專題13交流電

【2022年高考題組】

1、（2022?湖南卷?T6）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數相同，滑動觸頭耳初始位置在副線圈正中間，輸

入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻凡的阻值為R，滑動變阻器R2的最大阻值為9R，滑片P?

初始位置在最右端。理想電壓表V的示數為U,理想電流表A的示數為下列說法正確的是（）

A.保持R位置不變，P?向左緩慢滑動的過程中，/減小，U不變

B.保持耳位置不變，P?向左緩慢滑動的過程中，與消耗的功率增大

C.保持R位置不變，R向下緩慢滑動的過程中，/減小，U增大

D.保持P?位置不變，R向下緩慢滑動的過程中，用消耗的功率減小

【答案】B

【解析】

AB.由題意可知，原副線圈的匝數比為2,則副線圈的電流為2/，根據歐姆定律可得副線圈的電壓有效值

為

5=2以\

則變壓器原線圈的電壓有效值為

設輸入交流電的電壓有效值為U。，則

4=4出+/叫

可得

47?j+R、

保持耳位置不變，P?向左緩慢滑動的過程中，/不斷變大，根據歐姆定律

(7,=4IR

可知變壓器原線圈的電壓有效值變大，輸入電壓有效值不變，則此兩端的電,玉不斷變小，則電壓表示數U

變小，原線圈的電壓電流都變大，則功率變大，根據原副線圈的功率相等，可知凡消耗的功率增大，故B

正確，A錯誤；

CD.設原副線圈的匝數比為〃，同理可得

U、=tvIR,

則

2

U。=nIRi+IR2

整理可得

/=*

幾2R]+4

保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動的過程中，〃不斷變大，則/變小，對凡由歐姆定律可知

U=IR2

可知U不斷變小，根據原副線圈的功率相等可知用消耗的功率

P=IU.（Z—”2）

整理可得

P.U；

6_R2

蟲焉+2%

nA1

可知〃=3時，R]消耗的功率有最大值，可知%消耗的功率先增大，后減小.故CD錯誤。

故選B。

2、（2022?山東卷?T4）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、3OV電壓，匝數為%的

原線圈中電隨時間變化為，=UmCOs（lOCm）.單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數為0.1V。

將阻值為12c的電阻R接在8。兩端時，功率為12W。下列說法正確的是（：）

A.m為1100匝，為220V

B.BC間線圈匝數為120匝，流過H的電流為1.4A

C.若將R接在4B兩端，R兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A,周期為0.02s

【答案】D

【解析】

A.變壓器的輸入電壓為220V,原線圈的交流電的電壓與時間成余弦函數關系，故輸入交流電壓的最大值

為220夜V，根據理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數比為

“二220V

7-0.1V

解得原線圈為2200匝，A錯誤；

B.根據圖像可知，當原線圈輸入220V時，8C間的電壓應該為12V,故BC間的線圈匝數關系有

^=—=120

10.1V

8c間的線圈匝數為120匝，流過R的電流為

P12W.

/r——二]AA

BCUBC12V

B錯誤；

C.若將R接在AB端，根據圖像可知，當原線圈輸入220V時，間的電壓應該為18V。根據交流電原線

圈電壓的表達式可知，交流電的角速度為100萬，故交流電的頻率為

/=-=—=50Hz

T27r

C錯誤；

D.若將R接在AC端，根據圖像可知，當原線圈輸入220V時，AC間的電壓應該為30V,根據歐姆定律可

知，流過電阻R的電流為

智幫A=2.5A

交流電的周期為

T=—=—=0.02s

f①

D正確。

故選D。

3、（2022?浙江6月卷?T5）下列說法正確的是（）

A.恒定磁場對靜置于其中的電荷有力的作用

B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向

C.正弦交流發電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流最大

D.升壓變壓器中，副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率

【答案】B

【解析】

A.恒定磁場對速度不平行于磁感線的運動電荷才有力的作用，A錯誤；

B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向，B正確；

C.正弦交流發電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流為0,c錯誤；

D.根據變壓器的原理可知，副線圈中磁通量的變化率小于或等于原線圈中磁通量的變化率，D錯誤。

故選B。

4、（21）22?浙江1月卷?T9）如圖所示，甲圖是一種手搖發電機及用細短鐵絲顯示的磁場分布情況，搖動手柄

可使對稱固定在轉軸上的矩形線圈轉動；乙圖是另一種手搖發電機及磁場分布情況，皮帶輪帶動固定在轉

軸兩側的兩個線圈轉動。下列說法正確的是（）

甲乙

A.甲圖中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場

B.乙國中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場

C.甲組中線圈轉動時產生的電流是正弦交流電

D.乙圖線圈勻速轉動時產生的電流是正弦交流電

【答案】A

【解析】

A.甲圖中細短鐵絲顯示的磁場分布均勻，則線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場，故A正確；

