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押广东卷选择题 9
交变电流
高考对于这部分知识点主要以创设的情景或者模型进行命题，强化对物理基本概念、基本规律的考核。
试题的呈现形式丰富，提问角度设置新颖。主要考查的知识点有：交变电流和变压器。
常考考点 真题举例
理想变压器两端功率的计算 2023·广东·高考真题
有效值的定义 根据有效值计算焦耳热 2022·广东·高考真题
理想变压器两端功率的计算 2021·广东·高考真题
考点 1：交变电流
1、线圈不同初始位置对应的关系式
初始位置 分析 图像
线圈从中性面 当线圈平面转到中性面时，S⊥B，Φ最大，
位置开始转动 ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。线
圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变
一次。一个周期内线圈两次通过中性面，因
此电流的方向改变两次。则i－t图像为正弦
函数图像，函数式为i＝I sinωt。
m
线圈从垂直中 线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最
性面位置开始 大，e最大，i最大，电流方向不改变。则i－
转动 t 图像为余弦函数图像，函数式为 i＝
I cosωt。
m
2、线圈在中性面位置开始计时交变电流的变化规律
函数 图象磁通量 Φ＝Φ ·cos ωt＝BScos ωt
m
电动势 e＝E ·sin ωt＝nBSωsin ωt
m
电压 u＝U ·sin ωt＝sin ωt
m
电流 i＝I ·sin ωt＝ sin ωt
m
3、感应电动势的求解方法
不同情景的分析方法如下：
情景图
一段直导线(或 绕一端转动的 绕与B垂直且在导线框平
研究对象 回路(不一定闭合)
等效成直导线) 一段导体棒 面内的轴转动的导线框
表达式 E＝n E＝BLvsin θ E＝BL2ω E＝NBSωsin(ωt＋φ)
0
4、交变电流的四个值
物理含义 重要关系 适用情况
交变电流某一时刻的 e＝E sin ωt
m
瞬时值 计算线圈某时刻的受力
值 i＝I sin ωt
m
确定用电器的耐压值，如
E ＝nBSω
m
最大值 最大的瞬时值 电容器、晶体管等的击穿
I ＝
m 电压
①计算与电流热效应相关
对正（余）弦式交流
的量，如功、功率、热量
跟交变电流的热效应 电： 等；②交流电表的测量
有效值
等效的恒定电流值 E＝，U＝ 值；③电气设备所标注的
额定电压、额定电流；④
I＝
保险丝的熔断电流
交变电流图像中图线
＝n 计算通过电路某一截面的
平均值 与时间轴围成面积与
＝ 电荷量：q＝·t
时间的比值
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
直
生的焦耳热分别为Q 、Q ，若Q ＝Q ，则交变电流的有效值I＝I (直流有效值也可
交 直 交 直 直
以这样算)。正余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若图像部分是正弦
(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求解。交流的最大值是有效值的倍仅适用
m m
于正(余)弦式交变电流。
考点 2：变压器和远距离输电
1、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
＝，若n>n，为降压变压器，若n<n，为
1 2 1 2
电压关系
升压变压器。
只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，
电流关系
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：电压关系：＝＝
说明 ＝…＝；功率关系：P＝P＋P＋P＋…＋
1 2 3 4
P；电流关系：nI＝nI＋nI＋nI＋…＋
n 1 1 2 2 3 3 4 4
nI
n n
2、理想变压器动态问题的分析方法：
分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路
欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定；
分析该类问题的一般思维流程如下所示：
3、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
输电电流 I ＝＝＝
线
电源回路和输送回路 ＝，＝，P＝P
1 2
输送回路和用户回路 ＝，＝，P＝P
3 4
输电线上损耗的电功率 P ＝P－P′（P为输送的功率，P′为用户所得功率）=ΔU·I （ΔU
损 线
为输电线路上损失的电压，I 为输电线路上的电流）=IR （I 为输
线 线 线
电线路上的电流，R 为线路电阻）=（ΔU为输电线路上损失的电
线
压，R 为线路电阻）
线
输电过程的电压关系
输电过程功率的关系
降低输电损耗的两个途 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
径 阻率小的材料做导线；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，要减小电流，必须提高输电电压。
动态分析的两种方法 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、电功率等随负载电阻的变化情况。
1．（2023·广东·高考真题）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．
