2026年高中物理高三选择题强化训练：描述交变电流的物理量和变压器（解析版）

专题1.14描述交变电流的物理量和变压器

1.如图•理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头月初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效

值恒定的交变电源。定值电阻火/的阻值为上滑动变阻器及的最大阻值为9H,滑片P2初始位置在最右端。

理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为/。下列说法正确的是（）

A.保持B位置不变，巳向左缓慢滑动的过程中，/减小，。不变

B.保持尸/位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，幻消耗的功率减小

C.保持尸2位置不变，P/向下缓慢滑动的过程中，/减小，U增大

D.保持P2位置不变，巧向下缓慢滑动的过程中，对消耗的功率先增大后减小

【答案】D

【详解】AB.根据题意可知，原副线圈的匝数比为2,根据电流勺匝数成反比，有夕=生•解得（=2/

n\

根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为5=2/处则变压器原线圈的电压有效值为U/=2S=4向

设输入交流电的电压有效值为4,则5产4/m+/&可得/=■保持?/位置不变，尸2向左缓慢滑动的过

程中，/不断变大，根据欧姆定律S=4/R】可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则

&两端的电压不断变小，则电压表示数。变小，原线圈的电压巨流都变大，则功率变大，根据原副线圈的

功率相等，可知Q消耗的功率增大，故AB错误：

CD.设原副线圈的匝数比为〃，同理可得则处整理可得/=^^幺丁保持匕位置不变,

P/向下缓慢滑动的过程中，〃不断变大，则/变小，对此由欧婚定律可知u=/处可知U不断变小，根据原

副线圈的功率相等可知人消耗的功率<=皿=2^2」整理可得"2P42

nK+K2n/\1+K2jn+——+2KH

可知〃=3时，R/消耗的功率有最人值，可知幻消耗的功率先增大，后减小，故C错误，D正确。故选D。

2.如图所示为理想变压器，其原、副线圈匝数比为鼠所接电源为有效值恒定的正弦交流电压，且不计电

源内阻。原线圈接有定值电阻凡，副线圈接有定值电阻与、&,以及滑动变阻器小,四个理想交流电表的

连接如图所示。现将&的滑动触头向下滑动少许，电表的示数变化量的绝对值分别为△3、△"、

则下列说法正确的是（）

Ro

A.电压表V?的示数减小，电流表A2的示数减小

B.电压表V1的示数增大，电流表A1的示数增大

△qAU」二1

c,互-F

CA（7.1•ZJ，、.-,

【答案】D

【详解】AB.滑动变阻器的触头向下滑动，则副线圈电路电阻值增大，作出该变压器的等效电路如图所示,

可知等效电阻公R增大，则电流表A1示数减小，从而At示数也减小，又因为凡分压减小，V示数增大,

由变压比可知V?示数增大，AB两项错误;