B.乙圖中細短鐵絲顯示的磁場分布不均勻，則線圈轉動區域磁場不能看成勻強磁場，故B錯誤；

C.根據發電機原理可知甲圖中線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的轉軸勻速轉動時才能產生正弦交流電，故C

錯誤；

D.乙圖中是非勻強磁場，則線圈勻速轉動時不能產生正弦交流電，故D錯誤；

故選Ao

5、（2022?湖北?T9）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術得到了廣泛應用，其簡化的充電原理圖如圖所

示。發射線圈的輸入電壓為220V、匝數為1100匝，接收線圈的匝數為50匝,若工作狀態下，穿過接收線

A.接收線圈的輸出電壓約為8V

B.接收線圈與發射線圈中電流之比約為22:1

C.發射?線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同

D.穿過發射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同

【答案】AC

【解析】

A.根據

勺_80%.

%U2

可得接收線圈的輸出電壓約為S=8V；

B.根據

勺_

nT-80%7,

可得

88

~5

故B錯誤；

C.變壓器是不改變其交變電流的頻率的，故C正確；

D.由于穿過發射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不相同，所以穿過發射線圈的磁通量變化率與

穿過接收線圈的不相同，故D錯誤。

故選ACo

[2021年高考題組】

1.（2021?山東卷）輸電能耗演示電路如圖所示。左側變壓器原、副線圈匝數比為1：3,輸入電壓為7.5V的正

弦交流電。連接兩理想變壓器的導線總電阻為r,負載R的阻值為10C。開關S接1時，右側變壓器原、

副線圈匝數比為2：1,R上的功率為10W；接2時，匝數比為1：2,R上的功率為P。以下判斷正確的是（）

A.r=1（K2B.r=5Q

C.P=45WD.P=22.5W

【答案】BD

【解析】

【分析】

【詳解】當開關S接1時，左側變壓器次級電壓

S=3x7.5V=22.5V

電阻R上的電壓，即右側變壓器的次級電壓

U4=4PR=\OV

電流

/4=^-=IA

4R

則右側變壓器初級電壓

q=：xiov=2ov

電流

L=-xlA=0.5A

32

則

，3

當開關s接2時，設輸電電流為/,則右側變壓器的次級電流為0.5/；右側變壓兩邊電壓關系可知

U2-Ir0.5IR

匕出

解得

/=3A

則R上的功率

P=(0.5Z)2/?=22.5W

故選BDo

2.(2021?湖南卷)如圖，理想變壓器原、副線圈質數比為4：々，輸入端C、。接入電壓有效值恒定的交變

電源，燈泡L、L2的阻值始終與定值電阻凡的阻值相同。在滑動變阻器R的滑片從。端滑動到人端的過程

中，兩個燈泡始終發光且工作在額定電壓以內,下列說法正確的是()

世。

JCL20

z)o-0—??--------1-----------------------

A.L先變暗后變亮，L2一直變亮

B.Li先變亮后變暗，L2一直變亮

C.Li先變暗后變亮，L2先變亮后變暗

D.Li先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

【答案】A

【解析】

副線圈的總電阻為

11]

《%+&PR。+Rpb

解得

紋_（%+■）.（-+-〃）（&+R卬）（人+4/

?一（.+（/+（凡+?“，）—2&+R

則滑動變阻器R的滑片從。端滑到b端過程中，副線圈的總電阻選增大后減小，

u-U2jYu（丫

根據等效電阻關系有/=—=△—=--1=—為，則等效電阻先增大后減小，

A2八\ni）h⑺

4一

由歐姆定律有

《先減小后增大，乙先減小后增大，則《先變暗后變亮。

根據

U\=U-IR,U2=^U.

n\

由于人先減小后增大，則副線圈的電壓&先增大后減小，

通過L2的電流為42=p,2,則滑動變阻器R的滑片從4端滑到。端過程中，R面逐漸減小，副線圈

火0+附加

的電壓力增大過程中42增大；

在副線圈的電壓U2減小過程中，通過Ro的電流為/惕=萬芻丁凡伊逐漸增大，則越來越小，

所以T=ATT%J即k先變暗后變亮，4一直變亮。

故選Ao

3.（2021?廣東卷）某同學設計了一個充電裝置，如圖所示，假設永磁鐵的往亞運動在螺線管中產生近似正弦

式交流電，周期為0.2s,電壓最大值為0.05V,理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線

圈匝數比為1：60,下列說法正確的是（）

A.交流電的頻率為10Hz

B,副線圈兩端電壓最大值為3V

C.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關

D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率

【答案】B

【解析】

A.周期是T=0.2s,頻率是

/=y=5Hz

故A錯誤；

B.由理想變壓器原理可知

II_I

U2n2

解得，副線兩端的最大電壓為

-%

故B正確；

C.根據法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場強，線圈中產生的感應電動勢越人，變壓器的輸入電壓會越

大，故C錯誤；

D.由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤。

故選B。

4.（2021.河北卷）如圖，發電機的矩形線圈長為2L、寬為L,匝數為N,放置在磁感應強度大小為8的勻強

磁場中，理想變壓器的原、副線圈匝數分別為〃°、々和〃2,兩個副線圈分別接有電阻飛和&，當發電機

線圈以角速度/勻速轉動時，理想電流表讀數為/,不計線圈電阻，下列說法正確的是（)

n.ln^IR.