2．（2022·广东·高考真题）图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，
，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电
阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线
圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等 B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值 D．两电阻消耗的电功率相等
3．（2021·广东·高考真题）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产
生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电
路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的频率为10Hz
B．副线圈两端电压最大值为3V
C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
单选题
1．（2024·广东揭阳·二模）如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，副线圈接一定
值电阻。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁
场的磁感应强度大小为B，线圈的匝数为N，转动的角速度为 ，ab边的长度为L，ad边的长度为L，线
1 2圈电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈两端电压的有效值为
B．若仅增大线圈的转速，则通过定值电阻的电流减小
C．若仅增大变压器原线圈的匝数，则通过定值电阻的电流减小
D．若仅增大定值电阻的阻值，则原线圈两端的电压增大
2．（2024·广东茂名·二模）某兴趣小组在校园内进行科学小实验，实验场地所处的磁场可视为方向竖直向
下，大小 的匀强磁场，兴趣小组使长为3m、宽为1m、匝数为100的金属线框以角速度
匀速转动，再利用原、副线圈匝数比为1∶100的理想变压器使“12V，9W”电风扇正常工作，线
框及电线电阻不计，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当线框平面与地面平行时产生的电动势最大
B．电风扇的内阻为16Ω
C．为了使电风扇能正常工作，需把电风扇与一个阻值 的电阻串联
D．金属线框感应电动势的峰值为0.15V
3．（2024·广东广州·二模）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 2A．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
4．（2024·广东·二模）小型发电机的工作原理如图甲所示，两磁极之间可视为匀强磁场，发电机产生的交
变电流的电动势随时间变化的关系图像如图乙所示，将线圈与阻值为 的定值电阻相连。不计线圈内阻。
下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流的频率为
B． 时，线圈平面转到中性面位置
C． 内，通过线圈的电荷量为
D．如把击穿电压为 的电容器接在发电机两端，电容器刚好不会被击穿
5．（2024·广东惠州·一模）某电动汽车在充电过程中，可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V，输
入功率为6.6kw，副线圈的电流为15A，副线圈通过相关设备连接汽车电池，电池容量为33kwh。忽略充
电过程中的能量损耗，则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是（ ）
A．1：2，2.2h B．2：1，5h
C．2：1，2.2h D．1：2，5h
6．（2024·广东韶关·二模）如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会
产生如图乙所示的交变电流。已知发电机内阻 ，与其串联的白炽灯泡额定电压为9V、阻值为18Ω。
若该灯泡恰好正常发光，则该发电机（ ）A．输出电流的有效值为0.5A B．输出电流的最大值为0.5A
C．电动势的最大值为10V D．输出的交流电频率为50Hz
7．（2024·广东广州·一模）无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲，与蓄电池相连的受电
线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．供电线圈中电流的有效值为 B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C． 时受电线圈的感应电流最小 D． 时两线圈之间的相互作用力最大
8．（2024·广东·二模）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动，产生交变电流的 图像如图所示，
则（ ）
A．该交变电流的周期为0.5s
B．该交变电流的电流有效值为2A
C． 时，穿过线圈的磁通量为零
D． 时，穿过线圈的磁通量变化最快
9．（2024·广东江门·一模）如图甲所示为汽车的传统点火装置，称之为蓄电池点火系统。此装置的核心部
