2024—2025年高考物理一轮复习 交变电流 专练
一、单选题（本大题共6小题）
1．如图所示为某款磁吸式无线充电宝对手机充电的原理图，它的发射线圈两端为电压22V的正弦式交流电，手机内部接收线圈的电压为6V。已知接收线圈的匝数为30匝，装置由于漏磁，接收线圈的磁通量约为发射线圈磁通量的70%。下列说法正确的是（ ）
A．发射线圈的匝数为110匝
B．让手机略微远离充电装置，接受线圈的电压不变
C．接收线圈的电压最大值为
D．充电时，接收线圈始终有远离发射线圈的趋势
2．某变压器内部示意图如图所示，定值电阻、分别连在理想变压器原、副线圈上，且，理想变压器原、副线圈匝数之比为，左侧接线柱接在交流电源上，则、的功率之比为（ ）
A． B． C． D．
3．如图甲所示，线圈处于垂直线圈平面的磁场中，已知，中间“菱形”为利用二极管的单向导电性设计的桥式整流电路，其与线圈连接为直流电动机供电．已知桥式整流电路的输出电压与时间的关系图线如图乙所示，直流电动机的输入功率为，电动机线圈的电阻为 ，电动机正常工作，则下列判断正确的是（ ）
甲 乙
A． 电动机输出功率为
B． 电动机中的电流方向可能由向
C． 线圈输出电流为交变电流，频率为
D． 当磁感应强度最大时，线圈受到的安培力最大
4．风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中以角速度 绕垂直于磁场的水平转轴顺时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为如图所示．已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为．则（ ）
A． 当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为
B． 当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零
C． 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大
D． 穿过线圈的最大磁通量为
5．用一台理想变压器对电动汽车充电．该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压．关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（ ）
A． ， B． ，
C． ， D． ，
6．、为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期内产生的热量之比为（ ）
图1 图2
A． B． C． D．
二、多选题（本大题共4小题）
7．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡、的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．先变暗后变亮，一直变亮
B．先变亮后变暗，一直变亮
C．电源的输出功率先增大后减小
D．电源的输出功率先减小后增大
8．如图为交变电流的两种引出方式，图甲采用两滑环引出电流，图乙则采用换向器实现电流的导出，两装置其他部分完全一样．发电机矩形线框匝数为N，面积为S，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始以角速度绕轴转动，图中电阻阻值均为R，不计其他电阻，下列说法正确的是（ ）
A．两图中图示位置电动势均最大
B．甲图电流表读数等于乙图电表的读数
C．乙图中线框转动一圈，通过电流表的电流方向改变两次
D．两装置线圈转一圈，克服安培力做功均为
9．（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，、接入电压有效值恒定的交变电源，其中为滑动变阻器，、为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向下移动后，电流表及电压表、示数变化量的绝对值分别用、和表示，下列判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
10．（多选）如图所示电路，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，左端接入一交变电源，其输出电压的有效值为，为滑动变阻器阻值范围为，定值电阻 ，电流表、电压表均为理想电表，示数分别为、，变化量的绝对值分别为、．当滑动变阻器的滑片向下滑动的过程中，下列判断正确的是（ ）
A． 电压表示数变大
B． 电流表示数变大
C．
D． 当 时，副线圈的输出功率最大
三、实验题（本大题共2小题）
11．在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。
（1）观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是________；
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成
（2）观察原副线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________（填“多”或“少”）；
（3）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是________；
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
（4）实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2：3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为________；
A．1.8V B．2.0V C．2.2V
12．（6分）某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
（1）实验需要以下哪种电源 ；
A．低压直流电源 B．高压直流电源
C．低压交流电源 D．高压交流电源
（2）该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的 值（填“有效”或“最大”）。其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为 ；
（3）理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成 （填“正比”或“反比”），实验中由于变压器的铜损和铁损，导致原线圈与副线圈的电压之比一般 （填“大于”“小于”或“等于”）原线圈与副线圈的匝数之比。
（4）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为 。（填字母代号）
A．原、副线圈上通过的电流发热 B．铁芯在交变磁场作用下发热
C．变压器铁芯漏磁 D．原线圈输入电压发生变化
四、解答题（本大题共2小题）
13． 如图所示，一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户（B1和B2都是理想变压器），已知发电机的输出功率为50kW，输出电压为500V，升压变压器B1原、副线圈的匝数比为，两变压器间输电导线的总电阻为2Ω．降压变压器B2的输出电压为220V．求：
（1）输电导线上损失的电压；
（2）降压变压器B2的原、副线圈的匝数比．
（3）若降压变压器用户端安装的都是“220V 40W”的日光灯，则允许同时开多少盏灯让其正常发光？