A.通過電阻R的電流為一」B.電阻用兩端的電壓為

n2

C八.〃。與j々八口的紅江比.近值N為BR-COD.“發、士電5機3的功上缶率-u為.\2f2-N--B--l}-(-o-I-(口n.+~%絲)

困人

【答案】BC

【解析】

AB.由題知理想電流表讀數為/,則根據歐姆定律

U\=IR\

根據變壓器電壓與匝數的關系有

“0_00〃0_。0

---—~---

/Ujn2U2

代入數據有

uQ=&出，s=

4

再由歐姆定律有

U2=hRi

可計算出

h=也1

~〃內

綜上可知，A錯誤、B正確；

C.由于矩形線圈產生的交變電流直接輸入原線圈，則有

E「

Emax=N8217(0,Uo=-7n=-=yJ2NBL2co

v2

由選項AB知

Uo=

%

則

%近NBUCD

丁--

C正確；

D.由于變壓器為理想變壓器則有

Po=Pi+P2=V\I+Uih=RRi+U2I2

代入選項ABC公式有

p_近NBE叫〃；—十〃溫、

%I邛2>

由于矩形線圈產生的交變電流直接輸入原線圈，則發電機的功率為Po,D錯誤。

故選BCo

5.（2021?浙江卷）如圖所示，虛線是正弦交流電的圖像，實線是另一交流電的圖像，它們的周期丁和最大值

相同，則實線所對應的交流電的有效值U滿足（）

D.U〈近又

C.

22

【答案】D

【解析】

因虛線是正弦交流電的圖像，則該交流電的有效值為

由圖可知，在任意時刻，實線所代表的交流電的瞬時值都不大于虛線表示的E弦交流電的瞬時值，則實線

所代表的交流電的有效值小于虛線表示的正弦交流電的有效值，則

u號

故選D。

【2020年高考題組】

1.（2020?江蘇卷）電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數較少，串

聯在電路中，副線圈匝數較多，兩端接在電流表上。則電流互感器

電路

A.是一種降壓變壓器

B.能測量直流電路的電流

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.原線圈匝數較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，A選項錯誤。

B.電流互感器的工作原理是電磁感應中的互感現象，只可以測量交變電流，B選項錯誤。

C.電流互感器不會改變電流的頻率，只改變電流，故原、副線圈電流的頻率相同。C選項錯誤。

D.原線圈匝數較少，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

2.（2020?浙江省1月學業水平測試選考沏圖所示，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比為勺，電壓表讀數為U,乙圖中變壓器原副線圈的匝數比為卷，電流表讀

【答案】B

【解析】根據理相變壓器的電壓和電流規律:

U1

4=1

/七

解得甲圖中高壓線電壓為

乙圖中高壓線電流為

，。=f

“2

故B正確，ACD錯誤。故選B。

3.（2020浙江卷）如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率尸=100kW,發電機的電壓250V,經

變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻凡戈=8。，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知

輸電線上損失的功率a=5kW,假設兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是

A.發電機輸出的電流A=40A

B.輸電線上的電流/戲=625A

C.降壓變壓器的匝數比%:%=190:11

D.用戶得到的電流乙二455A

【答案】C

【解析】A.根據電功率公式

P=UI

發電機輸出電流

7.=—=400A

q

A錯誤；

R.輸電線上損失功率5kW.ril

=25A

故B錯誤；

C.降壓變壓器原副線圈得到的功率為

PA=P-P線=95kW

根據理想變壓器電流與線圈匝數成反比關系，可得

/5000W

線J=V8Q=U

「小一95000W—190

220V

C正確；

D.用戶得到的功率為95kW,用戶得到的電流

D錯誤。故選C。

4.（2020?山東卷）圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數比小：/22=22：3,輸入端。、b所接電壓〃隨時間，的

變化美系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15C,額定電壓為24V。定值電阻4=1（）。、&=5C,滑動變阻

器R的最人阻值為1OC。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應調節為（）

220五

2310%

A.1CB.5cC.6QD.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）

根據理想變壓器電壓規律Ua=」?i■可知副線圈電壓有效值為

3

u巧5=—x220V=30V

22

燈泡正常工作，根據歐姆定律可知分壓為2