暑假培优练：交变电流 -2025人教版新高二物理暑假专项提升

寒假作业12交变电流

嫌内容早知道

一第一层巩固提升练（4大题型）

题型1交变电流的四值

题型2变压器的原理

题型3变压器两端电路的动态分析

题型4远距离输电

«•第二层能力提升练

“第三层拓展突破练

--------CH1HB-©-©--------

题型一交变电流的四值

।★积累与运用

g1.周期（T）:交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s）,计算公式为丁=竺。

|2.频率⑴:交变电流在1s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹（Hz）。

|周期和频率的关系：或：

I3.瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。如电流的瞬时值i=Imsinwt。

|4.峰值：交变电流（电流、电压或电动势）所能达到的最大的值，也叫最大值。

|5.有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值。对正弦式交变电流，其有效值和峰

EuI

\值的关系为：£=",（/=—,/=-

J27272

i6.平均值：感应电动势的平均值方二口竺，电流的平均值7=4

AtR

1.（2024•陕西西安・一模）如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产

生如图乙所示的交变电流，已知与其串联的白炽灯泡额定电压为9V、阻值为180。若该灯泡恰好正常

发光，则该发电机（）

1

甲

A.输出电流的最大值为0.5A

B.输出电流的有效值为0.5A

C.输出的交流电频率为50Hz

D.一个周期内输出电流的平均值为0.5A

【答案】B

【详解】AB.白炽灯泡额定电压为9V、阻值为18。，灯泡恰好正常发光，则输出电流的有效值为

U9

/r=—=——A=0.5A

R18

图中电流为正弦式交变电流，则输出电流的最大值为

V27=—A

m2

故A错误，B正确;

C.根据图乙可知，周期为0.2s,则频率为

/=y=5Hz

故C错误；

D、在一个周期内穿过线圈的总磁通量的变化为零，所以由法拉第电磁感应定律可知，一个周期内的平

均电动势为零，则平均电流也等于零，故D错误。

故选Bo

2.（2025•河南濮阳•模拟预测）如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一边长为Z的单匝正方形

线圈而cd绕垂直于磁场的轴。。'匀速转动，角速度为矩形线圈通过滑环E、歹与理想变压器相连，

理想变压器与阻值为尺的负载电阻相连，不计其他电阻，变压器原、副线圈匝数之比为左，图示位置线

圈平面与磁场平行，下列说法正确的是（）

A.当线圈平面与磁场垂直时，线圈中的电动势最大

B.线圈中的电动势最大值为收

2

C.从图示位置开始计时，线圈中的电动势e随时间/变化的关系式为e=8Z%sin&

n2r42

D.线圈转动过程中电阻及的功率为ga

2Rk2

【答案】D

【详解】A.当线圈平面与磁场平行时，线圈中的电动势最大，故A错误；

B.线圈中的电动势最大值为

Em=BSm=Bl3a>

故B错误；

C.图示位置线圈平面与磁场平行，此时电动势最大，则线圈中的电动势e随时间/变化的关系式为

1

e=Emcoscot=BLacosat

故C错误；

D,线圈转动过程中变压器原线圈两端电压有效值

工必

"V2

副线圈两端电压有效值

TTU,BES

电阻R的功率

„Uf_B2lf（o2

故D正确。

故选D。

（多选）3.（2025・湖北•一模）如图甲所示，矩形线圈a6cd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流,

其电动势e随时间/变化的图像如图乙所示，线圈电阻r=l。，电阻尺=3。，则下列说法正确的是（）

A.图示位置产生的感应电动势最大B.

