交变电流-2025年江苏高考物理复习专练（解析版）

重难点13交变电流

<1

圣营题趋势

考点三年考情分析2025考向预测

高考对交变电流的命题趋势是注重基础知识的掌握、图像分析能力

考点1交变电流年江苏题

2020的培养、函数表达式的应用、实际应用场景的考查以及综合分析能

考点2变压器及远距2021年江苏题

力的提升。考生在备考过程中需要全面复习，不仅要掌握理论知识，

离输电

还要学会如何将这些知识应用到实际问题的分析和解决中。

<1

重难诠释

【情境解读】

磁通量最大，磁通量的变

化率为零

两个特殊

位置

磁通量为零，磁通量的变

化率最大

交变电流的产生和描述—-

峰值Em=NBSa

e=Emsincot

瞬时值—

ii-Umsincot

交流电的i-Imsind

描述

平均值—A①

E=N—

有效值

热效应

理想变压器与电能的输送

【高分技巧】

1.交变电流的产生及描述

（1）瞬时值：交流电某一时刻的值，常用e、小i表示，用于计算线圈某时刻的受力情况。

【技巧点拨】交变电流瞬时值表达式的书写

①确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式号=nBSco,IM=—求出相应峰值。

R+r

②明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如:

I、线圈在中性面位置开始计时，则对图像为正弦函数图像，函数表达式为，=IMsincot.

II、线圈在垂直于中性面的位置开始计时，则》图像为余弦函数图像，函数表达式为力=IMcoscot.

（2）最大值：EM=nBSco,最大值&（UM，*）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内

哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。

（3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内，跟某一交流电能使同一

电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。

【技巧点拨】计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热等）以及确定保险丝的熔断电流

等物理量时，要用有效值计算.在正弦交流电中，各种交流电器设备上“铭牌”上所标的一般是有效值，及

交流电表上的测量值都指有效值。

———△①一E

（4）平均值：E=Blv,E=n——，I=------用于计算通过电路截面的电荷量

△tR+r

（5）周期和频率

①周期T：交流电完成一次周期性变化所需的时间.在一个周期内，交流电的方向变化两次。

277

②频率力交流电在1S内完成周期性变化的次数.角频率：。=学=2妙。

2.变压器电路的动态分析

常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况:

（1）匝数比不变的情况（如图所示）

①仿不变，根据5:U2=m:“2,输入电压Ui决定输出电压Uz,不论负

载电阻R如何变化，U2不变.

②当负载电阻发生变化时，5变化，输出电流6决定输入电流小故人

发生变化。

③/2变化引起「2变化，Pl=P2,故尸1发生变化。

（2）负载电阻不变的情况（如图所示）

①5不变，区发生变化，故5变化。

九2

②R不变，变化，故发生变化。

TJ2

③根据鸟=P2发生变化，再根据P1=P2,故Pl变化，Pl=t71Zl，

Ui不变，故发生变化。

3.远距离输电的三个易错点

（1）输电线上损失的功率6员=—,u应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压。

（2）输电导线损耗的电功率:珠=,因此，当输送功率一定时，输电电压增大到原来的

力倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的

n

（3）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，而不是“送多少用多少“，说明原线圈电流由副线圈电

流决定。

限时提升练

（建议用时：40分钟）

1.（2021•江苏•高考真题）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0.2T,线圈的匝数为100、面积为0.5n?,电阻为0.6C,

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:

(1)线圈中感应电动势的有效值E；

(2)线圈的输出功率产。

接外电路

【答案】(1)6.4x102v；(2)3.1X104W

【解析】（1）电动势的最大值纥="«0

有效值石=口

ER厂NBSco

斛得E=-7=~

带入数据得Ex6,4X102V

(2)输出电压U=E—/r

输出功率尸=/U

解得P=/("-〃)

代入数据得尸=3.1xl（）4W

2.（2020•江苏•高考真题）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（)

电路

B.能测量直流电路的电流

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

【解析】原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。电流互感器的工作原理

是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。电流互感器不会改变电流的频率，只改变电

流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副

线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。故选D

3.（2024.江苏南京、盐城.三模）如图所示，理想变压器的原线圈与电阻舄串联后接入正弦式交流电。

变压器原、副线圈的匝数比4：%=2：L电路中定值电阻凡、&、&、6的阻值相同，交流电压表为

理想电压表。开关S闭合前后，电压表示数之比为（）

【答案】B

【解析】设输入电压为u,开关s闭合前原线圈电流为/,电压表示数为U1，电流为开关s闭合

后原线圈电流为电压表示数为电流为,2,开关S闭合前由理想变压器电流关系知7=生

/]〃1

解得

2

U-IR.n.

