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专题12 恒定电流与交变电流
（考试时间：75 分钟试卷满分：100 分）
一、单项选择题（本题共12 小题，每小题5 分，共60 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题
目要求的,不选、多选、错选均不得分）
1．（2024·全国·校联考一模）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
【答案】B
【详解】A．根据
，可知，理想变压器的匝数比应为
，故A 错误；B．
发电机的输出功率为
，故B 正确；C．日
发电量为
，故C 错误；D．远距离输电线上的电流
，损耗功率
1
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，求得
，故D 错误。
故选B。
2．（2024·浙江金华·校联考模拟预测）如图所示为“高温”超导电缆，它能在
左右电阻降为零，
其输电损耗主要来自于循环冷却系统，如果用其替代普通电缆输电，可大大降低电能损失。某小型水电站
发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为250V，普通电缆总电阻为
。假定该水电站改用超导
电缆输电，保持输送电压不变，输电损失的功率为160W，若该损耗是普通电缆损耗的25%，则（
）
A．水电站的输送电压为250V
B．超导电缆中的输送电流为800A
C．普通电缆输电电线上损失的电压为8V
D．采用了高压输电，且升压变压器匝数比为1:100
【答案】D
【详解】C．普通电缆输电电线上损失的功率为
，由
，解得普通电缆输电电线上
的电流
，普通电缆输电电线上损失的电压为
，故C 错误；D．发电机的输出电
流为
，采用了高压输电，且升压变压器匝数比为
，故D 正
确； A．对升压变压器
，解得
，故A 错误；B．该水电站改用超导电缆输
电，保持输送电压不变，超导电缆中的输送电流为
，故B 错误。
故选D。
3．（2023·浙江杭州·校联考二模）如图是某一吸油烟机的用电参量铭牌，对此下列说法正确的是（
）
2
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A．抽油烟时电动机的输出功率为200W
B．主机和照明全部工作情况下的工作电流约为1.05A
C．图中电容为
，则在220V 电压下电容约为
D．额定频率为50Hz，即额定功率下，电机每秒钟转动50 转
【答案】B
【详解】A．由图可知，抽油烟时电动机的总功率为200W，但是抽油烟机的电动机必定存在内阻，故抽油
烟时电动机的输出功率小于200W，故A 错误；B．主机和照明全部工作情况下的工作电流约为
，故B 正确；C．电容为
，则在任意允许电压下电容都为
，故C 错误；D．
额定频率为
，是指交流电源的频率为
，故D 错误。
故选B。
4．（2023·四川成都·统考一模）图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮
标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P 接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油
箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电路中电流减小
B．
两端电压减小
C．整个电路消耗的功率增大
D．电源输出功率一定增大
【答案】C
【详解】A．当汽车加油时油箱内油面上升时，通过浮球和杠杆使触点P 向下滑动，滑动变阻器R 接入电
3
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路的电阻变小，整个电路的总电阻变小，电路中的电流变大，故A 错误；B．
两端电压
，由于电
路中的电流变大，所以
两端电压升高，故B 错误；C．整个电路消耗的功率
，由于电路中的电流
变大，所以整个电路消耗的功率增大，故C 正确；D．电源输出功率
，当
时，电源输出功率最大，因不知道电路中各个电阻的大小关系，所以无法判断电源输出功率的变化，故D
错误。
故选C。
5．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）某同学设计了如下电路，已知滑动变阻器总阻值为 R， 电源电动势
为E， 内阻为r，开关闭合时小灯泡正常发光，现将滑片从右向左滑动，各元件均可安全工作，下列说法
正确的是（ ）
A．小灯泡变亮
B．电流表A 示数先变小后变大
C．电压表V 示数先变小后变大D．电源的总功率先变小后变大
【答案】A
【详解】A．依题意，将滑片从右向左滑动，滑动变阻器与小灯泡并联的部分电阻越来越大，由串联分压
原理，可知小灯泡的电压一直增大，所以小灯泡将变亮。故A 正确；B．设滑动变阻器与小灯泡并联部分
的电阻为R0，则剩余部分电阻为（R-R0）由闭合电路欧姆定律，可得
