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2025-2026学年高三人教版【2029】物理交变电流练习试卷
一、单选题（本大题共6小题）
1．关于交变电流的有效值和峰值，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何形式的交变电流的有效值和峰值都满足
B．只有正、余弦式交变电流才有的关系
C．照明电压动力电压指的都是交变电流的有效值
D．交流电压表和交流电流表测量的都是交变电流的有效值
2．如图所示是一交变电流的i-t图像，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为（　　）
A．4A B． C． D．
3．某同学设计了一个充电装置，如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是(　　)
A．交流电的频率为10 Hz
B．副线圈两端电压最大值为3 V
C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
4．如图甲所示，理想变压器原线圈与副线圈的匝数比，原线圈接有的熔断器（所通电流可以恰好为），副线圈接有变阻箱和定值电阻， ， 。原线圈接如图乙所示的交变电压，电路正常工作，下列说法正确的是
甲 乙
A．变阻箱能调节的最小阻值为
B．变阻箱能调节的最小阻值为
C．变压器输出功率最大值为
D．变压器输出功率最大值为
5．在图乙的电路中，电源输出如图甲所示的交变电流（不计内阻）。电阻R的阻值为10Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是（　　）

A．电压表的示数为10V
B．电流表的示数为2A
C．若将电阻替换为一个电容，欲使电路安全运行，其耐压值最少为10V
D．电阻在任意三分之一个周期内产生的热量一定等于0.1J
6．某小型旋转电枢式交流发电机,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动,转动的角速度为 ,线圈的匝数为,电阻为,线圈所围面积为,匀强磁场的磁感应强度为。线圈的两端经滑环和电刷与外电路连接,如图。定值电阻、的阻值均为,理想变压器原、副线圈的匝数比为,电压表为理想电表。在时刻,线圈平面与磁场方向平行,下列说法正确的是（ ）
A. 从图示位置开始计时,电动势瞬时值的表达式为
B. 电压表的示数为
C. 线圈从图示位置开始转动 过程中,通过的电荷量为
D. 发电机的输出功率为
二、多选题（本大题共4小题）
7．热敏电阻、光敏电阻在家电、汽车、医疗、电力等领域有广泛的应用，某兴趣小组设计了一个如图所示的电路来研究热敏电阻和光敏电阻，电路接在电压恒定的交流电源上，变压器为理想变压器。为定值电阻；为热敏电阻，阻值随温度升高而减小；光敏电阻，阻值随光照强度增加而减小，下列分析正确的是（　　）
A．的电流与的电流之比等于
B．若用电吹风加热，则消耗的功率变大
C．若用强光灯照射，则消耗的功率变小
D．若用电吹风加热，同时用强光灯照射，则消耗的功率变小
8．如图所示，与理想变压器原线圈相连的定值电阻R1＝2 Ω，副线圈所在电路连接定值电阻R2＝4 Ω、R3＝12 Ω；原线圈连接电源e＝50sin 100πt（V），原、副线圈匝数比为4∶1，电表均为理想电表。当开关S闭合后，下列说法正确的是
A．电压表示数为48 V
B．电源的输入功率等于R1、R2消耗的功率之和
C．通过R3的交变电流的周期为0．01 s
D．电阻R2消耗的功率为36 W
9．如图甲所示，两点间接入电压如图乙变化的交流电源，电阻，滑动变阻器初始状态电阻为，理想变压器原、副线圈匝数比为，则（　　）
A．若滑动变阻器时，电流表示数为
B．若滑动变阻器滑片向右移动时，的功率逐渐减小
C．若改变滑动变阻器阻值，使的功率最大时，此时
D．若保持滑动变阻器不变，只改变原副线圈开数比，使功率最大时，原副线圈匝数比为
10．无线充电给我们生活带来了很大的方便。图是手机无线充电器的示意图，其原理如图所示，当送电线圈接上220V的正弦交变电流后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生交变电流，该电流经过其他装置转化为直流电给手机充电，该装置实际上可等效为一个无漏磁的理想变压器。送电线圈的匝数为N1，受电线圈匝数为N2，，若手机电阻为5Ω，当该装置给手机充电时，下列说法正确的是（ ）
A．流过原、副线圈的电流之比为1：44
B．受电线圈两端cd的输出电压为4V
C．充电时流过手机的电流为1A
D．保持ab端输入电压不变，若在充电时玩大型游戏（即增大手机用电功率），则受电线圈的输出电流将变小
三、非选择题（本大题共5小题）
11．如图所示，交流发电机的线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。已知线圈匝数为匝，面积为，转动的角速度为，通过理想变压器连接阻值为的电阻，正常工作时，理想电流表示数为0.25A。若从图示位置开始计时，
