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第三章 交变电流
能力拔高卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、
学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共 48 分）
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题
目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0
分。）
1．（2021·天津高考真题）如图所示，闭合开关后， 的电阻两端的交流电压为 ，
电压表和电流表均为理想交流电表，则（ ）
A．该交流电周期为 B．电压表的读数为
C．电流表的读数为 D．电阻的电功率为
【答案】C
【解析】A．该交流电的周期 ，B．电压表的读数为交流电的有效值，即
，选项B错误； C．电流表的读数为 ，选项C正确；D．电阻的电功
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂率为 ，选项D错误。故选C。
2．（2021·重庆市第二十九中学校高二期中）“人工肺ecomo”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备。一
呼吸机接在电压随时间变化的规律为 的交流电源上，正常工作时电流为2.5A，则（
）
A．该交流电的周期为50s
B．该交流电每秒内电流方向变化50次
C．该交流电的最大值为220V
D．该呼吸机正常工作时的功率为550W
【答案】D
【解析】A．由题可知，该交流电的周期 ，故A错误；B．正弦交流电一个周期内电流方向
变化两次，所以该交流电每秒内电流方向变化 次，故B错误；C．由题可知，该交流电的最大
值为220 V，故C错误；D．该交流电的有效值为 V，此时电流的值为2.5A，可得正常工作时
的功率 ，故D正确。故选D。
3．（2020·河北正定中学高二月考）图示为交流发电机模型的示意图。位于磁场中的矩形导线框abcd可绕
过其对称轴的轴线（图中虚线）转动。已知在t=0时刻，线框的平面与磁场方向垂直（即图示位置），并
从此位置开始以恒定的角速度绕转轴沿逆时针方向转动。若规定通过电阻的电流从e到f为正，则下列i﹣t
图象正确的是（ ）
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】线圈在t=0时刻，线圈处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，形成的感应电流为零，根
据楞次定律和安培定则可知在前 时间内，形成的电流由a指向b，故流过电阻的电流由f到e，与规定的
正方向相反。故选C。
4．（2021·四川省绵阳江油中学）如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电
表。下列说法正确的是（ ）
A．若闭合开关S，则电压表V示数变大，电流表A 示数变大
1
B．若闭合开关S，则电流表A 示数变大，A 示数变大
1 2
C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大
D．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R 消耗的功率变大
1
【答案】C
【解析】CD．仅将滑片P上移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则负载电路的总电阻变大，而副线圈的
电压不变，故副线圈中总电流减小，根据 ，可知R 消耗的功率变小，R 两端的电压变小，副线圈
1 1
电压不变，那么并联部分的电压增大，故C正确，D错误；AB．闭合开关S，电路中总电阻变小，副线圈
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂中总电流变大，R 两端的电压变大，那么并联部分的电压变小，则流过 的电流变小，所以A 示数变小，
1 2
根据原、副线圈中电流与匝数成反比可知，电流表A 的示数变大，故AB错误。故选C。
1
5．（2021·湖北高考真题）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻
值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A 示数减小 B．电流表A 示数增大
1 2
C．原线圈输入功率先增大后减小 D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大
【答案】A
【解析】AB．由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从
a端向b端缓慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律得
，可知副线圈的电流逐渐减小，由 ，可知变压器原线圈的电流I 也逐渐减小，故A正确，B
1
错误；C．原线圈的输入功率为 ，由于I 逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C错误；
1
D．由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的
变阻器右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式
，可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，故D错误。故选A。
6．（2021·山东泰安·高二期末）如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为 ，降
压变压器的原副线圈匝数比为 ，输电线的电阻为 ，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂
输出的电压恒为 ，若由于用户的负载变化，使电压表 的示数增大了 ，则下列判断正确的是
（ ）
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂A．电流表 的示数减小了 B．输电线损失的功率减小了
C．电流表 的示数减小了 D．输电线损失的功率减小了
【答案】A
【解析】AC．降压变压器原副线圈两端的电压之比等于b，所以有 ，即降压变压器原线圈两端电
压增大了 ，所以输电线上损失的电压减小 ，故电流表A 示数减小了 即输电线上电流
1
减小了 ，根据电流与匝数成反比知，电流表A 示数减小了 ，C错误A正确；BD．由
2
于输电线上电流减小了 ，故输电线损失的功率减小量为 ，
BD错误。故选A。
7．（2021·云南高三一模）如图甲所示为交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀
强磁场，A为理想电表。单匝线框绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计
