2024年高考物理交變電流（4大陷阱）考試易錯題（原卷版）

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易錯點(diǎn)13,交變電流

目錄

01易錯陷阱(4大陷阱)

02舉一反三

【易錯點(diǎn)提醒一】混淆交變電流的“四值”

［易錯點(diǎn)提醒二】不會求非正弦變化交變電流的有效值

【易錯點(diǎn)提醒三】不理解理解變壓器的原理或亂套變壓器的公式

【易錯點(diǎn)提醒四】分析變壓器的動態(tài)分析因果關(guān)系不明

03易錯題通關(guān)

易錯點(diǎn)一：混淆交變電流的“四值”

交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較

物理量重要關(guān)系適用情況及說明

e=￡*msincot

瞬時值計算線圈某時刻的受力情況

i=Imsincot

Em--nBSco

峰值Em討論電容器的擊穿電壓

ImR+r

EmUm

E6U(1)計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電

功、電功率、電熱等)

Im

有效值16(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的值

⑶保險絲的熔斷電流

(只適用于正弦

(4)交流電表的讀數(shù)

式交變電流)

——A0

E—BLvE=n----

A/

平均值計算通過電路橫截面的電荷量

_E

R+r

易錯點(diǎn)二：不會求非正弦變化交變電流的有效值

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交變電流有效值的求解方法

1.公式法

利用E=牛、。=半、/=與計算，只適用于正(余)弦式交變電流。

V2V2V2

2.有效值的定義計算法(非正弦式電流)

計算時要抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，列式求解，注

意時間至少取一個周期或?yàn)橹芷诘恼麛?shù)倍。

3.能量關(guān)系法

當(dāng)有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值。

易錯點(diǎn)三：不理解理解變壓器的原理或亂套變壓器的公式

1.理想變壓器的原理

理想變壓器的原理是電磁感應(yīng)里的理解互感現(xiàn)象，是因原線圈的磁通量變化穿過副線圈,

副線圈又反過來影響原線圈，且穿過原副線圈磁通量和磁通量變化時刻都是相同的.可表示

為:

2.理想變壓器基本規(guī)律

(1)理想變壓器的基本特點(diǎn)

A0

①無漏磁，故原、副線圈中的。、---相同.

△t

A0

②線圈無電阻，因此無電壓降，U=Ep

UA0

③根據(jù)一=—得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成

n

一UiU3

乂，則有一=一=一

mm〃3

(2)理想變壓器的基本關(guān)系

功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即戶入=戶由

I)Z71

原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即方=工，與副線圈的個

電壓關(guān)系Ifrr

數(shù)無關(guān)

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①只有一個副線圈時：~^=~

1ri

電流關(guān)系

②有多個副線圈時：由戶入=戶出得

或?yàn)?=為2+為自H---FInnn.

頻率關(guān)系f\=fu變壓器不改變交流電的頻率

易錯點(diǎn)四：分析變壓器的動態(tài)分析因果關(guān)系不明確

1.常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負(fù)載電阻不變兩種情況.

原、副線圈的匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻的變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析

的順序是r一/2一尸2一馬一/1。負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨原、副線圈的匝數(shù)比的變化

而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是“1、Z-*u2f心-a?-＞尸］-A.

2.變壓器與電路動態(tài)分析相結(jié)合問題的分析方法

（1）分清不變量和變量。

⑵弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系。

⑶利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。

三

【易錯點(diǎn)提醒一】混淆交變電流的“四值”

【例1】（2024?河南省名校聯(lián)盟大聯(lián)考）（多選）如圖所示，一個小型交流發(fā)電機(jī)輸出

端連接在理想變壓器的原線圈外上，副線圈的通過理想二極管接有電容C=2xIO—,F的電

容器和阻值R=20Q的電阻，理想變壓器匝數(shù)比〃i：〃2=1：2。已知交流發(fā)電機(jī)內(nèi)勻強(qiáng)磁場

的磁感應(yīng)強(qiáng)度8=02T,發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)N=10,內(nèi)阻不計且線圈面積是02m2,發(fā)電機(jī)

轉(zhuǎn)動的角速度大小為25rad/s,電壓表是理想電表,下列說法正確的是（）

3

A.電壓表示數(shù)為10VB.電阻尺的電功率等于10W

C.電容器上的電荷量為2行義KT'cD.電容器上的電荷量為4x1。-3C

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變式練習(xí)

【變式1T】（2023湖南卷高考真題）某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)電機(jī)，如圖所示。大

輪與小輪通過皮帶傳動（皮帶不打滑），半徑之比為4:1,小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。

線圈是由漆包線繞制而成的邊長為￡的正方形，共“匝，總阻值為火。磁體間磁場可視為

磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。大輪以角速度切勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，

轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為尺的燈泡。假設(shè)發(fā)電

時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）

A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4。

B.燈泡兩端電壓有效值為3啦〃BI?。

C.若用總長為原來兩倍的相同漆包線重新繞制成邊長仍為￡的多匝正方形線圈，則燈

泡兩端電壓有效值為①

3

D.若僅將小輪半徑變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t燈泡變得更亮

【變式1-2］（2023?江蘇南通三模）如圖所示，紙面內(nèi)有一“凹”字形單匝金屬線框組

成閉合回路，置于垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為6的勻強(qiáng)磁場中，線框的總電阻為

R,邊長如圖所示.線框繞M軸做角速度為。的勻速圓周運(yùn)動。則從圖示位置（）

XX

XX

XX

XX

A轉(zhuǎn)動90°時回路中電流方向發(fā)生改變

B.轉(zhuǎn)動180。的過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量為零

C.轉(zhuǎn)動90°時回路中感應(yīng)電動勢大小為

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D.轉(zhuǎn)動過程中電流的有效值為甘

【變式1-3】侈選（2023廣東省深圳市翠園中學(xué)槿擬）如圖所示，矩形線圈面積為S,

匝數(shù)為N,線圈總電阻為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3的勻強(qiáng)磁場中軸以角速度8勻速轉(zhuǎn)動,

外電路電阻為及。下列說法正確的是（）

Ik

B

°R

A.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90。的過程中，通過電阻R的電荷量為——

R+r

B.從圖示位置轉(zhuǎn)過180°這段時間穿過線圈磁通量的變化量大小為0

C.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90。的過程中，電阻R上所產(chǎn)生的熱量為7rN-BS?R

4（r+7?）2

D.從圖示位置開始計時，電阻R兩端電壓瞬時值表達(dá)式為瓦=N8S0cos。/

【易錯點(diǎn)提醒二】不會求非正弦變化交變電流的有效值

【例2】2023?廣東?模擬預(yù)測）電流i隨時間f變化的關(guān)系如下圖，它的有效值是（

D.20A

支式練習(xí)

【變式1-1】.（2024J湖北武漢一中模擬）如圖是某一線圈通過的交流電的電流一時間關(guān)

系圖像（前半個周期為正弦波形的?），則一個周期內(nèi)該電流的有效值為（）

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八z7A3T

10

O

T_T_

-42

-270

V3

AD.—I

-12o0

【變式1-2】（2022?湖北?黃岡中學(xué)二模）一種調(diào)光臺燈電路示意圖如圖甲所示，它通過

雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度。給該臺燈接220V的正弦交流電后加在燈管兩端

的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為（）

110

A.220VC.110VD.V

V2

【易錯點(diǎn)提醒三】不理解理解變壓器的原理或亂套變壓器的公式

［例4］例1如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比上：4：1,當(dāng)導(dǎo)體棒AB

在勻強(qiáng)磁場中作勻速直線運(yùn)動切割磁感線時，電流表4的示數(shù)為

12mA,則電流表A2的示數(shù)為（）

A.3mAB.48mAC.與R的阻值有關(guān)D.0

例2一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)ni=1100匝，兩個副線圈的匝

數(shù)分別是立=60匝，值=600匝，若通過兩個副線圈中的電流強(qiáng)度

分別是b=lA,b=4A,求原線圈中的電流強(qiáng)度.

變式練習(xí)

【變式1T】2022?廣東佛山市高三（下）二模）氮化像手機(jī)充電器具有體積小、功率大、

發(fā)熱量少的特點(diǎn)，圖甲是這種充電器的核心電路。交流電經(jīng)前端電路和氨化線開關(guān)管后，

在端獲得如圖乙所示的高頻脈沖直流電，經(jīng)理想變壓器降壓后在cd端給手機(jī)充電，則正

常工作時，變壓器cd輸出端（）

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前

端

電

路

氮化線開關(guān)管

甲乙

A.輸出的電壓也是直流電壓

2

B.輸出電流的頻率為了

C.輸出電流的有效值大于就端輸入電流的有效值

D.需將輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，輸出端才會有電壓輸?/p>

【變式1-2】（2022?山東高考試題）如圖所示的變壓器,輸入電壓為220V,可輸出

12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為〃1的原線圈中電隨時間變化為〃=Umcos。00源）.單匝

線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Q的電阻R接在兩

端時，功率為12W。下列說法正確的是（）

A.%為1100匝，。皿為220V

B.8C間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4A

C.若將R接在48兩端，R兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將R接在ZC兩端，流過R的電流為2.5A,周期為0.02s

【易錯點(diǎn)提醒四】分析變壓器的動態(tài)分析因果關(guān)系不明確

【例5】如圖2所示電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)。P是滑動變阻

器R的滑動觸頭，5為加在原線圈兩端的交變電壓，1八b分別為原線圈和副線圈中的電流。

下列說法正確的是)

