2026年高考物理一轮复习(通用版)第十三章交变电流(综合训练)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习(通用版)第十三章交变电流(综合训练)(学生版+解析)，共9页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)
1．（2025·北京门头沟·一模）一交流发电机产生的正弦式交变电流的电流i随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A． 时穿过线圈的磁通量最大
B．该交变电流的表达式为
C．额定电流为2A的用电器可以在此电流下正常工作
D．发电机负载上1Ω的定值电阻1min内产生的热量为120J
【答案】D
【详解】A．时流过线圈的电流最大，此时穿过线圈的磁通量变化率最大，磁通量为零，故A错误；
B．该交变电流的表达式为
代入数据可得
故B错误；
C．改交变电流的最大值为，则有效值为
则额定电流为2A的用电器可以在此电流下不能正常工作，故C错误；
D．发电机负载上1Ω的定值电阻1min内产生的热量为
代入数据可得
故D正确。
故选D。
2．（2025·广东·一模）图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头P与M、N点间的线圈匝数分别为和。若单刀双掷开关从a切换到b，则（ ）

A．电流表示数变大B．电流表示数变小
C．电压表示数变大D．电压表示数变小
【答案】A
【详解】CD．单刀双掷开关从a切换到b，由题知，变压器原线圈的电压不变，故电压表的示数不变，故CD错误；
AB．由题知，变压器原线圈的电压和匝数不变，单刀双掷开关从a切换到b，，则副线圈的匝数增加，根据原副线圈的电压之比等于匝数比，可知变压器副线圈的电压变大，则副线圈的电流变大，故变压器的输出功率变大，根据变压器两端功率不变，可知输入功率也变大，根据
可知原线圈的电流增大，即电流表的示数变大，故A正确，B错误。
故选A。
3．（2025·河南·一模）如图所示是小型旋转磁极式发电机的示意图，通过理想变压器接有阻值为的负载电阻，原线圈接有理想交流电压表和理想交流电流表，原、副线圈匝数分别为、。已知发电机线圈面积为，匝数为，电阻不计，磁极匀速转动的角速度为，磁极之间的磁场近似为匀强磁场，磁感应强度大小为，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置的瞬时电流最大
B．负载电阻的功率为
C．从图示位置转过过程中电流方向由指向
D．从图示位置转过时的瞬时电压最小
【答案】B
【详解】A．在图示位置，线圈平面与磁场方向垂直，磁通量最大，磁通量发变化率为0，根据
可知此时感应电动势为0，瞬时电流也为0，故A错误；
B．发电机产生的感应电动势的最大值
其有效值
对于理想变压器，有，
则
负载电阻的功率
故B正确；
C．从图示位置转过过程中，根据楞次定律，感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的变化，原磁通量减小，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同，再根据右手螺旋定则可判断电流方向由指向，故C错误；
D．从图示位置转过时，线圈平面与磁场方向平行，磁通量为0，磁通量的的变化率最大，故此时瞬时电压最大，故D错误。
故选B。
4．（2025·广东深圳·一模）如图所示，某同学利用自耦变压器设计了家庭护眼灯的工作电路。、端输入交流电压，为两个相同的护眼灯L1和L2供电。电键S断开，L1正常发光。现闭合S，为使两灯仍正常发光，只需调节的是（ ）
A．向左滑动 B．向下滑动 C．向上滑动 D．不需要任何调节
【答案】C
【详解】闭合S后副线圈电阻减小，则滑动变阻器电压增大，为保证灯泡电压不变，可将滑动变阻器阻值减小，即向右滑动；若滑动变阻器阻值不变，可增大副线圈电压，也可使得并联电路电压不变，根据可知，此时向上滑动。
故选C。
5.（2025·河南安阳·一模）如图所示，图甲是自行车发电机与车轮接触部分的照片，图乙为内部发电装置图。已知发电机转轮（转速与发电机线圈一样）的半径为，发电机线圈所围面积为、匝数为、电阻为，匀强磁场的磁感应强度为，其中P、Q为固定的半圆环，始终与线圈保持良好接触，外接电阻为。当自行车以某速度在平直公路上匀速行驶时受到地面及空气的总阻力为，外接电阻消耗的电功率为。则（ ）
