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专题13 恒定电流与交变电流
一、单选题
1．（2024·山东淄博·一模）阿秒（as）光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可
用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知
，电子所带电荷量为
，氢原子核外电
子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为
。目前阿秒光脉冲的最短时间为43as，电子绕氢原子
核一周的时间约为该光脉冲时间的（ ）
A．2.8 倍
B．3.7 倍
C．4.2 倍
D．5.5 倍
【答案】B
【详解】根据电流定义式可得
可得电子绕氢原子核一周的时间为
则有
故选B。
2．（2024·北京丰台·一模）出现暴风雪天气时，配备航空燃油发动机的某型号“除雪车”以20km/h 的速
度匀速行驶，进行除雪作业。直径约为30cm 的吹风口向侧面吹出速度约30m/s、温度约700℃、密度约
的热空气。已知航空燃油的热值为
，根据以上信息可以估算出以下哪个物理量
（ ）
A．除雪车前进时受到的阻力
1
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B．除雪车吹出热空气时受到的反冲力
C．除雪车进行除雪作业时消耗的功率
D．除雪车进行除雪作业时单位时间消耗的燃油质量
【答案】B
【详解】A．由于匀速行驶，所以除雪车前进时受到的阻力为
由于不知除雪车牵引力的功率，故不能求阻力，A 错误；
B．以热空气为研究对象，根据动量定理，有
解得，反冲力的大小为
B 正确；
C．由于知道铲雪车的热值，所以根据条件可以求出铲雪车的热功率
除雪车进行除雪作业时消耗的功率等于热功率与车匀速行驶牵引力的功率之和，牵引力功率未知，故不能
求除雪车进行除雪作业时消耗的功率，C 错误；
D．除雪车进行除雪作业时单位时间消耗的燃油质量等于发热消耗的燃油质量与车前进消耗的燃油质量之
和，根据已知条件，不能求出，D 错误。
故选B。
3．（2024·北京丰台·一模）如图所示为一个简易的高温报警器原理图。
为热敏电阻，S 为斯密特触发器，
其工作特点为当A 端电势上升到高电势1.6V 时，Y 端从高电势跳到低电势0.25V；当A 端电势下降到低电势
0.8V 时，Y 端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3~5V，下列说法正确的是（ ）
2
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A．A 端为高电势时蜂鸣器报警
B．温度升高，热敏电阻阻值增大
C．滑片P 向b 端移动，可提高温度报警器的报警温度
D．若无斯密特触发器，可通过将
与
调换位置实现同样的功能
【答案】C
【详解】A．A 端为高电势时，Y 端从高电势跳到低电势，小于蜂鸣器工作的电压，不报警，A 错误；
B．温度升高，热敏电阻阻值减小，B 错误；
C．滑片P 向b 端移动，连入电路中电阻减小，根据串联电路特点，有
若使报警不变，则A 端电势不变，
应减小，即温度升高，所以滑片P 向b 端移动，可提高温度报警器的
报警温度，C 正确；
D．若无斯密特触发器，将
与
调换位置后，当温度升高时，
阻值减小，A 端电势升高，蜂鸣器工作，
当温度降低时，
阻值增大，A 端电势降低，蜂鸣器不工作，与斯密特触发器的工作特点不同，D 错误。
故选C。
4．（2024·辽宁·一模）自耦变压器是一种初、次级间无需绝缘的特种变压器，其输出和输入共用同一组线
圈。如图甲所示的自耦变压器，环形铁芯上只绕有一个匝数
的线圈，通过滑动触头P 可以改变负
载端线圈的匝数。已知输入端a 与线圈触点M 间的线圈匝数为50 匝，定值电阻
，
，滑
3
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动变阻器
的总阻值足够大，交流电压表为理想电表，线圈电阻不计、忽略漏磁。当在a、b 端输入如图
乙所示的交变电流时，则下列说法正确的是（ ）
A．通过定值电阻
的电流方向每秒改变50 次
B．当P 滑至M、K 旋至c 时，电压表的示数为208V
C．当P 滑至M、K 旋至c 时，定值电阻
消耗的功率为169W
D．若P 滑至M、K 旋至d，当滑动变阻器
消耗的功率最大时，
接入的阻值为
【答案】C
【详解】A．由乙图知，交流电频率
通过定值电阻
的电流方向每秒改变100 次，故A 错误；
