2021年新高考真題物理匯編18 交變電流（解析版）

專題18交變電流

1.（2021高考新課程II卷海南卷）如圖，理想變壓器原線圈接在〃=220垃sin100m（V）的交流電源上，

副線圈匝數(shù)可通過(guò)滑片產(chǎn)來(lái)調(diào)節(jié).當(dāng)滑片P處于圖示位置時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比勺：叼=2:1,為了使

圖中M100V,50W”的燈泡能夠正常發(fā)光，下列操作可行的是（）

A.僅將滑片尸向上滑動(dòng)

B.僅將滑片P向下滑動(dòng)

C.僅在副線圈電路中并聯(lián)一個(gè)陽(yáng)值為20c的電阻

D.僅在副線圈電路中串聯(lián)一個(gè)阻值為20Q的電阻

【參考答案】BD

【名師解析】理想變壓器原線圈接在〃=220jIsinl00加（V）的交流電源上，原線圈輸入電壓U1=22OV,

若原、副線圈的匝數(shù)比小：％=2:1,則副線圈輸出電壓為110V,大于燈泡額定電壓100V,為了使圖中

“100V,50W”的燈泡能夠正常發(fā)光，可以僅將滑片尸向下滑動(dòng)，降低輸出電壓，也可僅在副線圈電路

中串聯(lián)一個(gè)阻值為20C的電阻，選項(xiàng)BD正確。

2.（2021新高考福建）某住宅小區(qū)變壓器給住戶供電的電路示意圖如圖所示，圖中R為輸電線的總電阻.若變

壓器視為理想變壓器，所有電表視為理想電表，不考慮變壓器的輸入電壓隨負(fù)載變化，則當(dāng)住戶使用的用

電器增加時(shí)，圖中各電表的示數(shù)變化情況是

A.⑥增大，。不變，逋增大

B.⑥增大，漉減小，逋增大

C.⑥增大，。增大，逋減小

D.1?增大，遨不變，逾減小

【參考答案】C

【解題思路】

當(dāng)住戶使用的用電器增加時(shí)，變壓器副線圈輸出電流增大，。增大，。不變，通減小，根據(jù)變壓器輸入

電功率等于輸出電功率可知，⑥增大，選項(xiàng)D正確。

3.（2021高考新課程I卷山東卷）輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：3,輸

入電壓為75V的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r,負(fù)載R的阻值為。開(kāi)關(guān)S接1時(shí),

右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2：1,R上的功率為1OW；接2時(shí)，匝數(shù)比為1：2,R上的功率為P。以

下判斷正確的是（）

A.r=10QB.c,P=45WD.P=22.5W

【參考答案］BD

【名師解析】開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2：1,R上的功率為1°W,根據(jù)p=U42/R,

解得U4=10V,對(duì)右側(cè)變壓器，由變壓公式可知，右側(cè)變壓器輸入電壓為U3=20V,由理想變壓器功率關(guān)系

可得輸電線中電流I=0.5A。對(duì)左側(cè)變壓器，由變壓公式可得左側(cè)變壓器輸出電壓為U2=22.5V,由U2=Ir+U3,

解得r=5C,選項(xiàng)B正確A錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：2,由P=U2/R可得輸

I——7PR

出電壓為yPR,根據(jù)變壓器變壓公式，右側(cè)變壓器原線圈輸入電壓U3=2,由P=I2R可得輸出電流

g區(qū)口,師

5根據(jù)變壓器變流公式，可得輸電線中電流1=2、R0由U2=Ir+U3\即U2=22Rr+2,解得

P=22.5W,選項(xiàng)D正確C錯(cuò)誤。

4.（2021年高考廣東學(xué)業(yè)水平選擇性測(cè)試）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖5所示.假設(shè)永磁鐵的

往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s,電壓最大值為0.05V.理想變壓器原線圈接

螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1：60.下列說(shuō)法正確的是

永破鐵后]

W\zLr-1-=]

媒線管匚二1

國(guó)5

A.交流電的頻率為10Hz

B.副線圈兩端電壓最大值為3V

C.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)

D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率

【參考答案】B

【名師解析】根據(jù)周期與頻率成反比可知交流電的頻率為f=l/T=5Hz,原線圈電壓最大值為0.05V.根據(jù)變

壓器變壓公式可知副線圈兩端電壓最大值為3V,選項(xiàng)B正確；變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān),

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于理想變壓器，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

5、（2021高考新課程湖北卷）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大

阻值為2R的滑動(dòng)變阻器和阻值為R的定，直電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過(guò)程中

A.電流表Ai示數(shù)減小

B.電流表A2示數(shù)增大

C.原線圈輸入功率先增大后減小

D.定值電阻R消耗的功率先減小后增大

【參考答案】A

【解題思路】在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動(dòng)的過(guò)程中，副線圈電路中的等效電阻一直增大，由歐姆

定律可知，電流表A2示數(shù)減小，根據(jù)變壓器變流公式可知，電流表Ai示數(shù)減小，原線圈輸入功率一直減

小，選項(xiàng)A正確BC錯(cuò)誤。由于定值電阻R中電流一直減小，由熱功率公式，可知定值電阻R消耗的功率

一直減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

6.（2021新高考湖南卷）如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4：4，輸入端C、。接入電壓有效值恒

定的交變電源，燈泡L「L2的阻值始終與定值電阻凡的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從。端滑動(dòng)到〃

端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光目.工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（）

A.L先變暗后變亮，L?一直變亮

B.L先變亮后變暗，L?一直變亮

C.L先變喑后變亮，L2先變亮后變喑

D.L先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查變壓器動(dòng)態(tài)變化及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

【解題思路】在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a滑動(dòng)到b的過(guò)程中，在滑動(dòng)R的中點(diǎn)時(shí)，變壓器負(fù)載電阻最大,

