2026年高考物理一轮复习 交变电流（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026年高考物理一轮复习 交变电流（含解析） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-01 22:03:48 | ||
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文档简介
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高考物理一轮复习 交变电流
一．选择题（共8小题）
1．（2025 山东二模）手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图所示的电路图进行研究。已知理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，理想二极管具有单向导电性（电阻可忽略不计），原线圈输入10V的交流电，定值电阻R＝2Ω，电表均为理想电表，下列关于电路的分析正确的是（ ）
A．电压表示数为5V
B．电流表示数为A
C．定值电阻消耗的功率为W
D．定值电阻在8s内产生的热量为25J
2．（2025 晋中模拟）某电吹风机内的电路可简化为如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1。将吹风机接到220V的交流电源上，当S断开时，电动机M中通过的电流是1.2A；S闭合后，原线圈的输入功率变为S闭合前的5倍，下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流的频率比原线圈中的低
B．电动机两端电压的峰值为44V
C．S断开时原线圈的输入电流为0.25A
D．S闭合后通过电热丝R的电流为4.8A
3．（2025 河南模拟）我国各地多个新型储能项目加速落地。在新疆吉木萨尔进行的100万千瓦光伏+100万千瓦 时全钒液流储能一体化项发目，在青海格尔木进行的全球规模最大的液态空气储能项目，站在吉林进行的全球最大的绿色氢氨醇一体化项目，都在有序推进。从发电站输电至某新型储能站的供电线路可简化成如图所示。已知输电线路总电阻为r，升压变压器的副线圈的电压为U1，降压变压器的原、副线圈的电压分别为U2、U3，变压器均为理想变压器，其余电阻不计，则流入新型储能站的电流为（ ）
A． B．
C． D．
4．（2025 湖北模拟）电动自行车无线充电技术已经进入应用阶段，在踏板上安装接收器（内含受电线圈，并和电瓶相连），将电动自行车停放在地面的无线充电带（铺设有送电线圈）上，即可实现无线充电，这种充电方式的工作原理和理想变压器类似。若送电线圈接入有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W。下列说法正确的是（ ）
A．受电线圈中电流方向每秒改变50次
B．受电线圈和送电线圈的匝数比为55：12
C．受电线圈的充电电流有效值为3.75A
D．为使地面上的无线充电带结实耐用，其上可用金属护板做保护
5．（2025 三台县模拟）如图所示的电路接在有效值恒为U的交流电源两端，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝2：1，定值电阻R1＝12Ω、R2＝1Ω，电表均为理想电表。当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大
B．电流表示数变小
C．R1的电功率变大
D．变压器的输出功率一定变小
6．（2025 黄冈模拟）如图所示，理想变压器原线圈接入正弦式交变电流，副线圈接入可变电阻R和小灯泡L（阻值不变）。电路中的电表均为理想电表。若可变电阻R的阻值变小，则下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡会变暗
B．电流表示数会变大
C．电压表示数不变
D．理想变压器的输入功率变小
7．（2025春 新乡期末）如图所示，理想变压器原副线圈接入定值电阻和电阻箱，定值电阻R1＝4Ω，R2＝5Ω，电阻箱R0的调节范围足够大，电流表为理想交流电表，所接交流电源电压为。当电阻箱的阻值调节为67Ω时，电流表的示数为2A，原副线圈的匝数分别用n1、n2表示。下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2＝1：4
B．当电阻箱的阻值为67Ω时，副线圈的输出电压为80V
C．当电阻箱的阻值为11Ω时，变压器的输出功率最大，功率为121W
D．电阻箱R0的阻值逐渐增大，电流表的示数逐渐增大
8．（2025 西宁一模）交流发电机的示意图如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间变化的规律为e＝10sin100πt（V）。已知整个回路的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈平面转到图示位置时感应电动势最大
B．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率为0
C．发电机产生电动势的有效值为10V
D．发电机转子转动一圈克服安培力做的功为0.1J
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025 怀仁市四模）如图所示，小型发电机连在理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，发电机线圈的匝数为N匝，线圈电阻不计，线圈在磁场中运动时，从图示时刻开始计时，线圈中的磁通量随时间变化的规律为Φ＝Φmcosωt，则下列说法正确的是（ ）
A．当线圈处在中性面时，电流表的示数为零
B．当线圈从图示位置转过90°时，电流表中的电流从左向右
C．当滑动变阻器的滑片P向上移动时，电压表的示数变大
D．当滑动变阻器的滑片P移到最下端时，发电机的输出功率为
（多选）10．（2025 巴中三模）2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副边匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（ ）
A．当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0
B．若触头P下移，副边输出电压增大，输电线电流将减小
C．若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的
D．用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节
（多选）11．（2025春 杭州期末）图1是最大输出功率为66W的手机充电器，其A端可连接插座，B端可连接手机充电口，充电器内部存在一个小型的理想变压器和交直流转换装置。变压器可以把220V交流电降压为5V交流电，再利用交直流转换装置，转变成直流电输出，图2为示意图。下列说法正确的是（ ）
A．变压器原副线圈的匝数比为n1：n2＝44：1
B．若将A端连接插座，B端不连接手机，则A端的输入电流为0.3A
C．为更好的保护手机，充电时应先将A端连接插座，再将B端连接手机
D．为更好的保护手机，充电结束后应先将A端拔离插座，再将B端拔离手机
（多选）12．（2025 肥城市模拟）在如图所示的电路中，A1A2A3均为理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器。已知理想变压器原副线圈匝数比为1：3，定值电阻R2＝66Ω，R3＝44Ω。为变压器供电的是一小型发电机，其示意图如图乙，发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示。则以下结论正确的是（ ）
A．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零
B．电流表A3的示数为1.5A
C．电流表A2的示数为1A
D．滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变小
三．填空题（共4小题）
13．（2025 厦门校级模拟）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为1A，则电动机的机械效率η＝ %，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为 。
14．（2025春 泉州期中）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则电压有效值为 V。若将此电压加在阻值R＝121Ω的电热丝两端，功率为 W。
15．（2025春 龙岩期中）如图所示，交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T＝ s，频率f＝ Hz；其有效值I＝ A。
16．（2025 泉州模拟）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则0.01s时线圈平面与磁场方向 （选填“平行”或者“垂直”），电流表的示数为 A，线圈的转速为 r/s。
四．解答题（共4小题）
17．（2025春 盐城期末）如图所示，总电阻为r的abcd矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动。ab长度为L，线速度大小为v。外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）电动势的最大值Emax；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值Fmax；
（3）电阻R上所消耗的电功率P。
18．（2025春 潍坊期中）近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压U1＝400V、输出功率P1＝112kW，输电线上的总电阻R0＝20Ω，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求：
（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4。
19．（2025春 武汉期中）2025年1月17日，国家统计局公布，2024年12月份，我国火力发电占比由增转降，水电、风电占比由降转增，这一数据变化深刻反映了我国在环保和能源转型方面做出显著成效。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的重力势能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。现有一条河流，水位落差为5m，河水流量为10m3/s。若利用它来发电，水电站的能量转化效率为80%，发电机的输出电压为400V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线总电阻为10Ω，升压变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：50，用户所需电压为220V，所用的变压器都是理想变压器。水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）发电机的输出功率；
（2）输电线上损失的功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。
20．（2025春 曲阜市期中）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积S＝0.02m2，匝数N＝100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω＝10πrad/s匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻R＝2Ω，输电功率保持P＝400W不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。从图示位置开始计时。
（1）写出感应电动势随时间变化的关系式；
（2）若用户得到的功率为350W，求升压变压器T1原、副线圈的匝数比。
高考物理一轮复习 交变电流
