交变电流（解析版）-2025年高考物理二轮复习

专题17交变电流

考点愿型归纳

专题二交变电流产生的原理...........................2

专题三交变电流的平均值、瞬时值和有效值............3

专题四电感、电容在直流电路和交流电路的作用.......7

专题五变压器的原理及应用..........................10

专题六远距离输电在导线上损失功率的计算...........16

1

专题一交变电流产生的原理

2.（2022•浙江•高考真题）下列说法正确的是（）

A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用

B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向

C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大

D.升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率

【答案】B

【详解】A.恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；

B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；

C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0,C错误；

D.根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率,

D错误。

故选B。

3.（2024•新疆河南•高考真题）电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起

来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，

磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过

90。时，线圈中（）

Q

C.电流方向由尸指向。D.电流方向由。指向P

【答案】BD

【详解】如图开始线圈处于中性面位置，当磁极再转过90。时，此时穿过线圈的磁通量为0,

故可知电流最大；在磁极转动的过程中，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，此

时感应电流方向由Q指向Po

故选BD=

2

4.（2022•浙江・高考真题）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布

情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分

布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（）

甲乙

A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场

B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场

C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电

D.乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电

【答案】A

【详解】A.甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，

故A正确；

B.乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B

错误；

C.根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正

弦交流电，故C错误；

D.乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误；

故选Ao

专题二交变电流的平均值、瞬时值和有效值

5.（2024・北京•高考真题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电

压0随时间/变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V,3W”的灯泡。若灯泡正常发光,

下列说法正确的是（）

3

A.原线圈两端电压的有效值为24&V

B.副线圈中电流的有效值为0.5A

C.原、副线圈匝数之比为1：4

D.原线圈的输入功率为12W

【答案】B

【详解】A.由题图知，原线圈电压最大值为0.=24瓜，则原线圈两端电压的有效值为

U.=维=24丫

42

故A错误；

B.灯泡正常发光，由尸得，副线圈中电流有效值为

rPL3W…

/=-=——=0.5A

U26V

故B正确；

C.由理想变压器电压与匝数关系可知

区=幺=4

n2U2

故C错误；

D.理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入

功率

Pi=PL=3W

故D错误。

故选B。

6.（2024・广东・高考真题）将阻值为50。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（）

4

idV

yyo.o2yyo.o4z/s

A.该交流电的频率为100Hz

B.通过电阻电流的峰值为0.2A

C.电阻在1秒内消耗的电能为1J

D.电阻两端电压表达式为"=lO0sin（lOO兀/）V

【答案】D

【详解】A.由图可知交流电的周期为0.02s,则频率为

-二50Hz

T

故A错误;

B.根据图像可知电压的峰值为10®,根据欧姆定律可知电流的峰值

U.迎。2亚A

R50Q

故B错误;

C.电流的有效值为

/=^=0.2A

V2

所以电阻在1s内消耗的电能为

W=I2Rt=0.22x50xlJ=2J

故C错误;

D.根据图像可知其电压表达式为

u=Umsincot=10V2sin^?(V)=10V2sinl00^(V)

