高考物理一轮复习：交变电流
一、选择题
1．（2024高二下·安徽期末）小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（ ）
A．t=0时刻线圈处于中性面位置
B．t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零
C．t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大
D．t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次
【答案】B
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由图乙可知，t=0时刻线圈感应电动势最大，线圈不是处于中性面位置，故A错误；
B．t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零，故B正确；
C．由于交流电流表示数为电流有效值，故C错误；
D．t2、t4时刻磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，电流方向不会发生改变，故D错误。
故选B。
【分析】t=0时刻线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大。
2．（2024高三下·内江月考）下列关于交流电说法正确的是（ ）
A．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的瞬时值
B．保险丝的额定电流、电容器的耐压值都是交变电流的有效值
C．因为有效值表示交流电产生的平均效果，所以有效值与平均值相同
D．我国交流电的频率是，表明发电厂发电机转子（线圈）转动的角速度
【答案】D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的有效值，故A错误；
B．保险丝的额定电流是交变电流的有效值，电容器的耐压值是交变电流的最大值，故B错误；
C．交流电有效值是利用电流的热效应定义的，不表示交流电产生的平均效果，所以有效值与平均值不同，故C错误；
D．我国交流电的频率是，所以周期为
则发电厂发电机转子（线圈）转动的角速度为
故D正确；
故选D。
【分析】根据交流电的性质及应用可分析有哪些情况用到有效值；平均值和有效值的作用不同；根据交流电的产生即可得出转子的角速度与频率的关系.
3．（2024高二下·西城期末）右图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电动势的有效值为20V
B．线圈转动的角速度为100rad/s
C．当线圈平面转到图示位置时穿过线圈的磁通量的变化率最大
D．当线圈平面由图示位置转过90°时线圈中电流的方向为
【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．此交流电动势的有效值为
故A错误；
B．根据表达式
可得
故B错误；
C．穿过线圈的磁通量的变化率为零，故C错误；
D．根据右手定则可知，当线圈平面由图示位置转过90°时，线圈中电流的方向为，D正确。
故选D。
【分析】电动势的有效值等于最大值的倍，线圈平面转到图示位置时处于中性面，产生的感应电动势为零。
4．（2024高二下·西城期末）一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流的周期为0.25s
B．该交变电流的有效值为2A
C．在时电流改变方向
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为20J
【答案】D
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．交变电流的周期为0.20s，故A错误；
B．则有效值为
故B错误；
C．当电流等于零时方向才发生变化，故C错误；
D．将该交变电流通过一个的电阻，根据焦耳定律，通电10s产生的热量为
故D正确。
故选D。
【分析】根据图象进行分析，该交变电流为正弦式，最大值等于有效值的倍，当电流等于零时方向才发生变化。
5．（2024高二上·惠州期末）二极管是常用的电子元件，具有单向导电的性质，其电路符号为“”。如图（a）所示为一个定值电阻和一个理想二极管串联后连接到一正弦交流电源两端，经测量发现，通过定值电阻的电流随时间的变化如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源的频率为2Hz B．电源的电压有效值为5V
C．通过电阻的电流周期为1s D．通过电阻的电流有效值为2.5A
【答案】D
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由图（b）可知电源的周期为
则电源的频率为
故A错误；
C．通过电阻的电流周期与电源周期相等，为2s，故C错误；
BD． 设电流有效值为，可得：
解得
设电源的电压的有效值为U，根据欧姆定律可得
故B错误，D正确；．
故选D。
【分析】交变电流的周期由电源决定，根据图象得到周期，再根据周期与频率关系得到频率；正（余）式交变电流最大值与有效值关系为，，根据图象结合最大值与有效值关系为，，根据图象结合计算电流的有效值，根据欧姆定律得到电压有效值。
6．（2024高三下·内江月考）在如图所示的电路中，、、为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关，C是电容很大的电容器。关于三盏灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．合上开关时，不亮，、同时亮
B．合上开关时，三盏灯泡同时亮
C．开关合上足够长时间后，最亮，、一样亮
D．开关合上一段时间后再断开，、亮一下后一起缓慢熄灭，立即熄灭
【答案】C
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】AB．当开关S刚闭合时，线圈产生自感现象，线圈相当于一个很大的电阻，故不亮，大电容对变化电流阻碍作用很小，所以电容器可看作阻值很小的导线，相当于被短路，故也不亮，只有亮，选项AB错误；
C．当S闭合足够长时间后，电路稳定，自感现象消失，因为线圈的直流电阻为零，所以线圈相当于一根导线，、灯一样亮，电容器C断路，中电流等于干路电流，故最亮，选项C正确；
D．当S闭合时，电容器C充电，一段时间后，C中无电流，相当于断路；S再断开，由于自感现象，此时线圈相当于新的电源，、都亮一下后一起缓慢熄灭，电容器将对放电，故也将逐渐熄灭，选项D错误。
故选：C。
【分析】开关刚闭合时，线圈可看作一个很大的电阻，电容器可看作一个阻值很小的导线，据此分析灯泡的变化，电路稳定后，线圈可看作导线，电容器相当于断路，据此分析灯泡的变化，开关合上一段时间后再断开，线圈可看作一个新的电源，电容器将对L3放电，据此分析灯泡的变化。
7．（2024高二下·重庆市月考）ETC （Electronic Toll Collection）是高速公路全自动电子收费系统的简称，车辆通过收费站时无须停车，该系统具有收费时间短，通行能力强的特点。如图甲所示，在收费站自动栏杆前、后的地面各自铺设完全相同的传感器线圈，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路ɑ、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是( )
