交变电流：易错辨析（含高考真题）
目录
一、正弦式交变电流的产生：中性面认知错误（最基础易错）.......................................2
误区.................................................................................................................................. 2
辨析.................................................................................................................................. 2
二、交变电流 “四值” 混淆（核心高频易错）......................................................................2
误区.................................................................................................................................. 2
辨析.................................................................................................................................. 3
三、理想变压器规律误用（失分率最高）...........................................................................3
误区.................................................................................................................................. 3
辨析.................................................................................................................................. 3
四、远距离输电：损耗计算与物理量混淆（高考压轴易错）...........................................4
误区.................................................................................................................................. 4
辨析.................................................................................................................................. 4
五、交变电流图像解读失误（选择题必考坑）...................................................................5
误区.................................................................................................................................. 5
辨析.................................................................................................................................. 5
六、变压器动态电路分析错误（难点易错）.......................................................................5
误区.................................................................................................................................. 5
辨析.................................................................................................................................. 5
七、非正弦交变电流有效值计算错误（易漏易错）...........................................................6
误区.................................................................................................................................. 6
辨析.................................................................................................................................. 6
八、电磁振荡与传感器易错（低频但易混）.......................................................................6
误区.................................................................................................................................. 6
辨析.................................................................................................................................. 6
九、交变电流解题避坑三步法...............................................................................................7
总结..........................................................................................................................................7
专题 交变电流.............................................................................................................................. 7
真题试练：交流电路...............................................................................................................7
交变电流是高中物理电磁学的核心模块，涵盖正弦式交变电流的产生与描述、交变电流 “四
值”、理想变压器、远距离输电、动态电路分析、电磁振荡六大考点，是选择题、实验题、计
算题的必考内容。学生高频失分并非公式记不住，而是中性面概念模糊、四值适用场景混淆、
变压器规律误用、远距离输电损耗错算、动态分析逻辑颠倒、非正弦有效值不会算。本文结合
高考命题规律与典型陷阱，对交变电流全模块易错点做系统性辨析，直击丢分根源。
一、正弦式交变电流的产生：中性面认知错误（最基础易错）
中性面是交变电流产生的核心分界点，90% 的基础错误源于对中性面的物理意义理解偏差。
误区
1.
认为线圈在中性面时感应电动势最大、电流最大；
2.
认为线圈经过中性面时，电流方向不改变；
3.
认为线圈平面与磁场平行时磁通量最大，磁通量变化率为 0；
4.
混淆 “从中性面开始计时” 和 “从垂直中性面开始计时” 的瞬时值表达式。
辨析
1.
中性面核心定义：线圈平面与磁场垂直的位置，此时磁通量 Φ 最大，但磁通量变化率
ΔΦ/Δt=0，因此感应电动势 e=0、感应电流 i=0。
2.
电流方向突变：线圈每经过一次中性面，感应电流方向改变一次；一个周期内经过两
次中性面，电流方向改变两次。
3.
垂直中性面：线圈平面与磁场平行，磁通量 Φ=0，但磁通量变化率最大，感应电动
势、电流均达峰值。
4.
瞬时值表达式
￮从中性面开始计时：e = Emsin ωt、i= I msin ωt（正弦函数）；
￮从垂直中性面开始计时：e = Emcos ωt、i= I mcos ωt（余弦函数）。
二、交变电流 “四值” 混淆（核心高频易错）
瞬时值、峰值、有效值、平均值的物理意义与适用场景是考试最易混淆的知识点，直接决定计
算正误。
误区
1.
用峰值计算电功、电功率、焦耳热；
2.
用平均值计算电表读数、保险丝熔断电流；
3.
认为有效值就是平均值；
4.
计算电荷量用有效值，计算热量用平均值。
辨析
物理量
公式（正弦式）
核心适用场景
致命禁忌
瞬时值
e = Emsin ωt
分析某时刻受力、
发光器件闪光时间
不可用于计算热
量、功
峰值
Em= NBSω
判定电容器耐压值
不可用于电路计
算、热效应
有效值
E = Em
❑√2
电表读数、电功 /
电功率 / 焦耳热、
用电器额定值
不可用于计算电荷
量
平均值
E = N ΔΦ
Δt
计算通过导体横截
面的电荷量
q = I Δt
不可用于热效应、
功率计算
核心口诀：热量用功看有效，电荷量用平均值，耐压要看最大值，瞬时状态看瞬时。
三、理想变压器规律误用（失分率最高）
理想变压器是高考必考重点，学生常因电压 / 电流 / 功率关系混淆、适用条件忽略频繁丢分。
误区
1.
认为变压器可以改变直流电压；
2.
混淆电压比：U 1
U 2
= n2
n1
（匝数比颠倒）；
3.
多副线圈时，误用I 1
I 2
= n2
n1
；
4.
认为原线圈电流与负载无关，副线圈电压随负载变化；
5.
忽略变压器不改变频率的特性。
辨析
1.