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025 山东二模）手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图所示的电路图进行研究。已知理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，理想二极管具有单向导电性（电阻可忽略不计），原线圈输入10V的交流电，定值电阻R＝2Ω，电表均为理想电表，下列关于电路的分析正确的是（ ）
A．电压表示数为5V
B．电流表示数为A
C．定值电阻消耗的功率为W
D．定值电阻在8s内产生的热量为25J
【考点】理想变压器两端的功率关系；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】A、根据理想变压器变压比，可求出副线圈两端电压有效值，电压表测量的是副线圈两端电压有效值。
B、由于二极管具有单向导电性，根据有效值的定义，结合焦耳定律Q＝I2Rt，求出通过定值电阻的电流有效值，即电流表示数。
C、根据P＝I2R，结合求出的电流有效值，计算定值电阻消耗的功率。
D、根据Q＝I2Rt，结合电流有效值、电阻和时间，计算定值电阻在5s内产生的热量。
【解答】解：A、根据变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比有
可得副线圈两端的电压U2＝5V
由于二极管具有单向导电性，只有半个周期有电流，故
解得电压表示数为
故A错误；
B、电流表的示数
代入数据得
故B错误；
C、定值电阻消耗的功率P＝I2R
代入数据得
故C正确；
D、定值电阻在8s内产生的热量Q＝Pt50J
故D错误。
故选：C。
【点评】将理想变压器、二极管、交变电流有效值、电功、功率等知识点融合，考查知识综合运用能力，属于中等难度题。需要学生熟练掌握理想变压器变压规律，理解二极管单向导电对电流的影响，灵活运用有效值概念和电功、功率公式，对知识的理解和应用要求较高，但解题思路清晰，步骤明确，只要掌握相关知识点就能逐步推导求解。
2．（2025 晋中模拟）某电吹风机内的电路可简化为如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1。将吹风机接到220V的交流电源上，当S断开时，电动机M中通过的电流是1.2A；S闭合后，原线圈的输入功率变为S闭合前的5倍，下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流的频率比原线圈中的低
B．电动机两端电压的峰值为44V
C．S断开时原线圈的输入电流为0.25A
D．S闭合后通过电热丝R的电流为4.8A
【考点】理想变压器两端的频率关系；交变电流峰值的计算和影响因素；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；交流电专题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】A.根据变压器的工作原理分析作答；
B.根据理想变压器电压与匝数比的关系，结合有效值与最大值的关系求解作答；
C.根据理想变压器电流与匝数比的关系求解作答；
D.S闭合后，电动机消耗功率不变，根据功率公式求解作答。
【解答】解：A．根据变压器的工作原理，变压器不会改变交变电流的频率，故A错误；
B．220V是原线圈两端电压的有效值，根据理想变压器电压与匝数比的关系
得 U2＝44V
电动机两端电压的峰值，故B错误；
C．S断开时，根据理想变压器电流与匝数比的关系
故C错误；
D．S闭合后，电动机消耗功率不变，电动机消耗功率PM＝U2IM
原线圈的输入功率变为S闭合前的5倍，则电热丝消耗的功率PR＝U2IR＝4PM
解得IR＝4IM＝4×1.2A＝4.8A，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了变压器的工作原理，理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比的关系，要掌握电功率公式的运用。
3．（2025 河南模拟）我国各地多个新型储能项目加速落地。在新疆吉木萨尔进行的100万千瓦光伏+100万千瓦 时全钒液流储能一体化项发目，在青海格尔木进行的全球规模最大的液态空气储能项目，站在吉林进行的全球最大的绿色氢氨醇一体化项目，都在有序推进。从发电站输电至某新型储能站的供电线路可简化成如图所示。已知输电线路总电阻为r，升压变压器的副线圈的电压为U1，降压变压器的原、副线圈的电压分别为U2、U3，变压器均为理想变压器，其余电阻不计，则流入新型储能站的电流为（ ）
A． B．
C． D．
【考点】远距离输电的相关计算；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据输电线上的电压、电阻，结合欧姆定律，即可计算输电线上的电流；由原副线圈的匝数比与电压比、电流比的关系，可计算流入新型储能站的电流。
【解答】解：根据输电线上的电压、电阻，结合欧姆定律，可得输电线上的电流；
由降压变压器原、副线圈的匝数比，
解得流入新型储能站的电流，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查远距离输电的相关计算，注意欧姆定律适用于输电线上的电阻，不适用变压器的线圈。
4．（2025 湖北模拟）电动自行车无线充电技术已经进入应用阶段，在踏板上安装接收器（内含受电线圈，并和电瓶相连），将电动自行车停放在地面的无线充电带（铺设有送电线圈）上，即可实现无线充电，这种充电方式的工作原理和理想变压器类似。若送电线圈接入有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W。下列说法正确的是（ ）
A．受电线圈中电流方向每秒改变50次
B．受电线圈和送电线圈的匝数比为55：12
C．受电线圈的充电电流有效值为3.75A
D．为使地面上的无线充电带结实耐用，其上可用金属护板做保护
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；用定义式计算电流大小及电荷量．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】由正弦交流电的特点，可知每个周期内电流方向变化次数，结合频率，即可计算每秒电流方向变化次数；由原副线圈匝数比与电压比的关系，即可计算匝数比；由电功率公式，即可计算受电线圈的电流；由电磁感应的条件，即可知若改用金属护板，涡流导致的影响，分析其是否适合作为护板。
【解答】解：A.由正弦交流电的特点，可知每个周期内，交流电的电流方向改变2次；由交流电的频率为50Hz，可知电流方向每秒钟变化100次，故A错误；
B.由变压器的电压比与匝数比的关系，可知：，解得受电线圈和送电线圈的匝数比为12：55，故B错误；
C.P＝UI，解得受电线圈的电流为3.75A，故C正确；
D.金属护板由于电磁感应，会存在涡流，有漏电隐患并影响电能的传输，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查变压器的相关计算，关键是根据能量守恒，可知受电线圈和送电线圈的电功率相等。
5．（2025 三台县模拟）如图所示的电路接在有效值恒为U的交流电源两端，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝2：1，定值电阻R1＝12Ω、R2＝1Ω，电表均为理想电表。当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大
B．电流表示数变小
C．R1的电功率变大
D．变压器的输出功率一定变小
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】定性思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻减小，根据欧姆定律分析电流表示数变化；根据串联电路电压关系和变压比分析电压表示数变化；根据功率公式分析电阻的电功率变化；当副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻和原线圈电路中的电阻相等时，变压器的输出功率最大，据此分析。
【解答】解：B、当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电路中的电阻减小。副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻减小，根据欧姆定律可知，电流表示数变大，故B错误；
A、因为电流表示数变大，所以电阻R1两端的电压变大，则变压器的输入电压U1＝U﹣I1R1变小，根据变压器的变压规律可知变压器的输出电压变小，即电压表示数变小，故A错误；
C、根据P可知，R1的功率变大，故C正确；
D、电阻R2在原线圈电路中的等效电阻为，把R1电源内阻，当副线圈电路中的总电阻在原线圈电路中的等效电阻和R1相等时，变压器的输出功率最大，由上面的分析可知，R2的等效电阻小于R1的电阻，因为不知道变阻器的电阻值大小，所以R2和变阻器的等效电阻与R1的电阻关系不能确定，当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，则副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻变小，因为不能确定R2和变阻器的等效电阻与R1的电阻关系不能确定，则变压器的输出功率不好判断，可能是先增大后减小，也可能是一直减小，故D错误。
故选：C。
【点评】会用等效电阻的方法分析电压表和电流表示数的变化，知道变压器最大输出功率的条件等是解题的基础。
6．（2025 黄冈模拟）如图所示，理想变压器原线圈接入正弦式交变电流，副线圈接入可变电阻R和小灯泡L（阻值不变）。电路中的电表均为理想电表。若可变电阻R的阻值变小，则下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡会变暗
B．电流表示数会变大
C．电压表示数不变
D．理想变压器的输入功率变小
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载．
【专题】应用题；学科综合题；定性思想；推理法；方程法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】由理想变压器的变压规律可知电压，电流的关系，再根据串并联知识和欧姆定律即可解题。
【解答】解：AB、由题意可知，原线圈两端的电压不变，由理想变压器的变压规律可知，副线圈两端的电压不变，当可变电阻R的阻值变小时，由欧姆定律可知，电流变大，电流表的示数变大，则灯泡会变亮，故A错误，B正确；
CD、由于副线圈中的电流增大，则灯泡两端的电压增大，由串联电路规律可知，可变电阻两端的电压减小，则电压表的示数减小，由可知副线圈中电功率增大，则理想变压器的输入功率会变大，故CD错误。
故选：B。
【点评】根本题考查变压器原理，只要掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，结合欧姆定律及串联电路的规律即可解决本题。
7．（2025春 新乡期末）如图所示，理想变压器原副线圈接入定值电阻和电阻箱，定值电阻R1＝4Ω，R2＝5Ω，电阻箱R0的调节范围足够大，电流表为理想交流电表，所接交流电源电压为。当电阻箱的阻值调节为67Ω时，电流表的示数为2A，原副线圈的匝数分别用n1、n2表示。下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2＝1：4
B．当电阻箱的阻值为67Ω时，副线圈的输出电压为80V
C．当电阻箱的阻值为11Ω时，变压器的输出功率最大，功率为121W
D．电阻箱R0的阻值逐渐增大，电流表的示数逐渐增大
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；理想变压器两端的功率关系．
【专题】定量思想；类比法；交流电专题；实验探究能力．
【答案】C
【分析】与闭合电路中的动态分析类似，根据变压器的变压规律等，结合电路相关关系求变压器的匝数比；
确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定副线圈输出电压；
把原线圈输出端看成等效电压，根据电压不变，结合题目的条件来分析其他元件的电流、电压及功率的变化情况。
【解答】解：A、交流电源电压有效值为：
则变压器输入电压：U1＝U﹣IR1＝（44﹣2×4）V＝36V
