2026年高考物理专题训练：交变电流（含答案）

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2026年高考物理专题训练：交变电流
一、选择题
1．小甘同学在学习了变压器的相关知识后自制了一个变压器。他将变压器的初级线圈接到交流电源上时，测得次级线圈两端的输出电压为。保持电源电压不变，将初级线圈和次级线圈对调，测得输出电压为，若变压器可看作理想变压器，则电源电压为（　　）
A．2V B．4V C．8V D．16V
2．远距离输电示意图如图，为发电厂输出电压的有效值，为输电线的电阻，表示用户端电阻，电路中电压表和电流表均为理想电表，分别监测用户端变压器的输入电压和输出电流。若滑动变阻器滑片向下移动，则下列说法正确的是（　　）
A．该输电线路的输电电压为 B．电压表的示数变大
C．电流表的示数变大 D．输电线电阻损耗的功率变大
3．如图所示，正方形单匝闭合金属线框绕垂直于磁场的轴线MN匀速转动，已知M、N分别为AB、CD中点，轴线左侧区域为垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为5T，线框边长为1m，每边电阻均为1Ω，转动周期为2s，现在M、N两点处分别用一端为电刷的导线连接电阻R，R=2Ω，则线框转动过程中电阻R消耗的电功率为（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。理想变压器原、副线圈的匝数比，电压表和电流表均为理想交流电表。从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为V，则下列说法正确的是（　　）
A．输入电压的频率为100Hz
B．随着天色渐暗，电流表A1的示数一定变小
C．随着天色渐暗，电流表A2的示数一定变大
D．电压表的示数为22V
5．如图所示的理想变压器电路中，小灯泡A上标有“9V，18W”，小灯泡B的电阻是5Ω，副线圈回路中接入三个均标有“12V，24W”的小灯泡，小灯泡A与右边三个小灯泡均正常发光，下列说法中正确的是（　　）
A．理想变压器的原、副线圈匝数比为
B．通过小灯泡B的电流是10A
C．副线圈两端的电压为9V
D．小灯泡B两端的电压20V
6．随着科技的发展，各式各样的用电器层出不穷，对用电的需求也越来越多，解决充电难题已经刻不容缓，为了人们出行轻便，无线充电发展迅速。如图所示实线部分是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图象，其中曲线为正弦函数图象的一部分，则这种交流电的有效值为（　　）
A． B． C． D．
7．目前无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与车载电池相连，共同构成了无线充电装置，如图甲所示。该装置可等效为一个理想变压器，如图乙所示，供电线圈的匝数与受电线圈匝数之比，供电线圈的导线等效电阻R=3Ω。不考虑线圈的自感，忽略电能在两线圈传输的损耗，当供电线圈a、b两端接上的正弦交变电流给汽车充电时，电池系统的充电电流为20A。则下列说法正确的是（　　）
A．受电线圈交变电流的频率为100Hz
B．在t=0.01s时，供电线圈内磁通量最大
C．受电线圈上的电压U2=1140V
D．汽车充电的功率为12kW
8．如图所示，在xOy平面内，矩形线框的底边长为L且与x轴重合，中轴线与y轴重合。线框绕垂直于x轴的转轴（例如图中的MN轴）匀速转动。匀强磁场区域足够大。在保持转速不变的情况下，线框内产生的感应电流的最大值与转轴所处位置x的关系图像为（　　）
A． B．
C． D．
9．如图所示，金属线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，转动周期为，感应电动势的有效值为，从图示位置开始计时，其表达式为（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．图甲为一个理想变压器，原线圈电流大于副线圈电流
B．图乙为真空中某处磁场随时间变化的图像，该磁场可以产生电磁波
C．图丙为电容式话筒的组成结构示意图，若振动膜片向左运动，则a点电势比b点电势低
D．图丁为LC振荡电路，自感电动势正在减小
二、多项选择题
11．如图所示，理想变压器的原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈接有滑动变阻器和定值电阻，各电表均为理想交流电表。当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，则
A．电流表A1的示数变小 B．电流表A2的示数变小
C．电压表V的示数变大 D．变压器的输入功率变大
12．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随时间变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“”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
C．原、副线圈匝数之比为1：4
D．原线圈的输入功率为