A．当汽车接近线圈A时，c、d两端电压升高
B．当汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高
C．当汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高
D．当汽车离开线圈B时，c、d两端电压降低
【答案】B
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】汽车上有很多钢铁做的金属部件，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加铁芯，所以线圈的自感系数增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端得电压将减小，即c、d两端的电压将减小；同理，汽车远离线圈时，线圈的自感系数减小，交流回路的电流增大，c、d两端的电压将增大。
故答案为：B。
【分析】当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加铁芯，线圈的自感系数增大，汽车远离线圈时，线圈的自感系数减小。自感系数越大，对电流的阻碍作用越明显。
8．（2024高二下·抚州期末）如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列正确的是（ ）
A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为
B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大
D．若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变亮
【答案】B
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．若从图示线框位置开始计时，根据交变电流的规律可以得出：线框中感应电动势的瞬时值为
故A错误；
B．根据表达式可以得出原线圈电压有效值为
灯泡正常发光，由于副线圈电压等于灯泡的电压，则副线圈的电压为
所以原、副线圈的匝数比为
故B正确；
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器有效电阻增大，根据欧姆定律可以得出副线圈电流变小，根据电流与匝数成反比可知原线圈电流减小，即电流表示数变小，故C错误；
D．若将自耦变压器触头向下滑动，则副线圈匝数减小，根据电压的大小与匝数成正比可知副线圈电压减小，所以灯泡电压减小则会变暗，故D错误。
故选B。
【分析】利用交变电流的规律可以得出线圈转动产生的瞬时电动势的表达式；利用电动势瞬时值的表达式可以求出原线圈的输入电压，结合灯泡正常发光可以求出输出电压的大小，进而求出匝数之比；利用输出回路中电阻的变化可以判别输出电流的变化，结合匝数之比可以判别输入电流的大小变化；利用匝数的变化可以判别输出电压的变化进而判别灯泡的亮暗。
9．（2024高三下·内江月考）如图甲所示为某一理想变压器，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，t=0时刻滑片处于最下端，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端电压的变化频率为0.5Hz
B．在t=0时刻，电流表A2的示数不为0
C．滑片向上移动过程中，电压表V1和V2的示数不变，V3的示数变小
D．滑片向上移动过程中，电流表A1示数变小，滑动变阻器R消耗的功率变大
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．由图乙可知交流电周期T=0. 02s，则频率为，由于理想变压器不改变交流电源的频率，所以副线圈两端电压的变化频率也为50Hz，故A错误；
B．电流表测量的是交流电的有效值，而不是瞬时值，故在t=0时刻，虽然电流的瞬时值为0，但电流表A2的示数不为0，故B正确；
C．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，因为输入电压和匝数比不变，所以电压表V1和V2的示数不变；当滑片向上移动时，副线圈电阻变大，由知电路中的电流减小，定值电阻R0上的电压减小，因此电压表V3的示数变大，故C错误；
D． 由于理想变压器P输入=P输出，副线圈电路中电流减小，结合原副线圈电流与匝数比的关系可知，电流表A1示数变小，在副线圈电路中，定值电阻R0相当于等效内阻，滑动变阻器R相当于外电阻，根据
由于不确定滑动变阻器R与定值电阻R0的大小关系，所以无法判断滑动变阻器R的功率变化，故D错误。
故选B。
【分析】理想变压器不改变交流电源的频率；电流表测量的是交流电的有效值；当滑片向上移动时，分析副线圈电阻的变化，电路中的电流的变化，定值电阻R0上的电压的变化，因此得到电压表V3的示数的变化，不确定滑动变阻器R与定值电阻Ro的大小关系，无法判断滑动变阻器 R的功率变化。
10．（2024·北京）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡．若灯泡正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈两端电压的有效值为
B．副线圈中电流的有效值为0.5A
C．原、副线圈匝数之比为1∶4
D．原线圈的输入功率为12W
【答案】B
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】A.由题图知，原线圈电压最大值为，则有效值为，A错误；
B.灯泡正常发光，由得，副线圈中电流有效值为，B正确；
C.由理想变压器电压与匝数关系可知，C错误；
D.理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率，D错误
故选B
【分析】A.根据图像中电压最大值和有效值的关系列式求解有效值；
B.根据功率公式求解电流；
C.根据变压器的变压比进行计算；
D.根据理想变压器的功率关系列式计算。
11．（2024高二下·江西月考）如图所示，一理想自耦变压器、端接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，为滑动触头，和均为理想交流电表，为定值电阻，当向上移动时，下列判断正确的是（ ）
A．电流表示数变大，示数变小
B．电流表示数变大，示数变大
C．电流表示数变小，示数变小
D．电流表示数变小，示数变大
【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】由题意得，当P向上移动时，原线圈匝数变大，根据
可得，副线圈得输出电压u2减小，由
可得A2示数变小；在变压器的工作中，u1决定u2，I2决定I1，所以当A2示数变小时，A1示数也变小，故C符合题意，ABD不符合题意，
故答案为C。
【分析】区分自耦变压器的原副线圈，分析出滑片的移动对原副线圈匝数之比的影响，根据变压器的工作特点分析示数的变化。
12．（2024高二下·抚州期末）2023年2月16日国家电网有限公司特高压直流输电工程—通山抽水蓄能电站开工建设。如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成800的直流电，经输电线后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变。则下列说法正确的是（ ）
