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2026届高考物理一轮复习特训 交变电流
一、单选题
1．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数之比为3:1，副线圈所接两个电阻的阻值均为2R，原线圈所接电阻的阻值为9R，a、b接在正弦交流电源上，原线圈所接电阻两端的电压为，下列说法正确的是( )
A.通过副线圈的电流为 B.a、b两端的电压为
C.电源输入的电压为 D.电源输出的功率为
2．如图所示，交流发电机连接理想变压器（）向灯泡L和电风扇M供电，二者均正常工作。已知电源电动势，定值电阻，灯泡L上标有“60 W 20 V”的字样，电风扇M内阻为2 Ω，理想电流表A的示数为4 A，电路中其余电阻不计。下列判断正确的是( )
A.电风扇输出的机械功率是16 W
B.变压器原、副线圈的匝数比
C.若电风扇所在支路发生断路故障，此时灯泡L仍发光，则灯泡L的功率变大
D.副线圈中的电流方向每秒钟改变200次
3．某种交流电的电流i随时间t变化的图像如图中的实线所示，则这种交流电的有效值为( )
A. B. C. D.
4．如图所示，一个单匝刚性正方形金属线框abcd与匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度为B。若线框固定不动，磁感应强度以均匀增大时，线框的发热功率为P；若磁感应强度恒为0.1T，线框以某一角速度绕中心轴匀速转动时，线框的发热功率为2P，则线框的角速度为( )
A. B. C. D.
5．高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压降到，动力车厢内的理想变压器再将降到后，为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示，输电线路电阻的阻值为r，则( )
A. B.
C. D.输入动力系统的功率为
6．某品牌手机充电器内部可视为理想变压器，可将交流电降压后给手机充电。已知变压器原副线圈匝数之比为，充电器输入功率为20w，原线圈的输入电压，则下列说法正确的是( )
A.原线圈输入电压最大值为 B.副线圈的电压为
C.副线圈中电流的频率为 D.副线圈的电流为
7．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是( )
A.副线圈输出电压的频率为100Hz
B.副线圈输出电压的有效值为31V
C.P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D.P向右移动时，变压器的输出功率增加
8．A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流。其中、T已知，未知，若两电热器的电功率相等，的值为( )
A. B. C. D.
9．某理想变压器原线圈a的匝数匝，副线圈b的匝数匝，原线圈接在交流电源上，交流电源的电压随时间的变化规律如图中余弦图线所示，副线圈中“”的灯泡L恰好正常发光，电阻。则下列结论正确的是( )
A.流过电阻的电流为
B.灯泡L中电流方向每秒钟改变100次
C.电阻的阻值为
D.穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为
10．如图甲所示，小型交流发电机的输出端与含理想变压器的电路相连，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量随时间的变化关系图像如图乙所示。已知原、副线圈匝数比为，原线圈上定值电阻的阻值为，副线圈上定值电阻的阻值为，滑动变阻器的阻值范围，发电机线圈匝数为10匝，其电阻忽略不计，电表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A.若时，电压表的示数为
B.接入电路的阻值为时，变压器输出功率最大
C.接入电路的阻值增大时，电流表示数增大
D.保持滑片位置不变，由于电阻部分短路，其电阻变小，则电压表示数变小
11．、为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图甲所示，两端的电压随时间周期性变化的规律如图乙所示，其中每段曲线都是四分之一正弦曲线，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为( )
A.3:1 B. C. D.4:3
12．在如图所示的电路中，交流电源输出50 Hz、电压有效值为220 V的正弦式交流电，通过匝数为的副线圈分别向10只标有“12 V 1.5 A”的灯泡和“36 V 5 A”的电动机供电，原线圈所接灯泡L的额定电压为40 V，副线圈的匝数为60.电路接通后，各用电器都恰好正常工作.则( )
A.交流电源的输出功率为360 W
B.灯泡L的额定电流为2.0 A
C.副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变50次
D.原线圈的匝数为1100，副线圈的匝数为180
二、多选题
13．2025年6月19日，我国300兆瓦级变速抽水蓄能发电电动机全尺寸交流集电系统顺利完成验证试验，标志着我国变速抽蓄核心技术实现重大突破。如图甲所示为抽水蓄能的原理图，当电网中用户负荷较低时，某水电站一台输出电压如图乙所示的发电机与理想变压器相连，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、，副线圈接有一台抽水蓄能发电电动机，其额定电压为380V，内阻为1Ω，电动机正常工作时，与原线圈相连的电流表（内阻不计）示数为12.5A，重力加速度g取。下列说法正确的是( )
A.理想变压器的原、副线圈匝数比
B.抽水蓄能发电电动机内阻上的发热功率为625W
C.抽水蓄能发电电动机的输出功率为9500W
D.抽水蓄能发电电动机1s内可将88.75kg水抽到10m高处
14．矩形边界ABCD内存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，AB长为2L，AD长为L.从AD的中点E发射各种速率的粒子，方向与AD成30°角，粒子带正电，电量为q，质量为m，不计粒子重力与粒子间的相互作用，下列判断正确的是( )
A.粒子可能从BC边离开
B.经过AB边的粒子最小速度为
C.经过AB边的粒子最大速度为
D.AB边上有粒子经过的区域长度为
15．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电表为理想电表，、为定值电阻，R为滑动变阻器，在a、b端输入有效值恒定的正弦交流电，则下列说法正确的是( )
A.仅将向下移，电流表示数变大、电压表示数变大
B.仅将向下移，电流表示数变小、电压表示数变大
C.仅将向下移，电流表示数变小、电压表示数一定变小
D.仅将向下移，电流表示数变小、电压表示数有可能变大