时，线框中的磁通量 随时间t变化的关系如图乙所示。已知电阻R=10Ω，其余电阻忽略不计，下列判断
正确的是（ ）
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂A．电流表的示数为10A
B．1s内电流的方向改变50次
C．0.01s时，线框平面与磁场方向垂直
D．1个周期内，电阻R上产生的焦耳热为10J
【答案】D
【解析】A．由图可知，磁通量变化的周期为 ，磁通量随时间的关系式为
，由电磁感应定律可得 ，可得电动势的最大值为
100V，则电动势的有效值 ，则电流表的示数 ，故A错误；B．由图可
知，交变电流的频率为 ，一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变100次，
故B错误；C．0.01s时，磁通量为零，线框平面与磁场方向平行，故C错误；D．由焦耳定律可得1个周
期内，电阻R上产生的焦耳热 ，故D正确。故选D。
8．（2021·绥德中学高二月考）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1，原线圈接
入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R 为定值
0
电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中电压的有效值为220V
B．电压表的示数为44V
C．R处出现火警时电流表示数减小
D．R处出现火警时电阻R 消耗的电功率增大
0
【答案】D
【解析】A．设将此电流加在阻值为 的电阻上，电压的最大值为 ，电压的有效值为 ，有
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂，解得 ，故A错误；B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，即 ，
解得副线圈电压为 ，故B错误；C． 处温度升高时，阻值减小，副线圈电流增大，而输
出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故C错误；D． 处出现火警时通过
的电流增大，所以电阻 消耗的电功率增大，故D正确。故选D。
9．（2021·三门峡市外国语高级中学高三开学考试）如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线
圈的匝数比为1：2，在 、 端接上正弦交流电，四个灯泡 、 、 、 均刚好能正常发光，则下列
判断正确的是（ ）
A．灯泡 、 的额定电流相同
B．灯泡 、 的额定功率相同
C．灯泡 、 的额定电压之比为1：2
D．灯泡 的额定电流大于其它三个灯泡的额定电流之和
【答案】CD
【解析】A．根据串并联电路的特点可知，灯泡 的额定电流大于 的额定电流，A错误；B．灯泡 ，
的额定电压相同，由于两者电阻的大小不知道，故但额定功率不一定相同，B错误；C．灯泡 、 的
额定电压之比等于变压器原副线圈的匝数比，即为1：2，C正确；D．设四个灯泡 ， 、 、 的额
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂定电流分别为 、 、 、 ，根据变压器及串并联电路特点，可知 ，D正确。故选
CD。
10．（2021·河北高二期中）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示，
产生的交变电动势随时间变化的规律如下图所示，已知线框内阻为1.0Ω，外接一只电阻为9.0Ω的灯泡，
则（ ）
A．电压表V的示数为18V B．电路中的电流方向每秒改变10次
C．0.1s时，线圈处于中性面 D．电动势的瞬时值表达式为
【答案】AB
【解析】A．线圈产生的电动势为 ，电压表测量路端电压，则有 ，A正确；
B．交流电的周期是0.2s，一个周期电流方向改变两次，则电路中的电流方向每秒改变10次。B正确；C．
0.1s时，感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置。C错误；D．电动势的瞬时值表达式为
，D错误。故选AB。
11．（2021·福建莆田二中高三月考）如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L和一个滑动变阻器
R，原线圈输入电压的有效值恒定，现将滑动变阻器R的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（ ）
A．副线圈M、N两端的输出电压增大
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂B．原线圈的输入功率增大
C．灯泡L两端的电压减小
D．原线圈中的电流减小
【答案】CD
【解析】A．根据变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比可知，原线圈的电压不变，匝数之比不变，所
以副线圈的电压不变，故A错误；B．滑动变阻器R的滑片向右滑动，电阻变大，根据副线圈的功率可知
，副线圈的功率减小，由于原线圈的功率等于副线圈的功率，因此原线圈的功率也减小，故B错
误；C．由于副线圈的电压不变，滑动变阻器R的滑片向右滑动，电阻变大，滑动变阻器的电压变大，所
以灯泡两端电压减小，故C正确；D．滑动变阻器R的滑片向右滑动，电阻变大，副线圈的电流变小，根
据用电决定送电，所以原线圈的电流也减小，故D正确。故选CD。
12．（2021·重庆市清华中学校高二月考）图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电
动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则（ ）
A．电压表的示数为5.4V
B．在t=10−2s的时刻，穿过线圈的磁通量为零
C．若线圈转速改为25r/s，则电动势的有效值为3V
D．若线圈转速改为25r/s，则通过电灯的电流为1.2A
【答案】AC
【解析】A．由图乙知，电动势的最大值为 ，有效值为 ，电压表的示数为外电
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂阻两端电压 ，选项A正确；B．在t=10−2s的时刻，电动势为0，则线圈处于中性面，穿过
线圈磁通量最大，选项B错误；CD．由图乙得，线圈转动周期为T=0.02s，所以转速为 ，交
流电压的最大值 ，若线圈转速n改为25r/s，减小为原来的一半，则电动势的最大值
减为原来的一半，所以电动势的有效值也减为原来的一半，即为3V，此时通过电灯的电流为
，选项C正确，D错误。故选AC。
第 II 卷（非选择题 共 52 分）
二、填空题（满分15分）
13．（2020·江苏苏州·崇真中学高三月考）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中：
(1)实验时需要的仪器为图中的______（填选项字母）；
(2)某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中
各元件安全，实验结束时，首先应断开______（填选项前的字母）；