工作原理：互感现象，只适用于交变电流，直流电流磁通量不变，无感应电动势，变
压器不工作。
2.
三大核心规律
￮电压规律：U 1
U 2
= n1
n2
（电压与匝数成正比，原副线圈顺序不可颠倒）；
￮功率规律：P入= P出（输入功率由输出功率决定，空载时P入=0）；
￮电流规律：单副线圈I 1
I 2
= n2
n1
；多副线圈n1 I 1=n2 I 2+n3 I 3+⋯（由功率守恒推导，不可
直接用反比）。
3.
动态逻辑
￮副线圈电压U 2由U 1和匝数比决定，与负载无关；
￮原线圈电流I 1由副线圈电流I 2决定，负载电阻越小，I 2越大，I 1越大。
4.
频率特性：变压器不改变交变电流的频率，f 1= f 2。
四、远距离输电：损耗计算与物理量混淆（高考压轴易错）
远距离输电是交变电流的综合应用，学生常因损耗公式、物理量对应关系出错。
误区
1.
功率损耗用Δ P= U 输
2
R线
计算（误用输送电压）；
2.
认为输送电压越高，损耗一定越小，忽略输送功率的影响；
3.
混淆输送电压、线路损耗电压、用户端电压；
4.
把用户得到的功率等同于输送功率。
辨析
1.
核心损耗公式
￮功率损耗：Δ P = I 线
2 R线（唯一正确，I 线为输电线电流）；
￮电压损耗：ΔU = I 线R线；
￮输电线电流：I 线= P输
U 输
（由输送功率和输送电压决定）。
2.
高压输电原理：在输送功率P输不变时，Δ P∝
1
U 输
2 ，提高输送电压可大幅减小损耗。
3.
电压关系：U 输= ΔU +U 用原（U 用原为降压变压器原线圈电压）。
4.
功率关系：P输= P损+ P用（用户得到的功率一定小于输送功率）。
五、交变电流图像解读失误（选择题必考坑）
e−t、i−t、u−t图像是高频考点，学生常因坐标含义、周期、峰值、方向判断失误。
误区
1.
把图像的横轴当作位置，误认为是线圈运动轨迹；
2.
图像峰值对应中性面，斜率为 0 对应电动势最大；
3.
忽略图像的正负表示电流方向，误认为负号表示大小减小。
辨析
1.
图像本质：描述某一物理量随时间的周期性变化，不是线圈轨迹。
2.
图像关键节点
￮峰值点：线圈在垂直中性面，电动势 / 电流最大；
￮过零点：线圈在中性面，电动势 / 电流为 0，电流方向改变。
3.
周期与频率：T = 1
f ，ω= 2π
T =2πf ，由线圈转速决定。
六、变压器动态电路分析错误（难点易错）
含变压器的动态电路是高考难点，学生常因等效电阻法误用、逻辑顺序颠倒出错。
误区
1.
滑片移动时，认为副线圈电压变化；
2.
多电阻并联时，误判总电阻变化；
3.
原线圈串联电阻时，直接用U 1=U 电源。
辨析
1.
分析逻辑：先定U 2（由U 1、匝数比决定，不变）→ 再判负载电阻变化→ 定I 2→ 推I 1
、P入。
2.
等效电阻法：单副线圈变压器，副线圈负载R等效到原线圈侧，R等=( n1
n2
)
2 R，可简化
电路分析。
3.
原线圈串联电阻：电源电压U =U R1+U 1，原线圈电压U 1小于电源电压。
七、非正弦交变电流有效值计算错误（易漏易错）
非正弦式交变电流（方波、锯齿波、脉冲波）不能直接用E = Em
❑√2
，学生常盲目套用正弦式公
式。
误区
1.
非正弦交变电流直接用峰值除以❑√2计算有效值；
2.
计算热量时，不分段计算，直接用平均值。
辨析
1.
有效值定义：相同时间、相同电阻、产生相同热量，恒定电流值即为有效值。
2.
计算步骤
￮分段计算一个周期内的热量Q1、Q2⋯；
￮总热量Q =Q1+Q2+⋯；
￮由Q = I
2 RT求电流有效值，Q = U
2
R T求电压有效值。
3.
特例：方波交变电流有效值等于峰值，E = Em。
八、电磁振荡与传感器易错（低频但易混）
电磁振荡、传感器是选修拓展内容，知识点细碎，易出现概念混淆。
误区
1.
LC 振荡电路中，认为电流最大时电荷量最大；
2.
混淆光敏电阻、热敏电阻的阻值变化规律；
3.
认为霍尔元件电压与载流子电性无关。
辨析
1.
LC 振荡：电流最大→磁场能最大→电场能最小→电容器电荷量为 0；电荷量最大→电
场能最大→电流为 0。
2.
传感器特性
￮光敏电阻：光照越强，阻值越小；
￮热敏电阻（NTC）：温度越高，阻值越小；
￮霍尔元件：载流子电性决定电势高低，电子导电时，偏转侧电势低。
九、交变电流解题避坑三步法
1.