16．图甲中，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电.电路中电表均为理想交流电表，定值电阻，D为理想二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则( )
A.电阻两端的电压频率为50 Hz B.电流表的示数为5 A
C.原线圈的输入功率为15 W D.将撤掉，电压表的示数不变
三、填空题
17．交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Ф随时间t变化的规律如上图所示。已知线圈匝数为20匝，则该线圈感应电动势最大值为__________V，感应电动势瞬时值表达式为E=__________V。
18．如图所示为一交变电流随时间变化的关系图，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线，则该交流电的有效值为_______A。
四、实验题
19．某学校高二（9）班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是___。
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压
C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
D.测量副线圈电压时，先用中间挡位的量程试测，大致确定后再选用适当的挡位
（2）变压器铁芯是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___。
A.增大涡流，提高变压器的效率
B.减小涡流，提高变压器的效率
C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
（3）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是___。
A.原线圈导线比副线圈导线粗
B.学生电源实际输出电压大于标注的“6V”
C.原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应大于800
D.副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400
五、计算题
20．如图（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表，在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图（乙）所示正弦规律变化（取）求:
(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)从时刻开始计时，线圈转过60°时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；
(3)从图示位置转过90°，通过线圈的电量及整个回路的焦耳热
21．西电东送是我国重要的基建工程。若某水电站依次通过原副线圈匝数比分别为k、（）的两理想变压器将电能输送给用户，升压变压器的原线圈两端电压，降压变压器的副线圈两端电压为，两变压器之间的输电线的总电阻为r，求：
（1）输电线损耗的电压；
（2）用户的电流I。
参考答案
1．答案：D
解析:A.通过原线圈的电流为通过副线圈的电流为，A错误；
B.副线圈所接的两个电阻的总电阻为R，副线圈两端电压为原线圈两端电压为a、b两端的电压为，B错误；
C.电源输入的电压为C错误；
D.电源输出的功率为，D正确；故选D。
2．答案：C
解析：
3．答案：D
解析: 根据交流电有效值定义可知
可得这种交流电的有效值为
故选D。
4．答案：D
解析：磁场均匀增大时，产生的感应电动势为电功率线框以某一角速度ω绕其中心轴匀速转动时，其电动势的最大值为此时电功率解得故选D。
5．答案：A
解析:A.根据变压器电流与匝数关系有，又因为整理得，故A正确；
B.根据变压器电压与匝数关系有，又因为联立解得，故B错误；
C.输电线路电阻的阻值为，故C错误；
D.根据能量守恒，可知输入动力系统的功率为，故D错误。
故选A。
6．答案：B
解析:A.原线圈输入电压表达式为，最大值为，而非220V，故A错误；
B.原线圈电压有效值为220V，匝数比为44:1，根据
可得副线圈电压为，故B正确；
C.原线圈电压频率由得，理想变压器不改变频率，故C错误；
D.输入功率副线圈功率则，故D错误。
故选B。
7．答案：D
解析:A.根据图像中交流电周期为0.02s，可知
A错误；
B.根据变压器匝数比与原副线圈电压比的关系
代入数据，可得副线圈输出电压的最大值为
根据最大值和有效值的关系，则有
B错误；
C.P向右移动时，不影响原、副线圈的匝数，所以原、副线圈的电流比不变，C错误；
D.P向右移动时，负载电阻变小，副线圈电压不变，根据功率的定义式
可知变压器的输出功率增加，D正确。
故选D。
8．答案：D
解析:两电热器的电功率相等，可知甲、乙的电流有效值相等，根据有效值定义可得
故选D。
9．答案：C
解析:A.流过变压器副线圈电流的有效值为根据解得流过电流的有效值为故A错误；
B.交变电流的周期为，频率为一个周期电流方向改变两次，则灯泡L中电流方向每秒钟改变200次，故B错误；
C.变压器副线圈两端电压的有效值为变压器原线圈两端电压的有效值为输入交流电的有效值为100V，则电阻两端电压的有效值为电阻的阻值为故C正确；
D.原线圈电压的最大值为穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为故D错误。故选C。
10．答案：B
解析：A.交流发电机的电动势最大值为
交流发电机的电动势有效值为
将变压器与副线圈负载看成一个等效电阻，则有
若时，则原线圈电流为
副线圈电流为
副线圈电压为
可知电压表的示数为，故A错误；
B.变压器输出功率等于等效电阻的功率，则有
可知当时，即
解得
变压器输出功率最大，故B正确；
C.接入电路的阻值增大时，根据
可知原线圈电流减小，即电流表示数减小，故C错误；
D.保持滑片位置不变，由于电阻部分短路，其电阻变小，可知等效电阻分到的电压增大，即原线圈输入电压增大，副线圈输出电压增大，则电压表示数变大，故D错误。
故选B。
11．答案：A
解析：根据有效值的定义，设图甲电压的有效值为U1，则有
解得
设图乙电压的有效值为U1，则有
解得
接在阻值大小相等的电阻上，因此有
故选A。
12．答案：B
解析：根据原、副线圈电压与匝数关系有，解得，根据，解得，副线圈的中电流，副线圈的中电流，根据原、副线圈电流与匝数关系有，解得，即灯泡L的额定电流为2.0 A，交流电源的输出功率为，A、D错误，B正确；交流电源的频率为50 Hz，变压器不改变频率，则副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变的次数为（次），C错误.
