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专题二十 交变电流
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
第I 部分
一、单选题：本题共8 小题，共32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对4 分，
选错不得分。
1．（2023·北京·高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600 匝和190 匝的变压器，原线圈接12V 的正
弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V 的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使
小灯泡正常发光的是（ ）
A．仅增加原线圈匝数
B．仅增加副线圈匝数
C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D．将两个3.8V 小灯泡并联起来接入副线圈
2．（2024·北京·一模）如图所示，变压器为理想变压器，原线圈接有效值恒定的交流电源及理想电表A，
副线圈接定值电阻
、滑动变阻器R 及理想电表V。若将滑动变阻器的滑片向b 端移动，则（ ）
A．A 示数变大
B．A 示数不变
C．V 示数变大
D．V 示数不变
3．（2024·陕西·三模）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为
，输入端C、D 接入电压有效值恒
定的交变电源，灯泡
、
的阻值始终均为
。滑动变阻器R 的最大阻值为
。现将滑动变阻器的滑
片由变阻器的中点分别向a、b 两端滑动，滑动过程中两个灯泡始终发光且未超出安全电压，下列说法正确
的是（ ）
1
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A．滑片向a 端滑动时，
一直变暗，
一直变亮
B．滑片向a 端滑动时，
一直变亮，
一直变亮
C．滑片向b 端滑动时，
一直变暗，
一直变亮
D．滑片向b 端滑动时，
一直变亮，
一直变亮
4．（2024·辽宁·模拟预测）如图甲所示，虚线MN 左侧空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大
小为B0与MN 共面、边长为L 的单匝金属线框abcd 以MN 为对称轴放置在纸面内，以角速度ω1绕轴匀速
转动，再将线框在纸面内向右平移
L，使线框绕MN 以角速度ω2匀速转动，如图乙所示，若甲、乙两图
中线框中热功率相等，则ω1：ω2等于（ ）
A．
：2
B．2：
C．
：2
D．2：
5．（2024·四川·模拟预测）在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产
生的正弦交流电的感应电动势e 随时间t 的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B
两端。已知R，为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R 为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下
列说法正确的是（ ）
2
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A．变压器A、B 两端电压的瞬时值表达式为u = 100sin50πt（V）
B．图甲中t = 2 × 10−2s 时，穿过线圈的磁通量最大
C．Rt处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变
D．Rt处温度升高后，变压器的输入功率减小
6．（2024·宁夏·二模）如图所示为高压输电电路图，发电站输送的电压为
，变压器为理想
变压器。将两个相同的电压互感器甲和乙分别接入远距离输电线路的前后端，电流互感器接入远距离输电
线路。电压互感器的原副线圈匝数比为
，电流互感器的原副线圈匝数比为
，且
。高压输电
线路正常工作时，电压互感器甲、乙的示数分别为
、
，电流互感器的示数为I。则（ ）
A．用户使用的电流是频率为
的交流电
B．该远距离输电线路上的电阻为
C．该远距离输电线路上损耗的功率为
D．该远距离输电线路上的电流为
7．（2024·浙江·高考真题）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出
的
交流电，经原、副线圈匝数分别为
和
的变压器升压至峰值大于
，就会在打火针和金属板间引发
电火花，实现点火。下列正确的是（ ）
3
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A．
B．
C．用电压表测原线圈两端电压，示数为
D．副线圈输出交流电压的频率是
8．（2023·山东·高考真题）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率
500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压
U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．发电机的输出电流为368A
B．输电线上损失的功率为4.8kW
C．输送给储能站的功率为408kW
D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44
二、多选题：本题共4 小题，共16 分。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，
有选错或不答的得0 分。
9．（2023·海南·高考真题）下图是工厂利用
的交流电给
照明灯供电的电路，变压
器原线圈匝数为1100 匝，下列说法正确的是（ ）
A．电源电压有效值为
B．交变电流的周期为
4
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C．副线圈匝数为180 匝
D．副线圈匝数为240 匝
10．（2023·天津·高考真题）“西电东送”是我国重要的战略工程，从西部发电厂到用电量大的东部区域
需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图，升压变压器
和降压变压器
均为理想变压器，
的原
线圈接有电压有效值恒定的交变电源，R 为输电导线的电阻，