副线圈电流：
则副线圈电压：
又因为：
联立解得：，故A错误；
C、将原线圈输入端等效为电阻Rx，则：
因为电流为：
整理得：
变压器的输出功率最大时有：Rx＝R1，即：
联立解得：R0＝11Ω
则最大功率：Pm121W，故C正确；
B、由题意可，当电阻箱的阻值为67Ω时，副线圈的输出电压为：，故B错误；
D、电流表的示数：
由上式可知电阻箱R0的阻值逐渐增大，电流表的示数逐渐减小，故D错误。
故选：C。
【点评】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
8．（2025 西宁一模）交流发电机的示意图如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间变化的规律为e＝10sin100πt（V）。已知整个回路的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈平面转到图示位置时感应电动势最大
B．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率为0
C．发电机产生电动势的有效值为10V
D．发电机转子转动一圈克服安培力做的功为0.1J
【考点】正弦式交变电流的有效值；根据线圈转动位置判断电流方向．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据中性面和垂直中性面的特点分析；根据正弦式交流电有效值和最大值的关系式求解；发电机转子转动一圈克服安培力做的功等于这段时间内电阻产生的热量。
【解答】解：A.当线圈平面转到图示位置时，B⊥S，是中性面位置，感应电动势为0，故A错误；
B.当线圈平面转到平行于磁场的位置时，是垂直中性面位置，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故B错误；
C.电动势峰值Em＝10V，电动势的有效值E，故C错误；
D.该交流电的周期为，根据功能关系，发电机转子转动一圈克服安培力做的功W，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了学生对交流电表达式的理解，需要掌握中性面和垂直中性面的特点，比较基础。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025 怀仁市四模）如图所示，小型发电机连在理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，发电机线圈的匝数为N匝，线圈电阻不计，线圈在磁场中运动时，从图示时刻开始计时，线圈中的磁通量随时间变化的规律为Φ＝Φmcosωt，则下列说法正确的是（ ）
A．当线圈处在中性面时，电流表的示数为零
B．当线圈从图示位置转过90°时，电流表中的电流从左向右
C．当滑动变阻器的滑片P向上移动时，电压表的示数变大
D．当滑动变阻器的滑片P移到最下端时，发电机的输出功率为
【考点】用有效值计算交流电路的电功、电功率和焦耳热；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】A、电流表测有效值，与线圈位置无关，线圈在中性面时，电流表有示数。
B、由楞次定律和安培定则，判断电流从方向。
C、电压表测副线圈电压，原线圈电压、匝数比不变，副线圈电压不变，电压表示数不变。
D、先求出发电机电动势有效值，结合变压、变流比，滑片P移到最下端时，求出原线圈电流，根据P＝EI得出发电机输出功率。
【解答】解：A、电流表测有效值，与线圈位置无关，线圈在中性面时，电流表的示数始终等于电流的有效值，故A错误；
B、当线圈从图示位置转过90°时，根据右手定则，线圈AB边中的电流从B流向A，则电流表中电流从左向右，故B正确；
C、由于线圈电阻不计，线圈产生的电动势等于变压器线圈的输入电压，匝数比一定，输出电压一定，故C错误；
D、由法拉第电磁感应定律，变压器原线圈的输入电压为
根据
则副线圈输出电压为
则发电机的输出功率
故D正确。
故选：BD。
【点评】将交变电流产生、变压器原理、电路动态分析、功率计算融合，全面考查电磁感应与电路知识的综合应用，提升对交变电流系统知识的理解。需要学生熟练推导电动势表达式，灵活运用变压器规律分析电路变化，还需结合功率公式综合计算，锻炼逻辑推理与知识迁移能力，是检验交变电流板块知识掌握程度的典型题目。
（多选）10．（2025 巴中三模）2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副边匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（ ）
A．当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0
B．若触头P下移，副边输出电压增大，输电线电流将减小
C．若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的
D．用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节
【考点】远距离输电的相关计算；交流发电机及其产生交变电流的原理；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；比较思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】AD
【分析】根据法拉第电磁感应定律，可得到感应电动势瞬时值的表达式，即可知图示时刻发电机输出电动势瞬时值；滑片下移时，根据原副线圈匝数比变化，即可得到副线圈的电压变化，结合闭合电路欧姆定律，即可得到输电线电流变化情况；发电机转速减半时，根据感应电动势的有效值表达式，结合电功率公式，即可得到用户获得的功率变化情况；用户数量增加时，为使用户电压稳定，可知用户电流及输电线两端电压变化情况，结合原副线圈匝数比与电压比的关系，即可知滑片应向哪端移动。
【解答】解：A、根据法拉第电磁感应定律，可得到感应电动势瞬时值的表达式：e＝Emsinωt，即可知图示时刻发电机输出电动势瞬时值为0，故A正确；
B、滑片下移时，副线圈匝数增多，增大，副线圈的电压：增大，结合闭合电路欧姆定律：U2＝I2R0+I2R用，即可得到输电线电流I2变大，故B错误；
C、发电机转速减半时，根据感应电动势的有效值表达式：，可知感应电动势的有效值减为一半，
结合电功率公式：，可得到用户获得的功率变为原来的，故C错误；
D、用户数量增加时，为使用户电压稳定，可知用户电流应增大，输电线两端电压U0＝I2′R0变大，副线圈两端电压：U2＝U用+U0变大，
结合原副线圈匝数比与电压比的关系，即可知滑片应向下移动，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查交流电的相关计算，注意副线圈两端电压与用户电压不同。
（多选）11．（2025春 杭州期末）图1是最大输出功率为66W的手机充电器，其A端可连接插座，B端可连接手机充电口，充电器内部存在一个小型的理想变压器和交直流转换装置。变压器可以把220V交流电降压为5V交流电，再利用交直流转换装置，转变成直流电输出，图2为示意图。下列说法正确的是（ ）
A．变压器原副线圈的匝数比为n1：n2＝44：1
B．若将A端连接插座，B端不连接手机，则A端的输入电流为0.3A
C．为更好的保护手机，充电时应先将A端连接插座，再将B端连接手机
D．为更好的保护手机，充电结束后应先将A端拔离插座，再将B端拔离手机
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】AC
【分析】根据原副线圈电压值的有效值，即可得到原副线圈匝数比；由原副线圈的电流关系，即可知B端不连接手机时，原副线圈的电流情况；为更好的保护手机，应避免过大的瞬时电流，即可分析充电及充电结束时，插座和手机的连接情况。
【解答】解：A、根据原副线圈电压值的有效值，即可得到原副线圈匝数比：，解得匝数比为44：1，故A正确；
B、由原副线圈的电流关系，即可知B端不连接手机时，副线圈无电流，在变压器中，副线圈电流决定原线圈电流，可知原线圈无电流，故B错误；
CD、为更好的保护手机，应避免过大的瞬时电流，充电时，应先插电源，让充电器稳定输出电压，再连接手机，避免瞬时电流过大；
充电结束时，应先拔手机，再拔电源，避免瞬时过大的反向电流，故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查变压器的相关计算，注意输入端、输出端的电压、电流决定关系。
（多选）12．（2025 肥城市模拟）在如图所示的电路中，A1A2A3均为理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器。已知理想变压器原副线圈匝数比为1：3，定值电阻R2＝66Ω，R3＝44Ω。为变压器供电的是一小型发电机，其示意图如图乙，发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示。则以下结论正确的是（ ）
A．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零
B．电流表A3的示数为1.5A
C．电流表A2的示数为1A
D．滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变小
【考点】变压器的构造与原理；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据图丙结合中性面的特点分析；先计算出原线圈两端输入电压的有效值，根据变压规律计算输出电压，然后根据欧姆定律计算；二级版单向导电性，所以通过电阻R2的正弦波形只有一半通过，根据有效值的计算方法计算；滑动变阻器的滑片向上滑动，其接入电阻值变大，根据欧姆定律和变流规律分析。
【解答】解：A.由图丙可知，在t＝0.01s时感应电动势的瞬时值为零，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，则此时线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；
B.原线圈两端电压的有效值为，又根据解得副线圈的输出电压U2＝66V，则电流表A3的示数为，故B正确；
C.因为R2与理想二极管串联，导致正弦波形只有一半通过，则0，解得电流表A2的示数为，故C错误；
D.滑动变阻器的滑片向上滑动，其接入电阻值变大，副线圈电路中总电阻变大，由于副线圈两端的电压不变，则副线圈总电流变小，根据I原n1＝I副n2可知，原线圈中电流减小，即电流表A1的示
数变小，故D正确。
故选：BD。
【点评】掌握变压器的变压规律和变流规律是解题的基础，知道二极管的单向导电性，掌握交流电有效值和最大值的关系。
三．填空题（共4小题）
13．（2025 厦门校级模拟）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为1A，则电动机的机械效率η＝ 83.3 %，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为 40.3 。
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；理想变压器两端的功率关系；计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率；电动机“卡死”情况下的功率计算；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】83.3；40.3。
【分析】由理想变压器变压比，结合图乙原线圈电压有效值求U2；电动机正常工作，用P＝UI算电功率，再利用P＝I2R算热功率，再求效率。电动机卡住成纯电阻，求副线圈回路总电阻，求原线圈输入功率。
【解答】解：电动机的输入功率为P＝UI2＝12×1W＝12W
电动机的热功率为
电动机的输出功率为P出＝P﹣P热＝12W﹣2W＝10W
电动机的机械效率%%＝83.3%
由题意，输入电压的最大值为，则其有效值为
根据理想变压器电压与匝数成正比
所以副线圈的电压为U2＝22V
滑动变阻器接入电路的阻值为
若电动机突然卡住，电动机被看作纯阻电路，则原线圈的输入功率大小为
故答案为：83.3；40.3。
【点评】该题综合考查理想变压器与非纯电阻用电器（电动机）的知识，需灵活运用变压规律、功率公式，能有效区分纯电阻与非纯电阻电路特点，对理解电磁感应与电路综合问题有较好的训练作用，难度适中，是电磁学中变压器与电动机结合的典型题型。