判类型：确定是正弦 / 非正弦交变电流，选对有效值计算方法；
2.
定规律：变压器用 “电压正比、功率相等、单副线圈电流反比”；远距离输电用 “损耗看
电流平方”；
3.
分场景：热量→有效值，电荷量→平均值，耐压→峰值，绝不混用。
总结
交变电流的所有易错点，本质是概念模糊、规律混淆、场景错配。牢牢抓住 \\“中性面定电流
方向、四值分场景、变压器三规律、输电损耗看电流”\\ 四大核心，就能彻底避开所有丢分陷
阱，稳稳拿下交变电流全部分数。
专题 交变电流
真题试练：交流电路
1.
(2025 福建,2,4 分)某理想变压器如图甲,原、副线圈匝数之比为4 1,
∶输入电压u 随时间t 变化的
图像如图乙所示,定值电阻R1的阻值为R2的2 倍,则( )
A.副线圈中交变电流的周期为0.25 s
B.电压表示数为12 V
C.副线圈中的电流为通过R1电流的2 倍
D.原、副线圈功率之比为4 1∶
答案B
由题目中的u-t 图像可得3
4 T=(0.25-0.1) s,故T=0.2 s,原、副线圈中交变电流的周期相等,A 错误。原
线圈输入电压的有效值U1=48 ❑√2
❑√2
V=48 V;由U 1
U 2
=4
1 ,可得U2=12 V,B 正确。电阻R1和R2并联,副线
圈中的电流I=U 2
R1
+U 2
R2
,故
I
U 2
R1
=3,C 错误。理想变压器不消耗电能,原、副线圈的功率相等,D 错误。
2.
(2025 云南,8,6 分)(多选)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压
器原线圈的匝数为n1,输入电压U1=1.1 kV;两副线圈的匝数分别为n2和n3,输出电压U2=U3=220 V。
当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时,两副线圈的输出功率分别为7.0 kW 和3.5 kW,下列说法正确的是(
)
A.n1 n∶
2=5 1∶
B.n1 n∶
3=1 5∶
C.变压器的输入功率为10.5 kW
D.两副线圈输出电压最大值均为220 V
答案 AC
根据理想变压器电压与匝数的关系,可知U 1
U 2
=n1
n2
、U 1
U 3
=n1
n3
,代入数据解得n1
n2
=5
1、U 1
U 3
=5
1,A 正确,B 错
误;根据理想变压器能量守恒,变压器的输入功率P 输入=P2+P3(解题关键:当有多个副线圈时,根据能量
守恒有P 输出=P 输入=P2+P3+P4+…),代入数据P2=7 kW,P3=3.5 kW,解得变压器的输入功率P 输入=10.5
kW,C 正确;两副线圈输出电压的最大值均为Um=U 有效×❑√2=220❑√2 V,D 错误。
3.
(2025 山东,7,3 分)如图为一种交流发电装置的示意图,长度为2L、间距为L 的两平行金属电极
固定在同一水平面内,两电极之间的区域Ⅰ和区域Ⅱ有竖直方向的磁场,磁感应强度大小均为B、方
向相反,区域Ⅰ边界是边长为L 的正方形,区域Ⅱ边界是长为L、宽为0.5L 的矩形。传送带从两电极
之间以速度v 匀速通过,传送带上每隔2L 固定一根垂直运动方向、长度为L 的导体棒,导体棒通过磁
场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为( )
A.BLv B.
❑√2BLv
2
C.3 BLv
2
D.