輸出電流和輸出電功率最小，燈泡L2一直變亮，燈泡L1先變暗后變亮，選項(xiàng)A正確BCD錯(cuò)誤。

【名師點(diǎn)評(píng)】?jī)蓚€(gè)電阻并聯(lián)，若兩個(gè)電阻之和為定值，當(dāng)兩個(gè)電阻阻值相等時(shí)，并聯(lián)等效電阻最大。

7.（2021新高考遼寧卷）如圖所示，N匝正方形閉合金屬線圈abed邊長(zhǎng)為L(zhǎng),線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著與磁場(chǎng)垂直且與線圈共面的軸00'一角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，ab邊距軸L/4,線圈中感

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為

A.油亡3

B.—加3

2

c.械3

2

D.—A或23

4

【參考答案】B

【解題思路】面積為I?繞著與磁場(chǎng)垂直且與線圈共面的軸00'以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，產(chǎn)生的感應(yīng)電

動(dòng)勢(shì)最大值為區(qū)事迎2川，有效值為E=Y2笈"版3,選項(xiàng)B正確ACD錯(cuò)誤。

22

【易錯(cuò)警示】繞著與磁場(chǎng)垂直且與線圈共面的軸00'以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

值只與線圈面積和轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)。

8.（2021新高考北京卷）一正弦式交變電流的i-f圖像如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.在7=0.4s時(shí)電流改變方向

B.該交變電流的周期為0.5s

C.該交變電流的表達(dá)式為i=2cos5mA

D.該交變電流的有效值為也A

2

【參考答案】C

【解題思路】根據(jù)正弦式交變電流的i-/圖像可知，在f=0.1s、f=0.3s時(shí)電流改變方向，該交變電流

的周期為0.4s,該交變電流的表達(dá)式為i=2cos5mA,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤C正確；該交變電流的最大值為2A,

有效值為&A,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

9.（2021年6月浙江選考物理）如圖所示，虛線是正弦交流電的圖像，實(shí)線是另一交流電的圖像，它們的

周期7和最大值相同，則實(shí)線所對(duì)應(yīng)的交流電的有效值U滿足（）

【參考答案】D

【名師解析】

因虛線是正弦交流電的圖像，則該交流電的有效值為U有效值=蚩=?爭(zhēng)，由圖可知，在任意時(shí)刻，實(shí)線

所代表的交流電的瞬時(shí)值都不大于虛線表示的正弦交流電的瞬時(shí)值，則實(shí)線所代表的交流電的有效值小于

虛線表示的正弦交流電的有效值，則且Z，選項(xiàng)D正確。

2

【名師點(diǎn)評(píng)】本題以三角形波的交變電流圖像切入，考查對(duì)交變電流有效值的理解。

10.（2021高考河北物理）如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng),匝數(shù)為N,放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

為3的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為〃°、々和〃2,兩個(gè)副線圈分別接有電阻凡和火2。

當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度/勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是（）

A.通過(guò)電阻凡的電流為工

n2

B.電阻R兩端的電壓力型&

%

c.....

C.%與々的比值為---------

（1因

D.發(fā)電機(jī)的功率為^---------口-

小

【參考答案】BC

【名師解析】當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為E”=NB?2L2?,有效值為

E=EM近二6近3,理想變壓器原線圈輸入電壓為UO=E=ONBI^3,匝數(shù)為nl的副線圈輸出電壓

5=IR,由變壓器變壓公式生二國(guó),可知，與%的比值為%=回竺型，選項(xiàng)C正確；由變壓

5%。|%IR.

器變壓公嘮胃解得電阻&兩端的電壓為叱華選項(xiàng)B正確：通過(guò)電阻耳的電流為卜;

5次2=衛(wèi)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)的功率為P=S/+U2/2=「用+%"LX型色,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

n

\邛2

【名師點(diǎn)評(píng)】本題將交流發(fā)電機(jī)和變壓器有機(jī)結(jié)合，考查相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，屬于綜合性考查。

11.（2021年1月浙江選考）發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，在磁感

應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞00,軸轉(zhuǎn)動(dòng)，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所

示。其它電阻不計(jì)，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周

A.框內(nèi)電流方向不變B.電動(dòng)勢(shì)的最大值為Um

q=------Q=------

c.流過(guò)電阻的電荷"RD.電阻產(chǎn)生的焦耳熱R

第16題圖

【參考答案】BCD

【名師解析工邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定角速度繞

00,軸轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬框中產(chǎn)生正弦式交變電流，金屬框中電流方向周期性變化，電動(dòng)勢(shì)的最大值

為Um,選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，金屬框內(nèi)的磁通量變化量△G=2BS=2BI?,流

2BL2

過(guò)電阻的電荷q=ZX?/R=R'選項(xiàng)C正確；由圖乙可知，產(chǎn)生電壓有效值為U二Um/&,由

Um=BS3=BL?也解得T二型《，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q-《T=d型《二亞也L,選項(xiàng)

TUfnR2RUinR

D正確。

12.（2021新高考天津卷）如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)后，R=5Q的電阻兩端的交流電壓為〃=50&sinl0RV,

電壓表和電流表均為理想交流電表，則（）

A

A.該交流電周期為0.02sB.電壓表的讀數(shù)為100V

C.電流表的讀數(shù)為10AD.電阻的電功率為IkW

【參考答案】C

【解題思路】由R=5O的電阻兩端的交流電壓為〃=50&sinlOmV可知，B=IOJT,該交流電周期為T=2

n/3=0.2s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電壓表讀數(shù)為有效值,50V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由歐姆定律，電流表的讀數(shù)為I=U/R=10A,

選項(xiàng)