B．当P 滑至M、K 旋至c 时
根据
4
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得
故B 错误；
C．
两端电压
定值电阻
消耗的功率为
故C 正确；
D．若P 滑至M、K 旋至d，等效电路如图
当
时，即
=
时，滑动变阻器
消耗的功率最大，故D 错误。
故选C。
5．（2024·浙江·二模）华为在2023 年10 月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩，
其最大输出电流为600A，充电电压范围为200V 至1000V，并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电
需求智能分配所需充电功率。某天，小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验，其车总质量为
1.6t，所用电池组规格为“360V，
”（内阻不能忽略），车上显示屏显示此次充电电量由
充到
用时10 分钟，本次充电共消费60 元（充电桩计费规则为每度电2 元）。经他几天实测，显示屏电量
5
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由
下降到
共行驶了120 公里，已知他的车行驶时的阻力为车重的0.02 倍，则（ ）
A．充电桩上标识的“600kW”表示给各车充电时的平均功率
B．小振本次充电的平均功率约为300kW
C．小振本次充电的充电效率约为
D．小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为
【答案】C
【详解】A．根据最大充电电流与最大充电电压可知，
指的是最大充电功率。而最大功率
由于“充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率”，所以充电桩的平均充电功率
必定小于最大功率，故A 错误；
B．本次充电时的平均功率约为
故B 错误；
C．充电效率约为
故C 正确；
D．机械效率约为
故D 错误。
故选C。
6
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6．（2024·广东茂名·一模）如图（a）所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所.机器人内电池的容
量为
，负载
时正常工作电流约为
，电池容量低于20%时不能正常工作，此时需要用充
电器对其进行充电，充电器的输入电压如图（b）所示.下列说法正确的是（ ）
A．充电器的输入电流频率为
B．充电器的输入电压瞬时表达式为
C．机器人充满电后电池的电量为
D．机器人充满电后，负载
时大约可以持续正常工作
【答案】D
【详解】A．由图可知交变电压的周期为
，根据
，可知电流频率为
，故A 错误；
B．由图可知周期为0.02s，则角频率为
充电器的输入电压的瞬时值表达式为
，故B 错误；
CD．机器人充满电后电池的电量
正常工作可用电量为
，由
，可知负载
时大约可以持续工作4h，故C 错误，D 正确。
故选D。
7．（23-24 高三上·江苏无锡·期末）太阳能电池在空间探测器上广泛应用。某太阳能电池在特定光照强度
下工作电流I 随路端电压U 变化的图线如图中曲线①，输出功率P 随路端电压U 的变化图线如图中曲线②。
图中给出了该电池断路电压U0和短路电流I0。当路端电压为U1时，工作电流为I1，且恰达到最大输出功率
P1，则此时电池的内阻为（ ）
7
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A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据题意可知，太阳能电池的电动势为
，路端电压为U1时，太阳能电池的总功率为
太阳能电池内阻的功率为
根据
联立可得
故选C。
8．（2023·四川眉山·一模）某同学设计的水量计原理如图（a）所示：电源（E＝3V，r＝0.5Ω）；电压表V
（量程3V，内阻约3kΩ）；定值电阻（
）；滑动变阻器R（用长3m、横截面积
且涂有
绝缘漆的金属丝紧密缠绕在圆柱形瓷筒上，使用前刮掉与滑片P 接触部分的绝缘漆），图（b）所示为备选
金属丝及其参数。两根相同弹簧的形变始终在弹性限度内，容器中无水时，滑片P 在上端a。下列分析正
8
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确的是（ ）
三种材料在20℃时的电阻率