❑√10 BLv
4
答案 D
取导体棒中感应电流方向向下时的电动势为正,由法拉第电磁感应定律和右手定则可得该装置产生
的电动势随时间变化的规律如图所示;由交变电流有效值的定义式可得(0.5 BLv )
2
R
· L
v +(BLv )
2
R
·
L
v = E
2
R
·2 L
v ,解得该装置产生电动势的有效值E=
❑√10 BLv
4
,D 正确。
易错警示
导体棒在两磁场区域中切割磁感线的有效长度之比为1 2,
∶故产生感应电动势的大小之比为1 2;
∶
导体棒匀速经过两磁场区域的位移相同,故同一根导体棒在两磁场中的运动时间相等。
4.(2025 北京,4,3 分)
如图所示,交流发电机中的线圈ABCD 沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律为
e=10 sin(100πt) V。下列说法正确的是( )
A.该交流电的频率为100 Hz
B.线圈转到图示位置时,产生的电动势为0
C.线圈转到图示位置时,AB 边受到的安培力方向向上
D.仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为10❑√2 V
答案 C 【命题点】交变电流的产生与描述 左手定则、右手定则的应用
解析 该交流电的频率为f= ω
2π =50 Hz,A 错误。图示位置为垂直于中性面的位置,穿过回路的磁通
量为零,但磁通量变化率最大,产生的感应电动势最大,B 错误。由右手定则可知,线圈转到图示位置
时,电流由B→A;由左手定则可知,AB 边此时受到的安培力方向向上,C 正确。由于Em=NBSω,仅线圈
转速n 加倍,即ω 加倍,可得电动势的最大值变为原来的2 倍,即Em=20 V,D 错误。
5.(2025 广西,2,4 分)某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220 V,输出电压最大值为11❑√2 V,该
变压器视为理想变压器,其原、副线圈匝数之比为( )
A.20∶❑√2
B.20❑√2 1∶
C.20 1∶
D.1 20
∶
答案 C 【命题点】理想变压器的变压规律 正弦交流电的峰值与有效值的关系
解析
6.(2025 江苏,2,4 分)用图示可拆变压器进行探究实验,当变压器左侧的输入电压为2 V 时,若右侧接线
柱选取“0”和“4”,右侧获得4 V 输出电压,则左侧接线柱选取的是( )
A.“0”和“2”
B.“2”和“8”
C.“2”和“14”
D.“8”和“14”
答案 A 【命题点】理想变压器电压与匝数的关系
解析 根据理想变压器电压与匝数的关系
U 1
U 2
=
n1
n2
,可得左侧接线柱应选取“0”和“2”,A 正确。
7.(2025 云南,8,6 分)(多选)
电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为n1,输入电
压U1=1.1 kV;两副线圈的匝数分别为n2和n3,输出电压U2=U3=220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作
时,两副线圈的输出功率分别为7.0 kW 和3.5 kW,下列说法正确的是( )
A.n1 n∶
2=5 1∶
B.n1 n∶
3=1 5∶
C.变压器的输入功率为10.5 kW
D.两副线圈输出电压最大值均为220 V
答案 AC 【命题点】理想变压器各物理量的关系 交流电最大值的计算
解析 根据理想变压器电压与匝数的关系,可知U 1
U 2
=n1
n2
、U 1
U 3
=n1
n3
,代入数据解得n1
n2
=5
1、U 1
U 3
=5
1,A 正
确,B 错误;根据理想变压器能量守恒,变压器的输入功率P 输入=P2+P3(解题关键:当有多个副线圈时,根
据能量守恒有P 输出=P 输入=P2+P3+P4+…),代入数据P2=7 kW,P3=3.5 kW,解得变压器的输入功率P 输入
=10.5 kW,C 正确;两副线圈输出电压的最大值均为Um=U 有效×❑√2=220❑√2 V,D 错误。
8.(2025 河北,6,4 分)2024 年底,世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投
产发电。如图,若该电站通过理想变压器调节输出电压U2时,输入电压U1保持不变。已知副线圈总
匝数为n,分接头1、2 间和2、3 间的线圈匝数n12=n23= n
10,开关S 接3 时输出电压的瞬时值u2=Um sin
ωt,则S 接2 时u2-t 的图像为( )
答案 D 【命题点】变压器的频率、电压与匝数的关系
解析 变压器输出频率等于输入频率,频率不会随副线圈匝数的变化而变化;当开关S 接3 时,副线圈
接入电路的匝数n3=n-(n12+n23)=4
5 n,可得U 1
U 2
= n
n3
,当开关S 接2 时,副线圈接入电路的匝数n2=n-n12=
9
10n,可得U 1
U 2'= n
n2
,联立可得U 2
U 2'=n3
n2
=8
9;根据S 接3 时输出电压瞬时值随时间变化的规律可得S 接
2 时输出电压瞬时值随时间变化的规律为u2=9
8Um sin ωt,D 正确。
n12= n
10并不是说开关S 接2 时,副线圈的匝数为n
10,而是没有接入的部分匝数为n
10,此时副线圈的匝
数为9
10n;开关S 接3 时,亦如此。
9.
(2025 安徽,8,4 分)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比n1 n∶
2=1 3,
∶
为理
想交流电流表。初始时,输入端a、b 间接入电压u=12❑√2 sin (100πt) V 的正弦式交流电,变压器的滑
动触头P 位于副线圈的正中间,电阻箱R 的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A,下列操作正
确的是( )
A.电阻箱R 的阻值调为18 Ω
B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的1
3
C.输入端电压调为u=12❑√2 sin (50πt) V
D.输入端电压调为u=6❑√2 sin (100πt) V
答案B
变压器原线圈输入电压的有效值为U1=U m
❑√2
=12 V,理想变压器的滑动触头P 位于副线圈的正中间时,
U 1
U 2
=
n1
1
2 n2
,则副线圈两端的输出电压U2=18 V,要使电流表的示数为2.0 A,则电阻箱R 的阻值应为R=
U 2
I 2
=9 Ω,A 错误。若副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的1
3,则原、副线圈匝数相等,副线圈两端
的电压U2'=U1=12 V ,由题意可知R'=6 Ω,则电流表的示数I2'=U 2'
R' =12V
6 Ω =2.0 A,B 正确。只改变输入
电压的频率,电流表示数不变,C 错误。输入电压调为u=6❑√2·sin(100πt) V,则副线圈两端的电压U2″=9
V,则电流表的示数I2″=U 2″
R' =9V
6 Ω=1.5 A,D 错误。
10.