A.保持P的位置及5不變，S由b切換到a,則原線圈的電

B.保持P的位置及5不變，S由a切換到b,則12減小

C.保持P的位置及U1不變，S由b切換到a,則k增大

圖2

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D.保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動，則原線圈的輸入功率不變

變式練習(xí)

【變式1-11（2022?湖南高考試題）如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)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A的阻值為R,

滑動變阻器&的最大阻值為9R，滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表V的示數(shù)為U,

理想電流表A的示數(shù)為/。下列說法正確的是（）

A.保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動的過程中，/減小，。不變

B.保持P1位置不變，R向左緩慢滑動的過程中，A消耗的功率增大

C.保持P?位置不變，耳向下緩慢滑動的過程中，/減小，。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

【變式1-2］（2023?廣東?模擬預(yù)測）隨著社會發(fā)展，人民生活水平的提高，電能在工業(yè)、

農(nóng)業(yè)、國防、科研和人民生活中，以及在國民經(jīng)濟(jì)的其他各個部門中，將愈來愈廣泛的應(yīng)用，

它即能大大地提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，又能提高人們的物質(zhì)生活和文化生活水平。

遠(yuǎn)程輸電、電網(wǎng)監(jiān)控、用電安全等等，都是提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)可靠供電,并對其的安全

狀況進(jìn)行掌控的極其重要環(huán)節(jié)。如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓〃=U,“sinM,通過

單刀雙擲開關(guān)Si可改變變壓器原線圈的匝數(shù)，電路中以、七、號為定值電阻，R是滑動變

阻器，V是理想交流電壓表，示數(shù)用U表示，A是理想交流電流表，示數(shù)用/表示，下列說

法正確的是（）

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A./表示電流的瞬時值，。表示電壓的最大值

B.若將滑片P向上滑動，變壓器輸入功率變大

C.若閉合開關(guān)S2，則。不變，/變大

D.若將原線圈開關(guān)Si由1擲向2,則U、/都變大

【變式1-3］（2024廣東省四校高三上學(xué)期第一次聯(lián)考）某實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交變電流實(shí)驗(yàn)研究,

交流發(fā)電機(jī)輸出的交變電壓如圖甲所示，將其接在如圖乙所示電路的。、6端，滑動變阻器

總電阻為2尺，3只相同燈泡的電阻為R且電阻恒定不變。接通電源后調(diào)節(jié)滑片P處于正中

央時，三只相同燈泡均正常發(fā)光。下列說法中正確的是（）

A.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2：1B.小燈泡的額定電壓為6V

C.滑片P向下移動，右變暗、乙變暗D.滑片P向上移動，右變暗、右變

亮

易錯題通關(guān)

1.（2023海南卷高考真題）下圖是工廠利用〃=220&sinl0（brtV的交流電給36V

照明燈供電的電路，變壓器原線圈匝數(shù)為noo匝，下列說法正確的是（）

A.電源電壓有效值為220&VB.交變電流的周期為0.02s

C.副線圈匝數(shù)為180匝D.副線圈匝數(shù)為240匝

2.（2023?河北省新高考九師聯(lián)盟高三下學(xué)期2月質(zhì)檢）如圖甲、乙所示分別是4、3兩種

交流電的關(guān)系圖像，則/、3兩種交流電的有效值之比為（）

A.V3:2B.730:6C.2：V2D.1:1

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3.（2023?廣東茂名一模）無線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。地下鋪

設(shè)供電的送電線圈，車上的受電線圈與蓄電池相連，如圖所示。送電線圈和受電線圈匝數(shù)比

為〃［：〃2=4：1。當(dāng)送電線圈接上圖中的正弦交流電后，受電線圈中的電流為2A。不考慮線

圈的自感，忽略電能傳輸?shù)膿p耗，下列說法正確的是（）

地面供電裝置車身底部感應(yīng)裝置

A.受電線圈的電流方向每秒改變50次

B.送電線圈的輸入功率為110W

C.受電線圈的輸出電壓為50行V

D.送電線圈的輸入電壓為220匹曠

4.（2023?廣東?統(tǒng)考二模）下圖是一款小型電鉆及其簡化電路圖，它由變壓器及電機(jī)兩部分

構(gòu)成，變壓器為理想變壓器，電機(jī)的內(nèi)阻為1O,額定電壓為11V,額定電流為2.0A。當(dāng)變

壓器輸入電壓為220V的正弦交流電時電鉆正常工作，下列說法正確的是（）

A.變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比是20:1B.變壓器原線圈電流的最大值為0.1A

C.變壓器的輸入功率為4WD.電機(jī)的效率約為82%

5.（2023?廣東佛山?統(tǒng)考二模）如圖，某興趣小組設(shè)計用一小風(fēng)力發(fā)電機(jī)給燈泡供電。發(fā)電

機(jī)線圈與風(fēng)葉固定在同一轉(zhuǎn)軸上一起轉(zhuǎn)動，燈泡正常發(fā)光。若線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，理