A．从图示位置开始计时，中流过的是正弦式交变电流
B．流经外接电阻的电流方向变化的频率为
C．自行车的行驶速度
D．骑车人做功的功率
【答案】C
【详解】AB．为固定圆环，为换向器，故通过的电流方向未发生变化，AB错误；
C．设线圈角速度为，根据法拉第电磁感应定律可知，发电机产生的电动势有效值
由闭合电路的欧姆定律可得，有效电流
则功率
联立解得
故自行车的行驶速度
C正确；
D．受到地面及空气的总阻力为，除此之外还有发电阻力，D错误。
故选C。
6.（2025·陕西渭南·二模）图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端、所接电压随时间的变化关系如图乙所示。灯泡的电阻恒为，额定电压为。定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（ ）
A．B．C．6ΩD．
【答案】C
【详解】输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）
根据理想变压器电压规律
可知副线圈电压有效值为
灯泡正常工作，根据欧姆定律可知通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为
根据串联分压规律可知，和R构成的并联电路部分的分压为
通过的电流为
通过R的电流为
则滑动变阻器的阻值为
故选C。
7.(2024·湖北省武汉市高三二月调研考试） 如图是某同学设计的温控报警系统：交流电源输入有效值恒定的电压，变压器可视为理想变压器，和分别为定值电阻和滑动变阻器；为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小；为报警装置（可视为阻值恒定的电阻），其两端电压超过设定值时报警器发出警报。现欲使在温度更低时报警，下列做法一定可行的是（ ）
A. 仅将滑片左移
B. 仅将滑片右移
C. 将滑片左移，同时将滑片下移
D. 将滑片右移，同时将滑片上移
【答案】A
【解析】为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，欲使在温度更低时报警，则需要温度更低时，报警装置两端电压超过设定值而发出警报，若仅将滑片左移，则滑动变阻器的阻值调小，由于副线圈电压不变，因此副线圈电流增大，故可以在温度更低时，报警装置两端电压超过设定值而发出警报，故A正确；若仅将滑片右移，则滑动变阻器的阻值调大，由于副线圈电压不变，因此副线圈电流减小，故在温度升高时，报警装置两端电压才能达到设定值，故B错误；若将滑片左移，同时将滑片下移，则滑动变阻器的阻值调小，而副线圈电压变小，因此副线圈电流不一定变化，故C错误；若将滑片右移，同时将滑片上移，则滑动变阻器的阻值调大，而副线圈电压变大，因此副线圈电流不一定变化，故D错误。
8.（2025·浙江省嘉兴市二模）如图所示，有一个20匝、电阻为R的矩形线圈，绕轴在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间关系为：。矩形线圈通过铜滑环与理想变压器原线圈的A、B两端相接，变压器的副线圈连接一个阻值为4R的电阻。变压器原、副线圈匝数比为1：2，原线圈中间位置接有接线柱P，则（ ）
A. 副线圈两端电压为48V
B. 穿过矩形线圈的最大磁通量为0.24Wb
C 开关K由A换接到P后副线圈输出功率变小
D. 副线圈回路中串接一个二极管后电流平均值变为原来的倍
【答案】.C
【解析】原线圈两端电压为
根据，副线圈两端电压为，故A错误；
感应电动势最大值为
可得穿过矩形线圈的最大磁通量为
故B错误；将副线圈电阻等效到原线圈的阻值为
由
此时内阻和外阻相等，输出功率最大，所以开关K由A换接到P后
内阻大于外电阻，所以副线圈输出功率变小，故C正确；一个周期周内线圈的磁通量变化量为0，则
所以原线圈电流平均值
副线圈回路中串接一个二极管后，由于单向导电性，只有半个周期有电流，后半个周期无电流，则原线圈电流平均值
根据，由于串联二极管前平均电流为0，可知串接一个二极管后副线圈的电流平均值不是倍，故D错误。
