5年（2021-2025）高考1年模拟物理真题分类汇编专题12 交变电流（福建专用）（解析版）

五年（2021-2025）高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题12交变电流考点五年考情（2021-2025）命题趋势考点1变压器2025基于近五年福建高考物理对交变电流专题的考查分析，该专题命题呈现稳定且具深化的趋势。重点围绕其工作原理、动态分析及多副线圈问题展开，题型以选择题为主，侧重原理理解和逻辑推理。图像考查热度不减，交变电流的瞬时表达式、e-t或i-t图像识别及其与有效值的换算关系是高频切入点。有效值计算常结合非正弦交流电或实际用电器设计问题，体现应用性。远距离输电虽非年年出现，但涉及功率损耗、电压调整的定量分析仍是潜在重点。命题情境日益贴近科技前沿与福建本土产业特色，强调物理模型与真实场景的关联。未来预计维持对变压器核心原理的深度挖掘，强化图像信息提取与有效值灵活计算能力，并在情境创设上更突出实践应用与物理思想方法的渗透，如能量守恒在输电环节的综合应用。考点01变压器1．（2025·福建·高考真题）某理想变压器如图甲，原副线圈匝数比4：1，输入电压随时间的变化图像如图乙，R1的阻值为R2的2倍，则（）A．交流电的周期为2.5sB．电压表示数为12VC．副线圈干路的电流为R1电流的2倍D．原副线圈功率之比为4：1【答案】B【详析】A．由图可知，交流电的周期为2.25s，故A错误；B．根据图乙可知，输入电压最大值Um=482V，则输入电压有效值为U1C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为1:2，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误；D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。故选B。一、单选题1．（2025·福建三明·三模）某发电厂采用110kV高压向远方城市输电。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14A．440kV B．220kV C．55kV D．27.5【答案】B【详析】由题意可知，输送的电流I=PU，输电线上损失的功率ΔP=I2R=(PU）2故选B。2．（2025·福建部分地市·一检）如图所示为交流发电机的示意图，空间中存在水平向右的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的轴OO'沿逆时针方向匀速转动，发电机的电动势随时间变化规律为e=50A．该交变电流的周期为0.01sB．电流表的示数为2AC．线圈转动到图示位置时，电流方向将发生改变D．线圈转动到图示位置时，电动势瞬时值大小为50V【答案】D【详析】A．根据e=50sin(50πt)B．电动势有效值为E=502V=252VCD．线圈转动到图示位置时，穿过线圈的磁通量最小，但磁通量变化率最大，电动势瞬时值最大，大小为50V，感应电流最大，电流方向没有发生改变，故C错误，D正确。故选D。3．（2025·福建福州·四检）电蚊拍利用高压电击网来击杀蚊虫，原理如图所示，将稳恒直流电源的3V电压通过高频转换器转变为交变电压u=3sin10000πt(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，电击网电压可达2400V。下列说法正确的是（

）A．该变压器是降压变压器B．交流电压表的示数为3VC．电击网上的高频电压的频率为5000HzD．去掉高频转换器电蚊拍仍能正常工作【答案】C【详析】A．该变压器是将最大3V电压升高到2400V，所以是升压变压器，故A错误；B．交流电压表的示数为有效值，是32V=C．电击网上的高频电压的频率为f=ω2πD．变压器适用于交变电流，去掉高频转换器直流电源无法升压，故D错误。故选C。4．（2025·福建漳州·四检）如图所示的电路中，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，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，所有电表均为理想电表。现将变阻器滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电压表V3的示数增大，则（A．变阻器滑片是向下滑动的 B．电压表V2C．电流表A1示数增大 D．电流表A1和【答案】D【详析】AB．由题知，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，所以原线圈的电压不变，即电压表V1示数不变，根据电压与匝数成正比，可知副线圈的电压也不变，即电压表V2示数不变，又在副线圈回路中有U2=UR0+U3，现观察到电压表V3的示数增大，即U3CD．根据电流与匝数的关系有I1I2=n2n1，可知电流表A1故选D。5．（2025·福建厦门·三模）如图甲所示，在匀强磁场中，一闭合矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴OO'匀速转动，图乙是金属线框的电动势e与时间t

