,电流表A的示数为1AJI］（）

第20页共24页

A.钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯

B.钳形电流表能够用来测量直流电的电流

C.被测电路电流的平均值为500A

D.被测电路电流的最大值为500A

答案A

6.（2019汕头二模.18）如图甲所示.理想变压器原、副线圈匝数比为22：I,原线圈接入如图乙所示的正弦交流

电，副线圈回路中接有理想电流表®、定值电阻R（阻值为10。）、二极管（正向电阻为零,反向电阻为无穷大）

A.副线圈中的电流为交变电流，其频率等于100Hz

B.电流表的示数为1A

C.变压器输入的电功率14W

D.若将开关断开，