（1）写出该发电机产生感应电动势的瞬时值表达式；
（2）若不计发电机线圈电阻，求理想变压器的原、副线圈匝数比。
12．光伏发电可以有效解决偏远农村地区用电难的问题，相对于传统发电机，光伏发电系统更为便捷，电池板只需安装在屋顶上，就可直接将太阳能转化为电能供应，完全不受供电通道的限制。如图，某户农家将输出电压交流电的光伏发电系统接到变压器上，通过副线圈分别向10只标称为“12V、1.5A”的灯泡和一台电动机供电，电动机线圈电阻，原线圈上所接灯泡L的额定电压，副线圈的匝数为匝。电路接通后，各用电器都正常工作，光伏发电系统的输出功率，电压表的示数为，变压器为理想变压器，求：
（1）原线圈上所接灯泡L消耗的功率；
（2）变压器原线圈的匝数；
（3）电动机输出的机械功率。
13．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用4kV高压输电，最后用户得到220V、9.5kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻r。
（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比。
14．(9分)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比，以及交流电频率对输出电压的影响。图1为实验电路图，其中L1和L2为变压器的原、副线圈，S1和S2为开关，P为滑动变阻器RP的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流电源(能输出电压峰值不变、频率可调的交流电)。
(1)闭合S1，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数　　　　(填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2 500 mV时，用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如图2所示，则线圈L1两端与L2两端的电压比值为　　　　(保留3位有效数字)。
(3)闭合S2，滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1 000 Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U，得到的U－R关系曲线如图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R0替换电阻箱R，由图可知，当频率为1 000 Hz时，R0两端的电压为　　　　mV；当频率变为50 Hz时，为保持R0两端的电压不变，需要将R0与一个阻值为　　　　Ω的电阻串联。(均保留3位有效数字)
15．某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
（1）该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压，得到的实验数据如下表所示。
实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压 （V） 副线圈电压 （V）
1 400 200 4.22 2.10
2 400 800 4.22 8.36
3 400 1600 4.22 16.83
根据实验数据，得到的结论为：在误差允许的范围内， 。
（2）该同学利用（1）问中第2组数据时的副线圈给一标有“3.8V ； 0.3A”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为3.00V，并不是8.36V，其原因主要是 。
（3）可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是 。
A．第二次实验中小灯泡更亮些
B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热
C．无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流
（4）如图所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流 （选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻R的阻值为 时（用、和表示），可变电阻R的功率最大。
参考答案
【知识点】交变电流的峰值和有效值
1．【答案】A
【详解】
AB．只有正弦交流电压的有效值与最大值之间才是的关系，其它交流电没有这样的关系，故A错误，B正确；
C．机器铭牌上所标注的值、生活中通常所说的值都是指有效值，“照明电压、动力电压”指的都是有效值．故C正确；