由理想变压器电压关系知TT=—

qn2

u__a-

则2（&+用）=21

U]n2

,4

代入得以=—U

9

r

开关s闭合后有了=一

解得/'="

2

U-I'R,n.

由理想变压器电压关系知TT=—

U?”2

jrU

u--------z--------------2---------------v-K]

（„R.R,）

则2凡+—

I"+RJJ

U,n7

3

代入得U,=—U

一7

U.28

则［厂=57，B正确。故选B。

4.（2024.江苏临江高中.三模）如图所示，理想变压器输入端。、6间接入电压有效值恒定的交变电流,

%、&为定值电阻，灯泡L］、L2的阻值恒定。在滑动变阻器R的滑片从上端滑到下端的过程中，两个灯

泡始终发光且工作电压在额定电压以内，则下列说法正确的是（）

A.L1变亮，L?变亮B.L］变亮，L?变暗

c.L］变暗，L?变暗D.L］变暗，L?变亮

【答案】D

【解析】令原副线圈两端电压与电流分别为U1、。2、12,令副线圈所在电路总电阻为凡），若将

2

(ATT(、2

变压器与负载等效为一个电阻，则等效电阻的阻值为&=--^=—4，当滑动变

\n2J72\n2y

阻器R的滑片从上端滑到下端的过程中，负载总电阻增大，等效电阻增大，令。、6间接入电压有效值。0,

7uo

根据欧姆定律有L=D:D,可知，通过灯泡L］的电流减小，L］变暗，由于灯］,可知,

"灯1+&

U［n,

原线圈两端电压增大，根据电压与匝数的关系有《十o结合上述可知，副线圈两端电压增大，根据欧

姆定律可知，通过灯泡L2的电流增大，L2变亮，即L1变暗，L?变亮。故选D。

5.（2024.江苏扬州新华中学.二模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1,电源的输出电压

〃=30后sin100加（V）,定值电阻K=20Q,4=2.5Q,滑动变阻器&的最大阻值为5da、b为滑

动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于6端，则（）

B.电压表示数为10V

C.滑片P由b向。缓慢滑动，&消耗的功率减小

D.滑片P由6向。缓慢滑动，变压器的输出功率减小

【答案】C

【解析】题图的电路图可以等效为

设原线圈两端电压为U1,副线圈两端电压为。2,又因为理想变压器原副线圈的功率相等，有

；c\2

UUl5=L,整理有用+用=（居+鸟），电源的电压输出为

J27

w=3072sin100^（V）,因为电流表和电压表测量的为有效值，电源的有效值为30V,电流表的示数为

1=~―%^=L0A，原线圈两端电压的有效值为0］有="有一/与，电压表测量的是副线圈两端的电

%+4+尺2

压，即如=生，整理有。2有=5V,故AB错误：当滑片P从6向。缓慢滑动过程中，凡阻值变大，

内有巧

根据电流规律可知，总电阻变大，结合之前的分析可知，流过电阻尾的电流减小，由变压器规律，流过副

线圈的电流也成比例减小，电阻&不变，电流减小，根据。=/2尸，所以功率减小，故C正确；由之前的

分析，可以将电阻与与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，有电源

的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻20。时，即&=2.5Q,其输出功率最大，所以在

滑片从6向。缓慢滑的过程中，其副线圆的输出功率先增大，后减小，故D错误。故选C。

6.（2024.江苏兴化.调研）某发电站高压输电示意图如图所示，发电站输出的电压6不变，为了测高

压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身

的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（）

A.用户增多时，输电线损耗功率减少

B.②为电压表，电压互感器是升压变压器

C.②为电流表，电流互感器是升压变压器

D.若输送功率一定，增加输电电压可以增大输电线中的电流

【答案】C

【解析】用户增多时，总功率心将增大，根据号总可知，在电压不变的情况下，电流/总将增大,

则输电线损耗的功率扁=/总2%将增大，故A错误；电表②串联在输电线上，所以是电流表；根据图示的

匝数关系可知电流互感器是升压变压器，故B错误、C正确；若输送功率一定，增加输电电压，根据P=UZ

可知，可以减小输电线中的电流，故D错误。故选C。

7.（2024.江苏苏州南航附中.二模）以下实验中，说法正确的是（）

A.在ZC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减

小

B.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面

积

C.“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升

高，金属热电阻阻值减小

D."探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈

接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零

【答案】D

【解析】在EC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐减小，放电时电流逐

渐增大，故A错误；“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，让油酸在水面尽可能

散开，形成单分子油膜，再描下油膜轮廓，测出油膜面积，故B错误；“观察光敏电阻特性”和“观察金属热

电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大，故C错误；“探

究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的

交流电时，副线圈输出电压不为零，故D正确。故选D。

8.（2024.江苏苏州.三模）电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3V直流电压通过

转换器转变为正弦交变电压"=3sinl0000”（V）,再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击

