2025年高考物理二轮核心考点：交变电流（有解析）

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2025年高考物理二轮核心考点：交变电流
一、单选题
1.单匝闭合矩形线框电阻为，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间的关系图像如图所示下列说法正确的是( )
A. 时刻线框平面与中性面垂直
B. 线框的感应电动势最大值为
C. 线框转一周外力所做的功为
D. 从到过程中线框的平均感应电动势为
2.风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁场的水平转轴顺时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则
A. 当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为
B. 当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零
C. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大
D. 穿过线圈的最大磁通量为
3.如图所示，固定在竖直平面内半径均为的两金属圆环平行正对，相距为，圆环的电阻不计。导体棒搭在两环的最低点，接入电路的电阻为。用导线将一阻值为的电阻与两圆环相连，理想交流电压表接在电阻两端。整个空间存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。若导体棒在外力作用下以的转速绕两圆环的中心轴紧贴圆环匀速转动，则导体棒在运动过程中，电压表的示数为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中．甲图中变压器原、副线圈的匝数比为，电压表读数为，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为，电流表读数为则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为( )

A. ， B. ， C. ， D. ，
5. 图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器的原、副线圈匝数比，降压变压器的原、副线圈匝数比，模拟输电导线的电阻，的负载是规格为“，”的灯泡当的输入电压为时正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则的值为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，交流电源输出电压有效值恒定，变压器为理想变压器，灯泡阻值不随温度变化，电路稳定后闭合开关，下列说法正确的是( )
A. 变暗变暗 B. 变亮变暗 C. 变亮变暗 D. 变亮变亮
7.如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为，当线圈由图示位置转过的过程中，下列判断正确的是( )
A. 电压表的读数为
B. 通过电阻的电荷量为
C. 电阻所产生的焦耳热为
D. 当线圈由图示位置转过时的电流为
8.某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”工作原理，自制了一个的钳形电流表，如图所示，铁芯左侧绕有匝数为的线圈，并与电流表组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则下列说法正确的是 ( )
A. 该测量仪属于升压变压器
B. 该测量仪工作原理是利用自感现象
C. 若导线中通过的是直流电，电流表中通过的电流是
D. 电流表的示数随铁芯左侧线圈的匝数增加而变大
9.在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为。、两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻，则下列说法正确的是( )
A. 电压表示数约为 B. 电流表示数约为
C. 电压表示数约为 D. 电路消耗的功率为
10.如图所示，电阻不能忽略的圆形金属线圈在磁场中保持恒定角速度匀速转动，通过理想变压器为后面的电路供电，变压器原、副线圈的匝数分别为和，电压表和电流表均为理想交流电表，不计导线的电阻。下列说法正确的是
A. 仅将滑片下滑时，不变
B. 仅将滑片下滑时，电压表示数变大
C. 仅将滑片下滑时，电流表示数变小
D. 仅将圆形线圈拉直成正方形线圈周长不变，电源的效率变小
11.如图所示，电阻为的金属直角线框放置在磁感应强度为的匀强磁场中，、两点连线与磁场垂直，、长均为，长为，定值电阻阻值为线框绕连线以角速度匀速转动，从图示位置开始计时，则
A. 线框每转一圈，回路电流方向改变一次
B. 、两点间的电压为
C. 电流瞬时值的表达式为
D. 半个周期内通过的电荷量为
12.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为，、为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片置于端，则( )
A. 电流表示数为
B. 电压表示数为