D．交流电压表和交流电流表，测的是交流电的有效值，不是瞬时值，故D正确。
故选A。
【知识点】交变电流的峰值和有效值、几种常见的交变电流的图像及其变化规律
2．【答案】B
【详解】由电流有效值的定义可得，解得，B正确。
【知识点】交变电流及其变化规律、正弦式交变电流的相关计算、理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
3．【答案】B　
【解析】本题考查正弦式交流电的产生和理想变压器原理。交流电的周期为0.2s，则交流电的频率为5Hz，A错误；螺线管产生的电压即为变压器原线圈的输入电压，则原线圈两端电压最大值为0.05V，原、副线圈匝数比为1∶60，故副线圈两端电压最大值为3V，B正确；永磁铁磁场越强，一定时间内永磁铁在原线圈中引起的磁通量的变化量越大，原线圈产生电压的峰值越大，C错误；理想变压器没有能量损失，则充电电路的输入功率和变压器的输入功率相等，D错误。
【知识点】含有理想变压器的动态电路分析
4．【答案】A
【详解】本题主要考查理想变压器、电阻的串联规律、变压器原线圈电流的求解。
理想变压器是比较热门的考点，2022年湖北卷对该考点的考查非常深入，通过该问题的考查，让学生进一步熟悉理想变压器等效电阻的应用，应对高考在这部分的考查有针对性的作用。高考中常考变压器与电路知识的综合问题，需要注意等效法的应用。
根据交变电流的电压与时间的关系可知，原线圈输入电压的有效值为，副线圈电路的等效阻值为，原线圈电路的最大电流为，根据欧姆定律，，解得最小阻值，正确，错误；等效电阻与相等时，变压器的输出功率最大，即，解得 ，小于变阻箱的最小值，因原线圈电流最大限制，无法取到，根据电源输出功率与负载间的图像关系，由图像可知，当变阻箱取最小阻值时，变压器输出功率最大，最大功率为，、错误。
【关键点拨】
双临界问题中，需同时满足两个条件才能保证电路正常工作。
【知识点】交变电流的峰值和有效值
5．【答案】A
【详解】根据题意可知，电压表的示数为有效值为，则有，解得，A正确；由欧姆定律可知，电流表的示数为，B错误；由于交流电的峰值为，因此，若将电阻换成一个耐压值为的电容，会被击穿，C错误；根据题意可知，电阻在任意三分之一个周期内的电流有效值不一定是，所以电阻在任意三分之一个周期内产生的热量不能用，计算，D错误。
【知识点】交流电“四值”的计算及应用、理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
6．【答案】C
【详解】从图示位置即中性面的垂面开始计时,电动势瞬时值的表达式应为,错误；电压表的示数为定值电阻两端电压的有效值,电动势的有效值为,变压器和可等效为一个电阻,已知理想变压器,,,得,该等效电阻与并联,,则有,那么,错误；线圈从图示位置开始转动 过程中,通过线圈总的电荷量为(点拨：电荷量),通过的电流与通过等效电阻的电流之比为,故通过的电荷量为,正确；发电机的输出功率为,错误。
【知识点】理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
7．【答案】BC
【详解】根据电压比等于匝数比可得，，根据能量关系可得，联立可得，可知的电流与的电流之比，A错误；若用电吹风加热，则阻值变小，即整个电路的等效电阻变小，可知整个电路消耗的功率变大，即交流电源的输出功率变大，根据，可知原线圈电流变大；根据，可知消耗的功率变大 ，B正确；若用强光灯照射，则阻值变小，即整个电路的等效电阻变小，可知整个电路消耗的功率变大，即交流电源的输出功率变大，根据，可知原线圈电流变大，则两端电压变大，原线圈输入电压减小，根据可知，两端电压减小，根据，可知消耗的功率变小 ，C正确；若用电吹风加热，同时用强光灯照射，则、阻值变小，即整个电路的等效电阻变小，可知整个电路消耗的功率变大，即交流电源的输出功率变大，根据，可知原线圈电流变大；根据，可知消耗的功率变大 ，D错误。
【知识点】含有理想变压器的动态电路分析
8．【答案】AD
【解析】由题意，电源电动势的有效值E＝50 V，设原线圈中电流为I1，副线圈中电流为I2，根据理想变压器原、副线圈匝数与电流关系得＝＝，由功率关系得I1E＝R1＋U1I1，U1I1＝·，联立解得I1＝1 A，I2＝4 A，U1＝48 V，A正确；电源的输入功率等于R1消耗的功率与原线圈的输入功率之和，即为R1、R2、R3消耗的功率之和，B错误；理想变压器不改变交变电流的周期，故通过R3的交变电流的周期为T＝＝0.02 s，C错误；由并联电路电流关系可知，通过R2的电流为I＝I2＝3 A，则电阻R2消耗的功率为P＝I2R2＝36 W，D正确。
【知识点】含有理想变压器的动态电路分析
9．【答案】BD
【详解】电源的有效值，将滑动变阻器与变压器作为一个整体，则等效电阻为，若滑动变阻器时，流过原线圈的电流，根据解得A错误；若滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻增大，根据上述，等效电阻增大，根据，可知，通过原线圈的电流减小，根据，可知，若滑动变阻器滑片向右移动时，的功率逐渐减小，B正确；变压器不消耗功率，将电阻等效为电源的内阻，当变压器等效电阻，结合上述有时，消耗的功率最大，即若改变滑动变阻器阻值，使的功率最大时，此时，C错误；根据上述，若保持滑动变阻器不变，只改变原副线圈开数比，使功率最大时，则有，解得，D正确。选BD。
