交变电流专题训练（含解析）-备战2026年高考物理一轮复习

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交变电流专题训练-备战2026年高考物理一轮复习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比，定值电阻R的阻值为，电表均为理想交流电表，电源两端输出的交流电压，则（　　）
A．电流表示数为4A B．电压表示数为
C．R的功率为352W D．变压器的输入功率为1408W
2．如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，阻值的电阻与变压器原线圈并联。副线圈与阻值为的电阻组成闭合回路，电流表为理想电流表。已知电阻消耗的电功率是消耗的电功率4倍，则下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数为2A
B．电阻消耗的电功率为10W
C．电源输出的功率为40W
D．变压器原、副线圈的匝数之比为
3．如图是汽车打火时火花塞产生电火花的原理简图，扭动汽车钥匙打火，开关不停地闭合断开，打火线圈次级绕组产生的瞬时高电压使火花塞产生电火花，点燃气缸中的可燃混合气，下列说法正确的是（　　）
A．汽车打火并控制电火花点火的主要原理是自感
B．断开开关的瞬间，火花塞会产生电火花
C．打火线圈中的初级绕组匝数可能大于次级绕组匝数
D．断开开关的瞬间，次级绕组中的电能转化为磁场能
4．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻。则（ ）
A．时，线圈与中性面垂直 B．内，电流的方向改变50次
C．电阻R两端电压为 D．电阻R在内产生的热量为
5．高压输电线上有较高的电压和较大的电流，通常不能直接测量其电压和电流，如图所示电路中，正用电流互感器（变压器）、电压互感器（变压器）分别测量高压输电线的电流、电压，变压器的原、副线圈匝数比为，变压器的原、副线圈匝数比为，电流表的示数为m，电压表的示数为n，和均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．变压器为降压变压器 B．变压器为升压变压器
C．高压输电线上的电压为 D．高压输电线输送的功率为
6．如图甲所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为．则（ ）
A．在时，线圈中产生的瞬时电流最大
B．在时，线圈中的磁通量变化率最小
C．将线圈转速增大2倍，线圈中感应电动势的有效值增大倍
D．线圈中电动势的瞬时值
7．图甲是一种家用台灯的原理图，理想自耦变压器的a、b间接入220V的交流电，变压器线圈总匝数为1100匝，交流电流表A为理想电表，定值电阻R＝2500Ω，灯泡L的伏安特性曲线如图乙所示。当c、P之间线圈匝数为750匝时，则（　　）
A．灯泡两端的电压约为47V
B．通过电阻R的电流约为0.02A
C．电流表的示数约为0.03A
D．灯泡的功率为2.25W
8．小草在微风中会左右摇摆，有人受此启发设计了微风摇摆发电装置，其原理简化图如图所示。空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，微风使导体棒在两固定的平行金属导轨之间垂直于磁场方向往复运动，此时导体棒相当于电源，可通过金属导轨对外供电。将导体棒的运动视为简谐运动，其速度随时间的变化规律为。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，两导轨的间距和导体棒的长度均为L，导体棒的电阻为r，导体棒始终与导轨垂直，导轨和导线的电阻均不计。若使其对阻值为R的电阻供电，则一个周期内电阻R产生的焦耳热为（ ）
A． B．
C． D．
9．如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，其有效值为6V，理想变压器的原线圈上接有定值电阻，副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器R，原、副线圈匝数之比，电流表、电压表均为理想电表。初始时，滑动变阻器R的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为I、U，现将滑片逐步上移至最上端，电流表、电压表变化量的绝对值分别为、，下列说法正确的是（）
A．滑片上移过程中电压表、电流表示数均增大
B．
C．滑动变阻器R的滑片处于正中间位置时，电流表示数为lA
D．当滑动变阻器接入电路的阻值为9Ω时，变压器输出功率最大且为9W
10．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（　　）
A．线框产生的交变电动势的频率为100Hz
B．t=0.01s时线框平面与中性面重合
C．用电压表测量该交流电压时，读数为311V
D．将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须等于311V
11．如图所示，交流发电机的矩形线框共有匝，总电阻，。绕垂直于磁场方向的对称轴以的转速匀速转动，给的电阻供电。线框所在匀强磁场的磁感应强度，其处于中性面时开始计时，则（　　）
A．电阻R两端的最大电压为40V
B．通过R的电流方向在内改变1次
C．在内外力至少对系统做功πJ
D．在内通过线框导线横截面的电荷量为
二、实验题
12．某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。
(1)某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是（　　）