A．导线A
B．导线B
C．开关C
D．导线D
(3)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8.00V和3.80V，发
现电压比与匝数比并不相等，主要原因是______（至少写出两点）。
【答案】(1)ADF (2)A (3)有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【解析】(1)变压器是实验中必选的仪器；实验中应使用低压交流电源，因为直流电不能通过变压器变压；
实验中的交流电压不能使用普通的直流电压表测量，而要选择多用电表的交流电压档进行测量。故选
ADF。
(2)实验结束时，首先应断开导线A，避免线圈内产生的自感电压损坏电压表，故选A；
(3)电压损失的原因主要有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响因素。
14．（2021·福建安溪·高二期末）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________；
A．干电池 B．低压交流电源 C．直流电压表 D．多用电表
（2）下列说法正确的是___________；
A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”
能量的作用
C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比 应当___________（选填“大于”、
“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比 。
【答案】（1）BD （2）BC （3）大于
【解析】（1）实验中若用干电池变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要
用多用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为BD；
（2）A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”
能量的作用，故B正确；
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂C．理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相
同，故C正确；
D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误；
故选BC。
（3）根据变压器原理可知原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比，即变压器原、副线圈电压
应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所
以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈
的匝数之比。
三、解答题（满分37分，其中15题10分，16题12分，17题15分，每小题需写出必要的解题步骤，只
有答案不得分）
15．（2020·张家口市第一中学）如图甲所示为一小型发电机的示意图，一定匝数的线圈在匀强磁场中绕垂
直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势随时间的变化图像如图乙所示。已知线圈的电阻为1.0Ω，外接电阻
R的阻值为5.0Ω，交流电压表V为理想电表。求：
（1）通过电阻R的电流峰值；
（2）电压表的示数。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）由图得
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂又
根据闭合电路欧姆定律，得
（2）电压有效值
电压表读数为路端电压，所以
故电压表示数为 。
16．（2021·赤峰二中高二月考）如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为 ，电阻 接在原线
圈回路中，滑动变阻器 （滑动变阻器阻值变化范围为 ）和电阻 串联接在副线圈回路中，已
知电阻 ， ，原线圈一侧接在电压恒为 的正弦交流电上、使变阻器接入电路的
阻值为零，求：
（1）此时电阻 和 消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
（3）若调节滑动变阻器触头，能够使变阻器输出功率达到最大，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变
压器输出功率最大？最大值为多少？
【答案】（1） ；（2）180V；（3） ，1102.5W
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【解析】(1)根据理想变压器原副线圈匝数比和电流比的关系有
电阻消耗的功率为
P=I2R
可得
(2)设原、副线圈两端的电压分别为U、U，有
1 2
U=IR+U
0 1 1 1
原副线圈电压与匝数成正比，可得
有
U=2U=IR
2 1 2 2
联立代入数值解得
U=90V，U=180V
1 2
即此时变压器副线圈两端的电压180V。
(3)设副线圈输出功率最大时，滑动变阻器的阻值为 ，变压器输出功率等于输入功率，则
则当
时， 最大，代入数据可得最大输出功率为
此时
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由欧姆定律可得
可得
17．（2021·山东菏泽·高二期末）如图所示，某小型交流发电机向远处用户供电，输电时先用理想变压器
将电压升高，到达用户区再用理想变压器将电压降下来后供用户使用。已知发电机线圈 匝数 ，
面积 ，线圈匀速转动的角速度 ，匀强磁场的磁感应强度 ，输电导线的总
电阻为 ，降压变压器原、副线圈的匝数比为 。用户区两盏白炽灯均标有“ ”，
电动机标有“ ”，电灯及电动机均正常工作，电表均为理想表，其余导线电阻可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率 ；
（2）升压变压器原线圈电流 ；
（3）线圈匀速转动一周的过程中，产生的电能 。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【解析】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为 、 ，灯正常发光，电动机正常工作得
代入数据可得
由于
解得
所以输电线路上损耗的电功率
代入数据得
（2）由
可得
升压变压器副线圈两端电压
发电机产生的电动势的最大值
有效值为
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解得
（3）线圈匀速转动一周的过程所用时间为
由能量守恒定律可得线圈匀速转动一周的过程中产生的电能
解得
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