【知识点】理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
10．【答案】AC
【详解】流过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数反比，即，解得流过原、副线圈的电流之比为，A正确；根据，代入数据解得受电线圈两端cd的输出电压为，B错误；充电时流过手机的电流为，C正确；保持ab端输入电压不变，受电线圈的输出电压不变，则若在充电时玩大型游戏（即增大手机用电功率），则受电线圈的输出电流将变大，D错误。
【知识点】交流电“四值”的计算及应用
11．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）该发电机产生感应电动势的瞬时值表达式
（2）变压器原线圈两端的电压为
变压器输入功率等于输出功率，则
解得
根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系，理想变压器的原、副线圈匝数比为
【知识点】理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
12．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，设原线圈上的电流为，则有，，解得
（2）根据题意，设原线圈匝数为，则有，解得匝
（3）根据题意，设副线圈上的电流为，则有，，又有，，联立解得
【知识点】理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用、电能的输送
13．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）升压变压器、副线圈匝数比为
（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有
而输送电流又决定输电电压及输送功率，有
所以
（3）设降压变压器原线圈上电压为，
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
【知识点】含有理想变压器的动态电路分析
14．【答案】(1)变大(1分)　 (2)12.6(3分) 　(3)270(2分)
12.6(12.0～13.0)(3分)
【详解】(1)原线圈两端电压U1＝E，当滑片向右滑动时R左变大，则U1变大，电表示数变大。
(2)由题图2知，电压的最大值为280 mV，则原、副线圈电压之比＝＝12.6(易错点：电压表测的是电压的有效值，所以题图2中的电压峰值要转化成有效值)。
(3)由题图3知，当频率为1 000 Hz、电阻R0＝20 Ω时，电阻两端电压为270 mV，当频率变为50 Hz时，设串联电阻Rx两端电压为Ux，则＝，即Ux＝Rx，在题图3中作出串联电阻的U－R图线，与交流电频率为50 Hz的曲线的交点对应的横坐标即为R0和Rx的总阻值，如图所示，则Rx＝(32.6－20)Ω＝12.6 Ω。
【名师拓展】
电源与非线性元件串联求解元件的实际功率时，往往利用图像找交点的方法；此题求解非线性电源与未知电阻串联时的电阻和电压，也可利用图像的交点直接从图中读出结果。
【知识点】变压器的构造和原理、理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
15．【答案】变压器原、副线圈的电压比等于匝数比；副线圈有电阻，副线圈有内压；BC/CB；减小；
【详解】（1） 根据实验数据，得到的结论为： 在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
（2）副线圈有电阻，副线圈有内压。
（3）铁芯横条与普通铁块都是导磁材料，铁芯闭合后，减小了漏磁现象，产生的感应电动势增大，小灯泡变亮；变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率，用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块由于涡流更容易发热，变压器效率低一些，第一次实验中小灯泡更亮些，A错误，B正确；无论用普通铁块还是用铁芯横条，副线圈中还是交变电流，流经小灯泡的电流均为交变电流，C正确。
（4）在原、副线圈匝数比一定的情况下，R增大，副线圈电流I2减小，设原线圈电流为I1，根据，知流经原线圈的电流I1减小。把变压器和R等效为一个电阻，R0当作电源内阻，则输出功率，当内外电阻相等即，时，输出功率最大，根据，得，代入，解得。
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