(2025 湖南,6,4 分)如图,某小组设计了灯泡亮度可调的电路,a、b、c 为固定的三个触点,理想变
压器原、副线圈匝数比为k,灯泡L 和三个电阻的阻值均恒为R,交变电源输出电压的有效值恒为
U。开关S 与不同触点相连,下列说法正确的是 ( )
A.S 与a 相连,灯泡的电功率最大
B.S 与a 相连,灯泡两端的电压为kU
k
2+3
C.S 与b 相连,流过灯泡的电流为
U
(k
2+2) R
D.S 与c 相连,灯泡的电功率为
U
2
(k
2+1)
2 R
答案B
S 接a,电源与原线圈和三个电阻相连,U=I1(3R+k2R),原线圈两端电压U1=U-I1·3R,灯泡两端电压等于
副线圈两端电压,即U2=U 1
k = Uk
k
2+3,灯泡的电功率PL=U 2
2
R
,此时灯泡电功率最小,A 错误,B 正确。S 与
b 相连,U=I'1(2R+k2R),且I ' 1
I L
=1
k ,得IL=
kU
(k
2+2) R ,C 错误。S 与c 相连,IL=
kU
(k
2+1) R ,PL=I L
2·R,得PL=
k
2U
2
(k
2+1)
2 R
,D 错误。
11.
(2025 广东,2,4 分)如图所示,某光伏电站输出功率1 000 kW、电压400 V 的交流电,经理想变压
器升压至10 kV 后,通过输电线输送到变电站。输电线的等效电阻R 为5 Ω。下列说法正确的是(
)
A.变压器原、副线圈匝数比为1 100
∶
B.输电线上由R 造成的电压损失为500 V
C.变压器原线圈中的电流为100 A
D.变压器原、副线圈中电流的频率不同
答案B
根据原、副线圈的电压与匝数关系,可得U 1
U 2
=n1
n2
,代入数据得n1
n2
= 1
25,A 错误;R 造成的电压损失
ΔU=I2R,又I2= P
U 2
=1000kW
10kV
=100 A,联立得ΔU=500 V,B 正确;变压器原线圈中的电流I1= P
U 1
=
1000kW
400V
=2 500 A,C 错误;变压器原、副线圈中的电流频率一定相同,D 错误。
12.
(2025 湖北,8,4 分)(多选)在如图所示的输电线路中,交流发电机的输出电压一定,两变压器均为
理想变压器,左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,两变压器间输电线路电阻为r。下列说
法正确的是( )
A.仅增加用户数,r 消耗的功率增大
B.仅增加用户数,用户端的电压增大
C.仅适当增加n2,用户端的电压增大
D.仅适当增加n2,整个电路消耗的电功率减小
答案AC
审题指导
关键条件
分析要点
交流发电机的输出
电压一定
升压变压器原线圈两端电压U1不变
两变压器均为理想
变压器
满足电压与匝数关系
U 1
U 2
=
n1
n2
,无能量损耗
输电线路电阻为r
功率损耗P 损=I 2
2r,电压损耗ΔU=I2r
解析 仅增加用户数,相当于负载电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流也增大,流经输电
线路的电流增大,消耗的功率P 损=I2r 增大,A 正确。仅增加用户数,输电线路上的电压损耗增大,用户
端的电压会减小,B 错误。仅适当增加n2(升压变压器副线圈匝数),由U 1
U 2
=n1
n2
可知,输出电压U2增大,
输电线路上的电流增大,用户端电阻不变,用户端的电压增大,C 正确。仅适当增加n2(升压变压器副线
圈匝数),输出电压U2增大,输电线路上的电流增大,根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数关系I 1
I 2
=n2
n1
知,I2增大时I1增大,整个回路中电流增大,输电线路电阻阻值不变,所以整个电路消耗的电功率增
大
,D
错
误
。
易错警示
(1)混淆“用户端电压”与“输电电压”,误认为用户数增加时负载电阻减小会直接导致电压升高。
(2)误认为增加n2会改变发电机输出功率,实际上,输出电压一定时输出功率由负载决定,与匝数比无
关
13.(2025 江苏,5,4 分)如图所示,将开关S 由a 拨到b,使电容器C 与线圈L 构成回路。以电容器C 开始
放电取作0 时刻,能正确反映电路中电流i 随时间t 变化关系的图像是( )
答案 A 【命题点】LC 振荡电路中电流随时间变化的规律
解析 电容器开始放电,电场能减少,磁场能增加,故电路中的电流增大,当电容器两极板的电荷量为
零时,电路中的电流最大,电流随时间呈现正弦规律变化,随着能量的衰减,电流趋于0,A 正确。
14.(2024 广东,1,4 分)将阻值为50 Ω 的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化
规律如图所示。下列说法正确的是( )
A.该交流电的频率为100 Hz
B.通过电阻电流的峰值为0.2 A
C.电阻在1 秒内消耗的电能为1 J
D.电阻两端电压表达式为u=10❑√2·sin (100πt) V
答案 D 由题图可知该交流电的周期T=0.02 s,则频率f= 1
T =50 Hz,A 错误;ω=2π
T =100π rad/s,电
压表达式u=Um sin (ωt)V=10❑√2 sin (100πt)V,D 正确;Im=U m
R
=10 ❑√2
50
A=0.2❑√2 A,B 错误;电压
有效值为10 V,则电阻在1 秒内消耗的电能W=U
2
R t=10
2
50 ×1 J=2 J,C 错误。
15.(2024 河北,4,4 分)R1、R2为两个完全相同的定值电阻,R1两端的电压随时间周期性变化的规律
