交變電流-2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)（解析版）

專題11交變電流

3年高考真題精練

一、單選題

1.（2020?海南高考真題）圖甲、乙分別表示兩種電流的波形，其中圖乙所示電流按正弦規(guī)律變化，分別

用乙和表示甲和乙兩電流的有效值，則（）

D.Z,：/=V2：1

C.11:12=1:722

【答案】D

【解析】對(duì)圖甲的交流電分析，可知一個(gè)周期內(nèi)交流電的電流方向變化，而電流的大小不變，故圖甲的

電流有效值為4=/。；對(duì)圖乙的交流電分析可知，其為正弦式交流電，故其有效值為4=芻，故

72

/|：，2=&：1，故選D。

2.（2020?北京高考真題）如圖所示，理想變壓器原線圈接在〃="”sin（欣+。）的交流電源上，副線

圈接三個(gè)阻值相同的電阻R,不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開(kāi)關(guān)S后（）

A.電流表人2的示數(shù)減小

B.電壓表V1的示數(shù)減小

C.電壓表V?的示數(shù)不變

D.電流表A1的示數(shù)不變

【答案】A

【解析】開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)?，副線圈總的電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的

電壓也不變，即必示數(shù)不變，但因副線圈的總電阻減小，則副線圈的總電流增大，則原線圈的電流增大,

故Ai的示數(shù)變大；由于副線圈的電流增大，故串聯(lián)在副線圈的電阻R兩端的電壓增大，而副線圈的總電

壓不變，所以副線圈并聯(lián)部分的電壓減小，即V2的示數(shù)減小，故電流表A2的示數(shù)減小，故A正確，

BCD錯(cuò)誤。

故選Ao

3.（2020.江蘇高考真題）電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝

數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器（）

'-M-1

A.是一種降壓變壓器

B.能測(cè)量直流電路的電流

C.原、副線圈電流的頻率不同

D.副線圈的電流小于原線圈的電流

【答案】D

【解析】A.原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。

B.電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，只可以測(cè)量交變電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。

C.電流互感器不會(huì)改變電流的頻率，只改變電流，故原、副線圈電流的頻率相同。C選項(xiàng)錯(cuò)誤。

D.原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，副線圈的電流小于原線圈的電流。D正確。

故選Do

4.（2020?山東高考真題）圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比，小“2=22：3,輸入端6所接電壓

〃隨時(shí)間f的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15C,額定電壓為24V。定值電阻吊=10C、R2=5

C,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為（）

A.IQB.5QC.6CD.8c

【答案】A

【解析】輸電電壓的有效值為（即原線圈電壓的有效值）

=22^2V=22（）V

V2

U.n.

根據(jù)理想變壓器電壓規(guī)律"L=」可知副線圈電壓有效值為

U2n2

=—X220V=30V

2n,122

燈泡正常工作，根據(jù)歐姆定律可知分壓為24V,則通過(guò)燈泡的電流，即副線圈部分的下路電流為

/=￡L=*A=1.6A

RL15

根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，飛和此、R構(gòu)成的并聯(lián)電路部分的分壓為

。=。2-4=3（）V-24V=6V

通過(guò)用的電流為

I.=-=—A=0.6A

1N10

通過(guò)與、R的電流為

==1.6A-O.6A=1A

R>R的分壓為

U=，2（&+R）

解得滑動(dòng)變阻器的阻值為

TTA

R=——7?2=—。-5。=9

，21

A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選A?