A．t=0B．t=0.5×C．线框的电动势有效值为220D．线框中的电流方向每秒变化100次【答案】D【详析】A．t=0时感应电动势最大，则线框处于与中性面垂直的位置，选项AB．t=0.5×10-C．线框的电动势有效值为E=22022D．交流电的周期为0.02s，一个周期内电流方向改变2次，可知线框中的电流方向每秒变化100次，选项D正确。故选D。6．（2025·福建福州三中·模拟预测）如图所示为电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种状态。电源为220 A．电吹风的触片P位于ab位置时吹冷风B．电吹风的触片P位于cd位置时吹热风C．变压器原副线圈的匝数比为nD．变压器原副线圈的匝数比为n【答案】D【详析】AB．由电路图可知，触片P位于ab位置时，电吹风吹热风，触片P位于cd位置时，电吹处于停机状态，故AB错误；CD．由变压器电压与匝数的关系可知n1n2=U1U2，其中U1=220V故选D。7．（2025·福建漳州·三测）2024年10月31日，全球海拔最高的我国大唐八宿风电站正式并网发电。若输电线路示意图如图所示，风力发电机输出的正弦式交变电压为U1，输出功率为P0，输电线总电阻为r，用户端的电压为U4，两变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1n2=A．用户端的电压U4>UC．输电线中的电流I2=P【答案】B【详析】A．对升压变压器有U1U2=n1n2=则U4<U1B．对升压变压器有I1I2=n2n1=1k，对降压变压器有I3I4=IC．输电线中的电流I2=P0D．输电线上损失的电压ΔU=U2故选B。8．（2025·广东深圳·二调）如图所示，在匀强磁场中一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势为e=102sin（50πt）V。则（）A．交变电动势的周期为0.02sB．t=0.04s时，线框内磁通量变化率最小C．t=0.08s时，线框所处平面与中性面垂直D．若线框转速增加一倍，电动势有效值为102V【答案】B【详析】A．根据题中表达式可知ω=50πrad/s，所以交变电动势的周期为T=B．由电动势的表达式可知，金属线框从中性面开始计时，所以t=0.04s时，线框恰好转动一周，到达中性面，此时磁通量最大，磁通量变化率最小，故B正确；C．t=0.08s时，线框仍然处于中性面位置，故C错误；D．若线框转速增加一倍，根据Em=故D错误。故选B。9．（2025·福建福州福九联盟·三模）“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，模拟远距离高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1：10，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法正确的是（）A．图中a为电流表，b为电压表B．若电压表的示数为100V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kWC．若保持U1和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大D．若保持U1和用户数不变，仅将滑片P下移，则U2减小【答案】C【详析】A．图中a互感器是并联到电路中的，b互感器是串联到电路中的，所以a是电压表，b为电流表，故A错误；B．若电压表的示数为100V，则输电电压为U2=10U=10×100V=1000V，电流表的示数为5A，则输电电流为I2=5×10A=50A，所以线路输送的电功率为P=U2I2=1000×50W=50kW，故B错误；C．若保持U1和用户数不变，仅将滑片Q下移，则升压变压器的副线圈匝数增加，根据变压比U1U2=n1n2可知，输电电压升高，则U3变大，同时U4变大，用户数不变，根据I4=U4D．若保持U1和用户数不变，仅将滑片P下移，由于升压变压器原、副线圈的匝数比不变，所以升压变压器的输出电压U2不变，故D错误。故选C。二、多选题10．（2025·福建·一模）如图所示，一台理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶1，原线圈接在电压u=2202sinA．电压表的示数为20V B．电流表的示数为1AC．变压器的输入功率为20W D．变压器的输出功率为40W【答案】AC【详析】A．原线圈两端的电压有效值U1=22022V=220B．副线圈中的电流为I2=U2R=1ACD．变压器的输入功率为P=I1U1=20W，输出功率也为20W，选项C正确、D错误。故选AC。11．（24-25高二下·广东部分学校·期中联考）如图为某潮汐发电实验站的装置，潮汐带动线框在匀强磁场中匀速转动，并将产生的电能通过一个理想变压器给小灯泡供电，小灯泡能够发光。已知线框匝数为N，面积为S，转动角速度为ω，磁感应强度大小为B，变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，小灯泡不会烧坏，除小灯泡外其余电阻不计，下列说法正确的是（）A．线框每转动一周，线框中的电流方向改变一次B．从图示位置开始计时，线框感应电动势的表达式为eC．该线框在图示位置的磁通量为零，感应电流为零D．仅将变压器原线圈匝数n，减小，小灯泡会变亮【答案】BD【详析】A．线框转动一周，电流方向改变两次，故A错误；C．图示位置磁通量为零，感应电动势最大，故C错误；B．从图示位置开始计时，感应电动势表达式为e=NBSωcosωtD．由变压器的工作原理U1U2=n1n2，可知仅减小故选BD。12．（2025·福建福州三中·十六检）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1:4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表VA．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，R1B．线框在图示位置时，电压表V1的示数为C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2D．