如图1 所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的❑√3倍),R2两端的电压随时间按正弦规律变化如
图2 所示,则两电阻在一个周期T 内产生的热量之比Q1∶Q2为( )
A.2∶3 B.4∶3 C.2∶❑√3 D.5∶4
答案 B 依题意,0~T
2 时间内有效值为U 0
❑√3
,设R1=R2=R,根据焦耳定律以及有效值的概念得Q1=
(
U 0
❑√3)
2
R
·T
2 +U 0
2
R
·T
2 ,Q2=(
U 0
❑√2)
2
R
T,可得Q1∶Q2=4∶3,B 正确。
16.(2024 湖北,5,4 分)在如图所示电路中接入正弦交流电,灯泡L1的电阻是灯泡L2的2 倍。假设两
个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S,灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为( )
A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4
【答案】C 【解析】两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大,根据电路图可知,在接入正弦交
流电的一个周期内,两个灯泡有电流通过的时间相等,都为半个周期,则两个灯泡两端电压的有效值
相等,根据P=U
2
R 可知,P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2,C 正确。
17.（2024 新课标，20，6 分）（多选）电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存
起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁
场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，
线圈中（ ）
A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P 指向Q
D.电流方向由Q 指向P
【答案】BD
【解析】题图中线圈所在的位置是中性面，线圈从中性面位置开始计时，感应电流的瞬时值表达
式为i=im sin ωt，ωt=90°时，电流最大，A 错误，B 正确；线圈相对磁场逆时针转动，PQ 边相对
磁场在向下切割磁感线，由右手定则可知感应电流方向由Q 到P，C 错误，D 正确。
18.(2023 湖南,9,5 分)(多选)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4∶1,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L 的正方形,共n 匝,总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B 的匀强磁
场。大轮以角速度ω 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R 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4ω
B.灯泡两端电压有效值为3❑√2nBL2ω
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L 的多匝正方形线圈,则灯泡两端电压有
效值为4 ❑√2nB L
2ω
3
D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮
答案 AC 大轮和小轮通过皮带传动,皮带不打滑,则大轮和小轮边缘的线速度大小相等,即
ω·4r=ω'r,解得小轮及线圈转动的角速度ω'=4ω,A 正确;线圈中产生的感应电动势的最大值
Em=nBL2ω'=4nBL2ω,则感应电动势的有效值E= Em
❑√2
=2❑√2nBL2ω,由闭合电路欧姆定律可知灯泡两端
电压的有效值U= E
2 =❑√2nBL2ω,B 错误;若用总长为原来两倍的相同漆包线绕制成边长仍为L 的多
匝正方形线圈, 则线圈匝数为2n, 线圈总阻值为2R, 线圈中产生的感应电动势的最大值
Em'=2nBL2ω'=8nBL2ω,感应电动势的有效值E'= Em'
❑√2
=4❑√2nBL2ω,由闭合电路欧姆定律可知灯泡两
端电压的有效值U= E'
3 =4 ❑√2
3
nBL2ω,C 正确;若仅将小轮半径变为原来的两倍,则小轮及线圈转动
的角速度减小,线圈中产生的感应电动势减小,灯泡两端电压减小,功率减小,灯泡变暗,D 错误。
19.(2024 海南,9,4 分)(多选)如图,电动汽车充电站的理想变压器输入电压为10 kV,输出电压为
220 V,每台充电桩输入电流为16 A,设原、副线圈匝数分别为n1、n2,输入正弦交流电的频率为50
Hz,则下列说法正确的是( )
A.交流电的周期为0.02 s
B.原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶500
C.输出的最大电压为220 V
D.若10 台充电桩同时使用,输入功率为35.2 kW
【答案】AD 【解析】交流电的周期T=1
f =0.02 s,A 正确。根据理想变压器的规律有n1
n2
=U 1
U 2
=
500
11 ,B 错误。根据正弦交流电最大值与有效值的关系有U2m=❑√2U2=220❑√2 V,C 错误。每台充电桩
工作时的功率为P0=U2I0=3 520 W,则10 台充电桩同时使用时,变压器的输入功率P 输入=10P0=35.2