想變壓器副線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼钠渌麠l件不變，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻不計，則以下說法正確的是

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A.流經(jīng)燈泡電流的頻率增大

B.流經(jīng)燈泡電流的最大值減小

C.燈泡兩端電壓的有效值增大

D.發(fā)電機(jī)線圈中的感應(yīng)電動勢大小不變

6.（2022?浙江省Z20名校聯(lián)盟三模）（多選）如圖所示，水平導(dǎo)體棒ab質(zhì)量加=01兀kg、

長1=1m、電阻火必=0.25Q,其兩個端點(diǎn)分別搭接在豎直平行正對放置的兩光滑金屬圓

環(huán)上，兩圓環(huán)半徑均為r=1m、電阻不計。阻值R=0.25Q的電阻用導(dǎo)線與圓環(huán)相連接，

理想交流電壓表V接在電阻R兩端。整個空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為6=1T、方向豎直向下

的勻強(qiáng)磁場。導(dǎo)體棒ab在外力廠作用下以速率v=Im/s繞兩圓環(huán)的中心軸。。'勻速轉(zhuǎn)動,

仍在圓環(huán)最低點(diǎn)時記為片0時刻，重力加速度為g=10m/s2。下列說法正確的是（）

6

A.棒中的電流1=2sinf（A）B.電壓表的示數(shù)為注V

2

C.從f=0到0.5兀s的過程中通過R的電量為2cD.從，=0到0.5成的過程中外力尸做

功為1.5疝

7.（2023?四川?樹德中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示，一矩形〃匝閉合線圈勻強(qiáng)磁場中繞垂直于

磁場方向的轉(zhuǎn)軸。。'以恒定的角速度。轉(zhuǎn)動，線圈電阻為R,從如圖位置（線圈平面與磁場

方向平行）為f=0時刻開始計時，線圈平面轉(zhuǎn)過60。時線圈中的感應(yīng)電流的大小為/。，則下

列判斷正確的是（）

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O

B

O'

TT

A.在0?一時間內(nèi)穿過線圈的磁通量一直在增大

CD

冗

B.在0^時間內(nèi)線圈中的感應(yīng)電流先增大后減小

CD

C.一個周期內(nèi)，線圈上產(chǎn)生的熱量為口遜

CD

D[R

D.穿過線圈的磁通量最大值為公

neo

8.（2024福建名校質(zhì)檢）（多選）在我國南海上有一浮桶式波浪發(fā)電燈塔，其原理如圖甲所

示。浮桶內(nèi)的磁體通過支柱固定在暗礁上，浮桶內(nèi)置圓形線圈隨波浪相對磁體沿豎直方向做

簡諧運(yùn)動，其速度隨時間滿足v=0.47isinnt（單位：m/s）,且始終處于輻射磁場中，該線圈

與阻值R=15Q的燈泡串聯(lián)；浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成（俯視圖乙中陰影部分），

其內(nèi)部為產(chǎn)生磁場的磁體；線圈匝數(shù)"=200匝，線圈所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.1T,

圓形線圈的直徑。=0.4m,電阻r=lQ。計算時近似取兀2=10。下列說法正確的是（）

A,線圈中形成了周期為2s的正弦式交流電

B.燈泡電流最大時，線圈處于振動的最大位移處

C.線圈中感應(yīng)電動勢的峰值為32V

D.較長時間內(nèi)，燈泡的平均功率為60W

9.（2024?廣東廣州市綜合測試）如圖是手機(jī)無線充電器的模型，其工作原理與理想變壓器相

同，己知發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比〃1：%=5：LC,。端輸出電流

z=V2sin（2^-xl05r）（A）,貝i]/、8端輸入電流的（）

接收線圈C

A

發(fā)射線圈

B

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A.頻率為50kHzB.周期為2xl（T5s

C.有效值為0.2AD.最大值為&A

10.（2022高考湖北物理）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡

化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)

為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%,忽略其它損耗，下

A.接收線圈的輸出電壓約為8V

B.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22:1

C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同

D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同

11.（2023?重慶市高三二診）如題圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為為、nb,電

源電壓M=&Usin。/，定值電阻4、&（阻值未知）兩端電壓分別為a、。2,理想交

流電壓表V的示數(shù)為內(nèi)，火2、工消耗的功率分別為《、￡、弓。關(guān)于電路中電壓及

電功率的關(guān)系，下列說法正確的是（）

A.U=^U

bB.11=5叫

na

「4=

D.F[=P+P

月一記2L

12.（2023?浙江省溫州市三模）如圖甲是某款可以無線充電的手機(jī)置于相應(yīng)充電盤上的情