14．（2025春 泉州期中）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则电压有效值为 110 V。若将此电压加在阻值R＝121Ω的电热丝两端，功率为 100 W。
【考点】正弦式交变电流的有效值；欧姆定律的简单应用；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；归纳法；交流电专题；理解能力．
【答案】110，100。
【分析】根据电流的热效应计算电压的有效值，根据计算电热丝的功率。
【解答】解：设电压的有效值为U，根据焦耳定律有，解得U＝110V。电热丝的功率为P
故答案为：110，100。
【点评】掌握交流电有效值的计算方法是解题的基础。
15．（2025春 龙岩期中）如图所示，交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T＝ 0.02 s，频率f＝ 50 Hz；其有效值I＝ A。
【考点】有效值的定义和一般交变电流的有效值；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；归纳法；交流电专题；理解能力．
【答案】0.02，50，3。
【分析】正弦式交变电流每周期内方向改变两次计算频率，根据周期和频率的关系计算周期，根据电流的热效应计算电流的有效值。
【解答】解：由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次，所以其频率为50Hz，由得T＝0.02s。由题图可知，该交变电流在每个周期T内都可看作两个阶段的直流电流：前中I1＝6A，后中I2＝3A，在一个周期中，该交变电流在电阻R上产生的热量为：Q，设该交变电流的有效值为I，则上述热量：Q＝I2RT，联立两式，可得有效值为：I＝3A
故答案为：0.02，50，3。
【点评】知道正弦式交变电流每周期内方向改变两次是解题的关键，掌握电流有效值的计算方法。
16．（2025 泉州模拟）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则0.01s时线圈平面与磁场方向 垂直 （选填“平行”或者“垂直”），电流表的示数为 0.2 A，线圈的转速为 50 r/s。
【考点】交流电表的读数；交变电流的周期、频率、相位．
【专题】定量思想；归纳法；交流电专题；理解能力．
【答案】垂直，0.2，50。
【分析】根据图乙分析线圈所在位置，先计算出电动势的有效值，然后根据闭合电路的欧姆定律计算电流表的示数，根据电动势的变化周期计算线圈的转速。
【解答】解：由图乙可知，在0.01s时线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，所以此时线圈处于中性面位置，极线圈平面与磁场方向垂直，电动势的有效值为E，所以电流表的示数为I，由图乙可知电动势的变化周期为T＝2×10﹣2s，所以交流电的频率为f，则线圈的转速为n＝f＝50r/s。
故答案为：垂直，0.2，50。
【点评】知道电流表的示数是交变电流的有效值是解题的基础。
四．解答题（共4小题）
17．（2025春 盐城期末）如图所示，总电阻为r的abcd矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动。ab长度为L，线速度大小为v。外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）电动势的最大值Emax；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值Fmax；
（3）电阻R上所消耗的电功率P。
【考点】用有效值计算交流电路的电功、电功率和焦耳热；安培力的计算公式及简单应用；交变电流峰值的计算和影响因素．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】（1）电动势的最大值为2BLv；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值为；
（3）电阻R上消耗的电功率为。
【分析】（1）由感应电动势的表达式，结合切割磁感线的最大值，即可得到电动势的最大值；
（2）根据闭合电路欧姆定律，即可计算感应电流的最大值；根据安培力公式，结合感应电流的最大值，即可得到ab边所受安培力的最大值；
（3）根据正弦交流电的有效值与峰值关系，结合电功率公式，即可得到电阻消耗的电功率。
【解答】解：（1）由感应电动势的表达式：E＝2BLv切，其中切割速度v切＝vsinθ，当θ＝90°时，结合切割磁感线的速度达到最大值v，即可得到电动势的最大值Emax＝2BLv；
（2）根据闭合电路欧姆定律：，即可计算感应电流的最大值；
根据安培力公式：Fmax＝BImaxL，结合感应电流的最大值，即可得到ab边所受安培力的最大值；
（3）根据正弦交流电的有效值与峰值关系：，结合电功率公式：，即可得到电阻消耗的电功率：。
答：（1）电动势的最大值为2BLv；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值为；
（3）电阻R上消耗的电功率为。
【点评】本题考查电磁感应与电路结合的计算，注意感应电动势表达式中的速度，为切割磁感线的速度。
18．（2025春 潍坊期中）近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压U1＝400V、输出功率P1＝112kW，输电线上的总电阻R0＝20Ω，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求：
（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4。
【考点】远距离输电的相关计算；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2为1：28；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4为50：1。
【分析】（1）先根据损失的功率计算输电线上的电流，然后根据P＝UI计算升压变压器的输出电压，然后根据变压比计算匝数比；
（2）先计算出降压变压器的输入电压，然后根据变压比计算。
【解答】解：（1）设输电线上的电流为I2，由题可得
解得I2＝10A
升压变压器的输出电压为
所以升压变压器原副线圈的匝数比为
（2）降压变压器的输入电压为
U3＝U2﹣I2R0＝11200V﹣10×20V＝11000V
降压变压器原副线圈的匝数比为
答：（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2为1：28；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4为50：1。
【点评】掌握变压器的变压规律是解题的基础，知道升压变压器的输出电压和降压变压器的输入电压之间的关系是解题的关键。
19．（2025春 武汉期中）2025年1月17日，国家统计局公布，2024年12月份，我国火力发电占比由增转降，水电、风电占比由降转增，这一数据变化深刻反映了我国在环保和能源转型方面做出显著成效。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的重力势能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。现有一条河流，水位落差为5m，河水流量为10m3/s。若利用它来发电，水电站的能量转化效率为80%，发电机的输出电压为400V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线总电阻为10Ω，升压变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：50，用户所需电压为220V，所用的变压器都是理想变压器。水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）发电机的输出功率；
（2）输电线上损失的功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。
【考点】远距离输电的相关计算；平均功率的计算；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）发电机的输出功率为4×105W；
（2）输电线上损失的功率为4×103W；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n4＝90：1。
【分析】（1）由重力势能转化为电能的效率，结合电功率公式，即可计算发电机的输出功率；
（2）由发电机的输出功率、输出电压，即可计算输出电流，结合输电线的电阻，即可计算输电线上损失的功率；
（3）由发电机的输出电压、输出电流，结合闭合电路欧姆定律，可计算降压变压器的输入电压，结合用户所需电压，即可计算降压变压器的匝数比。
【解答】解：（1）由题意可知，水电站将水的重力势能的80%转化为电能：Ep＝80%mgh＝80%ρVgh，由电功率公式Ep＝P Δt，
且河水流量为：，代入数据解得：P＝4×105W；
（2）设发电机输出电压为U1＝400V，输出电流为I1，
升压变压器原、副线圈匝数比为：n1：n2＝1：50，降压变压器原、副线圈匝数比为n3：n4，输电线上电流I2，电阻为 r＝10Ω，
则P＝U1I1，I1：I2＝n2：n1，，解得：；
（3）设升压变压器的副线圈两端电压为U2，降压变压器输入端电压为U3，
输出端电压为U4＝220V，则：U2﹣U3＝I2r，U1：U2＝n1：n2，U3：U4＝n3：n4，代入数据解得：n3：n4＝90：1。
答：（1）发电机的输出功率为4×105W；
（2）输电线上损失的功率为4×103W；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n4＝90：1。
【点评】本题考查变压器的相关计算，关键是根据重力势能与电能的转化关系，得到发电机的电功率。
20．（2025春 曲阜市期中）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积S＝0.02m2，匝数N＝100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω＝10πrad/s匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻R＝2Ω，输电功率保持P＝400W不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。从图示位置开始计时。
（1）写出感应电动势随时间变化的关系式；
（2）若用户得到的功率为350W，求升压变压器T1原、副线圈的匝数比。
【考点】远距离输电的相关计算；计算从不同位置开始计时交变电流的表达式．
【专题】应用题；学科综合题；定量思想；推理法；方程法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）感应电动势随时间变化的关系式为；
（2）升压变压器T1原、副线圈的匝数比为。
【分析】（1）从图示位置开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e＝Emcosωt；
（2）根据功率关系可求输电线上的电流和升压变压器原线圈中的电流，然后由变压器的基本比例得升压变压器原副线圈的匝数比。
【解答】解：（1）当t＝0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t＝0时，感应电动势为最大值为：
则感应电动势的瞬时表达式为：；
（2）由输电功率P＝400W，用户得到的功率为：P′＝350W，可知导线消耗的功率为：ΔP＝P﹣P′＝400W﹣350W＝50W 由可得导线上的电流为：，因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以
升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系P＝UI
即有：
升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为：，代入数据解得：。
答：（1）感应电动势随时间变化的关系式为；
（2）升压变压器T1原、副线圈的匝数比为。