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为2【答案】CD【详析】A．原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻R增大，根据I2=U2R可知R1的发热功率减小,故A错误。BC．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值Emax=NBSω，电压表显示的是有效值，不会变化，原线圈的电压即电压表V1的示数U则副线圈的电压即电压表V2的示数U2=22NBSω，与副线圈中电阻的变化无关，故D．线框从题中图示位置开始转过180°的过程中，磁通量的变化量Δϕ=BS-(-BS)=2BS，而产生的平均电动势E=N故选CD。13．（2025·福建宁德·三模）某自行车的车灯发电机如图甲所示，结构如图乙所示。绕有400匝线圈的“匚”形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动，摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中的磁通量按正弦规律变化，如图丙所示，其中ω为摩擦小轮转动的角速度。线圈总电阻为4Ω，c、d端与标有“10V，5W”的灯泡L相连。当自行车以速度v匀速行驶时，灯泡LA．自行车的速度vB．灯泡L正常发光时ωC．若自行车的速度减半，则灯泡L的功率也减半D．磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数为10V【答案】AD【详析】AB．灯泡电阻RL=1025Ω=20Ω，线圈中电动势有效值E=ULR选项A正确，B错误；C．若自行车的速度减半，则小轮的角速度ω减半，感应电动势最大值和有效值均减半，灯泡L两端电压减半，根据功率表达式P=UL2D．交流电压表的示数为灯泡两端电压的有效值，由电动势的最大值决定，与磁铁的位置无关，即磁铁处于图乙位置时，交流电压表的示数仍为10V，选项D正确。故选AD。14．（2025·福建莆田·三模）在如图所示的电路中，平行导轨间距L=1m，左端接有阻值R=10Ω的电阻，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=2 T，金属棒ab垂直静止在导轨上，金属棒接入电路的阻值A．电路中所产生交变电流的周期为0.04B．电路中所产生电动势的最大值为12C．电阻R两端电压的有效值为4D．金属棒消耗的电功率为0.8【答案】AD【详析】AB．电路产生的瞬时电动势e=BLv=62sin50πt V，电动势的最大值为EC．电动势的有效值为E=Em2=6 V，电阻D．电路中电流有效值为I=ER+r=0.4 故选AD。15．（2025·福建·百校联考押题）如图，理想的升压变压器T1和降压变压器T2的原、副线圈匝数之比分别为1:2和2:1，为检测电路在AB、CD端分别接理想电压表和电流表，已知R0=R1=R2=10Ω，uA．UV=10V B．UV=8V【答案】BD【详析】理想电流表把R2和二极管短路，根据等效关系R'=(n3n4)2R1=40Ω，根据电压之比与线圈匝数之比关系有故选BD。16．（2025·福建泉州·安溪一中&惠安一中&养正中学&泉州实中·模拟预测）如图甲所示，在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域，其中存在一方向垂直平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图乙所示，周期为3t0。变化的磁场在空间产生感生电场，电场线为一系列以O为圆心的同心圆，在同一电场线上，电场强度大小相同。在同一平面内，有以O为圆心的半径为2r的导电圆环Ⅰ，与磁场边界相切的半径为0.5r的导电圆环Ⅱ，电阻均为R，圆心O对圆环Ⅱ上P、QA．t=0.5t0时刻圆环B．t=0.5t0时刻圆环C．t=0.5t0时刻圆环Ⅱ上D．圆环Ⅰ中电流的有效值为2【答案】AD【详析】A．在0-t0时间内磁感应强度的变化率为ΔBΔt=B0t0，所以在t=0.5tB．圆环Ⅱ中没有磁场，磁通量恒为零无变化，且圆环Ⅰ与圆环Ⅱ绝缘，又不受其影响，因此圆环Ⅱ中一直没有电流，故B错误；C．假设有一金属圆环与PQ所在的感生电场线上重合，则沿着圆环（感生电场线）转一圈，电势差即为感生电动势的大小。t=0.5t0时，假设圆环的感应电动势大小E=E1D．在0-t0和2t0-3t0时间内圆环Ⅰ产生的感应电动势大小相等均为E=B0πr2t0，在t0-故选AD。17．（2025·福建厦门一中·四测）2022年南方电网已组装波浪能发电机。如图，下方为t=0时刻向x轴正方向传播的海水波动图像，周期为1s。发电机圆柱体浮杆定位于x坐标值8m的质点处，此时质点的速率为v。套于磁铁S极上的线圈可与浮杆同步振动，线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n匝，其圆半径为r，N、S极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B，理想变压器原副线圈匝数比为1：10A．t=0B．t=0时刻发电机产生的电动势为C．发电机产生电动势的表达式为eD．变压器副线圈输出电压的有效值为10【答案】BD【详析】A．根据上下坡法可知，在t=0时刻浮杆正随海水向上振动，故AB．在t=0时刻发电机产生的电动势的瞬时值最大为Em=nBC．波动的周期为1s，则ω=2πT=2π1radD．发电机产生的电动势的有效值为U1=Em2=2πrnBv故选BD。三、填空题18．（24-25高三下·福建泉州·三检）某发电机内部构造可简化为如图所示，矩形线圈AB