13．如图所示，有一“凸”形单匝金属线框abcd，以虚线MN为轴匀速转动，角速度。ab边和cd边到MN的距离均为L，ab边长为L，cd边长为2L，其中。虚线MN右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，线框与理想变压器原线圈和电阻r串联。已知变压器原副线圈匝数比为，电表均为理想电表，R为电阻箱，电阻，线框电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．图示位置感应电动势最大
B．电压表示数为
C．电阻箱R调至时，电阻箱的功率最大
D．电阻箱R调至时，电阻箱的功率为
14．如图所示为一小型交流发电机的示意图，图中两磁极间的磁场可视为匀强磁场。匝数为的矩形线圈绕对称轴以角速度逆时针匀速转动，线圈通过滑环和电刷与阻值为10Ω的定值电阻R形成闭合回路，已知穿过线圈的磁通量随时间的变化规律，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．时刻前、后通过电阻R的电流方向相反
B．时穿过线圈的磁通量的变化率为
C．0~1s时间内通过电阻R的电荷量为0
D．0~1s时间内电阻R上产生的焦耳热为
三、非选择题
15．如图甲所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴逆时针匀速转动；输出一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。连接的理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，D为理想二极管（理想二极管具有单向导电性），线圈电阻不计。
（1）请写出从图甲所示位置开始计时，原线圈接的交变电压瞬时值表达式；
（2）求通过的电流（计算结果保留根式）：
（3）求变压器的输入功率。
16．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压有效值为的家用电源上，副线圈接入阻值为的电热丝，电热丝密封安装在高为的竖直放置的圆柱形汽缸底部（电热丝体积可忽略），加热电阻可以改变汽缸内的温度，汽缸口有固定卡销，汽缸内用质量为、横截面积为的活塞封闭了一定质量的理想气体，初始时汽缸内气体温度为，大气压强恒为，活塞位于距汽缸底部处，重力加速度为。不计活塞及固定卡销厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。求：
（1）副线圈电流的有效值；
（2）使汽缸内气体温度缓慢升高到，求此时汽缸内气体的压强。
17．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，转速为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：
（1）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式和交流电压表的示数；
（2）从图示位置转过过程中外力对发电机所做的功；
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量。
18．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）求线圈中感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式；
（3）求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。
答案解析部分
1．【答案】B
2．【答案】B
3．【答案】A
4．【答案】B
5．【答案】B
6．【答案】A
7．【答案】D
8．【答案】A
9．【答案】A
10．【答案】D
11．【答案】C,D
12．【答案】B,D
13．【答案】B,D
14．【答案】B,D
15．【答案】（1）解：从图甲所示位置开始计时，原线圈接的交变电压瞬时值表达式为
由乙图可知
可得
（2）解：根据电流的热效应，可得
又
其中
解得
（3）解：变压器的输入功率为
16．【答案】（1）解：对变压器，由
解得
则副线圈的电流有效值为
（2）解：初始时，假设活塞刚好到达汽缸口时，气体温度为，由盖—吕萨克定律可得
解得
此后气体体积不再变化，由查理定律得
活塞上升至汽缸口前做等压变化，对活塞，有
联立解得，
可知汽缸内气体温度缓慢升高到，汽缸内气体的压强为。
17．【答案】解： （1）角速度为
产生的感应电动势最大值为
根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为
感应电流的瞬时表达式为
i=Imcosωt
所以电流的瞬时表达式为
i=25cos（100t）A
电压表的示数为
（2）外力对发电机所做的功，等于电路中产生的焦耳热，从图示位置转过过程中用时
外力对发电机所做的功
（3）通过线框截面电量为
18．【答案】（1）解：线圈产生感应电动势的最大值
解得
（2）解：根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值
从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值
解得
（3）解：通过电阻的电流的有效值
电阻上产生的发热功率
得
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