押全国卷17题：交变电流与电路（解析版）_4.2025物理总复习_2024年新高考资料_5.2024三轮冲刺_备战2024年高考物理临考题号押题（新高考通用）324057615

押全国卷17题：交变电流与电路（联系生活实际）
核心考点 考情统计 考向预测 备考策略
交变电流的产生和描述、
2020·新课标Ⅱ
理想变压器、远距离输电 注重回归教材以及对基本
交变电流的产 卷
生和描述 等都是高考考查的重点， 概念、基本规律的理解。能快
理想变压器 尤其需要关注与理想变压
速把新的情境与学过的知识和
2020·新课标Ⅲ
远距离输电 器以及等效电阻计算相关
模型建立联系。
卷
的题目。
1．（2020·新课标Ⅱ卷，T19）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实
际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B
处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电
线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
1 1
A．∆P′= ∆P B．∆P′=1 ∆P C．∆U′= ∆U D．∆U′=1 ∆U
4 2 4 2
【答案】AD
【详解】输电线上损失的功率
P
ΔP＝( )2·r
U
损失的电压
P
ΔU＝ ·r
U
1
当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即
4
1
ΔP′＝ ΔP
4
1
损失的电压变为原来的 ，即
2
1
ΔU′＝ ΔU
2
故选AD。
2.（2020·新课标Ⅲ卷，T20）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线
圈的匝数比为10∶1，R、R、R 均为固定电阻，R=10，R=20，各电表均为理想电表。已知电阻R 中电
1 2 3 2 3 2流i 随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
2
A．所用交流电的频率为50Hz B．电压表的示数为100V
C．电流表的示数为1.0A D．变压器传输的电功率为15.0W
【答案】AD
【详解】A．交流电的频率为
1 1
f   50Hz
T 0.02s
A正确；
B．通过R 电流的有效值为
2
2A
I  1A
2
R 两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知
2
U IR 110V10V
2 2
U n
1  1
根据理想变压器的电压规律 可知原线圈的电压
U n
2 2
n
U  1U 1010V100V
1 n 2
2
电阻R 两端分压即为电压表示数，即
1
U U U 220V100V120V
V 0 1
B错误；
C．电流表的示数为
U 10
I  2  A0.5A
A R 20
3
C错误；
D．副线圈中流过的总电流为
I I I 1A0.5A1.5A
2 A
变压器原副线圈传输的功率为
PI U 15W
2 2
D正确。故选AD。
1、交变电流的四个值
物理含义 重要关系 适用情况
e＝E sin ωt
m
瞬时值 交变电流某一时刻的值 计算线圈某时刻的受力
i＝I sin ωt
m
E ＝nBSω 确定用电器的耐压值，如电容
m
最大值 最大的瞬时值
I ＝ 器、晶体管等的击穿电压
m
①计算与电流热效应相关的
对正（余）弦式交流
量，如功、功率、热量等；②
跟交变电流的热效应等 电：
有效值 交流电表的测量值；③电气设
效的恒定电流值 E＝，U＝
备所标注的额定电压、额定电
I＝
流；④保险丝的熔断电流
交变电流图象中图线与
＝n 计算通过电路某一截面的电荷
平均值 时间轴围成面积与时间
＝ 量：q＝·t
的比值
有效值的理解：交变电流、恒定电流I 分别通过同一电阻R，在交流电的一个周期内产生的焦耳
直
热分别为Q 、Q ，若Q ＝Q ，则交变电流的有效值I＝I (直流有效值也可以这样算)。正余
交 直 交 直 直
弦电流与非正余弦电流有效值的计算：①有效值是根据电流的热效应，要抓住“三同”：“相
同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。②利用两类公式Q＝I2Rt和Q＝t可分
别求得电流有效值和电压有效值。③若图象部分是正弦(或余弦)交流电，其中的从零(或最大
值)开始的周期整数倍的部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I、U ＝U