【点评】此题考查变压器的原理和远距离输电，要掌握理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，并掌握正弦式交变电流有效值与最大值的关系是解题的关键。
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高考物理一轮复习 交变电流
一．选择题（共8小题）
1．（2025 山东二模）手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图所示的电路图进行研究。已知理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，理想二极管具有单向导电性（电阻可忽略不计），原线圈输入10V的交流电，定值电阻R＝2Ω，电表均为理想电表，下列关于电路的分析正确的是（ ）
A．电压表示数为5V
B．电流表示数为A
C．定值电阻消耗的功率为W
D．定值电阻在8s内产生的热量为25J
2．（2025 晋中模拟）某电吹风机内的电路可简化为如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1。将吹风机接到220V的交流电源上，当S断开时，电动机M中通过的电流是1.2A；S闭合后，原线圈的输入功率变为S闭合前的5倍，下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流的频率比原线圈中的低
B．电动机两端电压的峰值为44V
C．S断开时原线圈的输入电流为0.25A
D．S闭合后通过电热丝R的电流为4.8A
3．（2025 河南模拟）我国各地多个新型储能项目加速落地。在新疆吉木萨尔进行的100万千瓦光伏+100万千瓦 时全钒液流储能一体化项发目，在青海格尔木进行的全球规模最大的液态空气储能项目，站在吉林进行的全球最大的绿色氢氨醇一体化项目，都在有序推进。从发电站输电至某新型储能站的供电线路可简化成如图所示。已知输电线路总电阻为r，升压变压器的副线圈的电压为U1，降压变压器的原、副线圈的电压分别为U2、U3，变压器均为理想变压器，其余电阻不计，则流入新型储能站的电流为（ ）
A． B．
C． D．
4．（2025 湖北模拟）电动自行车无线充电技术已经进入应用阶段，在踏板上安装接收器（内含受电线圈，并和电瓶相连），将电动自行车停放在地面的无线充电带（铺设有送电线圈）上，即可实现无线充电，这种充电方式的工作原理和理想变压器类似。若送电线圈接入有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W。下列说法正确的是（ ）
A．受电线圈中电流方向每秒改变50次
B．受电线圈和送电线圈的匝数比为55：12
C．受电线圈的充电电流有效值为3.75A
D．为使地面上的无线充电带结实耐用，其上可用金属护板做保护
5．（2025 三台县模拟）如图所示的电路接在有效值恒为U的交流电源两端，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝2：1，定值电阻R1＝12Ω、R2＝1Ω，电表均为理想电表。当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大
B．电流表示数变小
C．R1的电功率变大
D．变压器的输出功率一定变小
6．（2025 黄冈模拟）如图所示，理想变压器原线圈接入正弦式交变电流，副线圈接入可变电阻R和小灯泡L（阻值不变）。电路中的电表均为理想电表。若可变电阻R的阻值变小，则下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡会变暗
B．电流表示数会变大
C．电压表示数不变
D．理想变压器的输入功率变小
7．（2025春 新乡期末）如图所示，理想变压器原副线圈接入定值电阻和电阻箱，定值电阻R1＝4Ω，R2＝5Ω，电阻箱R0的调节范围足够大，电流表为理想交流电表，所接交流电源电压为。当电阻箱的阻值调节为67Ω时，电流表的示数为2A，原副线圈的匝数分别用n1、n2表示。下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2＝1：4
B．当电阻箱的阻值为67Ω时，副线圈的输出电压为80V
C．当电阻箱的阻值为11Ω时，变压器的输出功率最大，功率为121W
D．电阻箱R0的阻值逐渐增大，电流表的示数逐渐增大
8．（2025 西宁一模）交流发电机的示意图如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间变化的规律为e＝10sin100πt（V）。已知整个回路的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈平面转到图示位置时感应电动势最大
B．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率为0
C．发电机产生电动势的有效值为10V
D．发电机转子转动一圈克服安培力做的功为0.1J
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025 怀仁市四模）如图所示，小型发电机连在理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，发电机线圈的匝数为N匝，线圈电阻不计，线圈在磁场中运动时，从图示时刻开始计时，线圈中的磁通量随时间变化的规律为Φ＝Φmcosωt，则下列说法正确的是（ ）
A．当线圈处在中性面时，电流表的示数为零
B．当线圈从图示位置转过90°时，电流表中的电流从左向右
C．当滑动变阻器的滑片P向上移动时，电压表的示数变大
D．当滑动变阻器的滑片P移到最下端时，发电机的输出功率为
（多选）10．（2025 巴中三模）2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副边匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（ ）
A．当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0
B．若触头P下移，副边输出电压增大，输电线电流将减小
C．若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的
D．用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节
（多选）11．（2025春 杭州期末）图1是最大输出功率为66W的手机充电器，其A端可连接插座，B端可连接手机充电口，充电器内部存在一个小型的理想变压器和交直流转换装置。变压器可以把220V交流电降压为5V交流电，再利用交直流转换装置，转变成直流电输出，图2为示意图。下列说法正确的是（ ）
A．变压器原副线圈的匝数比为n1：n2＝44：1
B．若将A端连接插座，B端不连接手机，则A端的输入电流为0.3A
C．为更好的保护手机，充电时应先将A端连接插座，再将B端连接手机
D．为更好的保护手机，充电结束后应先将A端拔离插座，再将B端拔离手机
（多选）12．（2025 肥城市模拟）在如图所示的电路中，A1A2A3均为理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器。已知理想变压器原副线圈匝数比为1：3，定值电阻R2＝66Ω，R3＝44Ω。为变压器供电的是一小型发电机，其示意图如图乙，发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示。则以下结论正确的是（ ）
A．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零
B．电流表A3的示数为1.5A
C．电流表A2的示数为1A
D．滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变小
三．填空题（共4小题）
13．（2025 厦门校级模拟）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为1A，则电动机的机械效率η＝ %，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为 。
14．（2025春 泉州期中）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则电压有效值为 V。若将此电压加在阻值R＝121Ω的电热丝两端，功率为 W。
15．（2025春 龙岩期中）如图所示，交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T＝ s，频率f＝ Hz；其有效值I＝ A。
16．（2025 泉州模拟）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则0.01s时线圈平面与磁场方向 （选填“平行”或者“垂直”），电流表的示数为 A，线圈的转速为 r/s。
四．解答题（共4小题）
17．（2025春 盐城期末）如图所示，总电阻为r的abcd矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动。ab长度为L，线速度大小为v。外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）电动势的最大值Emax；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值Fmax；
（3）电阻R上所消耗的电功率P。
18．（2025春 潍坊期中）近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压U1＝400V、输出功率P1＝112kW，输电线上的总电阻R0＝20Ω，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求：
（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4。
19．（2025春 武汉期中）2025年1月17日，国家统计局公布，2024年12月份，我国火力发电占比由增转降，水电、风电占比由降转增，这一数据变化深刻反映了我国在环保和能源转型方面做出显著成效。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的重力势能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。现有一条河流，水位落差为5m，河水流量为10m3/s。若利用它来发电，水电站的能量转化效率为80%，发电机的输出电压为400V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线总电阻为10Ω，升压变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：50，用户所需电压为220V，所用的变压器都是理想变压器。水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）发电机的输出功率；
（2）输电线上损失的功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。
20．（2025春 曲阜市期中）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积S＝0.02m2，匝数N＝100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω＝10πrad/s匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻R＝2Ω，输电功率保持P＝400W不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。从图示位置开始计时。
（1）写出感应电动势随时间变化的关系式；
（2）若用户得到的功率为350W，求升压变压器T1原、副线圈的匝数比。
高考物理一轮复习 交变电流
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025 山东二模）手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图所示的电路图进行研究。已知理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，理想二极管具有单向导电性（电阻可忽略不计），原线圈输入10V的交流电，定值电阻R＝2Ω，电表均为理想电表，下列关于电路的分析正确的是（ ）