A．将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压
B．采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响
C．用户越多，输电线上损耗的功率越小
D．保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为400，输电线上损耗的功率加倍
【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A．变压器的工作条件必须使用交变电流，当将发电站输出的电压直接整流，则输入升压变压器原线圈的为直流电，升压变压器的副线圈将不会输出电压，所以将发电站输出的电压整流后不能利用升压变压器升压，A错误；
B．长距离输电时，由于电感有同直流和阻交流的作用，所以为了减少感抗，在输电环节可以使用直流电，故B正确；
C．用户增多，根据并联电路的规律可以得出：降压变压器副线圈中的电流增大，根据电流与匝数的关系可以得出：降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，则由公式
可知，输电线上损耗的功率增大，故C错误；
D．保持输电功率不变，根据电功率的表达式有：
可知，若电压经升压和整流后为400kV，输电线中的电流变为原来的2倍，根据热功率的表达式可以得出：输电线上损耗的功率变为原来的4倍，故D错误。
故选B。
【分析】变压器只能使用交变电流工作；采用直流输电时，可以减小电感对输电线路的损耗；利用用电户越多则输电电流越大，根据热功率的表达式可以判别损失功率增大；利用电功率的表达式可以判别电压增大时电流的变化，结合热功率的表达式可以判别损失功率的变化。
二、多项选择题
13．（2024高二下·桂林期末）2024年1月18日，随着国能永福堡里风电场风电项目首台风机并网发电成功，国能永福发电有限公司风电装机实现“零”的突破。这标志着广西首个“风光火”多能互补电源项目实现并网发电，进一步加快了永福百万千瓦级“风光火储”能源基地的建设进程。如图为其远距离输电示意图，发电机输出电压，输出功率，经升压变压器升压至进行远距离输电：降压变压器输出电压，输电线上损失的功率（变压器均可视为理想变压器）。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为
C．输电线路的电阻为 D．降压变压器的匝数比
【答案】A,C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A．根据
故A正确；
B．输电线上的电流为
故B错误；
C．根据
故C正确；
D．根据
故D错误。
故选AC。
【分析】升压变压器的匝数比等于电压之比等于电流反比，功率除以电压等于电流。
14．（2024·海南） 电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电的周期为0.02s
B．原副线圈匝数比
C．输出的最大电压为220V
D．若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW
【答案】A,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A.已知输入正弦交流的频率为50Hz，则根据公式
可得
故A正确；
B.已知变压器输入电压为10kV=10000V，输出电压为220V， 根据变压器原理可得，匝数比为
故B错误；
C.根据正弦式交流电的特点可知，输出电压的最大值是，故C错误；
D.若10台充电桩同时使用，输入功率为
故D正确；
故选：AD。
【分析】已知输入正弦交流的频率，根据周期和频率的关系求解交流电的周期；已知变压器输入电压和输出电压，根据匝数比和电压比的关系求解匝数比；根据正弦式交流电最大值和有效值的关系求解输出电压的最大值；根据理想变压器的输入功率和输出功率的关系求解10台充电桩同时使用时的输入功率。
15．（2024高二下·重庆市月考）如图所示的交流电路中，灯、和均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，各灯的亮、暗变化情况为( )
A．不变 B．变暗 C．变暗 D．变亮
【答案】A,C
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，电阻对交变电流的阻碍作用不变，故L1亮度不变；电感线圈对交变电流的阻碍作用减小，故L2变亮；电容器对交变电流的阻碍作用变大，故L3变暗。
故答案为：AC。
【分析】当交变电流频率减小时，电阻对交变电流的阻碍作用不变，电感线圈对交变电流的阻碍作用减小，电感线圈对交变电流的阻碍作用减小。
16．（2024高二下·江岸期末）面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为从图示位置开始计时，则（ ）
A．两线圈的磁通量变化规律相同
B．甲线圈中感应电动势达到最大值时，乙线圈中感应电动势达到最小值
C．经任意相同的时间t，两线圈产生的热量总相等
D．在时间，通过两线圈横截面的电荷量相同
【答案】B,D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．图甲线圈磁通量为
图乙中线圈磁通量为
A不符合题意；
B．有题可知，甲线圈中感应电动势达到最大值时，乙线圈中感应电动势达到最小值，B符合题意；
C．经任意相同的时间t，两线圈的有效电流可能不同，所以产生的热量可能不相等，C不符合题意；
D．在时间，由公式
可得，磁通量的变化量相同，电阻相同，所以通过两线圈横截面的电荷量也相同，D符合题意。
故答案为BD。
【分析】根据图像与题干信息可判断两图中磁通量大小；根据热量公式与电荷量公式可分析两线圈产生的热量与电荷量情况。
17．（2024高二下·茂名期末）如图所示是物理实验室常见的手摇交流发电机，快速摇动发电机手柄，能看到灯泡可以发光，下列说法正确的是（ ）
A．手柄摇得越快，发电机产生的交流电峰值越大
B．手柄摇得越快，发电机产生的交流电频率越高
C．手柄每转动一周，感应电流方向都会改变一次
D．把磁铁N、S极位置互换，发电机将不能发电
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】AB．手柄摇得越快，线圈转动的角速度越大，产生交流电的频率越大，线圈产生感应电动势的峰值
越大，故AB正确；
C．手柄每转动一周，线圈转动周，感应电流方向改变次，故C错误；
D．磁铁N、S极位置互换，依然符合感应电流产生条件，依然产生感应电动势，故D错误。
故选AB。
【分析】手柄摇得越快，线圈转动的角速度越大，一个周期电流方向改变2次。
三、非选择题
18．（2024高二下·九江期末）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
(1)以上操作的合理顺序是 （只填步骤前数字序号）；
(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数，，当将做原线圈时，，副线圈两端电压；原线圈与副线圈对调后，当时，，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压、与线圈匝数、的关系是 。
【答案】①③②④；
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】(1)首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，顺序为①③②④。