件是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端。在开
关闭合或断开的瞬间，将会在副线圈中产生脉冲高电压形成电火花，点燃可燃混合气体。图乙和图丙分别是原线圈、副线圈电压随时间变化的图像，则下列说法正确的是（ ）
A．原线圈的匝数比副线圈的匝数多
B． 至 间穿过副线圈的磁通量为零
C．开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相同
D．开关断开时比开关闭合时，更容易点燃混合气体
10．（2024·广东湛江·二模）一台交流发电机输出的电能经过升压变压器升压、远距离输送、降压变压器
降压后，再给用户使用。因为线路损耗，用户端获得的电压不足，下列改进方案最科学且经济的是
（ ）
A．仅增加升压变压器原线圈的匝数 B．仅增加升压变压器副线圈的匝数
C．仅增加降压变压器原线圈的匝数 D．仅增加降压变压器副线圈的匝数
单选题
11．（2024·天津·二模）有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，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。图图示时刻线圈平面与磁场方向平行，若转子带动线圈逆时针转动并向外输出电流，则下列说法正确
的是（ ）
A．线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势
B．线圈转动到如图所示位置时电流方向发生变化
C．线圈转动到如图所示位置时感应电流最大D．线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率无关
12．（2024·全国·一模）风力发电是一种绿色环保、清洁无污染的发电方式，我省近几年在多地部署了风
力发电装置。发电装置呈现风车外形，由三个叶片构成，风垂直吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内
部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电。已知叶片转动时可形成半径为60m的圆面，
某日平均风速为6m/s，风能向电能转化的效率为30%。发电机组输出电压为690V，经过变电站理想变压
器将电压升为10kV远距离输送。空气密度为 ，则下列说法正确的是（ ）
A．理想变压器的原、副线圈匝数比约为
B．该风力发电机的输出功率约为
C．该风力发电机的日发电量约为
D．若远距离输电线上损耗的功率不能超过 ，则输电线的电阻不能超过
13．（2024·山东聊城·一模）如图乙所示为某小型发电站高压输电示意图，图甲为升压变压器输入电压随
时间变化的图像。在输电线路起始端接入I、Ⅱ两个互感器，两互感器原副线圈的匝数比分别为200:1和
1：20，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，两电表图中未标出，输电线路总电阻r=20Ω，所有变
压器及互感器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．互感器I是电流互感器，互感器Ⅱ是电压互感器
B．输电线路上损耗的功率为200kWC．升压变压器的匝数比为
D．用户使用的用电设备增多，用户端电压U 保持不变
4
14．（2024·浙江·模拟预测）近年，无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。接收
线圈输出的交变电流经整流电路后变成直流给电池充电。发射线圈匝数为880匝，接收线圈匝数为40匝。
若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗。已知接收线圈输出电压约为
8V，则（ ）
A．发射线圈两端的电压大小约为220V
B．发射线圈与接收线圈中磁通量变化率相等
C．发射线圈与接收线圈中电流之比约为1：22
D．发射线圈与接收线圈中交变电流频率之比约为22：1
15．（2024·江西·模拟预测）如图所示的电路，理想变压器的原线圈通过理想交流电流表接在交流电源上，
副线圈接有两个完全相同的灯泡 、 、定值电阻R、电动机M和理想交流电压表。初始状态时开关断
开，现将开关闭合，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数变小 B．电压表的示数变大
C．灯泡 变暗 D．灯泡 变暗
16．（2024·浙江温州·二模）如图所示，矩形线圈abcd放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，绕垂直于磁场
的中心转轴 以300r/min的转速匀速转动，磁场分布在 的右侧，磁感应强度 。线圈匝数匝，面积 。理想变压器的原、副线圈匝数比 ，定值电阻 ，C为电
容器，电流表A为理想交流电表，不计矩形线圈的电阻，下列说法正确的是（ ）
A．矩形线圈产生的电动势最大值为
B．电流表示数为5A
C．变压器输出功率为200W
D．增大电容器的电容，电流表示数增大
17．（2024·湖南·二模）如图，面积为 、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为 的匀强磁
场中，绕垂直于磁感线的轴 匀速转动，转动角速度 ，通过滑环向外电路供电，图中的三
个灯泡 、 、 都标有“ ， ”字样。 标有“ ， ”字样，若它们都能正常发光，线圈电
阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．图示位置，线圈内的磁通量为0，感应电动势为0
B．原副线圈匝数比为
C．矩形线框的匝数
D．矩形线框的输出电压最大值为