9．（2025·河南·模拟预测）某个小型水电站发电机的输出功率、输出电压一定，通过理想升压变压器升压后从甲地向乙地输电，输电线的双线总长度为L，升压变压器的原副线圈的匝数比为k，输电线上的电流为I。若把该发电机输出的电能从甲地向丙地输送，保持输电线的规格不变，输电线的双线总长度变为2L，要使在用户端得到的电功率不变，升压变压器的原副线圈的匝数比需要变为，输电线上的电流为。下列关系式正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】BD
【详解】AB．从甲地向乙地输电，输电线的双线电阻设为，根据电阻定律
可得把该发电机输出的电能从甲地向丙地输送，保持输电线的规格不变，输电线的双线总长度变为2L，则输电线的双线电阻变为，要使在用户端得到的电功率不变，则输电线损失的功率也保持不变，根据
可得
故A错误，B正确；
CD．设发电机的输出功率为，输出电压为，升压变压器原线圈中的电流为
根据变压器电流与匝数的关系可得，
联立可得
故C错误，D正确。
故选BD。
10..如图甲为我国海上风力发电简化工作原理模型图，风轮带动矩形线圈在匀强磁场中转动产生如图乙所示的交流电，并通过两理想变压器和远距离输电给用户供电。升压变压器原副线圈匝数比为1：10，输电线的总电阻为，电压表为理想电表，风力发电机的输出功率为75kW。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈转动的角速度为
B. 时穿过线圈的磁通量为零
C. 用电高峰期相当于滑片P下移动，则电压表的示数变大
D. 若电压表的示数为220V，则降压变压器原副线圈的匝数比为95：11
【答案】AD
【解析】由图乙可知，周期，线圈转动角速度为
故A正确；时感应电动势为零，所以此时穿过线圈的磁通量最大，故B错误；
用电高峰期相当于滑片P下移动，用户负载电压减小，所以通过输送回路的电流增大，则两端电压增大，根据
所以减小，。降压变压器原副线圈匝数不变，所以电压表的示数变小，故C错误；
由图可知有效值为
根据，可得
输送回路电流
的电压为
根据，故D正确。
11.(2025· 湖南省衡阳市二模）2023年6月11日，宁夏至湖南±800kV特高压直流输电工程正式开工建设，这是我国首条以输送“沙戈荒”风电光伏大基地新能源为主的电力外送大通道，该工程将于2025年末建成投产。±800kV指两根导线对地之间的电压分别为正800kV和负800kV，两根导线之间是1600kV。受端在衡阳换流站以500kV接入湖南电网交流系统。输电线路流程可简化为如图所示，若直流输电线的总电阻为10，不计变压器与整流等造成的能量损失，直流变交流时，有效值不变。输电功率为时，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线路中电流为
B. 衡阳换流站的输入功率为
C. 衡阳换流站的输入电压为±800kV
D. 若保持输送功率不变，用±500kV输电，衡阳换流站的输入功率比用±800kV输电时减少
【答案】.AB
【解析】两根导线之间是1600kV，则输电功率为时，输电线路中电流为
故A正确；输电线损耗的电功率为W
则衡阳换流站的输入功率为W
故B正确；输电线的内阻两端有电压，则衡阳换流站的输入电压小于±800kV，故C错误；
若保持输送功率不变，用±500kV输电，则电流为
输电线损耗的电功率为W
则衡阳换流站的输入功率为W
衡阳换流站的输入功率比用±800kV输电时减少W
故D错误。
12．（2025·安徽芜湖·二模）如图所示，在xOy水平面内，固定着间距为的足够长光滑金属导轨。在区域存在两个大小均为、垂直导轨平面、方向相反的匀强磁场，磁场边界满足，质量为、边长为的正方形金属框静置在导轨上，四条边的电阻均为，位于处。在沿轴的外力作用下金属框沿轴正方向以速度做匀速直线运动，当到达时撤去外力。导轨电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．运动到过程中外力的方向先向右后向左
B．运动到过程中感应电动势的最大值为
C．运动到的过程中通过金属框横截面的电荷量为
D．整个过程中外力对金属框所做的功为
【答案】BC
【详解】A．运动到过程中，只有在左边磁场中切割磁感线，根据右手定则可知，金属框中的电流方向为逆时针方向，根据左手定则可知受到的安培力向左，则外力的方向向右；从运动到过程中，在右边磁场中切割磁感线，在左边磁场中切割磁感线，根据右手定则可知，金属框中的电流方向为顺时针方向，根据左手定则可知、受到的安培力均向左，则外力的方向向右；故A错误；