C. 滑片由向缓慢滑动，消耗的功率减小
D. 滑片由向缓慢滑动，变压器的输出功率减小
二、多选题
13.如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为，正弦交流电源电压为，电阻，，滑动变阻器最大阻值为，滑片处于中间位置，则( )
A. 与消耗的电功率相等 B. 通过的电流为
C. 若向上移动，电源输出功率将变大 D. 若向上移动，电压表读数将变大
14.如图所示，一理想自耦变压器线圈绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入有效值恒定的正弦式交变电流，、为相同的灯泡且电阻不变，为定值电阻。下列说法中正确的是
A. 、均闭合时，将沿顺时针方向转动，一定变暗
B. 、均闭合时，将沿顺时针方向转动，一定变亮
C. 断开，闭合，将沿逆时针方向转动灯泡一直没有损坏，消耗的电功率一定变大
D. 断开，闭合，将沿逆时针方向转动灯泡一直没有损坏，消耗的电功率可能先增大后减小
15.某车间的照明灯额定电压为，利用理想降压变压器为照明灯供电，已知变压器副线圈的匝数为匝，当原线圈的输入电压时，照明灯正常发光，下列说法正确的是( )
A. 原线圈的输入电压为 B. 交变电流的频率为
C. 副线圈两端电压的峰值为 D. 原线圈的匝数为匝
16.在如图甲所示的理想变压器的原线圈输入端、加如图乙所示的电压，图象前半周期为正弦部分，理想变压器原、副线圈匝数比为：，电路中电阻，，为定值电阻，开始时电键断开，下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数为 B. 闭合电键后，电流表的示数变大
C. 闭合电键后，电压表的示数变大 D. 电流表的示数为
17.如图所示，一理想变压器原线圈通过一定值电阻与一正弦式交流电源相连，交流电压，副线圈与另一定值电阻及理想电流表相连，调节原、副线圈的匝数比，下列说法中正确的是( )
A. 副线圈中交流电的频率为
B. 电阻消耗的最大功率为
C. 当电阻消耗的功率最大时，变压器原副线圈的匝数比
D. 当变压器原副线圈的匝数比增大时，电流表的示数可能减小
18.多选如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为、匝数的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布其右视图如图乙所示，线圈所在位置的磁感应强度的大小均为，线圈电阻为，它的引出线接有的小电珠，外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度随时间变化的规律如图丙所示摩擦等损耗不计，则( )
A. 小电珠中电流的峰值为 B. 小电珠中电流的有效值为
C. 电压表的示数约为 D. 时外力的大小为
19.如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈中接有定值电阻，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器。已知，两端接一正弦式交流电，当滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小
B. 电压表示数保持不变
C. 变压器的输出功率先增大后减小
D. 电压表示数变化与电流表示数变化的比值不变
20.如图所示，一理想变压器，原线圈匝数为匝，闭合铁芯上绕有一个带有中心抽头的副线圈，从中心抽头处将副线圈分成匝数相同的、两部分，变压器原线圈两端接电压为的交流电源，已知电流表、和电压表均为理想电表，单刀双掷开关合向时电流表、示数分别为和，下列说法正确的是( )
A. 整个副线圈的总匝数为匝
B. 开关接时电压表示数为
C. 开关接时电流表示数为
D. 开关接与接相比，电压表与电流表示数的比值不变
三、计算题
21.某科研小组模拟的风力发电机发电输电简易模型如图所示。风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动，其中矩形线圈匝数为，面积为，线圈总电阻，小灯泡电阻，电流表为理想表。求：
交流电流表的示数：
线圈从图示位置转过过程中，通过电流表的电荷量。
22.图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为、匝数为的线圈，所在位置的磁感应强度。线圈接原副线圈匝数比为的理想变压器，给两个额定电流均为的灯泡供电。推动手柄使线圈沿轴线往复运动，线圈中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈及导线电阻不计。求：
图丙中电动势的表达式
若手动发电的效率为，两灯泡正常发光，手动做功的功率
线圈往复运动过程中的最大速度。
23.无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便，可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电，如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为匝，电阻，在它的、两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图乙所示变化，可在受电线圈中产生电动势最大值为的正弦交流电，设磁场竖直向上为正。求：