kW,D 正确。
20.(2024 北京,5,3 分)如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,输入电压u 随时间t
变化的图像如图乙所示,副线圈接规格为“6 V,3 W”的灯泡。若灯泡正常发光,下列说法正确的
是( )
A.原线圈两端电压的有效值为24❑√2 V
B.副线圈中电流的有效值为0.5 A
C.原、副线圈匝数之比为1∶4
D.原线圈的输入功率为12 W
答案 B 原线圈两端电压的有效值U1=U m
❑√2
=24 ❑√2
❑√2
V=24 V,A 错误。灯泡正常发光,所以副线圈
中电流的有效值I2= P
U 2
=0.5 A,B 正确。原、副线圈匝数之比n1
n2
=U 1
U 2
=24
6 =4∶1,C 错误。原线圈的
输入功率等于副线圈的输出功率,所以原线圈的输入功率为3 W,D 错误。
21.(2023 海南,11,4 分)(多选)如图是工厂利用u=220❑√2 sin 100πt V 的交流电给36 V 照明灯供
电的电路,理想变压器原线圈匝数为1 100,下列说法正确的是( )
A.电源电压有效值为220❑√2 V
B.交变电流的周期为0.02 s
C.副线圈匝数为180
D.副线圈匝数为240
答案BC 由u=220❑√2 sin 100πt V 可知,Um=220❑√2 V,ω=100π,故U 有=220 V,故A 错误;由T=
2π
ω 可知,T=0.02 s,故B 正确;根据理想变压器的变压规律有U 1
U 2
=n1
n2
,代入数据得n2=180,故C 正
确,D 错误。
22.(2023 广东,6,4 分)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1∶2,
输出功率为8.8 kW,原线圈的输入电压u=220❑√2 sin (100πt) V。关于副线圈输出电流的有效值和
频率正确的是
( )
A.20 A,50 Hz B.20❑√2 A,50 Hz
C.20 A,100 Hz
D.20❑√2 A,100 Hz
答案A 原线圈输入电压的有效值U1=220 V,交变电流的频率f= 1
T = ω
2π =100 π
2π Hz=50 Hz,变压器
不改变交变电流的频率,可知副线圈输出电流的频率为50 Hz,C、D 均错误。根据理想变压器电压
与匝数的规律
U 1
U 2
=
n1
n2
得U2=440 V,根据P=U2I2可知,副线圈输出电流的有效值I2=20 A,A 正确,B 错
误。
23.（2024 浙江6 月，7，3 分）理想变压器的原线圈通过a 或b 与频率为f、电压为u 的交流电源连
接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S 接a 时，三个灯泡均发光，若（ ）
A.电容C 增大，L1灯泡变亮
B.频率f 增大，L2灯泡变亮
C.RG上光照增强，L3灯泡变暗
D.S 接到b 时，三个灯泡均变暗
【答案】A
【解析】电容C 增大，容抗减小，L1灯泡变亮，A 正确；频率增大，电感线圈感抗增大，L2灯泡
变暗，B 错误；光照增强，光敏电阻RG阻值减小，L3灯泡变亮，C 错误；S 接到b 时，原线圈匝数
减小，副线圈匝数不变，副线圈输出电压变大，三个灯泡均变亮，D 错误。
24.（2024 全国甲，19，6 分）（多选）如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触
头T 调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S 处于闭合状态，在原线圈
电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以（ ）
A.保持T 不动，滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动
B.将T 向b 端移动，滑动变阻器R 的滑片位置不变
C.将T 向a 端移动，滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动
D.将T 向b 端移动，滑动变阻器R 的滑片向e 端滑动
【答案】AC
【解析】当滑动触头T 不动时，原、副线圈匝数之比不变，当U0不变时，输出电压U 也不变，如
果滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动，R 连入电路阻值减小，所以通过R1的电流变大，R1的热功率
增大，A 正确；当滑动触头T 向b 端移动时，原、副线圈匝数之比变大，根据U 0
U =n0
n =k，可知变
压器输出电压U 变小，滑片位置不变时，R1支路电阻不变，电流变小，所以不能提高R1的热功
率，B 错误；当滑动触头T 向b 端移动时，变压器输出电压U 变小，如果滑动变阻器滑片向e 端滑
动，则滑动变阻器接入电路的阻值增大，IR1=
U
R1+ R' 变小，所以R1的热功率P=I R1
2 R1减小，D 错
误；同理可得，T 向a 端移动，则输出电压U 变大，滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动，则滑动变阻
器接入电路的阻值减小，R1支路中的电流IR1=
U
R1+ R' 变大，所以R1热功率变大，C 正确。
25.(2024 重庆,9,5 分)(多选)小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图甲、乙所示,图中额