m m
求解。交流的最大值是有效值的倍仅适用于正(余)弦式交变电流。
2、变压器
类型 变压器图例
构造 由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
工作原理 电磁感应的互感现象
功率关系 P ＝P
入 出
频率关系 f ＝f
入 出
电压关系 ＝，若n>n，为降压变压器，若n<n，为升压变压器。
1 2 1 2
电流关系 只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，UI＝UI＋UI＋…＋UI。
1 1 2 2 3 3 n n
计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：电压关
说明 系：＝＝＝…＝；功率关系：P＝P＋P＋P＋…＋P；电流关系：nI＝nI＋
1 2 3 4 n 1 1 2 2
nI＋nI＋…＋nI
3 3 4 4 n n
3、变压器等效负载电阻
设理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 、n,电压分别为U 、U ，电流分别为I 、I ，负载电阻为R 。我
1 2 1 2 1 2 0
们可以将变压器与负载看为一个整体，等效为一个新的电阻R'
，即为a、b间的等效电阻．
先画出等效电路图如图（b）所示，设变压器等效负载电阻为R'
，在图（a）中由变压器的电压规律：
解得： ，
所以负载电阻R消耗的功率为：
在图（b）中等效电阻消耗的功率为：
有 ，解得a、b间的等效电阻为：
n n
通过以上的分析可知：在只有一个副线圈的理想变压器电路中，原线圈的匝数为 1，副线圈的匝数为 2，
副线圈负载电阻为R，则变压器的原、副线和负载电阻可以等效为一个电阻 ，这个方法叫理想变压器电阻等效法．
4、远距离输电
图例
电源回路 P ＝UI＝P
发电机 1 1 1
输送回路 I＝I ＝I，U＝ΔU＋U，ΔU＝IR ，ΔP＝I2R
2 线 3 2 3 2 线 2 线
用户回路 P＝UI＝P
4 4 4 用户
功率关系 P＝P，P＝P，P＝P ＋P
1 2 3 4 2 损 3
I ＝＝＝
线
输电电流
电源回路和输送 ＝，＝，P 1 ＝P 2
回路
输送回路和用户 ＝，＝，P 3 ＝P 4
回路
P ＝P－P′（P为输送的功率，P′为用户所得功率）=ΔU·I （ΔU为输电线
损 线
输电线上损耗的 路上损失的电压，I 为输电线路上的电流）=IR （I 为输电线路上的电流，R
线 线 线
电功率 为线路电阻）=（ΔU为输电线路上损失的电压，R 为线路电阻）
线 线
输电过程的电压
关系
输电过程功率的
关系
减小输电线的电阻R.由R＝ρ知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材
降低输电损耗的 料做导线；减小输电导线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，
两个途径 要减小电流，必须提高输电电压。
负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比
动态分析的
的变化情况；匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率
两种方法
等随负载电阻的变化情况。1．如图为某发电厂输电示意图，发电厂的输出电压为U，输电线的等效电阻为r，输电线路中的电流为I，理想
变压器原、副线圈的匝数分别为n、n，则该变压器（ ）
1 2
A．输入电压为U B．输入电压为Ir
C．输出电压为 D．输出电压为
【答案】C
【详解】该变压器的输入电压为
根据理想变压器电压比等于匝数比，可得
可得该变压器的输出电压为
故选C。
2．下图是一款小型电钻的简化电路图，它由变压器及电机两部分构成，变压器为理想变压器，电机的内阻为
，额定电压为11V，额定电流为2A。当变压器输入电压为220V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正
确的是（ ）
A．变压器原线圈电流的最大值为 B．变压器副线圈电流的最大值为2A
C．变压器的输入功率为4W D．电机产生的机械功率为22W
【答案】A
【详解】
A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可得
根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系
解得变压器原线圈电流的有效值为