故D正确。

故选Do

7.（2024・河北•高考真题）招、尺为两个完全相同的定值电阻，4两端的电压随时间周期性

变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的百倍），为两端的电压随

时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比口：（^为（）

5

D.5:4

【答案】B

【详解】根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为

曳TAJ

居&2H12

解得

图二的有效值为

uU

2一行

接在阻值大小相等的电阻上，因此

9：Q2=U；：U；=4:3

故选B。

8.（2024•山东•高考真题）如图甲所示，在-叁烂d,"gwd的区域中存在垂直Oxy平面向里、

磁感应强度大小为3的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁

场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁

场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可

能为（）

图甲图乙图丙

6

【答案】c

【详解】根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为

e=Esincot

由题图丙可知，磁场区域变化后，当EsinM=Y过时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当

2

JT

线圈旋转三时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于X轴的边长变为

兀

d'=2dcos—=d

3

C正确。

故选Co

【点睛】

专题三电感、电容在直流电路和交流电路的作用

9.（2024•浙江•高考真题）理想变压器的原线圈通过。或b与频率为/、电压为〃的交流电

源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接

。时，三个灯泡均发光。若（）

[b*电阻

A.电容。增大，Li灯泡变亮B.频率/增大，L2灯泡变亮

7

C.RG上光照增强，L3灯泡变暗D.S接到6时，三个泡均变暗

【答案】A

【详解】A.电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则Li灯泡变亮，故A正确；

B.频率/增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，故B错误；

C.光敏电阻光照增强，阻值减小，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流增大，变亮，故C

错误；

D.S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，故D错误。

故选Ao

10.（2024,浙江•二模）下列说法正确的是（）

A.在远距离输电中，采用提高用户使用电压的办法来降低线路中的损耗

B.列车从远处匀速驶近观察者时，观察者耳朵听到的汽笛声频率越来越高

C.液体表面张力产生的原因是由于液体表面层的分子间表现为引力

D.低频扼流圈的自感系数往往比较小，高频扼流圈的自感系数往往比较大

【答案】C

【详解】A.远距离输电可以提高输电电压降低线路中的损耗，不能提高用户电压，A错误;

B.根据多普勒效应可知，列车匀速靠近观察者，会导致接收到的频率升高，而不是越来越

高，B错误；

C.液体表面张力产生的原因是由于液体表面层的分子间表现为引力，C正确；

D.低频扼流圈对低频和高频交流电都有阻挡作用，有较大的自感系数，D错误。

故选C。

11.（2024•浙江宁波•二模）如图所示，线圈。64在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的船边以

角速度。匀速转动，稳定后，电路中三个相同的灯泡均发光，且亮度相同，则（）

A.若增大线圈角速度。，则LI比L?亮

B.若增大电容器C两极板间距，则L1变亮

8

C.若抽掉电感线圈上内部的铁芯，则L2变暗

D.若增大照射在光敏电阻R上的光强，则L3变暗

【答案】A

【详解】A.若增大线圈转动角速度。，根据

0=2万/

知交流电的频率增大，电容器容抗减小，电感器感抗增大，使得通过灯泡的电流将比L2的

大，所以灯泡L1将比L2更亮，故A正确；

B.若增大电容器。两极板间的距离，根据。=丹7知，电容器的电容减小，容抗增大，

Inkd

使得通过灯泡L1的电流减小，所以灯泡Li变暗，故B错误；

C.若抽掉电感线圈Z内部的铁芯，感抗减小，使得通过灯泡L?的电流增大，所以灯泡L2

变亮，故C错误；

D.若增大照射在光敏电阻尺上的光强，光敏电阻的阻值减小，通过L,的电流变大，Lj变

亮，故D错误。

故选Ao

12.（2024•江苏南京•二模）把带铁芯的线圈Z（电阻忽略不计）、电容器、小灯泡、开关、

直流恒压电源DC和交流电源AC（直流恒压电源的电压与交流电源电压的有效值相等），分

别组成如下电路，其中小灯泡最亮的是（）

A.B.

【答案】A

9

【详解】线圈具有阻交流、通直流的特点，电容器具有隔直流、通交流的特点，电容器对交

流电具有容抗，故直流电源接线圈时，对电流阻碍作用最小，小灯泡最亮。

故选Ao

13.（2024・陕西榆林•二模）如图所示的电路中，工为自感系数较大电阻忽略不计的电感，C

为电容较大的电容，完全相同的灯L1、L2分别与电感和电容串联，下列说法正确的是（）

A.闭合开关，两灯同时变亮

B.闭合开关待电流稳定后，两灯的亮度相同

C.电流稳定时，断开开关的瞬间，两灯立刻熄灭

D.电流稳定时，断开开关后，两灯同时忽亮忽暗，就像在“呼吸”一样

【答案】D

【详解】A.闭合开关瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，电流不会立刻达到最大，所以灯

Li逐渐变亮，而电容器被充电，所以灯L2立即变亮，故A错误；

B.闭合开关待电流稳定后，电感线圈相当于导线，灯Li正常发光，而电容器相当于断路,

灯L2熄灭，故B错误；

CD.电流稳定时，断开开关的瞬间，电容器放电，同时电感线圈产生感应电动势，阻碍电

流的变化，所以两灯同时忽亮忽暗，就像在“呼吸”一样，故C错误，D正确。

故选D。

专题四变压器的原理及应用

14.（2024•浙江•高考真题）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出

u=5sinl00^（V）的交流电，经原、副线圈匝数分别为4和%的变压器升压至峰值大于10kV,

就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（）

10

金

转属

「

换“2板

器

针

打火

7

%

---

----

—~<-

A

0000

n2

x

--

<-

B—

2000

n

2

为5V

示数

压，

端电

圈两

原线

表测

电压

C.用

z

是100H

频率

压的

流电

出交

圈输

副线

D.