R。

c.由原副线圈电压比与匝数比的关系可得强=£=〃可知心=系由原副线圈电流比与匝数比的关系可得

/,n,1,AU、,△/,,A/,,bU、AU,,

了二工二工可知12=M则有_^77_="；方=上则有777-:万=1；T7-:-77^=1»c选项错误；

12〃ik△（/,△[、△1]]△/]A/,A/1

D.由以上分析可知蜉L=R＜）;呼1=厂与*则有等■:萼^二公，D选项正确，故选D。

3.如图所示，是小型发电机输电的电路模拟图。正弦式交流发电机电动势的有效值稳定，发电机的内阻为

R,副线圈接的定值电阻阻值为心可变电阻为Q,理想变压器的原、副线圈匝数分别为〃|：%=1：2,交流

电流表、电压表均为理想表，其示数分别用/和U表示。当副线圈接的可变电阻Q的阻值增大"（其值大

于零）时，电流表、电压表示数变化分别用A7和AU表示。则以下说法正确的是（）

A.4=RMR

B.丝l=4R

A/

C.当凡=5R时，发电机的输出功率最大

D.发电机消耗的总电功率增大

【答案】B

【详解】A.由电路可知半=/?+仆选项A错误；

B.设变压器次级电流为/,则根据：=%=，可得乙=2/则变后器初级电压2/R次级电压

,2n\1

u,=u=2UI=2E-41R则I竺J=4R选项B正确：

AZ

C.发电机的输出功率P=/|E-//=2化-4/2火当/==W时，电源输出功率最大，此时％=4/R

2x4/?4R

即次级电阻为4R则4=3R时，发电机的输出功率最大，选项C错误；

D.由于9=R+N；U=2E-4/R解得/=/7左发电机消耗佗总电功率/=/遂=2店=丁二■则当以增

大时，发电机消耗的总电功率减小，选项D错误。故选B。

4.一个“口〃字形的理想变压器，如图所示。其铁芯左右完全对称，原线圈绕在中间的铁芯上，两个副线圈

分别绕在左右两侧铁芯上。已知三个线圈的匝数分别为〃I、〃2、出，当原线圈接正弦式交流电压G时，则

下列说法正确的是（）

9(7,9

A.两个副线圈输出电压的频率是电压G频率的一半

B.匝数为4的线圈输出电压

C.匝数为〃2、%的两线圈输出电压之比为上

〃3

D.匝数为〃2、阳的两线圈分别按相同标准电阻时，消耗的功率之比为生

〃3

【答案】C

【详解】A.理想变压器的原线圈的磁通量的变化率与副线圈中磁通量变化率相同，则电压的频率也相同,

故A错误；

B,左右两侧线圈中的磁通量只有原线圈中一半，则％故B错误；

JT。।

C.匝数为〃2、%的两线圈输出电压之比为£='—二%故（：正确；

U3gU%

2%'

Ul2,

D.而数为公、〃3的两线圈分别接相同标准电阻时，消耗的功率之比为号=崇二,=与故D错误。

*35"3

R

故选C。

5.家用燃气灶点火装置的电路原理图可简化为图中所示，转换器是将左侧的直流电流转换为图乙所示的正

弦交变电流，并加在一理想变压器的原线圈两端，图中电压表为理想交流电压表，当变压器鼠线圈输出电

压的瞬时值超过2500V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，设变压器原、副线圈的匝数

比为公开关闭合后，下列说法中正确的是（）

转

换

器

A.图甲中电压表的示数为50V

B.图乙所示的交流电的频率为100Hz

C.女＞而时，才能实现点火

D.k=总时，钢针和金属板间在交流电每个周期内放电的时间为4s

1（X）

【答案】D

【详解】A.电压表的示数为交流电的有效值，根据图乙可知该交流电的最大值为50V,有效值为

3央咤"=25及V,A错误;

B.根据图乙可知该交流电的周期为0.02s,所以频率为50Hz,B错误；

C.当变压器副线圈输出电压的瞬时值超过2500V时，就会在钢升和金属板间引发电火花进而点燃气体：根

据原副线圈匝数与电压的关系丛=务=%=与＜言^=5所以要想点燃气体，k＜±,c错误；

■*2HUUDU50

D.当攵=工＜1时，副线圈电压瞬时值表达式为：〃=5000s1nl00m（V）当瞬时电压大于2500时会点燃

气体，由表达式可知ZSOOMSOOOsinlOOR"）^^^^,z,=2s所以半个周期内持续放电时间为

600600

41

Ar=—s=--s当电压在一2500V5000V时也会放电，所以钢针和金属板间在交流电每个周期内放电的

600150

时间为卷S。D正确。故选D。

6.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电

源，其电压G会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪叼一理想变压器的初级线圈相连接，扬声器

（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连接在该变压器的次级线圈两端。下列说法正确的是（）

扬声器的功率增大

B.保持滑动变阻器滑片p不动，当a变小时，原线圈的电流力变大

c.保持a不变，将滑动变阻器滑片p向右滑，扬声器的功率增大

D.保持a不变，将滑动变阻器滑片p向右滑，副线圈的电流/：变小

【答案】D

【详解】AB.保持滑动变阻器滑片P不动，当■变小时，根据变玉器原、副线圈的电压与匝数关系可.知，次

级电压内减小，根据欧姆定律和功率公式可知，扬声器的功率变小，次级电流减小，根据变流比可知，原

线圈初级电流乙也变小，故AB错误；

CD.若保持〃不变，根据变压比可知，次级电压内不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，电阻变大，根据欧

姆定律可知，次级电流人减小，则扬声器获得的功率减小，故C错误，D正确。故选D。

7.“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿

色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、

张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为

220V、额定功率为11W的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工

作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%,输电导线的等效电阻为R=11Q。则下列说法正确

的是（）

小型风力

发电机？

甲

A.风力发电机的转速为50r/min

B.风力发电机lh内输出的电能为110kW-h

C.降压变压器原、副线圈匝数比为25:1

D.升压变压器副线圈输出的电压的最大值为5720V

【答案】C

【详解】A.由图乙可知，交流电的频率为/="=50Hz因此风力发电机的转速〃=/=50r/s,故A错误;