(2)当将做原线圈时，，副线圈两端电压；当原线圈与副线圈对调后，时，，由以上数据可得
【分析】（1）先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上，再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端。
（2）理想变压器中，原副线圈电压之比等于匝数之比。
19．（2024高二下·闽侯期末）一正弦式交变电流的电压随时间变化规律如图所示，由图可知该交流电压的峰值为 V，有效值为 V，时的瞬时值为 V。
【答案】100；；
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】由图可知，该交流电压的峰值为100V。有效值为
表达式为
得
【分析】由图可知，该交流电压的峰值为100V，有效值等于最大值除以，将时刻代入表达式求解瞬时值。
20．（2019高二下·绵阳期末）如图所示，四只相同的灯泡D1、D2、D3、D4分别与自感线圈L1、L2和电容器C1、C2串联，再并联接入电路中，自感线圈的电阻不计，交流电源电压220 V，频率50 Hz。若电容C1>C2，则灯泡D3的亮度 D4的亮度；若灯泡D1的亮度大于D2的亮度，则自感系数L1 L2。（选填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】大于；小于
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】第一空. 电容越小对交流电阻碍作用越强，因为C1>C2，所以灯泡D3的亮度大于D4的亮度；
第二空. 电感自感系数越大对交流电的阻碍作用越强，因为灯泡D1的亮度大于D2的亮度，所以L1小于L2。
【分析】利用容抗的大小可以判别灯泡的亮暗；利用灯泡的亮暗也可以判别感抗的大小。
21．（2024高二下·枣庄月考） 如图所示，水平向右的匀强磁场磁感应强度为B。一个匝数为n的矩形线圈，ab边长为，ad边长为，总电阻为R。线圈以角速度绕ab边所在直线沿逆时针方向（俯视）匀速转动，矩形线圈由图示位置转过角度，已知。求：
（1）转过角度的过程中线圈平均感应电动势的大小；
（2）转过角度时线圈感应电动势的大小。
【答案】（1）解：转过角度的过程中线圈平均感应电动势
（2）解：转过角度时线圈感应电动势的大小
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求解线圈平均感应电动势；
（2）结合动生电动势表达式求解感应电动势的大小。
22．（2024高二下·成都期中）如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
【答案】（1）线圈转动的角速度
由
得
（2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）输电线上的电流
的输入电流
则原、副线圈匝数比
副线圈两端电压
原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
【知识点】电能的输送；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【分析】（1）根据转速与角速度的关系确定线框转动的角速度大小，再根据交变电流最大值确定磁感应强度的大小；
（2） 线圈与中性面位置垂直，感应电动势最大，再根据交变电流的特点确定感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）根据电功率的公式确定输电线上的电流及流过升压变压器的电流，再根据理想变压器规律及欧姆定律和串并联电路规律进行解答。
23．（2024高三下·内江月考）如图所示为交流发电机示意图，匝数为匝的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈外部和的电阻相连接。求：
（1）S断开时电压表示数；
（2）开关S闭合时电压表的示数；
（3）电阻上所消耗的电功率是多少？
【答案】解：（1）感应电动势最大值为
当S断开时电压表示数为感应电动势的有效值
（2）当开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律
所以此时电压表的示数
（3）电阻上所消耗的电功率
【知识点】闭合电路的欧姆定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据公式求出感应电动势最大值；当S断开时，电压表示数为感应电动势的有效值，根据求得此时电压表的示数；
（2）根据闭合电路欧姆定律可求出当开关S闭合时，电压表的示数；
（3）根据电功率的推导公式求出电阻上所消耗的电功率。
24．（2024高二下·丰城月考）某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
【答案】（1）解：远距离输电原理如图所示
降压变压器输出的电流也就是用户得到的电流
因为
所以
（2）解：输电线上损失的电压
因为
所以
（3）解：升压变压器的匝数比
降压变压器的匝数比
【知识点】电能的输送；变压器的应用
【解析】【分析】（1）在降压变压器中，降压变压器输出的电流等于用户得到的电流，再分别根据电功率公式进行解答即可；
（2）根据欧姆定律结合（1）中结论确定输电线上损失的电压即为，升压变压器的输出电压即为通过升压变压器副线圈的电压，根据理想变压器规律可知升压变压器原副线圈的功率相等，再结合电功率公式进行解答；
（3）根据题意及上述分析确定各变压器原副线圈两端的电压，再根据理想变压器规进行解答。
25．（2024高二下·东坡期末）如图，用一小型交流发电机向远处用户供电，发电机线圈ABCD匝数匝，面积，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，若用户区标有“220V，4.4kW”的电动机恰能正常工作，且不计发电机内阻。求：
（1）输电线路上的损耗电压；
（2）电流表的读数；
（3）交流发电机线圈匀速转动的角速度。
【答案】解：（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知
解得
则输电线路上的损耗电压为
（2）根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知
解得升压变压器原线圈电流为
则电流表的读数为。
（3）根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得
解得
升压变压器副线圈两端电压
解得
根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得
解得
根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为
联立解得
【知识点】电能的输送；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系求解电流大小，根据欧姆定律求解输电线路上的损耗电压；
（2）根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系解得升压变压器原线圈电流；
（3）根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值等于有效值的倍。
1 / 1高考物理一轮复习：交变电流
一、选择题