在时，受电线圈中产生电流的大小，并判断、两端哪端电势高；
在一个周期内，电阻上产生的热量；
从到时间内，通过电阻的电荷量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、由图象可知时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，故A错误。
B、由图可知交流电的周期为，则，由交流电的电动势的最大值为，则有效值为，故B错误。
C、线圈转一周所做的功为转动一周的发热量，，故C正确。
D、从时刻到时刻的平均感应电动势为，故D错误。
2.【答案】
【解析】A、当线圈转到题图示位置时，根据右手定则判断知产生的感应电流方向为，A错误
B、当线圈转到竖直位置时，感应电流的瞬时值为零，但电流表测量的是有效值，示数不为零，B错误
C、当线圈转到题图示位置时，线圈与中性面垂直，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，C正确
D、由得，穿过线圈的最大磁通量，D错误。
3.【答案】
【解析】导体棒在金属圆环上运动时，设导体棒与圆心连线与竖直方向夹角为，则导体棒切割磁感线产生的电动势为 ，峰值为，其中，，有效值为 ，交流电压表的示数显示的是有效值，为；
故D正确，ABC错误。
4.【答案】
【解析】由得，题图甲中高压线电压为，由得，题图乙中高压线电流，B正确，ACD错误．
5.【答案】
【解析】根据电压与匝数成正比，有，得，灯泡的额定电流为，降压变压器副线圈电流；根据，得，根据电流与匝数成反比，得，得，电压关系：，即，解得：，故C正确，ABD错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】当闭合后，副线圈电压不变，副线圈对应的总电阻变小，副线圈电流增大，灯泡变亮，上的电压变大，则两端的电压变小，灯泡变暗，交流电源输出电压有效值恒定，则灯泡上的电压也不变，所以灯泡亮度不变。
故选C。
7.【答案】
【解析】A、线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为，电动势的有效值为，电压表测量电路的外电压，所以电压表的读数为，所以A错误；
B、由，，得到，电量，故B正确；
C、电阻产生的热量所以C错误；
D、当线圈由图示位置转过时电动势的瞬时值为，所以电流为，所以D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】【分析】
该题考查变压器相关知识。分析好物理情景，熟知钳形电流测量仪工作原理和特点是解决本题的关键。
钳形电流测量仪工作原理是利用互感现象，根据变压器电流与匝数成反比分析。
【解答】
B.钳形电流测量仪的工作原理是利用互感现象，故B错误；
A.原线圈匝数，副线圈匝数，根据，可知该测量仪属于升压变压器，故A正确；
C.导线中通过的是直流电，变压器不工作，故电流表中无电流通过，故C错误；
D.若铁芯左侧多绕几圈导线，则说明副线圈匝数变大，而原线圈电流和匝数不变，根据，可知电流表的示数变小，故D错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】根据图乙可得，原线圈中电压的有效值为：，
则副线圈的电压为：，
根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为，
则有：，
解得：，
则电压表的示数为，电流为：，
则电流表的示数为，故AB错误，C正确；
D.电路消耗的功率为：，故D错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】将线圈和变压器看做整体，形成等效电源。滑片下滑时，变小，总电阻变小，干路上电流变大，内电压变大，路端电压变小，变大，可知变小，变小，，变大，故B、C错误
理想变压器原、副线圈两端电压分别为、，电流分别为、，根据变压器规律有，，，则，对原线圈有，，联立解得，，则，故A正确
将圆形线圈拉直成正方形线圈周长不变，有效面积变小，最大电动势变小，因外电阻为纯电阻，电源的效率，外电阻和电源内电阻不变，则电源效率不变，故D错误。
11.【答案】
【解析】A.发电机线圈每转过中性面位置就改变一次电流的方向，故每转过一圈，电流的方向改变两次，故A错误；
B.线圈产生的最大感应电动势为，产生的有效值，根据闭合电路欧姆定律可知、两点间的电压为 ，故B错误；
C.产生感应电流的最大值为，从图示位置中性面开始计时，故产生的感应电流的瞬时表达式为，故C错误；
D.线框从图示位置转过的过程中，产生的平均感应电动势，平均感应电流，，流过的电荷量，故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】题图的电路图可以等效为：
设原线圈两端电压为 ，副线圈两端电压为 ，又因为理想变压器原副线圈的功率相等，有

整理有
电源的电压输出为 ，因为电流表和电压表测量的为有效值，电源电压的有效值为，电流表的示数为
原线圈两端电压的有效值为
电压表测量的是副线圈两端的电压，即
整理有
故AB错误；
C.当滑片从向缓慢滑动过程中， 阻值变大，根据电流规律可知，总电阻变大，结合之前的分析可知，流过电阻 的电流减小，由变压器规律，流过副线圈的电流也成比例减小，电阻不变，电流减小，根据 ，所以功率减小，故C正确；