的副线圈并联多个用电器，下列说法正确
的是（ ）
A．
输出电压等于
输入电压
B．
输出功率大于
输入功率
C．用电器增多后，R 消耗的功率减小
D．用电器增多后，
的输出电压降低
11．（2023·湖南·高考真题）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动
（皮带不打滑），半径之比为
，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为
的正方形，共
匝，总阻值为
。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为
的匀强磁场。 大轮以角速度
匀
速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒
为
的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的角速度为
5
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B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为
的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效
值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
12．（2022·福建·高考真题）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为
，定值电
阻
，小灯泡
、
的规格均为“
”，理想变压器
、
原副线圈的匝数比分
别为1 3∶和3 1∶．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（ ）
A．
与
一样亮
B．
比
更亮
C．
上消耗的功率比
的大
D．
上消耗的功率比
的小
第Ⅱ部分
三、计算题：本题共5 小题，共52 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后
答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（2024·四川·一模）电动晒衣杆方便实用，在日常生活中得到广泛应用。如图所示，一理想变压器，
原、副线圈的匝数比为
，原线圈两端接入正弦交流电源，电压为
，副线圈接有一个
交流电流表和一个电动机。当开关S 接通后，电动机带动质量为m 的晾衣杆以速度v 匀速上升，此时电流
表读数为I，重力加速度为g。求：
（1）电动机的输入功率；
（2）电动机线圈电阻R。
6
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14．（2024·黑龙江·二模）哈九中第二课堂物理兴趣小组在实验室模拟的风力发电机发电输电简易模型。
如图所示，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈，在磁感应强度大小
的匀强磁场中绕垂直
于磁场的转轴
，以角速度
匀速转动。其中矩形线圈匝数为
，面积为
，线圈
总电阻
，小灯泡电阻
，电流表为理想表，求：
（1）交流电流表的示数；
（2）线圈从图示位置转过
过程中，通过电流表的电荷量。
15．（2024·福建·一模）图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者
的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化
为图乙所示，矩形线圈abcd 的面积为
，共有
匝，线圈总电阻为
，线圈处于磁感应
强度大小为
的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴
转动，线圈在转动时可以通
过滑环和电刷保持与外电路阻值为
电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以
的转速绕轴
匀速转动，求：
（1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量；
（3）外力对线圈做功的功率。
7
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16．（2024·上海·二模）用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电电路如图所示。配电设施的输出电压为
U1＝250V，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：8。充电桩“慢充”时
的额定功率为7kW，额定电压为U4＝220V，频率为50Hz。
(1)t＝0 时刻，充电桩的电压U4＝0，则交流电压U4随时间t 变化的方程为U4＝ V。
(2)“慢充”时，充电桩电流I4的有效值为 A。（保留3 位有效数字）
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4＝9：1，输电线的总电阻r 为 Ω。（保留3 位有效数
字）
(4)配电设施的输出功率为 kW。（保留3 位有效数字）
17．（2024·浙江·二模）某校项目学习小组制造了电磁弹射器，其等效电路如图所示（俯视图）。通过图
中的理想自耦变压器可将
的交流电电压升高，再通过直流转换模块（将交流电转换
为直流电，且电压有效值不变）。图中的两个电容器的电容C=0.2F。两根固定于同一水平面内足够长的光
滑平行金属导轨间距L=0.5m，电阻不计，磁感应强度大小B=1T 的匀强磁场垂直于导轨平面向内。金属棒
MN（含其上固定一铁钉）总质量m=100g、电阻R=0.25Ω（不计其他电阻）垂直放在两导轨间处于静止状
态，并与导轨良好接触。开关S 先接1，使两电容器完全充电，然后将S 接至2，MN 开始向右加速运动达
到最大速度后离开导轨。已知理想自耦变压器的原副线圈匝数比为
，电容器储存电场能的表达式为：
。求：
（1）直流转换模块输出端的电压UMN；
（2）开关S 接1 使电容器完全充电后，每块极板上所带的电荷量Q 的绝对值；
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（3）MN 由静止开始运动时的加速度大小a；
（4）电容器储存电场能转化为MN 棒动能的转化效率η。
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