5.（2020.浙江高考真題）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=l（）0kW,發(fā)電機(jī)的電壓

G=250V,經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線=8C,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為

U4=220V0已知輸電線上損失的功率a=5kW,假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說(shuō)法正確的

是（）

A.發(fā)電機(jī)輸出的電流4=40A

B.輸電線上的電流%=625A

C.降壓變壓器的匝數(shù)比4：%=190：11

D.用戶得到的電流乙=455A

【答案】C

【解析】A.根據(jù)電功率公式

P=UI

發(fā)電機(jī)輸出電流

I.=￡=400A

U\

A錯(cuò)誤;

B.輸電線上損失功率5kW,由

抬='殖⑹戈

可得

故B錯(cuò)誤；

C.降壓變壓器原副線圈得到的功率為

尸4=P-Pa；=95kW

根據(jù)理想變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比關(guān)系，可得

5000W

/線=4=\_11

T~T~~9500d^~19()

220V

c正確；

D.用戶得到的功率為95kW,用戶得到的電流

95000W

3432A

4220V

D錯(cuò)誤。

故選C。

6.（2020?浙江高考真題）如圖所示，甲乙兩圖中的理想變壓器以不同的方式接在高壓電路中。甲圖中變

壓器原副線圈的匝數(shù)比為占，電壓表讀數(shù)為U,乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為區(qū),電流表讀數(shù)為/。

則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高壓線電流分別為（）

A.k.U,k,IB.k.U,—C.—,kJD.—,—

k2k{ktk2

【答案】B

【解析】根據(jù)理想變壓器的電壓和電流規(guī)律：

殳=4

u'

4=1

/h

解得甲圖中高壓線電壓為

U°=k、U

乙圖中高壓線電流為

故B正確，ACD錯(cuò)誤.

故選B。

7.（2018?全國(guó)高考真題）一電阻接到方波交流電源上，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。方；若該電阻接到

正弦交流電源上，在個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。正，該電阻上電壓的峰值均為“0,周期均為7,如圖甲、乙

所示。則。方：Q正等于（）

A.V2：lB.1：V2C.2：1D.1：2

【答案】C

【解析】根據(jù)焦耳定律知0方=公而正弦交流電壓的有效值等于峰值的,所以

R正

。正1.^-7

2R

可得

。方&=2:1

故C正確，ABD錯(cuò)誤。

故選C。

8.（2018?天津高考真題）教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(jī)（內(nèi)阻可忽略）通過(guò)理

想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為/、U,

R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的!，則（）

2

B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?U

2

C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?/D.通過(guò)R的交變電流頻率不變

【答案】B

【解析】AB.根據(jù)3=2乃〃可知轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的則角速度變?yōu)樵瓉?lái)的根據(jù)可知電

動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大電動(dòng)勢(shì)為原來(lái)的;，根據(jù)。=一聲可知發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉?lái)的《，即原線

2V22

1〃1U.1

圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉?lái)的二，根據(jù)六可知副線圈的輸入電壓變?yōu)樵瓉?lái)的彳，即電壓表示數(shù)變?yōu)樵?/p>

2〃22

11

來(lái)的:7,根據(jù)尸=:可知R消耗的電功率變?yōu)橐籔,A錯(cuò)誤B正確;

2R4

C.副線圈中的電流為72U-即變?yōu)樵瓉?lái)的g，根據(jù)可知原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉?lái)的工，

，2=彳一2%乙2

K

C錯(cuò)誤;

D.轉(zhuǎn)速減小為原來(lái)的!，則頻率變?yōu)樵瓉?lái)的!，D錯(cuò)誤。

22

二、多選題

9.（2020?全國(guó)高考真題）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V,理想變壓器原、副

線圈的匝數(shù)比為10：1,Ri、生、用均為固定電阻，4=10。，&=20。，各電表均為理想電表。已知電

阻叢中電流i2隨時(shí)間f變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說(shuō)法正確的是（

A.所用交流電的頻率為50HzB.電壓表的示數(shù)為100V

C.電流表的示數(shù)為1.0AD.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W

【答案】AD

【解析】A.交流電的頻率為

f=-=-=--5-0-Hz

T0.02s

A正確:

B.通過(guò)用電流的有效值為

A

R2兩端即副線圈兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律可知

=/&=lxl()V=l()V

U.n.