A．电压表示数为5V
B．电流表示数为A
C．定值电阻消耗的功率为W
D．定值电阻在8s内产生的热量为25J
【考点】理想变压器两端的功率关系；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】A、根据理想变压器变压比，可求出副线圈两端电压有效值，电压表测量的是副线圈两端电压有效值。
B、由于二极管具有单向导电性，根据有效值的定义，结合焦耳定律Q＝I2Rt，求出通过定值电阻的电流有效值，即电流表示数。
C、根据P＝I2R，结合求出的电流有效值，计算定值电阻消耗的功率。
D、根据Q＝I2Rt，结合电流有效值、电阻和时间，计算定值电阻在5s内产生的热量。
【解答】解：A、根据变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比有
可得副线圈两端的电压U2＝5V
由于二极管具有单向导电性，只有半个周期有电流，故
解得电压表示数为
故A错误；
B、电流表的示数
代入数据得
故B错误；
C、定值电阻消耗的功率P＝I2R
代入数据得
故C正确；
D、定值电阻在8s内产生的热量Q＝Pt50J
故D错误。
故选：C。
【点评】将理想变压器、二极管、交变电流有效值、电功、功率等知识点融合，考查知识综合运用能力，属于中等难度题。需要学生熟练掌握理想变压器变压规律，理解二极管单向导电对电流的影响，灵活运用有效值概念和电功、功率公式，对知识的理解和应用要求较高，但解题思路清晰，步骤明确，只要掌握相关知识点就能逐步推导求解。
2．（2025 晋中模拟）某电吹风机内的电路可简化为如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1。将吹风机接到220V的交流电源上，当S断开时，电动机M中通过的电流是1.2A；S闭合后，原线圈的输入功率变为S闭合前的5倍，下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流的频率比原线圈中的低
B．电动机两端电压的峰值为44V
C．S断开时原线圈的输入电流为0.25A
D．S闭合后通过电热丝R的电流为4.8A
【考点】理想变压器两端的频率关系；交变电流峰值的计算和影响因素；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；交流电专题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】A.根据变压器的工作原理分析作答；
B.根据理想变压器电压与匝数比的关系，结合有效值与最大值的关系求解作答；
C.根据理想变压器电流与匝数比的关系求解作答；
D.S闭合后，电动机消耗功率不变，根据功率公式求解作答。
【解答】解：A．根据变压器的工作原理，变压器不会改变交变电流的频率，故A错误；
B．220V是原线圈两端电压的有效值，根据理想变压器电压与匝数比的关系
得 U2＝44V
电动机两端电压的峰值，故B错误；
C．S断开时，根据理想变压器电流与匝数比的关系
故C错误；
D．S闭合后，电动机消耗功率不变，电动机消耗功率PM＝U2IM
原线圈的输入功率变为S闭合前的5倍，则电热丝消耗的功率PR＝U2IR＝4PM
解得IR＝4IM＝4×1.2A＝4.8A，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了变压器的工作原理，理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比的关系，要掌握电功率公式的运用。
3．（2025 河南模拟）我国各地多个新型储能项目加速落地。在新疆吉木萨尔进行的100万千瓦光伏+100万千瓦 时全钒液流储能一体化项发目，在青海格尔木进行的全球规模最大的液态空气储能项目，站在吉林进行的全球最大的绿色氢氨醇一体化项目，都在有序推进。从发电站输电至某新型储能站的供电线路可简化成如图所示。已知输电线路总电阻为r，升压变压器的副线圈的电压为U1，降压变压器的原、副线圈的电压分别为U2、U3，变压器均为理想变压器，其余电阻不计，则流入新型储能站的电流为（ ）
A． B．
C． D．
【考点】远距离输电的相关计算；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据输电线上的电压、电阻，结合欧姆定律，即可计算输电线上的电流；由原副线圈的匝数比与电压比、电流比的关系，可计算流入新型储能站的电流。
【解答】解：根据输电线上的电压、电阻，结合欧姆定律，可得输电线上的电流；
由降压变压器原、副线圈的匝数比，
解得流入新型储能站的电流，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查远距离输电的相关计算，注意欧姆定律适用于输电线上的电阻，不适用变压器的线圈。
4．（2025 湖北模拟）电动自行车无线充电技术已经进入应用阶段，在踏板上安装接收器（内含受电线圈，并和电瓶相连），将电动自行车停放在地面的无线充电带（铺设有送电线圈）上，即可实现无线充电，这种充电方式的工作原理和理想变压器类似。若送电线圈接入有效值为220V、频率为50Hz的正弦交流电，受电线圈的输出电压有效值为48V，充电功率为180W。下列说法正确的是（ ）
A．受电线圈中电流方向每秒改变50次
B．受电线圈和送电线圈的匝数比为55：12
C．受电线圈的充电电流有效值为3.75A
D．为使地面上的无线充电带结实耐用，其上可用金属护板做保护
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；用定义式计算电流大小及电荷量．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】由正弦交流电的特点，可知每个周期内电流方向变化次数，结合频率，即可计算每秒电流方向变化次数；由原副线圈匝数比与电压比的关系，即可计算匝数比；由电功率公式，即可计算受电线圈的电流；由电磁感应的条件，即可知若改用金属护板，涡流导致的影响，分析其是否适合作为护板。
【解答】解：A.由正弦交流电的特点，可知每个周期内，交流电的电流方向改变2次；由交流电的频率为50Hz，可知电流方向每秒钟变化100次，故A错误；
B.由变压器的电压比与匝数比的关系，可知：，解得受电线圈和送电线圈的匝数比为12：55，故B错误；
C.P＝UI，解得受电线圈的电流为3.75A，故C正确；
D.金属护板由于电磁感应，会存在涡流，有漏电隐患并影响电能的传输，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查变压器的相关计算，关键是根据能量守恒，可知受电线圈和送电线圈的电功率相等。
5．（2025 三台县模拟）如图所示的电路接在有效值恒为U的交流电源两端，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝2：1，定值电阻R1＝12Ω、R2＝1Ω，电表均为理想电表。当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大
B．电流表示数变小
C．R1的电功率变大
D．变压器的输出功率一定变小
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】定性思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻减小，根据欧姆定律分析电流表示数变化；根据串联电路电压关系和变压比分析电压表示数变化；根据功率公式分析电阻的电功率变化；当副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻和原线圈电路中的电阻相等时，变压器的输出功率最大，据此分析。
【解答】解：B、当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电路中的电阻减小。副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻减小，根据欧姆定律可知，电流表示数变大，故B错误；
A、因为电流表示数变大，所以电阻R1两端的电压变大，则变压器的输入电压U1＝U﹣I1R1变小，根据变压器的变压规律可知变压器的输出电压变小，即电压表示数变小，故A错误；
C、根据P可知，R1的功率变大，故C正确；
D、电阻R2在原线圈电路中的等效电阻为，把R1电源内阻，当副线圈电路中的总电阻在原线圈电路中的等效电阻和R1相等时，变压器的输出功率最大，由上面的分析可知，R2的等效电阻小于R1的电阻，因为不知道变阻器的电阻值大小，所以R2和变阻器的等效电阻与R1的电阻关系不能确定，当滑动变阻器滑片从a向b滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，则副线圈电路中的电阻在原线圈电路中的等效电阻变小，因为不能确定R2和变阻器的等效电阻与R1的电阻关系不能确定，则变压器的输出功率不好判断，可能是先增大后减小，也可能是一直减小，故D错误。
故选：C。
【点评】会用等效电阻的方法分析电压表和电流表示数的变化，知道变压器最大输出功率的条件等是解题的基础。
6．（2025 黄冈模拟）如图所示，理想变压器原线圈接入正弦式交变电流，副线圈接入可变电阻R和小灯泡L（阻值不变）。电路中的电表均为理想电表。若可变电阻R的阻值变小，则下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡会变暗
B．电流表示数会变大
C．电压表示数不变
D．理想变压器的输入功率变小
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载．
【专题】应用题；学科综合题；定性思想；推理法；方程法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】由理想变压器的变压规律可知电压，电流的关系，再根据串并联知识和欧姆定律即可解题。
【解答】解：AB、由题意可知，原线圈两端的电压不变，由理想变压器的变压规律可知，副线圈两端的电压不变，当可变电阻R的阻值变小时，由欧姆定律可知，电流变大，电流表的示数变大，则灯泡会变亮，故A错误，B正确；
CD、由于副线圈中的电流增大，则灯泡两端的电压增大，由串联电路规律可知，可变电阻两端的电压减小，则电压表的示数减小，由可知副线圈中电功率增大，则理想变压器的输入功率会变大，故CD错误。
故选：B。
【点评】根本题考查变压器原理，只要掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，结合欧姆定律及串联电路的规律即可解决本题。
7．（2025春 新乡期末）如图所示，理想变压器原副线圈接入定值电阻和电阻箱，定值电阻R1＝4Ω，R2＝5Ω，电阻箱R0的调节范围足够大，电流表为理想交流电表，所接交流电源电压为。当电阻箱的阻值调节为67Ω时，电流表的示数为2A，原副线圈的匝数分别用n1、n2表示。下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2＝1：4
B．当电阻箱的阻值为67Ω时，副线圈的输出电压为80V
C．当电阻箱的阻值为11Ω时，变压器的输出功率最大，功率为121W
D．电阻箱R0的阻值逐渐增大，电流表的示数逐渐增大
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；理想变压器两端的功率关系．
【专题】定量思想；类比法；交流电专题；实验探究能力．
【答案】C
【分析】与闭合电路中的动态分析类似，根据变压器的变压规律等，结合电路相关关系求变压器的匝数比；
确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定副线圈输出电压；
把原线圈输出端看成等效电压，根据电压不变，结合题目的条件来分析其他元件的电流、电压及功率的变化情况。
【解答】解：A、交流电源电压有效值为：
则变压器输入电压：U1＝U﹣IR1＝（44﹣2×4）V＝36V
副线圈电流：
则副线圈电压：
又因为：
联立解得：，故A错误；
C、将原线圈输入端等效为电阻Rx，则：
因为电流为：
整理得：
变压器的输出功率最大时有：Rx＝R1，即：
联立解得：R0＝11Ω
则最大功率：Pm121W，故C正确；
B、由题意可，当电阻箱的阻值为67Ω时，副线圈的输出电压为：，故B错误；
D、电流表的示数：