14．如图所示，将额定电压为60V的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作；交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A。求：
（1）变压器原副线圈的匝数比；
（2）如果在原线圈中接一个电流表，则它的读数多大？
参考答案
1．【答案】C
【详解】A．装置由于漏磁接收线圈的磁通量约为发射线圈磁通量的70%，则有，其中，，，代入各数据可得，A错误。
B．让手机略微远离充电装置，这时穿过接收线圈的磁通量会减少，因此接受电压会减小，B错误；
C．手机内部接收线圈的电压为6V是正弦交流电有效值，则接收线圈的电压最大值为，C正确；
D．发射线圈接的是交流电，当发射线圈的电流减小时，由楞次定律可知接收线圈有靠近的趋势，当发射线圈的电流增大时，由楞次定律可知接收线圈有远离的趋势，D错误。选C。
2．【答案】A
【解析】原、副线圈两端的电压之比为，即、两端的电压之比为，所以、的功率之比为，A正确．
3．【答案】A
【解析】由题图乙可知桥式整流电路输出的直流电的电压峰值为，则有效值为，直流电动机的输入功率为，则流过电动机的电流为，电动机输出功率为，故A正确；根据楞次定律和二极管的单向导电性，分析题图甲中的桥式整流电路可知，线圈中产生的正弦交流电的电流方向整合为自上向下，即由流向，故B错误；由题图乙可知，电路输出电压的周期为，磁感应强度变化周期为，线圈输出交变电流的频率为，故C错误；当磁感应强度最大时，线圈电流为0，安培力为0，故D错误．
4．【答案】C
【解析】当线圈转到题图所示位置时，根据右手定则判断知产生的感应电流方向为，故A错误；当线圈转到竖直位置时，感应电流的瞬时值为零，但电流表测量的是有效值，示数不为零，故B错误；当线圈转到题图所示位置时，线圈与中性面垂直，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故C正确；由 得，穿过线圈的最大磁通量为，故D错误．
5．【答案】A
【解析】由题意可知，原线圈两端的电压有效值，根据理想变压器的变压规律可得，副线圈两端的电压有效值，输出功率为，则通过副线圈电流的有效值；变压器不改变交变电流的频率，，则副线圈中电流的频率，A正确．
6．【答案】B
【解析】设、的阻值均为，根据题中所给信息，结合题图图像可得，，则，B正确．
7．【答案】AD
【详解】AB．副线圈的总电阻为，解得，则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻先增大后减小，根据等效电阻关系有，则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有，先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据，，则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中增大；在副线圈的电压减小过程中，通过的电流为
逐渐增大，则越来越小，则，则先变暗后变亮，一直变亮，A正确，B错误；
CD．对于等效后的电路为电源接灯泡和等效电阻，由于灯泡的电阻与定值电阻，所以电源的输出功率为，由于电源的有效值恒定，而滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，等效电阻先增大后减小，所以输出功率先减小后增大，C错误，D正确。选AD。
8．【答案】BD
【详解】A．两图中图示位置是中性面位置，此时穿过线框的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，可知此时线框中的电动势为零，A错误；
BC．电流表测得的是交变电流的有效值，乙图中通过换向器后，电流方向不变，但跟甲图中的电流热效应相同，所以交变电流的有效值相同，电流表读数相等，B正确，C错误；
D．两装置线圈转一圈，克服安培力做功等于回路所产生的焦耳热，均为，式子中，，，联立求得，D正确。选BD。
9．【答案】BD
【解析】根据题意，由题图可知，电压表测两端电压，流过的电流等于电流表的示数，则有,滑片向下移动后，,则两式相减变形有,A错误，B正确；设交变电源电压的有效值为，则有,又有，，可得,滑片向下移动后,两式相减有,可得,C错误，D正确．
10．【答案】BD
【解析】由理想变压器的特点可知，，可得，滑动变阻器的滑片向下滑动，减小，所以变大，则变大，可知电流表示数变大，而电源的输出功率为，则电源的输出功率变大，原线圈两端电压为，因为变大，所以减小，减小，电压表示数减小，故A错误，B正确；交变电源电压的有效值为，又有，，可得，化简得，则 ，故C错误；副线圈的输出功率即的功率为，当时，的功率最大，此时 ，故D正确．
一题多解 当时，副线圈的输出功率最大，即有 ．
11．【答案】 C 少 A C
【详解】（1）[1]观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，之所以做成这种结构，一方面是防止磁漏，另一方面尽量减少涡流造成的能量损失，
故选C。
（2）[2]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据
可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。
（3）[3]实验中需要运用的科学方法是控制变量法；
故选A。
（4）[4]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
原副线圈的匝数之比为2：3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的电压为2V。考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于2V，可能为2.2V；
故选C。
12．【答案】（1）C （2）有效 7.2V （3）正比 大于 （4）D
【详解】（1）探究变压器原、副线圈电压与匝数关系，应选择低压交流电源。
故选C。
（2）多用电表测量的交流电压为有效值，不是最大值；多用电表选用的挡位是交流电压的10V挡位，所以应该在0～10V挡位读数，所以读数应该是7.2V。
（3）根据可知，理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。实验中由于变压器的铜损和铁损，变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以导致副线圈的电压的实际值一般略小于理论值，所以导致。
（4）原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别；变压器铁芯漏磁，也会导致电压比与匝数比有差别；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比。故选D。
13．【答案】（1）；（2） ；（3） n=1245盏
【详解】（1）由，得U2=5000V，则导线上的电流，损失电压
（2）变压降压器匝数比
（3）设允许开的日光灯数为n，则对理想降压变压器，由能量守恒得，即，得n=1245盏
14．【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，可得变压器原副线圈的匝数比为
（2）如果在原线圈中接一个电流表，根据理想变压器原副线圈电流比等于匝数比的反比可得，可知原线圈中电流表的读数为
第 page number 页，共 number of pages 页
第 page number 页，共 number of pages 页