B．运动到过程中，当处于时，、切割磁感线的有效长度最大，均为
此时和产生的感应电动势最大，且同向叠加；则金属框中的感应电动势最大，为
故B正确；
C．导线框边在至区间运动过程中，只有边在切割，感应电动势的瞬时表达式为
产生正弦交流电，等效于面积为S的线圈在匀强磁场中匀速转动，转动角速度为
由感应电动势最大值
解得
至区间相当于绕圈转动角度，磁通量变化量为
感应电动势的平均值
感应电流的平均值
金属框上下两边被短路，总电阻为，通过金属框横截面的电荷量为
故C正确；
D．导线框边在至区间运动过程中，产生正弦交流电，感应电动势最大值为
则有效值
回路中产生的焦耳热
导线框边在至区间运动过程中，两边切割，感应电动势的瞬时表达式
同理，回路中产生的焦耳热
分析可知导线框边在至区间运动过程中，回路中产生的热量与导线框边在至区间运动过程中产生的热量相等，故由功能关系可知，外力对导线框所做的功
故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、填空题(本题共2小题，共14分)
13．(6分)2025·河南三门峡·一模）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用可拆式变压器如图甲所示，小明同学选用变压器原线圈匝数匝和副线圈匝数匝的位置进行实验，并把输入电压调至交流电压，则可测得副线圈电压为 V。小李同学实验中将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图乙所示，在时刻该同学先断开开关，时刻再闭合开关，则时间内进行的操作可能是 （填字母）。
A．增加了交流电源的频率 B．拧紧了松动的铁芯
C．减少了副线圈的匝数 D．增加了原线圈的匝数
【答案】 2 B
【详解】[1]由变压器电压与匝数关系式
解得
[2]A．根据图像可知，时刻之后，副线圈两端电压的峰值增大，即副线圈两端电压的有效值增大，但是电压的周期没有发生变化，则频率没有发生变化，变压器不改变频率，即交流电源的频率没有发生变化，故A错误；
B．结合上述，副线圈两端电压的有效值增大，若拧紧了松动的铁芯，变压器漏磁减小，副线圈磁通量的变化率增大，副线圈两端电压增大，故B正确；
CD．若没有漏磁与铁损，根据电压匝数关系有
可知，若仅仅减少了副线圈的匝数，副线圈电压减小，若仅仅增大原线圈匝数，副线圈两端电压减小，故CD错误。
故选B。
14,。（8分）（2025·广东江门·一模）智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，光照强度简称照度，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯（lx）。为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路。
智能光控电路的核心元件是光敏电阻，某同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度时的阻值，实验所用器材：电源，滑动变阻器（最大阻值为），电压表（量程为，内阻为），毫安表（量程为，内阻不计），定值电阻，开关和导线若干。
(1)在闭合开关前，应把的滑片移到 （选填“左”或“右”）端；
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为 V，电流表读数为，此时光敏电阻的阻值为 Ω；
(3)该同学通过测量得到了6组数据，他作出光敏电阻的阻值随照度变化的图像如图丁所示，由图丁可初步判断光敏电阻的阻值与照度 反比例函数关系（选填“满足”或“不满足"）；
(4)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻忽略不计，电阻，电阻箱的阻值调节范围是，光敏电阻的电压增加到时光照系统开始工作，为了使照度降低到4klx时，自动控制系统开始补光，则的阻值应该调节为 ：
(5)要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是 。
【答案】(1)左 (2) 1.80 3.6×10³ (3)不满足
(4) (5)减小
【详解】（1）为了保证电路的安全应将滑动变阻器滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零。