由上式可知电阻箱R0的阻值逐渐增大，电流表的示数逐渐减小，故D错误。
故选：C。
【点评】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
8．（2025 西宁一模）交流发电机的示意图如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间变化的规律为e＝10sin100πt（V）。已知整个回路的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈平面转到图示位置时感应电动势最大
B．当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率为0
C．发电机产生电动势的有效值为10V
D．发电机转子转动一圈克服安培力做的功为0.1J
【考点】正弦式交变电流的有效值；根据线圈转动位置判断电流方向．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据中性面和垂直中性面的特点分析；根据正弦式交流电有效值和最大值的关系式求解；发电机转子转动一圈克服安培力做的功等于这段时间内电阻产生的热量。
【解答】解：A.当线圈平面转到图示位置时，B⊥S，是中性面位置，感应电动势为0，故A错误；
B.当线圈平面转到平行于磁场的位置时，是垂直中性面位置，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故B错误；
C.电动势峰值Em＝10V，电动势的有效值E，故C错误；
D.该交流电的周期为，根据功能关系，发电机转子转动一圈克服安培力做的功W，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了学生对交流电表达式的理解，需要掌握中性面和垂直中性面的特点，比较基础。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025 怀仁市四模）如图所示，小型发电机连在理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电压表和电流表均为理想交流电表，定值电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器，发电机线圈的匝数为N匝，线圈电阻不计，线圈在磁场中运动时，从图示时刻开始计时，线圈中的磁通量随时间变化的规律为Φ＝Φmcosωt，则下列说法正确的是（ ）
A．当线圈处在中性面时，电流表的示数为零
B．当线圈从图示位置转过90°时，电流表中的电流从左向右
C．当滑动变阻器的滑片P向上移动时，电压表的示数变大
D．当滑动变阻器的滑片P移到最下端时，发电机的输出功率为
【考点】用有效值计算交流电路的电功、电功率和焦耳热；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】A、电流表测有效值，与线圈位置无关，线圈在中性面时，电流表有示数。
B、由楞次定律和安培定则，判断电流从方向。
C、电压表测副线圈电压，原线圈电压、匝数比不变，副线圈电压不变，电压表示数不变。
D、先求出发电机电动势有效值，结合变压、变流比，滑片P移到最下端时，求出原线圈电流，根据P＝EI得出发电机输出功率。
【解答】解：A、电流表测有效值，与线圈位置无关，线圈在中性面时，电流表的示数始终等于电流的有效值，故A错误；
B、当线圈从图示位置转过90°时，根据右手定则，线圈AB边中的电流从B流向A，则电流表中电流从左向右，故B正确；
C、由于线圈电阻不计，线圈产生的电动势等于变压器线圈的输入电压，匝数比一定，输出电压一定，故C错误；
D、由法拉第电磁感应定律，变压器原线圈的输入电压为
根据
则副线圈输出电压为
则发电机的输出功率
故D正确。
故选：BD。
【点评】将交变电流产生、变压器原理、电路动态分析、功率计算融合，全面考查电磁感应与电路知识的综合应用，提升对交变电流系统知识的理解。需要学生熟练推导电动势表达式，灵活运用变压器规律分析电路变化，还需结合功率公式综合计算，锻炼逻辑推理与知识迁移能力，是检验交变电流板块知识掌握程度的典型题目。
（多选）10．（2025 巴中三模）2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副边匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（ ）
A．当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0
B．若触头P下移，副边输出电压增大，输电线电流将减小
C．若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的
D．用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节
【考点】远距离输电的相关计算；交流发电机及其产生交变电流的原理；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；比较思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】AD
【分析】根据法拉第电磁感应定律，可得到感应电动势瞬时值的表达式，即可知图示时刻发电机输出电动势瞬时值；滑片下移时，根据原副线圈匝数比变化，即可得到副线圈的电压变化，结合闭合电路欧姆定律，即可得到输电线电流变化情况；发电机转速减半时，根据感应电动势的有效值表达式，结合电功率公式，即可得到用户获得的功率变化情况；用户数量增加时，为使用户电压稳定，可知用户电流及输电线两端电压变化情况，结合原副线圈匝数比与电压比的关系，即可知滑片应向哪端移动。
【解答】解：A、根据法拉第电磁感应定律，可得到感应电动势瞬时值的表达式：e＝Emsinωt，即可知图示时刻发电机输出电动势瞬时值为0，故A正确；
B、滑片下移时，副线圈匝数增多，增大，副线圈的电压：增大，结合闭合电路欧姆定律：U2＝I2R0+I2R用，即可得到输电线电流I2变大，故B错误；
C、发电机转速减半时，根据感应电动势的有效值表达式：，可知感应电动势的有效值减为一半，
结合电功率公式：，可得到用户获得的功率变为原来的，故C错误；
D、用户数量增加时，为使用户电压稳定，可知用户电流应增大，输电线两端电压U0＝I2′R0变大，副线圈两端电压：U2＝U用+U0变大，
结合原副线圈匝数比与电压比的关系，即可知滑片应向下移动，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查交流电的相关计算，注意副线圈两端电压与用户电压不同。
（多选）11．（2025春 杭州期末）图1是最大输出功率为66W的手机充电器，其A端可连接插座，B端可连接手机充电口，充电器内部存在一个小型的理想变压器和交直流转换装置。变压器可以把220V交流电降压为5V交流电，再利用交直流转换装置，转变成直流电输出，图2为示意图。下列说法正确的是（ ）
A．变压器原副线圈的匝数比为n1：n2＝44：1
B．若将A端连接插座，B端不连接手机，则A端的输入电流为0.3A
C．为更好的保护手机，充电时应先将A端连接插座，再将B端连接手机
D．为更好的保护手机，充电结束后应先将A端拔离插座，再将B端拔离手机
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】AC
【分析】根据原副线圈电压值的有效值，即可得到原副线圈匝数比；由原副线圈的电流关系，即可知B端不连接手机时，原副线圈的电流情况；为更好的保护手机，应避免过大的瞬时电流，即可分析充电及充电结束时，插座和手机的连接情况。
【解答】解：A、根据原副线圈电压值的有效值，即可得到原副线圈匝数比：，解得匝数比为44：1，故A正确；
B、由原副线圈的电流关系，即可知B端不连接手机时，副线圈无电流，在变压器中，副线圈电流决定原线圈电流，可知原线圈无电流，故B错误；
CD、为更好的保护手机，应避免过大的瞬时电流，充电时，应先插电源，让充电器稳定输出电压，再连接手机，避免瞬时电流过大；
充电结束时，应先拔手机，再拔电源，避免瞬时过大的反向电流，故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查变压器的相关计算，注意输入端、输出端的电压、电流决定关系。
（多选）12．（2025 肥城市模拟）在如图所示的电路中，A1A2A3均为理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器。已知理想变压器原副线圈匝数比为1：3，定值电阻R2＝66Ω，R3＝44Ω。为变压器供电的是一小型发电机，其示意图如图乙，发电机输出电压u随时间t按正弦规律变化如图丙所示。则以下结论正确的是（ ）
A．t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零
B．电流表A3的示数为1.5A
C．电流表A2的示数为1A
D．滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变小
【考点】变压器的构造与原理；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据图丙结合中性面的特点分析；先计算出原线圈两端输入电压的有效值，根据变压规律计算输出电压，然后根据欧姆定律计算；二级版单向导电性，所以通过电阻R2的正弦波形只有一半通过，根据有效值的计算方法计算；滑动变阻器的滑片向上滑动，其接入电阻值变大，根据欧姆定律和变流规律分析。
【解答】解：A.由图丙可知，在t＝0.01s时感应电动势的瞬时值为零，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，则此时线圈处于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，故A错误；
B.原线圈两端电压的有效值为，又根据解得副线圈的输出电压U2＝66V，则电流表A3的示数为，故B正确；
C.因为R2与理想二极管串联，导致正弦波形只有一半通过，则0，解得电流表A2的示数为，故C错误；
D.滑动变阻器的滑片向上滑动，其接入电阻值变大，副线圈电路中总电阻变大，由于副线圈两端的电压不变，则副线圈总电流变小，根据I原n1＝I副n2可知，原线圈中电流减小，即电流表A1的示
数变小，故D正确。
故选：BD。
【点评】掌握变压器的变压规律和变流规律是解题的基础，知道二极管的单向导电性，掌握交流电有效值和最大值的关系。
三．填空题（共4小题）
13．（2025 厦门校级模拟）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，原线圈输入的交流电压如图所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。闭合开关，电动机正常工作，理想电流表示数为1A，则电动机的机械效率η＝ 83.3 %，若电动机突然卡住，则原线圈的输入功率大小为 40.3 。
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；理想变压器两端的功率关系；计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率；电动机“卡死”情况下的功率计算；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】83.3；40.3。
【分析】由理想变压器变压比，结合图乙原线圈电压有效值求U2；电动机正常工作，用P＝UI算电功率，再利用P＝I2R算热功率，再求效率。电动机卡住成纯电阻，求副线圈回路总电阻，求原线圈输入功率。
【解答】解：电动机的输入功率为P＝UI2＝12×1W＝12W
电动机的热功率为
电动机的输出功率为P出＝P﹣P热＝12W﹣2W＝10W
电动机的机械效率%%＝83.3%
由题意，输入电压的最大值为，则其有效值为
根据理想变压器电压与匝数成正比
所以副线圈的电压为U2＝22V
滑动变阻器接入电路的阻值为
若电动机突然卡住，电动机被看作纯阻电路，则原线圈的输入功率大小为
故答案为：83.3；40.3。
【点评】该题综合考查理想变压器与非纯电阻用电器（电动机）的知识，需灵活运用变压规律、功率公式，能有效区分纯电阻与非纯电阻电路特点，对理解电磁感应与电路综合问题有较好的训练作用，难度适中，是电磁学中变压器与电动机结合的典型题型。