13．答案：BD
解析：A.由题意，原线圈两端电压有效值为
副线圈两端电压有效值为
则理想变压器的原、副线圈匝数比，故A错误；
B.由题意，原线圈电流有效值
由可知，副线圈电流有效值
则抽水蓄能发电电动机内阻上的发热功率为，故B正确；
C.抽水蓄能发电电动机的输出功率为，故C错误；
D.内，发电电动机的输出机械功
由，其中
可解得水升高，故D正确。
故选BD。
14．答案：CD
解析：若粒子的轨迹与CD边相切时，此时打到AB边上的距离最远，此时粒子运动的半径最大为，此时粒子的最大速度，打到边上时的点距离A点的距离为，可知粒子不可能从边射出，选项A错误，C正确；
当最小值：得：，则，选项B错误；此时粒子打到AB上的位置距离A点的距离为，则AB边上有粒子经过的区域长度为，选项D正确；故选CD.
15．答案：AD
解析：AB.根据题意，设副线圈回路的总电阻为，则原线圈等效电阻为，仅将向下移，滑动变阻器接入电路电阻减小，减小，则减小，由可知，增大，即电流表示数变大，由可知，流过副线圈的电流增大，则电压表示数增大，故A正确，B错误；CD.结合上述分析可知，仅将向下移，即减小，则增大，由可知，减小，即电流表示数变小，由可知，由于减小，减小，则可能增大，也可能减小，还可能不变，则电压表示数，可能增大，也可能减小，还可能不变，故C错误，D正确。故选AD。
16．答案：AD
解析：由题图乙可知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，而变压器及二极管均不会改变交流电的频率，故电阻两端的电压频率仍为50 Hz，故A正确；由题图乙可知，变压器的输入电压为，由电压与线圈匝数的关系可得，变压器的输出电压为，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在两端，设两端电压的有效值为U，由有效值的定义可得，解得，则电流表的示数为，故B错误；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则，故C错误；因为输出电压由输入电压决定，故将撤掉，电压表的示数不变，故D正确.
17．答案：4π或12.56;
解析：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势最大值为
磁通量最大值为
联立可得
由图像可知，则角速度
得
由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的特点知，当磁通量随时间正弦规律变化时，感应电动势随时间余弦规律变化，感应电动势瞬时值表达式为
18．答案：
解析：设该交流电电流的有效值为I，则当其通过定值电阻R时，根据电流的热效应可得
代入数据解得
19．答案：C；B；B
解析:（1）A.为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B.变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡"测量，故B错误；
C.研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D.为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D错误。
故选C。
（2）变压器只能变交流，不能变直流，变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率。
故选B。
（3）A.原线圈的匝数多，因此电压大电流小，故原线圈导线应该选用细的，故A错误；
B.根据
测得副线圈的电压偏高，可能是因为学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，故B正确；
C.如果原线圈实际匝数与标注的“800”不符，大于800，则测得副线圈的电压应偏低，而不是偏高，故C错误；
D.如果副线圈实际匝数与标注的“400”不符，小于400，测得副线圈的电压应偏低，而不是偏高，故D错误。
故选B。
20．答案：(1)200V
(2)1A，电流方向abcda
(3)0.02C，3.14J
解析:（1）由图线可知，
因为
所以
（2）因为（V）
可得（A）
所以
电流方向为abcda。
（3）电动势的有效值
根据焦耳定律可得
根据公式
可得
21．答案：（1）；（2）
解析:（1）设升压变压器的副线圈两端电压为U，则有解得
设降压变压器的原线圈两端电压为，则有
解得
则输电线损耗的电压为
（2）根据欧姆定律可得，通过输电线的电流为
对于降压变压器，有
解得用户的电流为
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