网，电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫，正常工作时（）

电蚊拍的高

压电击网

A.交流电压表的示数为3V

B.副线圈与原线圈匝数比需满足坛2900

%

C.电击网上的高频电压的频率为10000Hz

D,将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作

【答案】B

U33

【解析】正弦交变电压的有效值为。1=一器=7冉，交流电压表的示数为一应V，故A错误；根

，222

%U2m、2700„„„

据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，可知副线圈与原线圈匝数比需满足二=产》—^=900,故B

4%3

正确；电击网上的高频电压的频率为/'=&=幽区Hz=5000Hz,故C错误；将3V直流电压连接在

2〃2万

变压器的原线圈两端，副线圈不会产生感应电动势，电蚊拍不可以正常工作，故D错误。故选B。

9.（2024.江苏.二模）如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数为〃一连接一个理想交流电流表，副线圈

接入电路的匝数&可以通过滑动触头P调节，副线圈接有定值电阻凡和压敏电阻R，压敏电阻的阻值R与

所受压力大小P的对应关系如图乙所示。物块也置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。下列

说法正确的是（）

甲乙

A.只减小物块对R的压力，电流表的示数减小

B.只增大物块对R的压力，?两端的电压增大

C.只将滑动触头P向左滑动，电流表的示数增大

D.只将滑动触头P向右滑动，凡两端的电压增大

【答案】D

【解析】只减小物块对R的压力，则R阻值减小，次级电阻减小，次级电流变大，则初级电流变大，

即电流表的示数变大，选项A错误；只增大物块对R的压力，则R阻值变大，因次级电压不变，可知几两

端的电压减小，选项B错误；只将滑动触头尸向左滑动，次级匝数减小，根据则次级电压减小，次级电流

减小，根据「=冏?可知，次级功率减小，则初级功率也减小，初级电流减小，即电流表的示数减小，选项C

错误；只将滑动触头P向右滑动，次级匝数增加，则次级电压变大，则凡两端的电压增大，选项D正确。

故选D。

10.（2023•江苏省高三月考）两人在赤道上站立，各自手握金属绳OPO,的一端，绕东西方向的水平轴

沿顺时针方向匀速摇动，周期为T，将金属绳连入电路，闭合回路如图所示，取金属绳在图示的最高位置时

为f=0时刻，则下列说法正确的是（）

A.电路中存在周期为T的变化电流

B.t=0时刻，回路中磁通量最大，电路中电流最大

C./■=,时刻，电流向左通过灵敏电流计

D./=方寸刻，回路磁通量最大，电路中电流最大

【答案】A

【解析】金属绳在匀强磁场中匀速摇动时，产生周期性变化的电流，所以这个电路中存在周期为T的

变化电流，故A正确；在寸刻，金属绳向下运动，由右手定则可知，电流向右通过灵敏电流计，故C

错误；在f=0时刻和刻，磁通量的变化率最小，则电路中电流最小，故B、D错误。

11.（2023•江苏南京市高三检测）如图所示为一交流电压随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一

周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（）

A.7.5V2715V

C.8V3V13V

【答案】B

【解析】在。〜Is内是正弦式电流，则电压的有效值等于女尼V.在1〜3s内是恒定电流，则有效值

等于9V。则在0〜3s内，产生的热量为吟勺＜1s+竽＜2s=^x3s,解得U=2行V,故选B。

12.（2023•江苏无锡市模拟）如图所示，电阻为r的金属直角线框abed放置在磁感应强度为B的匀强

磁场中，a、1两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为I,反长为2/,定值电阻阻值为凡线框绕加连线以角

速度。匀速转动，从图示位置开始计时，则（）

XXXX

XXX

A.线框每转一圈，回路电流方向改变一次

B.a、d两点间的电压为

C.电流瞬时值的表达式为i=2BF*3

D.半个周期内通过R的电荷量为普

【答案】D

【解析】线框产生的是正弦式交流电，正弦式交流电在一个周期内电流方向改变2次，故A错误；回

路中产生的感应电动势有效值为石=茬=且晋=也8/2°,。、d两点间的电压为路端电压U=-^E=

P隗，故B错误；线框从中性面开始转动，电流瞬时值表达式i=袅sinM=空史sin。/,C错误；半

R-rrR~\-rR+r

个周期内通过我的电荷量《=7==第=泮:，故D正确。

13.（2023•江苏省常熟中学模拟）图甲是某发电机的示意图，正方形金属框边长为L其两端与两个半

圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕。0,轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图