B.1万个额定功率为11W的LED灯正常工作时，，电功率P=llxlO」W=l10kW而输电线上损失的功率

AT=/>x4%=4.4kW所以风力发电机的功率为lI4.4kW,因此lh风力发电机输出的电能

Wr=114.4xIkW-h=114.4kW•h故B错误;

C.输电线路损失的功率AP=4.4kW,根据△〃=/%=4.4kW可得，输电线上电流为A=20A而通过降压变

压器副线圈的电流仆台5皿因此降压变压器原、副线圈匝数比£彳咛故C正确;

D.输电线路损失的电压△"=/R=220V根据今=*■可得4=55OOV所以升压变压器副线圈输出的电压有

效值为5720V,最大值为5720及，故D错误。故选C。

8.如图所示，两理想变压器的匝数〃=2%=2%,定值电阻与、&阻值均为2R,LPL］为相同规格

的小灯泡，其灯丝电阻r=4R,忽略灯丝电阻随温度的变化，APA?为相同的理想交流电流表，。为理想

二极管。当4、8端接入电压有效值恒为U的交流电时（）

A.4的热功率比5的热功率小

B.A?表示数是A1表示数的2倍

C.L:两端电压q二；u

D.LPL?两灯泡的亮度相同

【答案】C

【详解】AD.由热功率公式可得％=乎6；，=/；♦%;人噜"2/a解得％=2匕故AD错；

BC.由欧姆定律可知，，，=/4=备+邛U」,=暮：―御，亭j

(%丫

I—K.

5=4^---------6=6；，2=岑乌'=葛故A2表示数是A1表示数的巫倍〃=24=累

(n\OOA2〃25

&%+%^

U?"

故C正确，B错误。故选C。

9.一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5：1,原线圈接入电压有效值为220V的正弦交流电，各元件

正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示。电压表和电流表均为理想

交流电表，则下列说法正确的是()

A.原、副线圈中的电流之比为5：1

B.电压表的读数约为31.1V

C.若滑动变阻器接入电路的阻值为20欧，则1分钟内产生的热量为2904J

D.若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小

【答案】BC

【详解】A.变压器的原、副线圈的匝数比是5：1,则电流比等于匝数的倒数比，则电流比为1:5,选项A

错误:

B.变压器次级电压为5=区4=44丫因二极管有单向导电性，只能通过正向电流，由有效值的定义可得

仆

〃2T〃2

」一=—7解得U=22夜V*3L1V可知电压表的示数31.1V,选项B正确；

R2R

C.若滑动变阻器接入电路的阻值为20Q,则1分钟内产生的热量为Q=(/=&?MX60J=2904J选项C

正确：

D.若将滑动变阻器的滑片向上滑动，电压表的示数是不变的，电阻A减小，次级电流变大，则初级电流变

大，则电流表读数增大，选项D错误。故选BC。

10.如图所示为自行车车头灯发电机的结构示意图。转动轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装疔

摩擦小轮。线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生

正弦式交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮的半径为小摩擦小轮的半径为％,线圈的匝数为"，横

截面积为S，总电阻为凡，磁极在线圈处产生的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度大小为8,车头灯的电

阻恒为心当车轮转动的角速度为0时,假设摩擦小轮与车轮之旬没有相对滑动，下列说法正确的是（）

A.摩擦小轮的角速度为与车轮转动的角速度3大小相等

①IBSQR

B.车头灯两端的电压为

2%(0+R)

C.车头灯的电功率与自行车速度的平方成正比

D.线圈的匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越小，则产生的感应电动势越大

【答案】BC

【详解】AB.因为摩擦小轮与车轮之间没有相对滑动，所以它们的线速度相等，即所以摩擦小轮

的角速度线=丝车头灯发电机产生的电动势最大值为石=〃/为所以车头灯两端的电压为

石

R____E_GJIBSSR

U=故A错误，B正确;

R+R°a2石(%+R)

C.车头灯两端的电压U与车轮转动的角速度。成止比，而车轮行进的速度u=劭，所以车头灯两端的电压U

与自行车速度y成正比，根据车头灯的电功率户=C所以车头灯的电功率与自行车速度的平方成正比，C

R

正确：

0.线圈的匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大，则产生的感应电动势越大，D错误c故选BC

11.如图所示，直角坐标系X。）'的第一、三象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为3,有

一电阻为R、半径为L、圆心角为60。的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的。轴以角速度”匀速转动（。轴位