】B

【答案

有效值

电压的

圈两端

.原线

】AB

【详解

，=事

54

关系有

压匝数

根据电

峰值

电压的

副线圈

变压器

意有

根据题

3

xl0V

>10

U

x

2ma

解得

。。，/嬴

『2。。

正确;

，B

错误

故A

数为

，则示

有效值

测的是

电压表

压，

端电

圈两

原线

表测

电压

C.用

错误;

故c

根据

D.

271

0»Hz

=10

=2〃

T

解得

11

1=50Hz

变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50Hz,故D错误。

故选Bo

15.（2024・重庆•高考真题）小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲，乙所示,

图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定，R为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为

犯、如。原线圈两端接电压为220V的交流电，滑片P可调节灯泡L的亮度，P在R最左端

时，甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作，则（）

A.nix及2=110：3

B.当P滑到R中点时，图甲中L功率比图乙中的小

C.当P滑到R最左端时，图甲所示电路比图乙更节能

D.图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大

【答案】AC

【详解】A.滑片P在最左端时，图甲、乙中变压器输出电压均为灯泡的额定电压6V,因

此

nx220110

%63

故A正确；

B.当P滑到R中点时，图甲中总电阻为P左端电阻与灯泡电阻串联，图乙中总电阻为灯泡

电阻与P右端的电阻并联后再与P左端电阻串联，由于并联电阻小于灯泡电阻，则图甲中灯

泡电压大于图乙中灯泡电压，则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大，故B错误；

C.当P滑到R最左端时，图甲中只有灯泡，图乙中R与灯泡并联，总电阻更小，输出功率

更大，图甲比图乙更节能，故C正确；

D.图乙中的灯泡两端电压在0到6V间变化，图甲中灯泡两端电压最高为6V,最低达不到

0,则图乙中灯泡两端可调电压范围大，故D错误。

故选AC。

12

16.（2024•海南•高考真题）电动汽车充电站变压器输入电压为10kV,输出电压为220V,

每个充电桩输入电流16A,设原副线圈匝数分别为4、内，输入正弦交流的频率为50Hz,

则下列说法正确的是（）

充充

2电电

桩桩

A.交流电的周期为0.02s

B.原副线圈匝数比〃|：%=11：50。

C.输出的最大电压为220V

D.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW

【答案】AD

【详解】A.交流电的周期为

7」=0.02s

f

故A正确；

B.根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得，原副线圈匝数比为

»i_.10x1000_500

nJUj220111

故B错误；

C.输出的最大电压为

U2m=收［/2=220⑶

故C错误；

D.若10台充电桩同时使用，输出功率为

心总=lOUJz=10x220xl6W=35200W=35.2kW

变压器不改变功率，故输入功率为

月总=£总=35.2kW

故D正确。

故选ADo

17.（2024・全国甲卷・高考真题）如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触

13

头7调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻凡和片、开关S。S处于闭合状态，在

原线圈电压。0不变的情况下，为提高K的热功率，可以（）

A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向/端滑动

B.将T向6端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变

C.将7向。端移动，滑动变阻器尺的滑片向/端滑动

D.将7向6端移动，滑动变阻器尺的滑片向e端滑动

【答案】AC

【详解】A.保持7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/端滑动时，R与4串联后的总电阻减小，电流增大，根据尸=/2a可知此时热功

率增大，故A正确；

B.将T向6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4的电流减小，故热功率减小，故B错误；

C.将7向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器尺的滑片向/

端滑动，尺与4串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，故c正确；

D.将T向6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A的滑片向e

端滑动，R与4串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，故D错误。

故选AC。

18.（2024・辽宁•高考真题）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为孙：小=5：1,原线

圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝，电热丝

密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温

度为To.