根據(jù)理想變壓器的電壓規(guī)律才啜可知原線圈的電壓

U[=10x10V=100V

電阻R1兩端分壓即為電壓表示數(shù)，即

U、=U「U\=220V-100V=120V

B錯(cuò)誤;

c.電流表的示數(shù)為

A=S』A=0.5A

A&20

c錯(cuò)誤;

D.副線圈中流過(guò)的總電流為

，2=/+/A=1A+0.5A=1.5A

變壓器原副線圈傳輸?shù)墓β蕿?/p>

P=I2U2=15W

D正確。

故選ADo

10.（2020?全國(guó)高考真題）特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國(guó)已成功掌握并

實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向8處輸電，輸電線上損耗的電功率為△「,

到達(dá)8處時(shí)電壓下降了在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用llOOkV特高

壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)椤?',到達(dá)8處時(shí)電壓下降了AU。不考慮其他因素的影響，則

)

I1I1

A.△「'=一△「B.&P'=—kPC.\U'=-\UD.\U'=—\U

4242

【答案】AD

【解析】輸電線上損失的功率

P

AP=(—)12-r

U

損失的電壓

P

△U=---r

U

當(dāng)輸送電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，損失的功率變?yōu)樵瓉?lái)的！

,即

4

1

\P'=-\P

4

損失的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的4,即

2

2

故選AD。

11.（2019?海南高考真題）如圖，一理想變壓器輸入端接交流恒壓源，輸出端電路由K、R2和&三個(gè)

電阻構(gòu)成。將該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由5：1改為10：1后（）

A.流經(jīng)舄的電流減小到原來(lái)心

B.R2兩端的電壓增加到原來(lái)的2倍

c.6兩端的電壓減小到原來(lái)的;

D.電阻上總的熱功率減小到原來(lái)的,

4

【答案】CD

U\n.

【解析】設(shè)變壓器初級(jí)電壓為U,則該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由5：1改為10：1后，根據(jù)y

U2n2

可知，次級(jí)電壓由』U變?yōu)楣,即次級(jí)電壓變?yōu)樵瓉?lái)的!，可知用兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的g,則流

51022

1TR1/

經(jīng)Ri的電流減小到原來(lái)的彳，選項(xiàng)A錯(cuò)誤：&兩端的電壓為〃r￡2=6~七°r次，則&兩端的電壓減

2/<2+?3

小到原來(lái)的《，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同理原兩端的電壓為UR3=。3DU次，則R3兩端的電壓減小到原來(lái)的

29+%

1iu2

選項(xiàng)c正確；因次級(jí)電壓變?yōu)樵瓉?lái)的彳，根據(jù)尸=匕可知，次級(jí)電阻上總的熱功率減小到原來(lái)

22R

的選項(xiàng)D正確.

4

12.（2019?天津高考真題）單匝閉合矩形線框電阻為R,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),

穿過(guò)線框的磁通量中與時(shí)間，的關(guān)系圖像如圖所示.下列說(shuō)法正確的是（）

T

A.一時(shí)刻線框平面與中性面垂直

2

B.線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為正檢

T

C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為空檢■

RT

D.從，=0到過(guò)程中線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為鳴

4T

【答案】BC

T

【解析】由圖像可知式時(shí)刻線圈的磁通量最大，因此此時(shí)線圈處于中性面位置，因此A錯(cuò)誤；由圖可知

2

交流電的周期為T,則0=亍，由交流電的電動(dòng)勢(shì)的最大值為￡；“=汕50=耙春，則有效值為

E阜=立必，故B正確，線圈轉(zhuǎn)一周所做的功為轉(zhuǎn)動(dòng)一周的發(fā)熱最，卬=盔7=空籃，故

JV2TRRT

T.=耙=4一

C正確：從0時(shí)刻到一時(shí)刻的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為一t~T~T.故D錯(cuò)誤.