变压器原线圈电流的最大值为
故A正确；
B．变压器副线圈电流的最大值为
故B错误；
C．变压器的输入功率等于输出功率，为
故C错误；
D．电机产生的机械功率为
故D错误。
故选A。
3．某无线充电装置的原理如图所示，该装置主要由供电线圈和受电线圈组成，可等效为一个理想变压器，从受
电线圈输出的交流电经过转化装置变为直流电给电池充电。充电时，供电端接有 的正弦
交流电，受电线圈输出电压 、输出电流 ，下列说法正确的是（ ）
A．若供电端接 直流电，也能进行充电 B．受电线圈输出电压的频率为
C．供电线圈和受电线圈匝数比为 D．充电时，供电线圈的输入功率为
【答案】D
【详解】A．若供电端接 直流电，无法发生互感，故不能充电，A错误；B．已知 ，则频率 ，B错误；
C．供电端的电压有效值为 ，则 ，C错误；
D．由于该装置可等效为一个理想变压器，所以输出功率等于输入功率，即 ，D正确。
故选D。
4．某海浪发电原理示意图如图所示，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪
板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。转子带动边长为L的正方形线圈逆时针匀速转动，并向外输出电
流。已知线圈的匝数为n，匀强磁场的磁感应强度大小为B，线圈转动周期为T。下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动到如图所示的位置（磁场方向与线圈平面平行）时，感应电动势最大
B．线圈转动到如图所示的位置（磁场方向与线圈平面平行）时，b端电势高于a端电势
C．线圈感应电动势的有效值为
D．若仅增大线圈转动周期，则线圈感应电动势的最大值变大
【答案】A
【详解】A．线圈转动到题图所示的位置时穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最大，故A正确；
B．根据右手定则可知，此时线圈内部电流从b到a，则线圈转动到题图所示的位置时a端电势高于b端电势，
故B错误；
C．线圈转动过程中产生的电动势的最大值为
所以感应电动势的有效值为
故C错误；
D．增大线圈转动周期，线圈感应电动势的最大值变小，故D错误。
故选A。
5．池州市东至县紧邻鄱阳湖风廊道，是安徽省风能资源最丰富地区之一。图甲是东至县红旗岭风电场，山巅耸
立的风电机组与蓝天白云相映成景，美如画卷。图乙为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固
连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变
化，则（ ）A．永磁体的转速为10r/s
B．线圈两端电压的有效值为
C．交流电压的表达式为
D．若将该交流电直接加在击穿电压为9V的电容器上，电容器不会被击穿
【答案】B
【详解】A．根据图丙可知，电流的周期为
则可知磁体的转速为
故A错误；
B．通过丙图可知电压的最大值为 ，则有效值
故B正确；
C．根据周期与角速度之间的关系可得
则电压的表达式为
故C错误；
D．电容器是否击穿应参考交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，因此将该交流电直接
加在击穿电压为9V的电容器上，电容器会被击穿，故D错误。
故选B。
6．图1是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图2所示的正弦交流电压，并加 在一理想变
压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会
在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。取 =1.4，下列说法正确的是（ ）A．开关闭合后电压表的示数为5V
B． 才能实现点火
C． 才能实现点火
D．将钢针替换为钢球，更容易引发电火花
【答案】B
【详解】A．电压表显示的是有效值，由题图可知，其正弦式交流电的最大值为5V，所以其有效值为
故A错误；
BC．有题意可知，瞬时电压大于5000V即火花放电，也就是副线圈输出电压最大值
由于是理想变压器有
所以实现燃气灶点火的条件是
故B正确，C错误；
D．引发电火花利用的是尖端放电，所以钢针更容易引发电火花，故D错误。
故选B。
7．如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远
处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均