14．（2025春 泉州期中）家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则电压有效值为 110 V。若将此电压加在阻值R＝121Ω的电热丝两端，功率为 100 W。
【考点】正弦式交变电流的有效值；欧姆定律的简单应用；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；归纳法；交流电专题；理解能力．
【答案】110，100。
【分析】根据电流的热效应计算电压的有效值，根据计算电热丝的功率。
【解答】解：设电压的有效值为U，根据焦耳定律有，解得U＝110V。电热丝的功率为P
故答案为：110，100。
【点评】掌握交流电有效值的计算方法是解题的基础。
15．（2025春 龙岩期中）如图所示，交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T＝ 0.02 s，频率f＝ 50 Hz；其有效值I＝ A。
【考点】有效值的定义和一般交变电流的有效值；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；归纳法；交流电专题；理解能力．
【答案】0.02，50，3。
【分析】正弦式交变电流每周期内方向改变两次计算频率，根据周期和频率的关系计算周期，根据电流的热效应计算电流的有效值。
【解答】解：由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次，所以其频率为50Hz，由得T＝0.02s。由题图可知，该交变电流在每个周期T内都可看作两个阶段的直流电流：前中I1＝6A，后中I2＝3A，在一个周期中，该交变电流在电阻R上产生的热量为：Q，设该交变电流的有效值为I，则上述热量：Q＝I2RT，联立两式，可得有效值为：I＝3A
故答案为：0.02，50，3。
【点评】知道正弦式交变电流每周期内方向改变两次是解题的关键，掌握电流有效值的计算方法。
16．（2025 泉州模拟）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则0.01s时线圈平面与磁场方向 垂直 （选填“平行”或者“垂直”），电流表的示数为 0.2 A，线圈的转速为 50 r/s。
【考点】交流电表的读数；交变电流的周期、频率、相位．
【专题】定量思想；归纳法；交流电专题；理解能力．
【答案】垂直，0.2，50。
【分析】根据图乙分析线圈所在位置，先计算出电动势的有效值，然后根据闭合电路的欧姆定律计算电流表的示数，根据电动势的变化周期计算线圈的转速。
【解答】解：由图乙可知，在0.01s时线圈产生的感应电动势的瞬时值为零，所以此时线圈处于中性面位置，极线圈平面与磁场方向垂直，电动势的有效值为E，所以电流表的示数为I，由图乙可知电动势的变化周期为T＝2×10﹣2s，所以交流电的频率为f，则线圈的转速为n＝f＝50r/s。
故答案为：垂直，0.2，50。
【点评】知道电流表的示数是交变电流的有效值是解题的基础。
四．解答题（共4小题）
17．（2025春 盐城期末）如图所示，总电阻为r的abcd矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动。ab长度为L，线速度大小为v。外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
（1）电动势的最大值Emax；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值Fmax；
（3）电阻R上所消耗的电功率P。
【考点】用有效值计算交流电路的电功、电功率和焦耳热；安培力的计算公式及简单应用；交变电流峰值的计算和影响因素．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】（1）电动势的最大值为2BLv；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值为；
（3）电阻R上消耗的电功率为。
【分析】（1）由感应电动势的表达式，结合切割磁感线的最大值，即可得到电动势的最大值；
（2）根据闭合电路欧姆定律，即可计算感应电流的最大值；根据安培力公式，结合感应电流的最大值，即可得到ab边所受安培力的最大值；
（3）根据正弦交流电的有效值与峰值关系，结合电功率公式，即可得到电阻消耗的电功率。
【解答】解：（1）由感应电动势的表达式：E＝2BLv切，其中切割速度v切＝vsinθ，当θ＝90°时，结合切割磁感线的速度达到最大值v，即可得到电动势的最大值Emax＝2BLv；
（2）根据闭合电路欧姆定律：，即可计算感应电流的最大值；
根据安培力公式：Fmax＝BImaxL，结合感应电流的最大值，即可得到ab边所受安培力的最大值；
（3）根据正弦交流电的有效值与峰值关系：，结合电功率公式：，即可得到电阻消耗的电功率：。
答：（1）电动势的最大值为2BLv；
（2）线圈ab边所受安培力的最大值为；
（3）电阻R上消耗的电功率为。
【点评】本题考查电磁感应与电路结合的计算，注意感应电动势表达式中的速度，为切割磁感线的速度。
18．（2025春 潍坊期中）近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压U1＝400V、输出功率P1＝112kW，输电线上的总电阻R0＝20Ω，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求：
（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4。
【考点】远距离输电的相关计算；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2为1：28；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4为50：1。
【分析】（1）先根据损失的功率计算输电线上的电流，然后根据P＝UI计算升压变压器的输出电压，然后根据变压比计算匝数比；
（2）先计算出降压变压器的输入电压，然后根据变压比计算。
【解答】解：（1）设输电线上的电流为I2，由题可得
解得I2＝10A
升压变压器的输出电压为
所以升压变压器原副线圈的匝数比为
（2）降压变压器的输入电压为
U3＝U2﹣I2R0＝11200V﹣10×20V＝11000V
降压变压器原副线圈的匝数比为
答：（1）升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2为1：28；
（2）若用户端电压U4＝220V，求降压变压器原副线圈的匝数比n3：n4为50：1。
【点评】掌握变压器的变压规律是解题的基础，知道升压变压器的输出电压和降压变压器的输入电压之间的关系是解题的关键。
19．（2025春 武汉期中）2025年1月17日，国家统计局公布，2024年12月份，我国火力发电占比由增转降，水电、风电占比由降转增，这一数据变化深刻反映了我国在环保和能源转型方面做出显著成效。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的重力势能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。现有一条河流，水位落差为5m，河水流量为10m3/s。若利用它来发电，水电站的能量转化效率为80%，发电机的输出电压为400V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线总电阻为10Ω，升压变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：50，用户所需电压为220V，所用的变压器都是理想变压器。水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）发电机的输出功率；
（2）输电线上损失的功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。
【考点】远距离输电的相关计算；平均功率的计算；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）发电机的输出功率为4×105W；
（2）输电线上损失的功率为4×103W；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n4＝90：1。
【分析】（1）由重力势能转化为电能的效率，结合电功率公式，即可计算发电机的输出功率；
（2）由发电机的输出功率、输出电压，即可计算输出电流，结合输电线的电阻，即可计算输电线上损失的功率；
（3）由发电机的输出电压、输出电流，结合闭合电路欧姆定律，可计算降压变压器的输入电压，结合用户所需电压，即可计算降压变压器的匝数比。
【解答】解：（1）由题意可知，水电站将水的重力势能的80%转化为电能：Ep＝80%mgh＝80%ρVgh，由电功率公式Ep＝P Δt，
且河水流量为：，代入数据解得：P＝4×105W；
（2）设发电机输出电压为U1＝400V，输出电流为I1，
升压变压器原、副线圈匝数比为：n1：n2＝1：50，降压变压器原、副线圈匝数比为n3：n4，输电线上电流I2，电阻为 r＝10Ω，
则P＝U1I1，I1：I2＝n2：n1，，解得：；
（3）设升压变压器的副线圈两端电压为U2，降压变压器输入端电压为U3，
输出端电压为U4＝220V，则：U2﹣U3＝I2r，U1：U2＝n1：n2，U3：U4＝n3：n4，代入数据解得：n3：n4＝90：1。
答：（1）发电机的输出功率为4×105W；
（2）输电线上损失的功率为4×103W；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n4＝90：1。
【点评】本题考查变压器的相关计算，关键是根据重力势能与电能的转化关系，得到发电机的电功率。
20．（2025春 曲阜市期中）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积S＝0.02m2，匝数N＝100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度ω＝10πrad/s匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻R＝2Ω，输电功率保持P＝400W不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。从图示位置开始计时。
（1）写出感应电动势随时间变化的关系式；
（2）若用户得到的功率为350W，求升压变压器T1原、副线圈的匝数比。
【考点】远距离输电的相关计算；计算从不同位置开始计时交变电流的表达式．
【专题】应用题；学科综合题；定量思想；推理法；方程法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）感应电动势随时间变化的关系式为；
（2）升压变压器T1原、副线圈的匝数比为。
【分析】（1）从图示位置开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e＝Emcosωt；
（2）根据功率关系可求输电线上的电流和升压变压器原线圈中的电流，然后由变压器的基本比例得升压变压器原副线圈的匝数比。
【解答】解：（1）当t＝0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t＝0时，感应电动势为最大值为：
则感应电动势的瞬时表达式为：；
（2）由输电功率P＝400W，用户得到的功率为：P′＝350W，可知导线消耗的功率为：ΔP＝P﹣P′＝400W﹣350W＝50W 由可得导线上的电流为：，因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以
升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系P＝UI
即有：
升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为：，代入数据解得：。
答：（1）感应电动势随时间变化的关系式为；
（2）升压变压器T1原、副线圈的匝数比为。
【点评】此题考查变压器的原理和远距离输电，要掌握理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，并掌握正弦式交变电流有效值与最大值的关系是解题的关键。
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