4-

13.（2018?海南高考真題）如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一面積為S的矩形單匝閉合

導(dǎo)線。兒&外邊與磁場(chǎng)方向垂直，線框的電阻為R.使線框以恒定角速度。繞過(guò)ad、兒中點(diǎn)的軸旋

轉(zhuǎn).下列說(shuō)法正確的是（）

A.線框Hcd中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是85。

B.線框Med中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值是

C.線框平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，流經(jīng)線框的電流最大

D.線框平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，流經(jīng)線框的電流最大

【答案】AC

【解析】一個(gè)單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的正弦式交變電流電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值

E

表達(dá)式為:e-Emsin。.=Emsimot.故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=BS（t>,有效值后=方,故A正確，B錯(cuò)誤;

當(dāng)。=90"時(shí)，即線框平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電流最大，故C正確，D錯(cuò)誤.

1年高考模擬

1.如圖（。）所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為m：“2=1：5,定值電阻凡的阻值為10C,滑動(dòng)變

阻器&的最大阻值為50。，定值電阻凡的阻值為10C,圖中電表均為理想電表。原線圈輸入如圖⑹

所示的交變電流，其有效值不隨負(fù)載變化。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值由50c減小到0的過(guò)程中

（）

A.電流表的示數(shù)為5AB.通過(guò)R?的電流減小

C.電壓表的示數(shù)減小D./?2和穴3的總電功率先增大后減小

【答案】AC

【解析】A.由圖（b）所示的交變電流，根據(jù)有效值定義可得

T

/MT：/,巧+啥)R'-

2

則輸入電流的有效值為

/°=5A

即電流表的示數(shù)為5A,故A正確;

BC.可知原副線圈兩端的總電流不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值由50。減小到0,此時(shí)副線圈的總

也阻減小，則副線圈兩端的電壓減小，即電壓表的示數(shù)減小；根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知R兩端的電

壓減小，則通過(guò)R的電流減小，根據(jù)并聯(lián)分流可知，通過(guò)R2和凡的電流增大；故B錯(cuò)誤，C正確；

D.設(shè)通過(guò)昭和此的電流為〃，則根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可得

4=/x段

R、+R>+&

則及和上的總電功率為

斤(&+%)

%=乃（鳥(niǎo)+鳥(niǎo)）=尸

(N+&+RJ2

可得&和他的總電功率隨&減小而增大，故D錯(cuò)誤。

故選AC。

2.大電流發(fā)生器是電力、電氣行業(yè)在調(diào)試中需要大電流場(chǎng)所的必需設(shè)備，一般采用調(diào)壓器輸出端接升流

器輸入端、升流器輸出端接試驗(yàn)回路的方法進(jìn)行電流升流，原理如圖所示?！笧樽择钫{(diào)壓器，P為調(diào)壓

滑動(dòng)觸頭；T2為升流器，與觸頭1連接時(shí)原，副線圈匝數(shù)的比值為A,/?為試驗(yàn)回路的等效電阻，忽略

其他電阻與感抗等因素的影響，調(diào)壓器與升流器均視為理想變壓器。當(dāng)出?端接入電壓為M=Q.sinMV的

交變電流時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）

A.大電流發(fā)生器不僅可以提高試驗(yàn)回路的電流還可以提高試驗(yàn)回路中電流的頻率

B.保持與觸頭2連接，僅把滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，R可以獲得更大的電流

C.保持滑動(dòng)觸頭P位置不變，僅將觸頭2轉(zhuǎn)換至觸頭1,R可以獲得更大的電流

D.將滑動(dòng)觸頭P置于中間位置且與觸頭1連接，試驗(yàn)回路的電流為調(diào)壓器輸入端的2%倍

【答案】D

【解析】A.理想變壓器原副線圈中的電流頻率是相等的，所以大電流發(fā)生器不可以提高試驗(yàn)回路中電流

的頻率，A錯(cuò)誤：

B.保持與觸頭2連接，僅把滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，試驗(yàn)回路獲得的電壓變小，電流變小，B錯(cuò)誤：

C.保持滑動(dòng)觸頭P位置不變，則升流器的輸入端電壓不變，根據(jù)變壓器變壓規(guī)律可知，當(dāng)僅將觸頭2轉(zhuǎn)