乙所示，Um为已知，其他电阻不计，则金属框转动一周（）

A.框内电流方向不变

B.电动势的有效值大于当Um

c.流过电阻的电荷量为警

D.电阻产生的焦耳热为或普

【答案】D

【解析】金属框每次经过中性面时框内电流方向都会改变，故A错误；由题图乙可知，金属框产生感

应电动势的图像应为完整的正弦曲线，所以电动势的有效值等于乎Um，故B错误；金属框转动一周的过程

中，流过电阻的电荷量为4=7乂?<4=.'?<4=爷14=喑，故C错误；设金属框转动的角速度为0,

则有Um=R；2。，金属框转动的周期为T=呼，根据焦耳定律可得电阻产生的焦耳热为。=卷）,,联立

上述三式解得。=也泮，故D正确。

14.（2023•江苏省名校联考）如图，一理想变压器。匕端接交流电源，原线圈匝数为100匝，R1、&、

R3阻值相等。则当开关S断开时Ri的功率为P1，当S闭合时R1的功率为尸2，且P1:P2=9：25,则副线

圈匝数为（）

A.25B.50C.200D.400

【答案】B

【解析】设原、副线圈的匝数比为n,开关断开时原线圈电流为Zi，开关闭合时原线圈电流为12,由

Pi：尸2=9：25、P=/2R可知A：,2=3：5；设开关断开时副线圈电流为〃，开关闭合时副线圈电流为E，

设R1=R2=R3=R，则开关断开时副线圈电压为Ul'=h'R=nhR,此时原线圈输出电压为Ux=nUi'=rrhR,

总电压为U=Ui+hR=rrhR+l\R,由欧姆定律可知开关闭合时副线圈电阻为R=0.5A,此时副线圈电压为

U2'=h'0.5R=0.5nI2R,此时原线圈输出电压为［72="。2'=。.5//2式，总电压为U=Ui+hR^^rrhR+hR,

联立解得"=2,则副线圈的匝数为勿=/<100=50，故B正确，A、C、D错误。

15.（2023•江苏南京市高三检测）如图，理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，电压表

和电流表均为理想交流电表，哥为热敏电阻（温度升高，电阻减小），扁、品为定值电阻，C为电容器，通

电后随着Rr温度升高，下列说法正确的是（）

二A

A.Vi表的示数和V2表的示数都不变

B.理想变压器的输入功率减小

C.通过4的电流始终为零，尺不消耗电能

D.若电容器电容减小，则A2表的示数增大

【答案】A

【解析】理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压，则V1表的示数和V2表的示数都不变,

故A正确；随着以温度升高，电阻减小，输出电流变大，输入电流也变大，理想变压器的输入功率和输出

功率均增大，故B错误；电容器电势差等于右两端电压，输出电流变化的过程中，以两端电压会发生变化,

根据C=g可知，电容器的电荷量改变，说明有电流通过以消耗电能，故C错误；电容器的电容与A2

表的示数无关，故D错误。

16.（2023•江苏扬州市检测）如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，O为圆心，AOD为半圆的水

平直径，区域内有磁感应强度大小为8、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在A、。两点各固定一颗水

平的光滑钉子，一个由线软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮,

动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r,圆的半径为R,从f=0时刻开始，将导线

上的C点绕圆心。以恒定角速度。从A点沿圆弧移动到。点，导线始终绷紧。此过程导线中（）

A.张力保持不变

B.感应电流的方向先顺时针后逆时针

C.感应电流随时间/的变化关系为，=迹乎3

D.产生的电热为强等

【答案】D

【解析】对滑轮E分析可知，两边导线拉力总是相等的，则两边导线与竖直方向的夹角总相等，随着C

点沿圆弧从A点移到£＞点，AC段与段导线之和先增大后减小，则AE段与助段导线之和先减小后增

大，AE段导线与££）段导线的夹角2a先增大后减小，由2Fpcosa=/〃g可知导线的拉力先增大后减小，选

项A错误；设C点转过的角度为6=函，根据几何知识可得，线框上在磁场区域内的三角形的面积为S=

；-2RRsin6»=R2sina磁通量为0=85=8欣诂仇因(9角从0到180。，则导线框中的磁通量先增大后减小,

根据楞次定律可知，感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，选项B错误；根据法拉第电磁感应定律E

=等可知，导线框中感应电动势随时间f的变化关系为e=coBRcosmt,感应电流随时间t的变化关系为i

coBR2cos(ot„"口口,ugqB-»一―也4