1．（2024高二下·安徽期末）小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（ ）
A．t=0时刻线圈处于中性面位置
B．t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零
C．t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大
D．t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次
2．（2024高三下·内江月考）下列关于交流电说法正确的是（ ）
A．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的瞬时值
B．保险丝的额定电流、电容器的耐压值都是交变电流的有效值
C．因为有效值表示交流电产生的平均效果，所以有效值与平均值相同
D．我国交流电的频率是，表明发电厂发电机转子（线圈）转动的角速度
3．（2024高二下·西城期末）右图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电动势的有效值为20V
B．线圈转动的角速度为100rad/s
C．当线圈平面转到图示位置时穿过线圈的磁通量的变化率最大
D．当线圈平面由图示位置转过90°时线圈中电流的方向为
4．（2024高二下·西城期末）一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流的周期为0.25s
B．该交变电流的有效值为2A
C．在时电流改变方向
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为20J
5．（2024高二上·惠州期末）二极管是常用的电子元件，具有单向导电的性质，其电路符号为“”。如图（a）所示为一个定值电阻和一个理想二极管串联后连接到一正弦交流电源两端，经测量发现，通过定值电阻的电流随时间的变化如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源的频率为2Hz B．电源的电压有效值为5V
C．通过电阻的电流周期为1s D．通过电阻的电流有效值为2.5A
6．（2024高三下·内江月考）在如图所示的电路中，、、为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关，C是电容很大的电容器。关于三盏灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．合上开关时，不亮，、同时亮
B．合上开关时，三盏灯泡同时亮
C．开关合上足够长时间后，最亮，、一样亮
D．开关合上一段时间后再断开，、亮一下后一起缓慢熄灭，立即熄灭
7．（2024高二下·重庆市月考）ETC （Electronic Toll Collection）是高速公路全自动电子收费系统的简称，车辆通过收费站时无须停车，该系统具有收费时间短，通行能力强的特点。如图甲所示，在收费站自动栏杆前、后的地面各自铺设完全相同的传感器线圈，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路ɑ、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是( )
A．当汽车接近线圈A时，c、d两端电压升高
B．当汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高
C．当汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高
D．当汽车离开线圈B时，c、d两端电压降低
8．（2024高二下·抚州期末）如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列正确的是（ ）
A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为
B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大
D．若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变亮
9．（2024高三下·内江月考）如图甲所示为某一理想变压器，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，t=0时刻滑片处于最下端，下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端电压的变化频率为0.5Hz
B．在t=0时刻，电流表A2的示数不为0
C．滑片向上移动过程中，电压表V1和V2的示数不变，V3的示数变小
D．滑片向上移动过程中，电流表A1示数变小，滑动变阻器R消耗的功率变大
10．（2024·北京）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡．若灯泡正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈两端电压的有效值为
B．副线圈中电流的有效值为0.5A
C．原、副线圈匝数之比为1∶4
D．原线圈的输入功率为12W
11．（2024高二下·江西月考）如图所示，一理想自耦变压器、端接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，为滑动触头，和均为理想交流电表，为定值电阻，当向上移动时，下列判断正确的是（ ）
A．电流表示数变大，示数变小
B．电流表示数变大，示数变大
C．电流表示数变小，示数变小
D．电流表示数变小，示数变大
12．（2024高二下·抚州期末）2023年2月16日国家电网有限公司特高压直流输电工程—通山抽水蓄能电站开工建设。如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成800的直流电，经输电线后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变。则下列说法正确的是（ ）
A．将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压
B．采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响
C．用户越多，输电线上损耗的功率越小
D．保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为400，输电线上损耗的功率加倍
二、多项选择题
13．（2024高二下·桂林期末）2024年1月18日，随着国能永福堡里风电场风电项目首台风机并网发电成功，国能永福发电有限公司风电装机实现“零”的突破。这标志着广西首个“风光火”多能互补电源项目实现并网发电，进一步加快了永福百万千瓦级“风光火储”能源基地的建设进程。如图为其远距离输电示意图，发电机输出电压，输出功率，经升压变压器升压至进行远距离输电：降压变压器输出电压，输电线上损失的功率（变压器均可视为理想变压器）。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为
C．输电线路的电阻为 D．降压变压器的匝数比
14．（2024·海南） 电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（ ）
A．交流电的周期为0.02s
