（11）交变电流——高考物理一轮复习 易混易错（含解析）

（11）交变电流——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习
一、易错点分析
1. 公式Em=nBSω应用误区警示
（1）公式表明交变电流的电动势最大值Em与线圈匝数、线圈面积、磁感应强度及线圈切割磁感线的角速度有关。
（2）Em与线圈面积S有关，但与线圈形状无关，只要面积相等，其形状不影响Em的大小。
（3）Em与线圈平面的转轴位置无关。
2. 理想变压器理解及应用误区警示
（1）变压器只能改变交流电压，若原线圈输入直流电压，则副线圈输出电压为零，并且由于线圈对直流电无感抗，所以电路中的电流很大(相当于短路），易损坏直流电源。
（2）理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。
（3）变压器原线圈上串联电阻之后，属于非纯电阻电路，不能在含有线圈的电路中应用欧姆定律。要计算原线圈上消耗的功率，只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。在计算原线圈上所加电压时，务必注意与电源电压相区别，应将电源电压减去原线圈所串联电阻的电压视为真正加在原线圈两端的电压。
二、易错训练
1.如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同，已知发射、接收线圈匝数比，C，D端输出电流，则A、B端输入电流的( )
A.频率为 B.周期为 C.有效值为 D.最大值为
2.在探究变压器的两个线圈电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则( )
A.电源输出电压的频率为
B.适当增加原线圈a的匝数，小灯泡变暗
C.在小灯泡旁边并接一个电阻，电源的输出功率减小
D.将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
3.如图为风力发电机的结构简图。风轮机叶片转速为n，转动时所有叶片迎风总面积为S0，风轮机转动时通过转速比为1：k的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，V为交流电压表，忽略线圈电阻，则( )
A.线圈位于图示位置时，交流电压表示数为零
B.从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
C.变压器原、副线圈的匝数比为
D.单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为
4.如图甲所示是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。根据上述原理，判断下列说法中正确的是( )
A.开关闭合后电压表的示数为5V
B.开关闭合后电压表的示数为2.5V
C.变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
D.变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
5.如图所示为节日彩灯供电电路图，变压器为理想变压器，所有灯泡相同，在A、B两端接入电压恒定的正弦交流电，若发现灯泡的灯光较暗，为使灯泡正常发光，需要调节滑动变阻器的滑片，下列调节及结果判断正确的是( )
A.应将滑动变阻器滑片向右移
B.调节后，变压器原线圈输入电压变大
C.调节后，电阻消耗的功率变大
D.调节后，滑动变阻器两端的电压增大
6.随着科技的发展进步，手机、智能手表的无线充电方式开始流行。如图，是手机无线充电器原理图，通过充电器的发射线圈和手机上的接收线圈传递能量。在发射线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流，手机的接收线圈就会产生交变电流，该电流经过整流电路转化为直流电给手机充电。两线圈均可看做理想线圈，且无漏磁，接收线圈两端电压的峰值为，手机充电功率为20W，不计整流电路消耗的功率，下列说法正确的是( )
A.发射线圈中电流的有效值为
B.接收线圈中电流的有效值为
C.发射线圈与接收线圈的匝数比为
D.接收线圈中的电流方向每秒变化50次
7.如图所示的交变电流，每个周期内的前三分之一个周期电压按正弦规律变化。则该交变电流电压的有效值为( )
A. B. C. D.
8.某实验小组在研究变压器的过程中，利用手头的器材，设计了如图（a）、（b）两种电路，使“36V 36W”的两个灯泡均能正常发光如图所示。已知两种电路所使用的器材完全相同，变压器的原副线圈匝数比均为，则下列说法正确的是( )
A.图（a）中两端的电压为112V
B.图（b）中两端的电压为184V
C.图（a）、图（b）电路中，的取值相同
D.图（a）、图（b）电路中，整个电路消耗的总功率相同
9.如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，原、副线圈匝数比。已知定值电阻，R是滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。以下说法正确的是( )
A.当滑动变阻器滑片向下滑动，电压表示数增大
B.时，理想变压器的输出功率最大
C.时，理想变压器的输出功率最大
D.理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1A