，滑片从右向左滑动过程中，R0 增加，则干路电流增大。故B 错
误；C．根据
，可知电压表V 示数变小。故C 错误；D．根据
，易知随着干路电流的增
4
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加，电源的总功率也在增加。故D 错误。
故选A。
6．（2024·四川甘孜·统考一模）在如图所示的电路中，定值电阻
，
，
电容器的电容
，电源的电动势
，内阻不计，当开关
闭合电流达到稳定时，
处在电容器中间带电量
的油滴恰好保持静止，当开关
闭合后，则以下判断正确的是
（ ）
A．电容器上极板是高电势点
B．带电油滴加速向上运动
C．
两点的电势差
D．通过
的电量
【答案】D
【详解】AB．设电源负极电势为零，当开关
闭合前，电阻R5 中没有电流，电容器两端的电压等于电阻
R2 两端的电压，可知
，且a 端电势高，电容器内部的粒子带负电荷，当开关
闭合后，
a 端电势
，b 端电势
，电容器下极板电势高，上极板电势低，由于液滴
带负电，将加速向下运动，A、B 错误；C．开关
闭合后，a、b 两点间的电势差
，C
错误；D．开关
闭合前，电容器的带电量
，开关
闭合后，电容器的
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带电量
，由于开关
闭合前上极板电势高，开关
闭合后，下极板电
势高，因此通过
的电量
D 正确。
故选D。
7．（2023·海南·统考一模）如图，电阻为R 的导线围成面积为S 的单匝矩形金属框MNQP，金属框放置在
磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于MN 边且水平向右。金属框以角速度绕MN 边逆时针
（俯视）转动，规定沿MPQN 方向为电流正方向，以金属框转至图示位置（金属框平面与磁场方向平行）
时为计时起点，则金属框中的感应电流瞬时值（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】电动势的瞬时值
，电流的瞬时值
。
故选C。
8．（2024·海南·校联考一模）闭合回路中的交变电流在1 个周期内的
图像如图所示，其中图线的ab 段
和bc 段均为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为（ ）
A．
B．
C．
D．
6
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【答案】B
【详解】设该交变电流的有效值为，则有
，解得
，
故选B。
9．（2023·浙江温州·统考一模）风力发电是一种绿色清洁能源。根据电磁感应的基本原理，风力发电可建
立如下模型，叶片长度为l 的风轮机在风的驱动下，带动内部匝数为N 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁
场的轴匀速转动。设通过矩形线圈的磁通量
随时间t 按正弦规律变化，周期为 T，磁通量最大值为
，
空气密度为ρ，风速为 v，风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积，发电机将风的
动能转化为电能的效率为η，下列说法正确的是（ ）
A．发电机线圈在0.5T 时刻输出的瞬时电压为0
B．发电机线圈输出电压的有效值为
C．发电机的发电功率
D．若风速加倍，则发电机的发电功率将变为4 倍
【答案】C
【详解】A．发电机线圈在0.5T 时刻，磁通量为零，磁通量变化率最大，则感应电动势最大，故A 错误；
B．发电机线圈电动势的有效值为
，因为内外电阻关系未知，所以无法确定输出电
压，故B 错误；CD．单位时间吹过风的质量为
，根据能量守恒，发电机的发电功率
，若风速加倍，则发电机的发电功率将变为8 倍，故C 正确D 错误。
故选C。
10．（2023·广东·统考二模）“西电东送”是我国西部大开发的标志性工程之一．如图是远距离输电的原
理图，假设发电厂的输出电压
恒定不变，输电线的总电阻保持不变，两个变压器均为理想变压器．下列
说法正确的是（ ）
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A．若输送总功率不变，当输送电压
增大时，输电线路损失的热功率增大
B．在用电高峰期，用户电压
降低，输电线路损失的热功率增大
C．当用户负载增多，升压变压器的输出电压
会增大
D．当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率会增大
【答案】B
【详解】A．若输送总功率不变，当输送电压
增大时，输电线路中电流变小，由
，可知输电线
路损失的热功率变小，故A 错误；B．在用电高峰期，用户电压
降低，电路中电流变大，由
，可
知输电线路中电流变大，输电线路损失的热功率增大，故B 正确；C．由于发电厂输出电压恒定不变，根
据
，可知升压变压器的输出电压U2 不变，故C 错误；D．当用户负载增多，通过用户用电器的电