材料
铜
铝
镍铬合金
图（b）
A．金属丝可选铜丝
B．V 表的示数范围约为0～2.7V
C．V 表的示数U 与水的质量m 成正比
D．若将V 表刻度盘转换为水的质量刻度盘，则刻度是不均匀的
【答案】C
【详解】A．根据电阻定律，铜丝的电阻为
可知铜丝的电阻过小，电压表示数变化不明显，金属丝不可选用铜丝，故A 错误；
B．由A 分析可知，金属丝应选用镍铬合金，镍铬合金的电阻为
V 表的示数最大值为
9
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故V 表的示数范围约为0～2.5V，故B 错误；
CD．设容器中加水后，每根弹簧的下降的距离为
，根据平衡条件可得
V 表的示数为
则
故V 表的示数U 与水的质量m 成正比，若将V 表刻度盘转换为水的质量刻度盘，则刻度是均匀的，故C 正
确，D 错误。
故选C。
9．（2024·海南·一模）如图所示，理想变压器为自耦变压器，原线圈接交流电源的两端，理想电压表
的
读数恒为
，副线圈接阻值为
的定值电阻和滑动变阻器R。调节自耦变压器以及滑动变阻器的滑片，当
理想电压表
的读数为
时，电源的输入功率为P，则滑动变阻器R 消耗的功率为（ ）
A．
B．
C．
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D．
【答案】D
【详解】当初级电压为U1时，电压表
的读数为
，可知此时R0和R 两端的电压之和为U1-U2，则此时
次级电流为
变阻器R 消耗的功率为
故选D 。
10．（2024·新疆乌鲁木齐·二模）小宁和父亲一起将一个废旧变压器改装成一个小电焊机。他们先将废旧
变压器的副线圈拆下，在铁芯上原来副线圈处用较粗的导线缠绕几圈后成为新的副线圈，该副线圈的一端
引线与工件连接，另一端引线与焊钳连接，便将废旧变压器改装成了小电焊机。焊接工件时，利用被焊钳
夹着的电焊条与工件间产生的高温电弧来熔化电焊条和被焊工件。若焊接处的电阻不变，将变压器视作理
想变压器，当小电焊机副线圈的匝数变为原来的
时，原线圈的输入功率变为原来的（ ）
A．2 倍
B．4 倍
C．
倍
D．
倍
【答案】D
【详解】根据变压器变压比
可知，当副线圈
的匝数变为原来的
时，副线圈两端的电压
也变为原来的
，根据
可知，副线圈的输出功率变为原来的
，根据理想变压器
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所以，原线圈的输入功率变为原来的
。
故选D。
11．（2024·湖南长沙·模拟预测）同学们在学校操场上做摇绳发电实验，用手机软件测得当地的磁感应强
度如下表所示，其中
轴正方向为水平由南向北，
轴正方向为水平自东向西，轴正方向为竖直向上。
两位同学各握长金属软绳
的一端，以平行于
轴方向的
为轴匀速摇动绳子，周期为
，摇绳
过程中金属软绳
与轴
所围成的面积可视为恒值
，将
接到灵敏电流计两端，如下图所示。
已知电路总阻值为
，图中金属软绳在最高位置。则下列说法正确的是（ ）
方向
磁感应强度
A．该学校位于地球南半球
B．金属软绳在最高位置时电路中的感应电流为0
C．摇绳发电得到的是正弦式交流电，电动势的峰值为
D．金属软绳从最高位置运动到最低位置的过程中，通过电流计的电荷量为
【答案】C
【详解】A．依题意，该学校位置处的地磁场具有竖直向下的分量和由南指向北的分量，可知位于北半球。
故A 错误；
B．由图可知，金属软绳在最高位置时具有水平方向的线速度，垂直切割竖直方向的磁感线，电路中的感
应电流不为零。故B 错误；
C．依题意，地磁场的磁感应强度为
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摇绳发电得到的是正弦式交流电，电动势的峰值为
其中
联立，解得
故C 正确；
D．金属软绳从最高位置运动到最低位置的过程中，磁通量的变化量为
根据法拉第电磁感应定律，可得
又
通过电流计的电荷量为
联立，解得
故D 错误。
故选C。
二、多选题
12．（2024·河南开封·二模）小明同学设计了一个手动发电式电筒，装置简化如图。装置左侧是一个半径
为
的水平圆盘，当圆盘绕轴心匀速转动时，固定在圆盘边缘处的小圆柱带动T 形绝缘支架在水平
方向往复运动，T 形支架进而驱动导体棒在光滑的水平导轨上运动，导体棒运动的速度随时间变化的关系
为
。导轨间距
，导轨间存在垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度
，导轨
右端连接一理想变压器，其输出端给两个额定电压为2V 的灯泡供电，两灯泡刚好正常发光，线圈、导线