C.电阻R两端电压为7.5VD.矩形线圈的转速为50r/s

【答案】CD

【详解】A.图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0,则产生的感应电动势为0,故A

错误；

B.电流表的示数为电流有效值，所以/=0.01s时，电流表的示数不为0,故B错误;

3

C.由图乙可知，电动势有效值为

£=竺，V=10V

则电阻R两端电压为

D

U=------R=7.5V

R+r

故C正确；

D.由图乙可知，周期为

T=0.02s

则矩形线圈的转速为

n=—=50i7s

T

故D正确。

故选CD„

（多选）4.（23-24高二下•天津•期末）如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携

带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，其示意图如图乙所示。若某人摇动手柄给手机充电时，其

内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，下列说法正确的是（）

A,线圈转动的快慢程度会影响感应电动势的最大值

B.当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变

C.若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为，=心sin&

D.当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大

【答案】AD

【详解】A.线圈转动的越快，通过线圈的磁通量变化的越快，由电磁感应定律可知，线圈产生的感应

电动势越大，由闭合电路欧姆定律可知，回路中的电流越大，反之越小，因此线圈转动的快慢程度会影

响回路中的电流大小，A正确；

B.当线圈转到中性面，即线圈平面与磁感线垂直时，电流方向将发生改变，B错误；

C.若从图乙位置开始计时，此时线圈中的电流最大，则有线圈中的电流瞬时值表达式为

i=Imcoscot

c错误；

D.当线圈转到图乙所示位置时，线圈中的电流最大，穿过线圈磁通量的变化率最大，D正确。

故选ADo

4

题型二变压器的原理

*积累与运用

1.功率关系（或单位时间内的能量关系）:PA=P出（P出决定P入）。

2.电压关系：U：.'U=2」（（/与匝数比决定Uz）。有多个副线圈时，U，,1U=,-U=.-

ZI)/Iq

3.电流关系：只有一个副线圈时人=二或/如=及2（12及匝数比决定11）。

1,%

由P『P出及P=UI推出有多个副线圈时，Ulh=U2l2+U1I3+...+UnIno

5.（2024•北京朝阳•模拟预测）我们一般把变压器分成左右两个电路来看待，使得在分析时将问题变得复杂。

现在我们将变压器与负载视为一个整体，等效为一个新的电阻R,变成一个单一的回路。若已知原、副

线圈的匝数比为左，副线圈所接电阻为则火'等于（

【详解】设原线圈的输入电压为则副线圈的输出电压为

uQu、=号

nxk

则电阻五消耗的功率为

p_U；_U；

「一无一百

将变压器与负载视为一个整体，等效为一个新的电阻R,则R消耗的功率为

R'

又

P=P'

联立可得

R'=k2R

故选Bo

6.（23-24高二下•广西河池•期末）实验室用交流发电机和理想变压器组合给阻值为12。的电阻及供电，电

路如图所示。交流发电机的线圈内阻为4。，导线电阻不计，当理想变压器原、副线圈匝数比为1：3时,

&消耗的功率与线圈内阻消耗的功率比为（）

5

【答案】c

【详解】原副线圈的电流之比为

/1_〃2_3

/2nx1

根据

P=I2R&消耗的功率为

P及=/;凡

线圈内阻消耗的功率为

pr=I>

解得及消耗的功率与线圈内阻消耗的功率比为

练_/洱_112」

-z——人——

Pr943

故选C。

（多选）7.（23-24高二下•广西河池•期末）电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其

核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。关于涡流、互感和自感、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确