B．原副线圈匝数比
C．输出的最大电压为220V
D．若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW
15．（2024高二下·重庆市月考）如图所示的交流电路中，灯、和均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，各灯的亮、暗变化情况为( )
A．不变 B．变暗 C．变暗 D．变亮
16．（2024高二下·江岸期末）面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为从图示位置开始计时，则（ ）
A．两线圈的磁通量变化规律相同
B．甲线圈中感应电动势达到最大值时，乙线圈中感应电动势达到最小值
C．经任意相同的时间t，两线圈产生的热量总相等
D．在时间，通过两线圈横截面的电荷量相同
17．（2024高二下·茂名期末）如图所示是物理实验室常见的手摇交流发电机，快速摇动发电机手柄，能看到灯泡可以发光，下列说法正确的是（ ）
A．手柄摇得越快，发电机产生的交流电峰值越大
B．手柄摇得越快，发电机产生的交流电频率越高
C．手柄每转动一周，感应电流方向都会改变一次
D．把磁铁N、S极位置互换，发电机将不能发电
三、非选择题
18．（2024高二下·九江期末）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
(1)以上操作的合理顺序是 （只填步骤前数字序号）；
(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数，，当将做原线圈时，，副线圈两端电压；原线圈与副线圈对调后，当时，，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压、与线圈匝数、的关系是 。
19．（2024高二下·闽侯期末）一正弦式交变电流的电压随时间变化规律如图所示，由图可知该交流电压的峰值为 V，有效值为 V，时的瞬时值为 V。
20．（2019高二下·绵阳期末）如图所示，四只相同的灯泡D1、D2、D3、D4分别与自感线圈L1、L2和电容器C1、C2串联，再并联接入电路中，自感线圈的电阻不计，交流电源电压220 V，频率50 Hz。若电容C1>C2，则灯泡D3的亮度 D4的亮度；若灯泡D1的亮度大于D2的亮度，则自感系数L1 L2。（选填“大于”“小于”或“等于”）
21．（2024高二下·枣庄月考） 如图所示，水平向右的匀强磁场磁感应强度为B。一个匝数为n的矩形线圈，ab边长为，ad边长为，总电阻为R。线圈以角速度绕ab边所在直线沿逆时针方向（俯视）匀速转动，矩形线圈由图示位置转过角度，已知。求：
（1）转过角度的过程中线圈平均感应电动势的大小；
（2）转过角度时线圈感应电动势的大小。
22．（2024高二下·成都期中）如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
23．（2024高三下·内江月考）如图所示为交流发电机示意图，匝数为匝的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈外部和的电阻相连接。求：
（1）S断开时电压表示数；
（2）开关S闭合时电压表的示数；
（3）电阻上所消耗的电功率是多少？
24．（2024高二下·丰城月考）某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
25．（2024高二下·东坡期末）如图，用一小型交流发电机向远处用户供电，发电机线圈ABCD匝数匝，面积，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，若用户区标有“220V，4.4kW”的电动机恰能正常工作，且不计发电机内阻。求：
（1）输电线路上的损耗电压；
（2）电流表的读数；
（3）交流发电机线圈匀速转动的角速度。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由图乙可知，t=0时刻线圈感应电动势最大，线圈不是处于中性面位置，故A错误；
B．t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零，故B正确；
C．由于交流电流表示数为电流有效值，故C错误；
D．t2、t4时刻磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，电流方向不会发生改变，故D错误。
故选B。
【分析】t=0时刻线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大。
2．【答案】D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的有效值，故A错误；
B．保险丝的额定电流是交变电流的有效值，电容器的耐压值是交变电流的最大值，故B错误；
C．交流电有效值是利用电流的热效应定义的，不表示交流电产生的平均效果，所以有效值与平均值不同，故C错误；
D．我国交流电的频率是，所以周期为
则发电厂发电机转子（线圈）转动的角速度为
故D正确；
故选D。
【分析】根据交流电的性质及应用可分析有哪些情况用到有效值；平均值和有效值的作用不同；根据交流电的产生即可得出转子的角速度与频率的关系.
3．【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．此交流电动势的有效值为
故A错误；
B．根据表达式
可得
故B错误；
C．穿过线圈的磁通量的变化率为零，故C错误；
D．根据右手定则可知，当线圈平面由图示位置转过90°时，线圈中电流的方向为，D正确。
故选D。
【分析】电动势的有效值等于最大值的倍，线圈平面转到图示位置时处于中性面，产生的感应电动势为零。
4．【答案】D
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．交变电流的周期为0.20s，故A错误；
B．则有效值为
故B错误；
C．当电流等于零时方向才发生变化，故C错误；
D．将该交变电流通过一个的电阻，根据焦耳定律，通电10s产生的热量为
故D正确。
故选D。
【分析】根据图象进行分析，该交变电流为正弦式，最大值等于有效值的倍，当电流等于零时方向才发生变化。
5．【答案】D
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由图（b）可知电源的周期为
则电源的频率为
故A错误；
C．通过电阻的电流周期与电源周期相等，为2s，故C错误；
BD． 设电流有效值为，可得：
解得
设电源的电压的有效值为U，根据欧姆定律可得
故B错误，D正确；．
故选D。
【分析】交变电流的周期由电源决定，根据图象得到周期，再根据周期与频率关系得到频率；正（余）式交变电流最大值与有效值关系为，，根据图象结合最大值与有效值关系为，，根据图象结合计算电流的有效值，根据欧姆定律得到电压有效值。
6．【答案】C
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】AB．当开关S刚闭合时，线圈产生自感现象，线圈相当于一个很大的电阻，故不亮，大电容对变化电流阻碍作用很小，所以电容器可看作阻值很小的导线，相当于被短路，故也不亮，只有亮，选项AB错误；
C．当S闭合足够长时间后，电路稳定，自感现象消失，因为线圈的直流电阻为零，所以线圈相当于一根导线，、灯一样亮，电容器C断路，中电流等于干路电流，故最亮，选项C正确；