流频率不会变化，故D 错误。
故选B。
11．（2024·山东·模拟预测）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈通以图乙所示的交
流电后，理想电流表A1示数为0.5 A，副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、定值电阻R、理想电流表A2以
及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态。以下说法正确的是（ ）
A．原线圈两端电压的瞬时值表达式e=220sin100πt（V）
B．若输入的交流电频率增大，发现A2示数减小，则虚线框内可能是电容器
C．熔断器的熔断电流应该不小于5A
D．若原线圈输入电压改为500 V 的恒定电压，则A2示数将增大
【答案】C
【详解】A．由图乙可知，交变电流电压的最大值为
，周期为
，由电压瞬时值表达式为
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可得，原线圈两端电压的瞬时值表达式为
，故A 错误；B．若输入
的交流电频率增大，发现A2 示数减小，说明虚线框内的用电器对高频交变电流的阻碍较大，所以虚线框
内的用电器为电感器，故B 错误；C．理想电流表A1 示数为0.5A，由公式
，解得
，所以熔
断器的熔断电流应该不小于5A，故C 正确；D．理想变压器的工作原理为互感，所以理想变压器对恒定电
流不起作用，即若原线圈输入电压改为500V 的恒定电压，则A2 示数将变为零。故D 错误。
故选C。
12．（2024·江西赣州·赣州中学校考模拟预测）如图甲所示，自耦变压器的原线圈与N 匝、半径为r 的圆
形线圈（图中未画全）相连，副线圈与定值电阻R 构成回路，图示位置副线圈的匝数为原线圈匝数的。
线圈内有垂直线圈平面向里的磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化（B0，T 已知）。不考虑电阻随温度
的变化以及线圈的电阻，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈输入的瞬时电压为
B．通过定值电阻R 的电流为
C．若磁感应强度的变化周期减小，则变压器的输出功率将增大
D．若自耦变压器的滑片P 逆时针转动，则通过原线圈的电流减小
【答案】C
【详解】A．由图乙可得磁感应强度为
，由法拉第电磁感应定律得圆形线圈中产生的感应电
动势为
，所以原线圈两端的最大电压为
，原线圈输入的
瞬时电压为
，A 错误；B.由
，可得
，有效值为
，
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可得
，通过定值电阻R 的电流为
，可得
，B 错误：C．若磁感应强
度的变化周期减小，则感应电动势的最大值增大，有效值增大，副线圈两端的电压增大，定值电阻消耗的
电功率即变压器的输出功率将增大，C 正确；D．自耦变压器的滑片逆时针转动，副线圈的匝数增大，副
线圈两端的电压增大，通过副线圈的电流增大，由
，可知通过原线圈的电流增大，D 错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共2 小题,每小题5 分,共10 分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目
要求的。全部选对的得5 分,选对但不全的得3 分,有选错的得0 分）
13．（2024·河南·校联考模拟预测）（多选）如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2、
R3为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R₄ 的滑片P 向a 端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．电阻R₁ 两端的电压减小
B．电阻R₂ 消耗的功率减小
C．电阻R₃ 消耗的功率减小D．通过R₄ 的电流减小
【答案】BD
【详解】等效电路如图所示
当滑动变阻器
的滑片P 向端滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，
内电压降低，路端电压
增大，
两端的电压等于路端电压，则知
两端的电压增大，通过
的电流
增
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大，通过
的电流减小，
消耗的功率减小，加在
两端电压
也减小，加在
上的电压增大，因
此通过
的电流增大，
消耗的功率增大，流过
的电流减小。
故选BD。
14．（2024·广西贵港·统考模拟预测）（多选）如图所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电
路图，线路电阻为
，开关
、
均闭合，各用电器均正常工作，某时发现指示灯
亮度增加了，可能的
原因是（ ）
A．输入电压