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A．原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制
B．副线圈的匝数为na，用较细导线绕制
C．原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制
D．副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制
(2)为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计（　　）
A． B． C． D．
三、解答题
13． 如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻R=10Ω，图中变压器可视为理想变压器，求：
(1)图示中的送电电流I2
(2)用户得到的电压U4
(3)用户得到的功率P用
14．长度为的金属杆置于光滑U形导轨上，其一端接有定值电阻，整个装置放在水平面上。平行于U形导轨长边建立轴，以水平向右为正方向，靠近U形导轨短边所在位置为处，垂直导轨平面分布着恒定磁场，其磁感应强度沿导轨方向按照的形式分布（、为已知定值，规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，图中未画出），如图所示。在一未知外力的作用下，金属杆从的位置开始以速度向右匀速运动．金属杆和导轨其他部分电阻均不计。求：
(1)通过电阻的电流随时间变化的表达式、周期及电流的有效值；
(2)时间内（周期的整数倍），外力做的功；
(3)在杆开始运动的最初半个周期内，通过电阻的电荷量。
15．如图是某同学设计的给电风扇切换挡位的电路示意图，a、c是理想变压器原线圈两端的接点，b是原线圈之间抽头的接点。开关S用来改变电风扇的工作挡位，1挡时电风扇的输入功率为44W，输出功率为36W；2挡时电风扇的输入功率为88 W，输出功率为70W。理想变压器原线圈输入的交流电压为220V，开关S接a时变压器原、副线圈的匝数比为10∶1。
（1）1挡时，开关S应该接a还是接b？通过原线圈的电流多大？
（2）求电风扇的内阻；
（3）bc间匝数与副线圈匝数的比为多少？
16．如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求：
(1)线圈中感应电动势的瞬时表达式；
(2)线圈转过时电动势的瞬时值多大；
(3)电路中电流表和电压表示数各是多少。
(4)线圈每转过一周，外力所做的功。
(5)线圈转过的过程中流过电阻R的电量。
17．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个长和宽分别为L1、L2的矩形线圈，其中匝数为N。现该线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动。
(1)穿过线框平面磁通量的变化率何时最大？最大值为多少？
(2)当线框由图示位置转过60°的过程中，平均感应电动势为多大。
(3)线框由图示位置转到60°时瞬时感应电动势为多大。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B B D C D D C D B
题号 11
答案 D
1．C
【详解】B．原线圈两端所接的交流电压的有效值为220V，根据变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数关系可知
可得
即电压表示数，故B错误；
A．由欧姆定律可知副线圈中的电流
又
解得
故A错误；
CD．R的功率
由变压器的输入功率等于输出功率知
故C正确，D错误。
故选C。
2．B
【详解】D．电阻R1消耗的电功率是消耗的电功率4倍，电阻两端电压是两端电压的2倍，原、副线圈的匝数比为2：1，故D错误；
A．加在电阻R1两端电压的有效值为
两端电压
电流表的示数为
故A错误；
B．电阻消耗的电功率
故B正确；
C．电阻消耗的电功率
电源输出的功率为
故C错误。
故选B。
3．B
【详解】A．汽车打火并控制电火花点火的主要原理是互感，故A错误；
B．断开开关的瞬间，初级绕组的电流发生变化，次级绕组可产生高电压，火花塞会产生电火花，故B正确；
C．根据变压器电压比等于匝数比
为了使次级绕组产生高电压，次级绕组匝数一定大于初级绕组匝数，故C错误；
D．断开开关的瞬间，初级绕组电流产生的磁场能转化为次级绕组中的电能，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】A．时，电动势为零，线圈平面处于中性面处，故A错误；
B．根据图乙可知周期为，一个周期内电流的方向改变两次，则对应个周期，电流方向变化100次，故B错误；
C．交流电电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知电阻R两端电压
故C错误；
D．电阻R在内产生的热量
故D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．串联在高压电线上测量电流，是电流互感器，原线圈电流大于副线圈电流，根据变压器电流与匝数关系可知，原线圈匝数小于副线圈匝数，则变压器为升压变压器，故A错误；
B．并联在高压电线上测量电压，是电压互感器，原线圈电压大于副线圈电压，所以变压器为降压变压器，故B错误；
C．设高压输电线上的电压为，则有
解得
故C正确；
D．设输电线电流为，则有
解得
则高压输电线输送的功率为
故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．在时，线圈中磁通量最大，磁通量的变化率最小，则产生的瞬时电流为零，故A错误；
B．在时，线圈中的磁通量最小，则磁通量的变化率最大，故B错误；