于坐标原点）。则下列说法正确的是（）

yixx

xQxxO

XXX

XXX

A.产生的交变电流的周期7=二

B.产生的交变电流的周期7=工

c.导线框内产生的感应电流的有效值为逊四

D.导线框内产生的感应电流的有效值为幽辿

【答案】BC

【详解】AB.线框一条半径切割磁感线产生的感应电动势E=尸◎线框逆时针转动，以@2与/轴负半轴

重合时为计时起点，因导线框匀速转动，故。*时间内，导线框中的感应电流/。=/等・方/时

间内，导线框中的感应电流为0,以逆时针方向为正方向，画出/T图像如图所示

715乃3兀1\71

2d>6d?!!2696co

n乃4〃

3①(o3co

由图可知，感应电流周期等于旋转周期的一半，即7=工，A错误，B正确;

2

CD.交流电周期为7,根据上述可知，导线框转动一周只有：丁的时间内有感应电流，则有

2R?=/2Rr解得有效值感应电流的为/=邈2,C正确，D错误。故选BC。

36R

12.图甲是一种振动式发电机的截面图，半径/=O.lm、匝数”=30的线圈位于辐射状分布的磁场中，磁场的

磁感线沿半径方向均匀分布，线圈所在位置的磁感应强度大小均为54乙如图乙，施加夕卜力使线圈沿

轴线做往复运动，线圈运动的速度，随时间，变化的规律如图丙中正弦曲线所示。发电机通过灯泡L后接

入理想变压器，对图乙中电路供电，三个完全相同的小灯泡均正常发光，灯泡的阻值&=1Q,可压表为理想

电压表，线圈及导线电阻均不计。下列说法正确的是（）

A.发电机产生电动势的瞬时值为e=6sin5m（V）

B.变压器原、副线圈的也数之比为1：3

C.每个小灯泡正常发光时的功率为2W

D.f=O.ls时电压表的示数为6V

【答案】AC

【详解】A.由丙图可知，线圈运动的速度最大值%=2m/s,速度变化周期为7=0.4s,

则线圈运动的速度瞬时值%sin争=2sin5;z7（m/s）发电机产生电动势的瞬时值为

e=”Z?.24/.i，=6sin5m(V),A正确:

B,设灯泡正常发光时通过灯泡的电流为/,则通过原线圈的电流《=，，通过副线圈的电流八=2，，变压器

原、副线圈的匝数之比为27=半/=2/B错误；

C.根据能量关系可知，其中“尸叁*V=30V,…解得/=向每个小灯泡正常发

光时的功率为4=〃％=2W,C正确；

E6l

D.电压表示数为发电机两端电压的有效值，即电压表示数为U=/=&V=3应V,D错误；故选AC。

13.在如图甲所示的电路中，电动机的额定电压为4V,灯泡上标有"4V4W",定值电阻A的限值为4C。当

变压器原线圈接如图乙所示的交沈电时，电动机和灯泡均正常工作，且电动机的输出功率为6W。下列说法

正确的是（）

甲

A.变压器原、副线圈的匝数比为55：2

B.电动机的额定功率为7W

C.电动机的内阻为0.5C

D.若灯泡损坏导致断路，则电动机也会被烧坏

【答案】AC

【详解】A.电动机和灯泡均正常工作，则定值电阻的电压和灯泡的电压相同，都是4V,副线圈电压为8V,

22点

变压器原、副线圈的匝数比为%二五55,A正确；

—一8V2

BC.灯泡电流为定值电阻的电流为「%2A电动机电流为WM=2A

电动机额定功率为旅="/电=4X2W=8W设电动机内阻为〃，电动机输出功率为

尊电/电-&=6W解得r=().5。，B错误，C正确；

D.灯泡和定值电阻之前是并联，现在灯泡损坏导致断路，则变为只有定值电阻，其电阻阻值比并联时电阻

大，所以对电路是保护作用，电动机不会被烧坏，D错误。故选AC。

14.如图所示，〃、力两端接电压稳定的正弦交变电源，变压器的原、副线圈的匝数之比为〃，且〃<1,定

值电阻的阻值凡<&,电流表、目压表均为理想交流电表，其示数分别用/和U表示。当向下调节滑动变

阻器小的滑片Q时，电流表、电压表的示数变化量的绝对值分别用A/和AU表示。则以下说法正确的是()

C.变压器的输出功率一定减小D.变压器的输出功率可能先增大后减小

【答案】BD

【详解】AB.设变压器输入电压为■，输入电流