视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶400
B．输电线上损失的功率为250W
C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为995∶22D．图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器一定会被击穿
【答案】B
【详解】A．根据理想变压器电压比等于匝数比可得，升压变压器原、副线圈的匝数之比为
故A错误；
B．升压变压器副线圈电流为
则输电线上损失的功率为
故B正确；
C．用户端得到的功率为
则降压变压器副线圈电流为
则降压变压器原、副线圈中的电流之比为
故C错误；
D．由题意可知降压变压器副线圈的最大电压为
对于图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器，由于与电容器串联的灯泡会分到一定电压，所以电容器两
端最大电压不一定大于250V，则电容器不一定会被击穿，故D错误。
故选B。
8．（多选）如图甲所示为一个小型起重机的电路图，M为电动机，理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1，原
线圈接在 的交流电源上，电流表的示数为2A，额定功率为4W的指示灯正常发光，其中
电动机通过轻绳拉着质量为2kg的重物以0.5m／s的速度匀速上升，如图乙所示。不计一切摩擦，电表均视为
理想电表。重力加速度大小取 ，下列说法正确的是（ ）A．通过电流表的电流方向每秒变化100次 B．电压表的示数为14.1V
C．电动机线圈的电阻为6.25Ω D．电动机的效率为62.5％
【答案】AD
【详解】A．根据交流电源的表达式可知周期为
一个周期内电流方向改变两次，则通过电流表的电流方向每秒变化100次，故A正确；
B．根据交流电源的表达式可知原线圈输入电压有效值为
则副线圈输出电压有效值为
则电压表的示数为 ，故B错误；
CD．通过指示灯的电流为
则通过电动机的电流为
则电动机的电功率为
电动机的输出功率为
动机的热功率为
解得电动机线圈的电阻为
电动机的效率为故C错误，D正确。
故选AD。
9．如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数为 ，连接一个理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数 可以通过
滑动触头 调节，副线圈接有定值电阻 和压敏电阻 ，压敏电阻的阻值 与所受压力大小 的对应关系如图
乙所示。物块 置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。下列说法正确的是（ ）
A．只减小物块对 的压力，电流表的示数减小
B．只增大物块对 的压力， 两端的电压增大
C．只将滑动触头 向左滑动，电流表的示数增大
D．只将滑动触头 向右滑动， 两端的电压增大
【答案】D
【详解】A．只减小物块对 的压力，则R阻值减小，次级电阻减小，次级电流变大，则初级电流变大，即电
流表的示数变大，选项A错误；
B．只增大物块对 的压力，则R阻值变大，因次级电压不变，可知 两端的电压减小，选项B错误；
C．只将滑动触头 向左滑动，次级匝数减小，根据则次级电压减小，次级电流减小，根据P=I2R可知，次级功
率减小，则初级功率也减小，初级电流减小，即电流表的示数减小，选项C错误；
D．只将滑动触头 向右滑动，次级匝数增加，则次级电压变大，则 两端的电压增大，选项D正确。
故选D。
10．如图甲、乙所示为某家庭应急式手动发电机的两个截面示意图。推动手柄使半径为r的圆形线圈a沿轴线
往复运动，其运动的 图像为如图丙所示的正弦曲线，最大速度为 。已知线圈匝数为n，电阻不计，所在
位置磁感应强度大小恒为B，理想变压器原、副线圈匝数之比为k，两灯泡电阻均为R，A为理想交流电流表，
闭合开关S，下列说法正确的是（ ）A． 两端电压最大值为
B．电流表A的读数为
C．线圈a的输出功率为
D．若断开开关S， 中电流不变，原线圈中电流亦不变
【答案】C
【详解】
A．由 图像可知，发电机产生正弦式交流电，产生电压的最大值为
根据原副线圈匝数比，副线圈电压即 两端电压最大值为
A错误；
B．副线圈电压有效值为
两灯泡并联总电阻为 ，电流表A的读数为
B错误；
C．理想变压器线圈a的输出功率为
C正确；
D．若断开开关S，副线圈电压不变，则 中电流不变，但副线圈电流减半，则原线圈中电流减半，D错误。
故选C。