2020-2022年高考物理真題分訓練 13 交流電（教師版含解析）

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(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(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(shù)比為2,則副線圈的電流為2/，根據(jù)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(jù)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(shù)U

變小，原線圈的電壓電流都變大，則功率變大，根據(jù)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(shù)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(jù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)關(guān)系，故輸入交流電壓的最大值

為220夜V，根據(jù)理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為

“二220V

7-0.1V

解得原線圈為2200匝，A錯誤；

B.根據(jù)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(shù)關(guān)系有

^=—=120

10.1V

8c間的線圈匝數(shù)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(jù)圖像可知，當原線圈輸入220V時，間的電壓應該為18V。根據(jù)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(jù)圖像可知，當原線圈輸入220V時，AC間的電壓應該為30V,根據(jù)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(fā)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(fā)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(jù)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(fā)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(zhuǎn)軸上的矩形線圈轉(zhuǎn)動；乙圖是另一種手搖發(fā)電機及磁場分布情況，皮帶輪帶動固定在轉(zhuǎn)

軸兩側(cè)的兩個線圈轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）

甲乙

A.甲圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強磁場

B.乙國中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強磁場

C.甲組中線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是正弦交流電

D.乙圖線圈勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)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(zhuǎn)動區(qū)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(zhuǎn)動區(qū)域磁場不能看成勻強磁場，故B錯誤；

C.根據(jù)發(fā)電機原理可知甲圖中線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時才能產(chǎn)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(zhuǎn)動時不能產(chǎn)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(shù)得到了廣泛應用，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

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

【答案】AC

【解析】

A.根據(jù)

勺_80%.

%U2

可得接收線圈的輸出電壓約為S=8V；

B.根據(jù)

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(fā)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(fā)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(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)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(guān)S接1時，右側(cè)變壓器原、

副線圈匝數(shù)比為2：1,R上的功率為10W；接2時，匝數(shù)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(guān)S接1時，左側(cè)變壓器次級電壓

S=3x7.5V=22.5V

電阻R上的電壓，即右側(cè)變壓器的次級電壓

U4=4PR=\OV

電流

/4=^-=IA

4R

則右側(cè)變壓器初級電壓

q=：xiov=2ov

電流

L=-xlA=0.5A

32

則

，3

當開關(guān)s接2時，設輸電電流為/,則右側(cè)變壓器的次級電流為0.5/；右側(cè)變壓兩邊電壓關(guān)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(zhì)數(shù)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(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi),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(jù)等效電阻關(guān)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(jù)

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(chǎn)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(shù)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(guān)

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(jù)法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場強，線圈中產(chǎn)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(fā)電機的矩形線圈長為2L、寬為L,匝數(shù)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(shù)分別為〃°、々和〃2,兩個副線圈分別接有電阻飛和&，當發(fā)電機

線圈以角速度/勻速轉(zhuǎn)動時，理想電流表讀數(shù)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(fā)、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(shù)為/,則根據(jù)歐姆定律

U\=IR\

根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有

“0_00〃0_。0

---—~---

/Ujn2U2

代入數(shù)據(jù)有

uQ=&出，s=

4

再由歐姆定律有

U2=hRi

可計算出

h=也1

~〃內(nèi)

綜上可知，A錯誤、B正確；

C.由于矩形線圈產(chǎn)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(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)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(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

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(shù)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(xiàn)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(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

2.（2020?浙江省1月學業(yè)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(shù)比為勺，電壓表讀數(shù)為U,乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為卷，電流表讀

【答案】B

【解析】根據(jù)理相變壓器的電壓和電流規(guī)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(fā)電機的輸出功率尸=100kW,發(fā)電機的電壓250V,經(jīng)

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(fā)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(shù)比%:%=190:11

D.用戶得到的電流乙二455A

【答案】C

【解析】A.根據(jù)電功率公式

P=UI

發(fā)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(jù)理想變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比關(guān)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(shù)比?。?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(diào)節(jié)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(jù)理想變壓器電壓規(guī)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(jù)歐姆定律可知分壓為2