及导轨电阻不计，电压表为理想电压表。下列说法正确的是（ ）
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A．当T 形支架运动到圆盘最左端时，电压表的示数为0
B．理想变压器的匝数比为
C．变压器输出电流的频率为2Hz
D．圆盘转动的角速度为
【答案】BD
【详解】
A．导体棒切割磁感线产生的感应电动势的瞬时值
感应电动势的峰值为
。电压表示数为感应电动势的有效值
电压表示数一直为
不变，故A 错误；
B．变压器原线圈电压
变压器副线圈电压
理想变压器的匝数比
故B 正确；
D．由速度公式可知，圆盘转动的角速度
故D 正确；
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C．变压器输出电流的周期
变压器输出电流的频率为
故C 错误。
故选BD。
13．（2024·全国·一模）如图甲所示为某品牌漏电保护器，其内部结构及原理如图乙所示，虚线框内为漏
电检测装置，可视为理想变压器，其中原线圈由入户的火线、零线在铁芯上双线并行绕制而成，副线圈与
控制器相连。当电路发生漏电时，零线中的电流小于火线，从而使副线圈中产生感应电流，通过控制器使
线路上的脱扣开关断开，起到自动保护的作用。若入户端接入
的交变电流，则
（ ）
A．入户端接入的交变电流方向每秒变化100 次
B．当用电器发生短路时，该漏电保护器会切断电路
C．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量始终为0
D．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加
【答案】AC
【详解】A．根据公式可知
对于正弦交流电来说，一个周期电流方向变两次，所以入户端接入的交变电流方向每秒变化100 次，A 正
确；
CD．当无漏电时，火线和零线中的电流等大反向，在副线圈中的磁通量始终为零，副线圈中不产生感应电
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流， D 错误，C 正确；
B．当用电器发生短路时，火线和零线中的电流等大反向，该漏电保护器不会切断电路，B 错误。
故选AC。
14．（23-24 高三上·安徽·期末）如图为远距离输电线路示意图，由发电机、理想升压变压器、理想降压变
压器、用户等组成。发电机矩形线框的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r（很小），在磁感应强度为B
的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω 匀速转动。升压变压器原、副线圈的匝数比为k1，降压变压器原、副线
圈的匝数比为k2。已知升压变压器和降压变压器之间的输电线总电阻为R1，用户总电阻为R2，电流表为理
想电表，初始时开关S 闭合。下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数
B．电阻R1、R2消耗的功率之比为
C．电阻R1、R2消耗的功率之比为
D．若用户数量增加，则升压变压器的输入功率一定减小
【答案】AC
【详解】A．从图示位置开始，矩形线框产生正弦式交流电
其有效值为
由等效电阻可知，升压变压器的等效电阻为
所以电流表的示数为
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故A 正确；
BC．电阻R1、R2消耗的功率之比
故B 错误，C 正确；
D．若用户数量增加，输出功率变大，则输入功率也变大，故D 错误。
故选AC。
15．（2024·河南周口·二模）如图是差动变压器式位移传感器的简化模型。两组匝数相等的副线圈上下对
称分布，在ab 端输入稳定的正弦式交流电，电压有效值为
，cd 间输出电压有效值为
。初始时，铁
芯两端与副线圈平齐，铁芯上下移动过程中始终有一端留在副线圈内，则铁芯（ ）
A．向上移动，
减小
B．向下移动，
增大
C．静止不动，增大
则
不变
D．向上移动一段距离后，增大
则
减小
【答案】BC
【详解】根据差动变压器式位移传感器的工作原理可知，当磁芯在中间位置时，输出电压不变，一旦向上
或者向下移动，将在次级线圈间感应出差分电压，故铁芯向上或向下移动，
都会增大，铁芯静止不动，
即使增大
，但
依然不变。
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故选BC。
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