（1）求变压器的输出功率尸；

（2）已知该容器内的气体吸收的热量。与其温度变化量A7成正比，即0=CAT,其中。

已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2倍，求

14

电热丝的通电时间;=

【详解】（1）由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为

U=%

1亚

设变压器副线圈的输出电压为S,根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有

联立解得

理想变压器的输出功率等于尺的热功率，即

一

R50R

（2）设加热前容器内气体的压强为口，则加热后气体的压强为2口，温度为乃，容器内的

气体做等容变化，则有

Po=2Po

由。=CAT知气体吸收的热量

Q=C{2T0-T0)=CT0

根据热力学第一定律公。=少+。，气体的体积不变，所以少=0,容器是绝热容器，则

At/=e

电热丝产生的热量全部被气体吸收

Q=Pt

联立整理得

~^t=CT

5QR0

解得

15

5QCTnR

t=一,0

【点睛】

专题五远距离输电在导线上损失功率的计算

19.（2023・天津•高考真题）“西电东送”是我国重要的战略工程，从西部发电厂到用电量大的

东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图，升压变压器工和降压变压器T?均

为理想变压器，工的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电导线的电阻，T2的副

线圈并联多个用电器，下列说法正确的是（）

A.工输出电压等于T2输入电压

B.工输出功率大于T2输入功率

C.用电器增多后，R消耗的功率减小

D.用电器增多后，T?的输出电压降低

【答案】BD

【详解】AB.由于输电过程中，线路中有电流、线路电阻R会分压且产生热量，会损失功

率，故工输出功率大于T?输入功率；工输出电压大于TZ输入电压，故A错误，B正确；

CD.设升压变压器工原副线圈比为4:〃/，输入出电压分别为以、,根据理想变压器电

压与原副线圈匝数关系可得

5_=&_

由于输入电压不变5,原副线圈匝数比3不变，则升压变压器工输出变压恒定。设降

n\

16

压变压器的原副线圈匝数比为乙：的'，输入输出电压分别为4、3',通过原副线圈的

电流分别为人、I，的副线圈并联多个用电器等效电阻为尺用，则有

n

02_A_z'R_U]

MF'万=不/一不

则

U\'=I2R+u2=人火+(T2/述用=八依+Rs

令尺等=用，则

a'=/式火+尺等）

随着用户接入的用电器增多，副线圈接入电器的总电阻隔减小，则%减小，输入线路中电

流右增大#消耗的功率

与二厅火丁?的输出电压

“'=座(UjR)

n2

用电器增多后，心增大，尺消耗的功率增大，T?的输出电压。2,降低，故C错误，D正确。

故选BDo

20.（2022・福建・高考真题）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电.图中交流电源电压

为6V,定值电阻居=凡=20。，小灯泡L1、L?的规格均为“6VL8W"，理想变压器7；、心

原副线圈的匝数比分别为1：3和3：1.分别接通电路I和电路n,两电路都稳定工作时，

)

c.A上消耗的功率比凡的大D.A上消耗的功率比用的小

【答案】BC

17

【详解】若开关接cd端，则若电源电压为。0,理想变压器工、心的匝数比为

%nA

用户电阻为R负载，输电线电阻为A导线，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电

压

U2=kUQ

降压变压器初级电压

“3=02—，2区导线

降压变压器次级电压

K

，=卷

八负载

J=k

I3

可得输电功率为

lr2U2

—五十%

八导线十儿八负载

输电线上损耗的电功率为

22

2kU

品线一4R导线一（?X24线

岛线十左之载）

用户得到的电功率为

2

kul2

负载一（R4k2R『用人负载

（“导线+«人负载J

若开关接成端，则负载得到的功率

p'-R

r嗔_

负载/cC\2八负载

（火导线+E负载）

输电线上损耗的电功率为

鼻线一"+R『%线

1八导线十八负载1

18

将R导线=火］=4=20C,R负载=—Q=20。，AF=3带入可知

'1.8

可得

舄载〉层载

即L?比L1更亮;

心线〈尸导线A上消耗的功率比用的大。

故选BCo

21.（2024•山东青岛•二模）如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变

压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r,产生感应电动势有效值为£。升

压变压器原副线圈匝数比为0,降压变压器原副线圈匝数比为6,两变压器间输电线总电阻

为A，用户端总电阻为鸟。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是

Ea“R”R2)

B.升压变压器原线圈两端的电压〃=

v+u~(7?|+b~R-2)

c.电阻«、与消耗的功率之比为A：6用

D.若用户端负载增加，电流表示数变小

【答案】B

【详解】A.降压变压器等效电阻为

2

R3=bR2

升压变压器等效电阻为

2

R4=a\Rt+bR2)

电流表的示数

IEE

12

R,+rr+a"(R.+bR^

19

故A错误；

B.升压变压器原线圈两端的电压

♦区+及的

故B正确；

C.根据

P=I2R

电阻4、4消耗的功率之比为

2

PX：P2=尸&/五3=&-,bR2

故C错误；

D.若用户端负载增加，用户端总电阻为&减小，电流表示数变大，故D错误。

故选Bo

22.（2024・湖南益阳•二模）如图，一小型发电厂的电压有效值为220V,通过升压变压器

%:%=1：2,然后输出给终端，已知%：%：%=2：1：4,线路电阻为r,现闭合H，断开S2,

用户的总电阻为片=10。，用户获得的功率为4000W。变压