的是（）

A.真空冶炼炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

B.自感现象是特殊的电磁感应现象，同一线圈加铁芯后线圈自感系数增大

C.互感现象是变压器工作的基础，互感现象说明了磁场具有能量

D.阻尼摆摆动时产生的涡流不一定总是阻碍其运动

【答案】BC

【详解】A.真空冶炼炉锅体中的涡流是由变化磁场产生的，故A错误；

B.自感现象是特殊的电磁感应现象，同一线圈加铁芯后线圈自感系数增大，故B正确；

C.互感现象是变压器工作的基础，互感现象说明了磁场具有能量，故C正确；

D.根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，故D错误。

故选BCo

6

题型三变压器两端电路的动态分析

★积累与运用

常见的两种动态变化情况

1.匝数比不变的情况（如图甲所示）

①Ui不变，根据扰=，,输入电压Ui决定输出电压U2,无论负载电阻R如何变化，5不变。

②当负载电阻发生变化时，L变化，输出电流L决定输入电流L故L发生变化。

③L变化引起上变化，Pi=Pz,故Pi发生变化。

|2.负载电阻不变的情况（如图乙所示）

|①Ui不变，3发生变化，故U5变化。

|②R不变，U2变化，故L发生变化。

[J2

\③先根据尸，=2,判断P2发生变化，再根据P尸P2,判断P1发生变化，P尸U5，U1不变，故L发生

R

I变化。

8.（2025・湖南益阳•一模）如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网

的电压，负载变化时输入电压保持不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用&表

示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。忽略

变压器上的能量损失，不计电压表、电流表的内阻对电路的影响。当用户的用电器增加时，下列说法正

确的是（）

A.电流表A的示数不变B.电压表Y的示数变大

C.凡上损失的电功率变大D.电压表V?的示数变大

【答案】C

【详解】BD.根据变压器电压比等于匝数比可得

7

U2_n2

U\«1

因为原副线圈的匝数不变，原线圈的输入电压a不变，则副线圈的输出电压4不变，电压表v的示数

不变；当用电器增加时，相当于尺的值减小，则副线圈总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈电流右

增大，则凡两端电压增大，变阻器R两端电压减小，电压表V2的示数变小，故BD错误；

AC.根据

L，1,吟12

由于副线圈电流增大，可知凡上损失的电功率变大，原线圈电流4增大，则电流表A的示数变大，

故A错误，C正确。

故选Co

8.（23-24高二下•广东茂名・期末）如图所示某一火警报警系统原理图，理想变压器原线圈接有电压有效值

恒定的交流电源，已知图中电阻R的阻值恒定，热敏电阻凡的阻值随温度升高而减小，电压表和电流表

均为理想电表，当K处的温度升高时，下列说法正确的是（）

A.电流表的示数将减小B.电流表的示数将增大

C.电压表的示数将减小D.电路消耗的总功率不变

【答案】B

【详解】C.原线圈接有电压有效值恒定的交流电源，且原、副线圈匝数比不变，则副线圈的输出电压

不变，电压表的示数不变，故C错误；

AB.当居的阻值随温度升高而减小时，副线圈的总电阻减小，根据

U?=I述副

可知副线圈中的电流增大，则原线圈中的电流增大，电流表的示数增大，故A错误，B正确；

D.当K的阻值随温度升高而减小时，由上述分析可知，电路中的电压不变，电流增大，则电路消耗的

总功率将增大，故D错误。

故选B。

10.（23-24高二下•河南开封•期末）如图甲所示，是国产某型号手机无线充电装置，其工作原理图如图乙所

示，送电线圈和受电线圈回路中串联的电阻阻值均为及，把送电线圈和受电线圈构成的功能部分视为理

想变压器，4〉马则下列说法正确的是（）

8

手

机

电

池

发热

铝片会

上，

电器

的充

工作

放到

铝片

换成

将手机

A.

热量小

产生的

中电阻

电线圈

量比送

生的热

电阻产

回路中

电线圈

B.受

增大

电压会

两端的

电线圈

，送

故障

短路

出现

电池

手机

C.若

min

要lOO

少需

，至

电池

1的

00mA

为20

容量

充满

时，

为1A

流恒

的电

圈中

电线

若受

D.

】A

【答案

，则铝

的磁场

性变化

是周期

的磁场

器产生

于充电

，由

器上

充电

作的

到工

片放

成铝

机换

.将手

解】A

【详

正确;

，故A

发热

片会

，铝

涡流

产生

片会

据

B.根

据

，根

电流A

中的

线圈

送电

大于

流右

中电

回路

线圈

受电

可知

出

。=尸

误；

B错

，故

热量大

产生的

中电阻

电线圈

量比送

生的热

阻产

中电

回路

线圈

受电

可知