10.如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，电压表为理想交流电表，则下列说法正确的是( )
A.线圈的转速为50r/s B.0.01s时线圈平面与磁场方向平行
C.通过电阻R的电流有效值为1A D.电压表的示数为200V
11.在磁感应强度的匀强磁场中，有一个内阻为、匝数、面积为的长方形线圈，以的角速度绕垂直于磁场的对称轴匀速旋转。线圈连接一理想变压器。理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈接有一个电阻箱R。下列说法正确的是( )
A.线圈的电动势最大值为311V
B.原线圈输入电压为220V
C.原、副线圈的电流之比为1:4
D.当电阻箱的阻值调为16Ω时，电阻箱R上获得最大电功率
答案以及解析
1.答案：C
解析：AB.变压器不改变周期和频率，所以周期为
频率为
故AB错误；
CD.C，D端输出电流的最大值为，由
可得A、B端输入电流的最大值为
A、B端输入电流的有效值为
故C正确，D错误。
故选C。
2.答案：B
解析：A.根据电源输出的电压的图像可读出正弦交流电的周期，则频率为
故A错误；
B.变压器的输入电压为不变，增大原线圈匝数，根据可知，副线圈的输出电压变小，即小灯泡获得的电压变小，故灯泡的功率变小而变暗，故B正确；
C.在小灯泡旁边并接一个电阻，则负载总电阻变小，而副线圈的输出电压不变，故变压器的输出功率变大，则电源的输出功率变大，故C错误；
D.将线圈a改接在学生电源的直流输出端，变压器上的磁通量不变，不能利用互感产生感应电动势，则副线圈无电流，灯泡不能发光，故D错误；
故选B。
3.答案：D
解析：A.交流电压表的示数应始终为交变电流的有效值，故A错误;
B.由题意可得发电机线圈的转速为nk，则发电机输出的交变电流的频率为
对该线框发电产生的交变电流应有
故B错误；
C.线圈中产生的感应电动势有效值为
根据变压器原副线圈匝数关系得原副线圈匝数比为
故C错误；
D.单位时间（取）内冲击风轮机叶片气流的体积
气体质量
动能
故D正确。
故选D。
4.答案：C
解析：AB.根据图乙得到原线圈输入电压的最大值
故原线圈输入电压的有效值
则电压表的示数为，故AB错误;
CD.分析题意可知，副线圈输出电压最大值
根据
可解得实现点火的条件是
故C正确，D错误。
故选C。
5.答案：C
解析：A.令所有灯泡并联部分的电阻为，则根据变压器等效原理电路可等效为
若滑动变阻器滑片向右移，接入电路的电阻变大，相当于原线圈等效电阻增大，原线圈中电流减小，则副线圈电路中的电流变小，灯泡变暗，A错误；
B.调节后，副线圈电路中的电流变大，原线圈电流也变大，根据
变压器原线圈输入电压变小，B错误；
C.调节后，原线圈电流变大，电阻消耗的功率，根据
电阻消耗的功率变大，C正确；
D.调节后，变压器原线圈输入电压变小，副线圈电压也变小，副线圈电路中的电流变大，根据
知滑动变阻器两端的电压减小，D错误。
故选C。
6.答案：A
解析：ABC.接收线圈中电压的有效值为
接收线圈中电流的有效值为
发射线圈与接收线圈的匝数比为
根据匝数与电流的关系
可得发射线圈中电流的有效值为
故A正确，BC错误；
D.正弦式交变电流的方向每个周期变化两次，由于电流的频率为50Hz，所以接收线圈中的电流方向每秒变化100次，故D错误。
故选A.
7.答案：A
解析：由交流电的有效值的定义可知，在0~1s时间内
在1~3s时间内
则有
解得
故选A。
8.答案：AD
解析：D.根据题意，两个灯泡均能正常发光知，两种电路中通过副线圈的电流都相同，均为
又变压器的原副线圈匝数比均为
故两种电路中通过原线圈的电流也相同，均为
又输入电压相同，故整个电路消耗的总功率相同，故D正确;
A.图(a)中根据电压比与匝数比的关系知
解得
故两端的电压为
故A正确;
B.图(b)中，根据电压比与匝数比的关系知
解得
故两端的电压为
故B错误;
C.图(a)、图(b)电路中，两端的电压分别为112V,37.3V，电流分别为,1A，故的取值不相同，故C错误。
故选AD。
9.答案：AB
解析：A.将变压器与负载等效为一个电阻，则有
当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电阻增大，则等效电阻增大，可知，变压器原线圈通过的电流减小，定值电阻r两端电压减小，变压器原线圈两端电压增大，根据电压匝数关系可知，变压器副线圈两端电压增大，即电压表示数增大，故A正确；
BC.电源电动势的有效值
理想变压器的输出功率
当有
理想变压器输出功率最大，结合上述解得
故B正确，C错误；
D.结合上述可知，变压器输出功率最大时，原线圈电流
根据电流匝数关系有
解得
故D错误。
故选AB。
10.答案：BC
解析：根据题图乙可知交流电的周期为,故线圈转动的转速为,故A错误;由题图乙可知0.01s时线圈产生的感应电动势为峰值,故此时线圈平面与磁场方向平行,故B正确;由题图乙可知,线圈产生电动势的最大值,则有效值为,根据闭合电路欧姆定律，可得,故C正确;由公式,即电压表的示数为100V,故D错误.
11.答案：AD
解析：A.电动势的最大值
故A正确；
B.由电动势的最大值可知电源的有效值为
由于线圈有内阻，因此原线圈输入电压应小于220V，故B错误；
C.原副线圈电流与匝数成反比，则变压器原、副线圈的电流之比为4:1，故C错误；
D.设副线圈中电流为I，则原线圈中电流为，原线圈电压为
根据原副线圈电压与线圈匝数的关系，可得副线圈电压为
电阻箱R电功率为
可知当时电阻箱获得的电功率最大，此时电阻箱的阻值为
故D正确。
故选AD。