D．当S闭合时，电容器C充电，一段时间后，C中无电流，相当于断路；S再断开，由于自感现象，此时线圈相当于新的电源，、都亮一下后一起缓慢熄灭，电容器将对放电，故也将逐渐熄灭，选项D错误。
故选：C。
【分析】开关刚闭合时，线圈可看作一个很大的电阻，电容器可看作一个阻值很小的导线，据此分析灯泡的变化，电路稳定后，线圈可看作导线，电容器相当于断路，据此分析灯泡的变化，开关合上一段时间后再断开，线圈可看作一个新的电源，电容器将对L3放电，据此分析灯泡的变化。
7．【答案】B
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】汽车上有很多钢铁做的金属部件，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加铁芯，所以线圈的自感系数增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端得电压将减小，即c、d两端的电压将减小；同理，汽车远离线圈时，线圈的自感系数减小，交流回路的电流增大，c、d两端的电压将增大。
故答案为：B。
【分析】当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加铁芯，线圈的自感系数增大，汽车远离线圈时，线圈的自感系数减小。自感系数越大，对电流的阻碍作用越明显。
8．【答案】B
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．若从图示线框位置开始计时，根据交变电流的规律可以得出：线框中感应电动势的瞬时值为
故A错误；
B．根据表达式可以得出原线圈电压有效值为
灯泡正常发光，由于副线圈电压等于灯泡的电压，则副线圈的电压为
所以原、副线圈的匝数比为
故B正确；
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器有效电阻增大，根据欧姆定律可以得出副线圈电流变小，根据电流与匝数成反比可知原线圈电流减小，即电流表示数变小，故C错误；
D．若将自耦变压器触头向下滑动，则副线圈匝数减小，根据电压的大小与匝数成正比可知副线圈电压减小，所以灯泡电压减小则会变暗，故D错误。
故选B。
【分析】利用交变电流的规律可以得出线圈转动产生的瞬时电动势的表达式；利用电动势瞬时值的表达式可以求出原线圈的输入电压，结合灯泡正常发光可以求出输出电压的大小，进而求出匝数之比；利用输出回路中电阻的变化可以判别输出电流的变化，结合匝数之比可以判别输入电流的大小变化；利用匝数的变化可以判别输出电压的变化进而判别灯泡的亮暗。
9．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．由图乙可知交流电周期T=0. 02s，则频率为，由于理想变压器不改变交流电源的频率，所以副线圈两端电压的变化频率也为50Hz，故A错误；
B．电流表测量的是交流电的有效值，而不是瞬时值，故在t=0时刻，虽然电流的瞬时值为0，但电流表A2的示数不为0，故B正确；
C．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，因为输入电压和匝数比不变，所以电压表V1和V2的示数不变；当滑片向上移动时，副线圈电阻变大，由知电路中的电流减小，定值电阻R0上的电压减小，因此电压表V3的示数变大，故C错误；
D． 由于理想变压器P输入=P输出，副线圈电路中电流减小，结合原副线圈电流与匝数比的关系可知，电流表A1示数变小，在副线圈电路中，定值电阻R0相当于等效内阻，滑动变阻器R相当于外电阻，根据
由于不确定滑动变阻器R与定值电阻R0的大小关系，所以无法判断滑动变阻器R的功率变化，故D错误。
故选B。
【分析】理想变压器不改变交流电源的频率；电流表测量的是交流电的有效值；当滑片向上移动时，分析副线圈电阻的变化，电路中的电流的变化，定值电阻R0上的电压的变化，因此得到电压表V3的示数的变化，不确定滑动变阻器R与定值电阻Ro的大小关系，无法判断滑动变阻器 R的功率变化。
10．【答案】B
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】A.由题图知，原线圈电压最大值为，则有效值为，A错误；
B.灯泡正常发光，由得，副线圈中电流有效值为，B正确；
C.由理想变压器电压与匝数关系可知，C错误；
D.理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率，D错误
故选B
【分析】A.根据图像中电压最大值和有效值的关系列式求解有效值；
B.根据功率公式求解电流；
C.根据变压器的变压比进行计算；
D.根据理想变压器的功率关系列式计算。
11．【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】由题意得，当P向上移动时，原线圈匝数变大，根据
可得，副线圈得输出电压u2减小，由
可得A2示数变小；在变压器的工作中，u1决定u2，I2决定I1，所以当A2示数变小时，A1示数也变小，故C符合题意，ABD不符合题意，
故答案为C。
【分析】区分自耦变压器的原副线圈，分析出滑片的移动对原副线圈匝数之比的影响，根据变压器的工作特点分析示数的变化。
12．【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A．变压器的工作条件必须使用交变电流，当将发电站输出的电压直接整流，则输入升压变压器原线圈的为直流电，升压变压器的副线圈将不会输出电压，所以将发电站输出的电压整流后不能利用升压变压器升压，A错误；
B．长距离输电时，由于电感有同直流和阻交流的作用，所以为了减少感抗，在输电环节可以使用直流电，故B正确；
C．用户增多，根据并联电路的规律可以得出：降压变压器副线圈中的电流增大，根据电流与匝数的关系可以得出：降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，则由公式
可知，输电线上损耗的功率增大，故C错误；
D．保持输电功率不变，根据电功率的表达式有：
可知，若电压经升压和整流后为400kV，输电线中的电流变为原来的2倍，根据热功率的表达式可以得出：输电线上损耗的功率变为原来的4倍，故D错误。
故选B。
【分析】变压器只能使用交变电流工作；采用直流输电时，可以减小电感对输电线路的损耗；利用用电户越多则输电电流越大，根据热功率的表达式可以判别损失功率增大；利用电功率的表达式可以判别电压增大时电流的变化，结合热功率的表达式可以判别损失功率的变化。
13．【答案】A,C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A．根据
故A正确；
B．输电线上的电流为
故B错误；
C．根据
故C正确；
D．根据
故D错误。
故选AC。
【分析】升压变压器的匝数比等于电压之比等于电流反比，功率除以电压等于电流。
14．【答案】A,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A.已知输入正弦交流的频率为50Hz，则根据公式
可得
故A正确；
B.已知变压器输入电压为10kV=10000V，输出电压为220V， 根据变压器原理可得，匝数比为
故B错误；
C.根据正弦式交流电的特点可知，输出电压的最大值是，故C错误；
D.若10台充电桩同时使用，输入功率为
故D正确；
故选：AD。
【分析】已知输入正弦交流的频率，根据周期和频率的关系求解交流电的周期；已知变压器输入电压和输出电压，根据匝数比和电压比的关系求解匝数比；根据正弦式交流电最大值和有效值的关系求解输出电压的最大值；根据理想变压器的输入功率和输出功率的关系求解10台充电桩同时使用时的输入功率。