換至1,升流器原、副線圈匝數(shù)比變大，〃端的電壓變小，電流變小，C錯(cuò)誤；

D.保持滑動(dòng)觸頭P置于中間位置，由調(diào)壓器原副線圈的電流比等于匝數(shù)的反比可知經(jīng)過(guò)了調(diào)壓器，電流

為調(diào)壓器輸入端電流的2倍，而與觸頭1連接，經(jīng)過(guò)升流器，電流又為升流器輸入端電流的A倍，故試驗(yàn)

回路的電流為調(diào)壓器輸入端電流的2k倍，D正確；

故選D。

3.如圖所示，矩形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)

系為e=4O0sin(5O;?7)V,圖中矩形金屬線框的電阻為4C,燈泡的額定電壓為9V,理想變壓器原、副

線圈的匝數(shù)之比為4：1,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)燈泡恰好正常發(fā)光則下列說(shuō)法中正確的是()

A.理想電壓表的示數(shù)為40V

B.匚0.01s時(shí)，矩形金屬線框平面與磁場(chǎng)方向垂直

C.燈泡的額定功率為36W

D.若金屬線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度減小，則燈泡亮度會(huì)變亮

【答案】C

【解析】A.由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為4：1,燈泡的額定電壓為9V,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)燈泡恰好正

常發(fā)光則

LU

?l〃2

所以

U1=36V

故A錯(cuò)誤；

B.由

e=40忘sin(50R)V

可知，當(dāng)/=0.01s時(shí)

e=40V2V

此時(shí)矩形金屬線框平面與磁場(chǎng)方向平行，故B錯(cuò)誤：

C.由電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系為

e=40^2sin(50^r)V

可知，電動(dòng)勢(shì)的有效值為40V,由于原線圈兩端的電壓是36V,所以矩形線框的內(nèi)壓為

U=E-U\=40V-36V=4V

可得線框及原線圈中電流

/,=—=-A=lA

1R4

由于是理想變壓器，故

P=U,I,=U2I2=36W

故C正確；

D.若金屬線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度減小，則電動(dòng)勢(shì)的最大值

Em=NBSco

就會(huì)減小，燈泡兩端的電壓就會(huì)減小，燈泡就會(huì)變暗，故D錯(cuò)誤。

故選Co

4.如圖甲所示，等離子氣流（由高溫高壓的等電量的正、負(fù)離子組成）由左方連續(xù)不斷的以速度出射入

Pi和P2兩極間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于在線圈A中加入變化的磁場(chǎng)，導(dǎo)線"和導(dǎo)線cd在0~2s內(nèi)相互排斥，

2~4s內(nèi)相互吸引，規(guī)定向左為磁感應(yīng)強(qiáng)度3的正方向，線圈A內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度8隨時(shí)間［變化的圖像可能

是圖乙中的（）

【答案】B

【解析】等離子氣流由左方連續(xù)不斷地以速度射入P和P2兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，正電荷向上偏，負(fù)

電荷向下偏，上板帶正電，下板帶負(fù)電，且能形成穩(wěn)定的電流，電流方向由4到8,0~2s內(nèi)互相排斥，

2~4s內(nèi)互相吸引，則0~2s內(nèi)cd的電流方向由d到c,2~4s內(nèi)cd的電流方向由c到4,根據(jù)楞次定律判斷

可知B選項(xiàng)對(duì)應(yīng)正確。

故選Bo

5.如圖甲所示的電路中，變壓器為理想變壓器，交流電流表為理想電表，輸入電壓〃隨時(shí)間f變化的圖

像如圖乙所示，兩只規(guī)格為“6V,3W”的燈泡均正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是（）

圖甲

A.電阻R的功率為6W

B.電流表的示數(shù)為0.5A

C.原、副線圈匝數(shù)之比為3:1

D.副線圈中電流方向1s內(nèi)改變5（）次

【答案】AC

【解析】AC.由圖乙可知，交流電的有效值。=24V,由于原副線圈所接燈泡均能正常發(fā)光，則回路內(nèi)

電流

/=n5A