定电压为6 V 的灯泡电阻恒定,R 为滑动变阻器,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈
两端接电压为220 V 的交流电,滑片P 可调节灯泡L 的亮度,P 在R 最左端时,甲、乙图中灯泡L 均
在额定功率下工作,则( )
A.n1∶n2=110∶3
B.当P 滑到R 中点时,图甲中L 功率比图乙中的小
C.当P 滑到R 最左端时,图甲所示电路比图乙更节能
D.图甲中L 两端电压的可调范围比图乙中的大
答案 AC 滑片P 在最左端时,图甲、乙中变压器输出电压均等于灯泡的额定电压6 V,因此n1
n2
=
U 1
U 2
=220V
6V
=110
3 ,A 正确;当P 滑到R 中点时,图甲中总电阻为P 左侧电阻与灯泡电阻串联,图乙中
总电阻为灯泡电阻与P 右侧的电阻并联后再与P 左侧电阻串联,由于并联电阻小于灯泡电阻,则图甲
中灯泡两端电压大于图乙中灯泡两端电压,则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大,B 错误;当P 滑
到R 最左端时,图甲中只有灯泡连入电路,图乙中R 的全部电阻与灯泡并联,总电阻更小,变压器输
出功率更大,图甲比图乙更节能,C 正确;图乙中的灯泡两端电压在0 到6 V 间变化,图甲中灯泡两端
电压最高为6 V,最低达不到0,则图乙中灯泡两端电压的可调范围大,D 错误。
26.(2024 湖南,6,4 分)根据国家能源局统计,截止到2023 年9 月,我国风电装机4 亿千瓦,连续13
年居世界第一位,湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网
络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω 匀速转动,升、降压变压器均为理想变压器,
输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R 时,R0上消耗的功率为
P。不计其余电阻,下列说法正确的是( )
A.风速增加,若转子角速度增加一倍,则R0上消耗的功率为4P
B.输电线路距离增加,若R0阻值增加一倍,则R0上消耗的功率为4P
C.若升压变压器的副线圈匝数增加一倍,则R0上消耗的功率为8P
D.若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,则R0上消耗的功率为6P
答案 A 风速增加,若转子角速度增加一倍,根据U 有效=NBSω
❑√2
,可知输电电压变为原来的2 倍,而
整个电路的电阻不变,输电电流变为原来的2 倍,根据P=I2R0可知,R0上消耗的功率为4P,A 正确;若
R0阻值增加一倍,则输电电流减小,R0上消耗的功率小于2P,B 错误;若升压变压器的副线圈匝数增
加一倍,则输电电压变为原来的2 倍,而整个电路的电阻不变,输电电流变为原来的2 倍,R0上消耗的
功率为4P,C 错误;若在用户端再并联一个完全相同的电阻R,等效电路如图所示,k=n3
n4
,PR01=
(
U 2
R0+ kR)
2
R0,PR02=(
U 2
R0+ k R
2)
2
R0, PR 02
PR 01
=(
R0+kR
R0+ k· R
2)
2
=(
R0+ kR
R0
2 + R0
2 + k
2 R)
2
<4,即R0上消耗的功率小
于4P,D 错误。
27.(2023 山东,7,3 分)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率500
kW。降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压
U4=220 V,功率88 kW,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368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44
答案：C 由题意知发电机输出电流I1= P1
U 1
=500kW
250V =2 000 A,所以A 错。用户端电流I4= P4
U 4
=400
A,U 3
U 4
=n3
n4
,得U3=11 000 V,再由功率相等有P3=P4,即U3I3=U4I4,得输电线上电流I3=8 A,损失功率
ΔP=I 3
2R=4 kW,所以B 错。由能量守恒得储能站功率P5=P1-P3-ΔP=(500-88-4) kW=408 kW,故C
对。输电线上电压损失ΔU=I3R=8×62.5 V=500 V,所以U2=U3+ΔU=11 500 V,由理想变压器电压
之比与匝数之比的关系有
n1
n2
=
U 1
U 2
=
250
11 500=1∶46,所以D 错。
28.(2023 天津,6,5 分)(多选)如图是输电线为用户输电的示意图,电路中升压变压器T1和降压变压
器T2都认为是理想变压器,中间输电线上的总电阻为R,下列说法正确的是
( )
A.T1的输出电压与T2的输入电压相等
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.若用户接入的用电器增多,则R 消耗的电功率减小
D.若用户接入的用电器减少,则T2的输出功率减小
答案BD 由于输电过程中输电线上会损耗功率,故T1输出功率大于T2输入功率,T1输出电压大于
T2输入电压,故A 错误,B 正确;由于输入电压不变,所以变压器T1的输出电压不变,随着用户接入的
用电器增多,家庭电路的电阻变小,则回路中电流变大,根据P 损=I2R 可知R 消耗的电功率增大,C 错
误;用户接入电路的用电器减少,用电器消耗的电功率减少,即T2输出功率减小,D 正确。