变小
B．输入电压
变大
C．电阻
变大
D．电饭锅煮饭结束，变为保温状态
【答案】BD
【详解】A．输入电压
变小，则有副线圈输出电压
变小，副线圈的总电流变小，指示灯
的电流变小，
亮度减小，A 错误；B．输入电压
变大，则有副线图输出电压
变大，副线圈的总电流变大，指示灯
的电流变大，亮度增加，B 正确；C．电阻
变大，副线圈的总电流减小，指示灯
的电流减小，亮度减小，
错误；D．电饭锅变为保温状态，副线圈的输出功率减小，副线图的总电流减小，线路电阻
两端电压
减小，副线圈输出电压不变，则有指示灯L 两端电压增大，电流增大，亮度增加，D 正确。
故选BD。
三、计算题（本题包括3 小题，10 分+10 分+10 分共30 分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理
演算过程，只写出最终结果的不得分）
15．（2023·山东青岛·统考模拟预测）利用电动机搭建如图所示电路来提升重物，M 为电动机，R0、R1为
电阻箱。当闭合S0、S2，断开S1，调节
时，电流表示数1A，稳定时电动机恰好能以2m/s 的速度
匀速提升重4N 的物体；当闭合S0、S1、S2，调节
，
时，电流表示数1.6A，稳定时电动
机又恰好能以2m/s 的速度匀速提升重4N 的物体。不计空气阻力、电流表内阻和电机内部摩擦。求：
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（1）电动机的内阻；
（2）电源电动势E 和内阻r。
【答案】（1）
；（2）36V，3Ω
【详解】（1）由于两次电动机均恰好能以2m/s 的速度匀速提升重4N 的物体，故两次流过电动机的电压
相等。故当S0、S1、S2 均闭合时，流过电阻箱R1 通过的电流
此时电阻箱R1 两端电压为
根据并联电路的规律可知，电路中电动机两端的电压为
故根据只闭合S0、S2，断开S1 时情况可知，电动机的总功率为
故根据物体的运动情况可知，电动机的输出功率与牵引力的功率相等，故电动机的输出功率为
故电动机内阻消耗的热功率公式为
根据非纯电阻电路热功率的公式，在只闭合S0、S2，断开S1 时有
得
（2）当只闭合S0、S2，断开S1 时，由闭合电路欧姆定律及串并联电路的规律得
当S0、S2，S1 均闭合时，由于电动机两端的电压不变，由闭合电路欧姆定律及串并联电路的规律得
代入数据解得E＝36V，r＝3Ω
【点睛】处理本题个关键在于明确电动机两端的电压及其功率均为发生变化。明确非纯电阻总功率与各部
分功率的关系。结合闭合电路的欧姆定律及串并联电路的规律进行解答即可。
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16．（2023·江苏徐州·校考模拟预测）如图甲所示为小型发电机的示意图，n=10 匝的线圈逆时针匀速转动。
从中性面开始计时产生的电动势随时间变化规律如图乙所示。发电机线圈内阻r=1Ω，外接灯泡电阻
R=3Ω。求：
（1）t=2.5×10-3s 时穿过线圈的磁通量大小；
（2）线圈转动一周过程中灯泡上消耗的电能。
【答案】（1）
；（2）0.54J
【详解】（1）穿过线圈的磁通量最大值
t=2.5×10-3s 时穿过线圈的磁通量大小
（2）由图可知电动势的最大值
则电动势的有效值为
线圈转动一周过程中灯泡上消耗的电能
17．（2012·高二课时练习）有一台内阻为1 Ω 的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、
副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22 个班，每
班有“220 V 40 W”灯6 盏，若保证全部电灯正常发光，则
（1）发电机的输出功率多大？
（2）发电机的电动势多大？
（3）输电效率为多少？
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【答案】（1）5 424 W；（2）250 V；（3）97.3%
【详解】（1）降压变压器的输出功率为P=40×22×6 W=5 280 W
降压变压器副线圈的电流I4=
×6×22 A=24 A
降压变压器原线圈的电流I3=
I4=
×24 A=6 A
输电线损失的功率ΔP=I3
2R=144 W
所以输入功率P=5 280 W＋144 W=5 424 W
（2）降压变压器原线圈电压为U3=
U4=4×220 V=880 V
输电线上损失的电压为ΔU=I3R=24 V
升压变压器的输出电压为U2=880 V＋24 V=904 V
所以发电机原线圈电压U1=
U2=
×904 V=226 V
发电机原线圈中电流为I1=
I2=4×6 A=24 A
发电机内阻分压Ur=24×1 V=24 V
电动势为E=226 V＋24 V=250 V
（3）用户获得的实际功率P 用=22×40×6 W=5 280 W
则输电效率η=
×100%=97.3%
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