D.由之前的分析，可以将电阻 与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，由电源的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻时，即 ，其输出功率最大，所以在滑片从向缓慢滑的过程中，其副线圈的输出功率先增大，后减小，故D错误。
故选C。
13.【答案】
【解析】设电阻上的电压为，则原线圈两端电压为，
由电压比与匝数比关系得：，
由电流比与匝数比关系得：，
其中，，
由以上各式解得：，所以通过电流的电流为，
电阻消耗的电功率为：，
电阻消耗的电功率为：，故A错误，B正确；
若向上移动，副线圈中的总电阻减小，则副线圈中的电流增大，即原线圈中的电流增大，所以电源输出功率将变大，因为原线圈中的电流变大，所以电阻上的电压增大，则原线圈两端的电压减小，因为匝数不变，所以副线圈两端电压减小，即电压表示数减小，故C正确，D错误。
故选BC。
14.【答案】
【解析】、均闭合时，将沿顺时针方向转动，减小，则的等效电阻增大，流过灯泡的电流减小，一定变暗，选项正确，选项错误；
断开，闭合，则，逆时针转动增多，则变小，分析的功率变化，可将灯泡的电阻看作电源的“等效内阻”，当时，的电功率最大，因为不知道、及匝数比的大小关系，故消耗的电功率不是一定变大，可能先增大后减小，故C错误，D正确。
15.【答案】
【解析】A、根据交流电的瞬时值表达式，原线圈的输入电压为，故A正确；
B、根据交流电的瞬时值表达式，交流电的周期，交变电流的频率为故B正确；
C、车间的照明灯额定电压为，则副线圈两端电压的有效值为，副线圈两端电压的峰值为，故 C错误；
D、根据可得副线圈匝数匝，故D错误。
16.【答案】
【解析】A、由于变压器只能输送交流电，因此只有乙图中的正向电压能进行输送，由图可知，正向交流电的最大值为，故前半个周期内的有效值为，设输入电压的有效值为，则，求得，根据变压比可得副线圈两端的电压为，故A正确；
B、闭合电键后，总电阻减小，输出功率增大，输入功率增大，电流增大，电流表的示数变大，故B正确；
C、闭合电键后，匝数比不变、原线圈电压不变，则电压表的示数不变，故C错误；
D、电键断开时，副线圈电路中的电流为，根据电流之比等于线圈匝数的反比可知，电流表中的电流为，故D错误；故选：。
17.【答案】
【解析】A.根据题意可知
周期为
副线圈中交流电的频率
故A错误；
根据等效法可知等效电阻为
等效电源的内阻为，电动势的有效值为 ，当 时输出功率最大，即
可得变压器原副线圈的匝数比
输出功率的最大值为
故BC正确；
D.根据以上分析可知当变压器原、副线圈的匝数比增大时，等效电阻增大，外电压增大，根据理想变压器变压比
当变压器原、副线圈的匝数比增大时，可能增大也可能减小，电阻不变，所以电压表示数可能减小，故D正确。故选BCD。
18.【答案】
【解析】由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为，故小电珠中电流的峰值为，故A正确，B错误；
C.电压表示数，故C错误；
D.当也就是时，外力的大小为，故D正确。故选AD。
19.【答案】
【解析】把副线圈负载电阻看作变压器原线圈的等效电阻，设原副线圈匝数比为，根据理想变压器电压与匝数比的关系，理想变压器电流与匝数比的关系，原线圈等效电阻，
在滑动变阻器滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器电阻增大，副线圈总电阻增大，原线圈等效电阻增大，原线圈电流减小，定值电阻的电压减小，原线圈电压变大，可知副线圈电压变大，电压表示数变大，副线圈电流减小，电流表示数逐渐减小，故A正确，B错误；
C.当内阻和外阻相等时，输出功率最大，根据匝数比为：和，可知滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，电路中等效电阻由开始变大，故变压器的输出功率逐渐减小，故C错误；
D.电压表示数变化与电流表示数变化的比值 等于原线圈等效内阻，保持不变，故D正确。
20.【答案】
【解析】A.原线圈所接交流电电压有效值为，合向时线圈对电阻供电，根据输出功率等于输入功
率可知，解得：，根据电压与匝数成正比可知线圈的匝数为，故整个副线圈匝数为， A错误
B.合向时，副线圈面数 ，根据可得，电压表示数变为，B正确
C.开关接时电流表示数变为原来的倍，即，根据可知，此时示数为，C正确
D.接时电压表与示数之比为接时电压表与示数之比， D 错误。
故选BC。
21.【解析】交变电压的最大值
根据最大值和有效值的关系，交变电压的有效值
根据闭合电路欧姆定律
联立可得，电流表示数
从图示位置开始，线圈转过过程中，磁通量的变化量
根据法拉第电磁感应定律
根据闭合电路欧姆定律
根据电流强度定义
联立解得
答：交流电流表的示数为；
线圈从图示位置转过过程中，通过电流表的电荷量为。
22.【解析】由丙图可知
且
根据电动势的表达式
可得
设原线圈中电压的有效值，根据可得
设副线圈两端电压为，根据理想变压器公式可得
灯泡功率
可得人对手电筒做功的功率为
根据法拉第电磁感应定律得
解得
23.【解析】由题图乙知 时受电线圈中产生的电动势最大为
线圈中产生感应电流的大小为
由楞次定律可以得到此时端电势高。
通过电阻的电流有效值为
电阻在一个周期内产生的热量 。
线圈中感应电动势的平均值
通过电阻的电流平均值为
通过电阻的电荷量
由题图乙知，从到时间内，
解得 。
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