C．将线圈转速增大2倍，则角速度增大2倍，根据
，
可知线圈中感应电动势的有效值增大2倍，故C错误；
D．时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，则线圈中电动势的瞬时值为
故D正确。
故选D。
7．D
【详解】AB．由理想变压器电压与匝数关系，可得副线圈的输出电压为
U2＝150V
对于副线圈，设灯泡的电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律可得
即
将解析式画入灯泡的U－I图中，如答图所示，由图中交点可得U＝75V，I＝0.03A，故AB错误；
C．由理想变压器的电流规律，可得
故C错误；
D．灯泡的功率
P＝UI＝2.25W
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】导体棒切割磁感线产生电动势的瞬时值为
回路中电流的有效值为
一个周期内电阻产生的焦耳热为
故选C。
9．D
【详解】A．由于理想变压器原线圈电路上含有电阻，则可把理想变压器和副线圈上的电阻等效为一个电阻，则电路变为简单的串联电路，如图所示
滑片逐步上移，使R阻值增大，即
增大，则总电阻增大，根据
可知总电流减小，即通过的电流减小，根据
可知，通过电流表的电流减小。根据
可知增大。根据
可知电压表示数增大。故A错误；
B．根据理想变压器的变压、变流规律及闭合电路欧姆定律有
则
故B错误；
C．对副线圈
原线圈有
又
联立解得
故C错误；
D．分析可知变压器的输出功率为等效电路的功率，则
可知，当时变压器输出功率最大，结合
解得
带入得
故D正确。
故选D。
10．B
【详解】A．线框产生的交变电动势的周期为0.02s，频率为
故A错误；
B．t=0.01s时电动势的瞬时值为零，线框平面与中性面重合，故B正确；
C．由图乙可知，线框产生的交变电动势最大值为311V，有效值为
故C错误；
D．将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须小于等于311V，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】A．线圈产生感应电动势的最大值为
根据闭合电路欧姆定律可知电阻R两端的最大电压为
故A错误；
B．交变电流的周期为
可知通过R的电流方向在内改变2次。故B错误；
C．线圈产生感应电动势的有效值为
在内外力对系统做功的最小值为整个电路消耗的电能，即
故C错误；
D．依题意，可得
此时线圈平面与中性面夹角为60°，则在内通过线框导线横截面的电荷量为
故D正确。
故选D。
12．(1)C
(2)D
【详解】（1）由表格数据可知
考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na，而副线圈电压较小，电流较大，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用导线应比原线圈粗。
故选C。
（2）由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，如图所示，应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。
故选D。
13．(1)20A
(2)240V
(3)96kW
【详解】（1）由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
可得
由理想变压器原、副线圈的功率相等可得
由电功率公式可得输电线上的电流为
（2）输电线上损失的电压是
对降压变压器输入电压为
由
可得用户得到的电压，有
（3）输电线损失的功率是
用户得到的功率
14．(1)，，
(2)
(3)
【详解】（1）金属杆切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律可得通过电阻的电流表达式
对照交流电表达式
可知
，
周期为
电流的有效值
（2）外力做的功等于电路产生的焦耳热，则有
（3）类比线圈在磁场中转动产生的交流电的感应电动势
由
可得
，
通过电阻的电荷量
半个周期内线圈转动半圈，磁通量变化量为
联立解得
15．（1）接a处，0.2A；（2）2Ω；（3）15:2
【详解】（1）接1挡时，电风扇的输入功率较小，则电风扇两端的电压较小，变压器副线圈的输出电压较小，故开关接a处，根据功率公式有
解得通过原线圈的电流为
（2）接1挡时变压器原、副线圈的匝数比为根据变流比为，可知
解得
根据能量守恒定律，可知电风扇的热功率为
解得电风扇的内阻为
（3）开关接b时为2挡，可知此时电风扇的热功率为
解得
变压器消耗的功率为
解得
根据变压比可知
解得
16．(1)
(2)
(3)，
(4)
(5)
【详解】（1）角速度为
线圈中感应电动势的最大值为
从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时表达式为
（2）线圈转过s时，电动势的瞬时值为
（3）电流表的示数为电流的有效值，由闭合电路欧姆定律可得
其中
联立解得
电压表的示数为路端电压有效值，则有
（4）线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热，则有
代入数据解得
（5）线圈转过的过程中，线圈转过角度为
流过电阻R的电量为
解得
17．(1)磁场与矩形线圈平行时，
(2)
(3)
【详解】（1）根据题意可知，当磁场与矩形线圈平行时，变化率最大，最大值为
（2）根据题意，由法拉第电磁感应定律可得，当线框由图示位置转过60°的过程中，平均感应电动势为
（3）根据题意可知，线框由图示位置转到60°时瞬时感应电动势为
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