15．【答案】A,C
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，电阻对交变电流的阻碍作用不变，故L1亮度不变；电感线圈对交变电流的阻碍作用减小，故L2变亮；电容器对交变电流的阻碍作用变大，故L3变暗。
故答案为：AC。
【分析】当交变电流频率减小时，电阻对交变电流的阻碍作用不变，电感线圈对交变电流的阻碍作用减小，电感线圈对交变电流的阻碍作用减小。
16．【答案】B,D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．图甲线圈磁通量为
图乙中线圈磁通量为
A不符合题意；
B．有题可知，甲线圈中感应电动势达到最大值时，乙线圈中感应电动势达到最小值，B符合题意；
C．经任意相同的时间t，两线圈的有效电流可能不同，所以产生的热量可能不相等，C不符合题意；
D．在时间，由公式
可得，磁通量的变化量相同，电阻相同，所以通过两线圈横截面的电荷量也相同，D符合题意。
故答案为BD。
【分析】根据图像与题干信息可判断两图中磁通量大小；根据热量公式与电荷量公式可分析两线圈产生的热量与电荷量情况。
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】AB．手柄摇得越快，线圈转动的角速度越大，产生交流电的频率越大，线圈产生感应电动势的峰值
越大，故AB正确；
C．手柄每转动一周，线圈转动周，感应电流方向改变次，故C错误；
D．磁铁N、S极位置互换，依然符合感应电流产生条件，依然产生感应电动势，故D错误。
故选AB。
【分析】手柄摇得越快，线圈转动的角速度越大，一个周期电流方向改变2次。
18．【答案】①③②④；
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】(1)首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，顺序为①③②④。
(2)当将做原线圈时，，副线圈两端电压；当原线圈与副线圈对调后，时，，由以上数据可得
【分析】（1）先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上，再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端。
（2）理想变压器中，原副线圈电压之比等于匝数之比。
19．【答案】100；；
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】由图可知，该交流电压的峰值为100V。有效值为
表达式为
得
【分析】由图可知，该交流电压的峰值为100V，有效值等于最大值除以，将时刻代入表达式求解瞬时值。
20．【答案】大于；小于
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】第一空. 电容越小对交流电阻碍作用越强，因为C1>C2，所以灯泡D3的亮度大于D4的亮度；
第二空. 电感自感系数越大对交流电的阻碍作用越强，因为灯泡D1的亮度大于D2的亮度，所以L1小于L2。
【分析】利用容抗的大小可以判别灯泡的亮暗；利用灯泡的亮暗也可以判别感抗的大小。
21．【答案】（1）解：转过角度的过程中线圈平均感应电动势
（2）解：转过角度时线圈感应电动势的大小
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求解线圈平均感应电动势；
（2）结合动生电动势表达式求解感应电动势的大小。
22．【答案】（1）线圈转动的角速度
由
得
（2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）输电线上的电流
的输入电流
则原、副线圈匝数比
副线圈两端电压
原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
【知识点】电能的输送；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【分析】（1）根据转速与角速度的关系确定线框转动的角速度大小，再根据交变电流最大值确定磁感应强度的大小；
（2） 线圈与中性面位置垂直，感应电动势最大，再根据交变电流的特点确定感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）根据电功率的公式确定输电线上的电流及流过升压变压器的电流，再根据理想变压器规律及欧姆定律和串并联电路规律进行解答。
23．【答案】解：（1）感应电动势最大值为
当S断开时电压表示数为感应电动势的有效值
（2）当开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律
所以此时电压表的示数
（3）电阻上所消耗的电功率
【知识点】闭合电路的欧姆定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据公式求出感应电动势最大值；当S断开时，电压表示数为感应电动势的有效值，根据求得此时电压表的示数；
（2）根据闭合电路欧姆定律可求出当开关S闭合时，电压表的示数；
（3）根据电功率的推导公式求出电阻上所消耗的电功率。
24．【答案】（1）解：远距离输电原理如图所示
降压变压器输出的电流也就是用户得到的电流
因为
所以
（2）解：输电线上损失的电压
因为
所以
（3）解：升压变压器的匝数比
降压变压器的匝数比
【知识点】电能的输送；变压器的应用
【解析】【分析】（1）在降压变压器中，降压变压器输出的电流等于用户得到的电流，再分别根据电功率公式进行解答即可；
（2）根据欧姆定律结合（1）中结论确定输电线上损失的电压即为，升压变压器的输出电压即为通过升压变压器副线圈的电压，根据理想变压器规律可知升压变压器原副线圈的功率相等，再结合电功率公式进行解答；
（3）根据题意及上述分析确定各变压器原副线圈两端的电压，再根据理想变压器规进行解答。
25．【答案】解：（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知
解得
则输电线路上的损耗电压为
（2）根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知
解得升压变压器原线圈电流为
则电流表的读数为。
（3）根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得
解得
升压变压器副线圈两端电压
解得
根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得
解得
根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为
联立解得
【知识点】电能的输送；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系求解电流大小，根据欧姆定律求解输电线路上的损耗电压；
（2）根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系解得升压变压器原线圈电流；
（3）根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值等于有效值的倍。
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