（2）[1]电压表的最小刻度值为0.1V，如图丙所示，电压表的读数为1.80V；
[2]根据串联电路电压与电阻成正比的关系，光敏电阻两端的电压为V
电流表读数为1.5mA，故此时光敏电阻的阻值为
（3）根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值与照度不满足反比例函数关系。
（4）根据闭合电路欧姆定律
根据图像可知在照度降低到4klx时，对应的阻值为又由
其中U=2V联立可得
（5）减小R2的阻值，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变大，R两端的电压变大，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度高于4000lx，加快蔬菜的生长
三、计算题(本题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15．(9分)家庭中用的取暖器，正常工作时所用电压是按照图中正弦规律变化的交流电，取暖器正常工作时的电流是3A。
（1）请写出电压的瞬时值表达式；
（2）取暖器正常工作时的功率。
【答案】（1）u=311sin100πt（V）；（2）
【解析】（1）由图可知，交变电流的峰值为
周期为
则
所以，电压的瞬时值表达式为
u=311sin100πt（V）
（2）电压的有效值为
取暖器正常工作时的功率为
P=UI=660W
16．(9分).如下图，一个匝数为N=100、面积为的矩形线框abcd在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕OO′轴以n=3000r/min的匀速转动，已知线框abcd的总电阻为r=2Ω，产生的交流电通过电刷A、B导出，经匝数比为的升压变压器升压后，再通过总阻值为R0=1.5Ω两条输电线输送到匝数比为的降压变压器降压，最终对阻值R的用户负载供电，已知远距输电线上电流I=2A。不计其他导线电阻、变压器的铁芯涡流和电磁辐射。
（1）线圈产生电动势的最大值Em和有效值E分别多大?
（2）用户负载R的阻值多大?
【答案】（1），40V；（2）4Ω
【解析】（1）线圈转动的角速度为
线圈产生电动势的最大值
有效值为
（2）升压变压器原线圈电流为
升压变压器原线圈电压
升压变压器副线圈电压
降压变压器原线圈电压
降压变压器副线圈电压
降压变压器副线圈电流，所以负载电阻
17．(9分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，电压表为理想交流电表，求：
(1)转动过程中感应电动势的峰值；
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势；
(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；
(4)交流电压表的示数；
(5)由图示位置转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量．
【答案】 (1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.60 V (4)1.78 V (5)0.09 C
【详解】 (1)感应电动势的峰值
Em＝NBSω＝100×0.5×0.12×2π V≈3.14 V.
(2)线圈转过60°时的瞬时感应电动势
e＝Emcs 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V.
(3)由法拉第电磁感应定律可得，转过60°角的过程中产生的平均感应电动势
eq \x\t(E)＝Neq \f(ΔΦ,Δt)＝Neq \f(BSsin 60°,\f(T,6))＝100×eq \f(0.5×0.12×\f(\r(3),2),\f(1,6)) V≈2.60 V.
(4)电压表示数为外电压的有效值
U＝eq \f(Em,\r(2))·eq \f(R,R＋r)＝eq \f(\r(2),2)×3.14×eq \f(4,4＋1) V≈1.78 V.
(5)线圈转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量
q＝eq \x\t(I)·eq \f(T,6)＝eq \f(\x\t(E),R＋r)·eq \f(T,6)＝eq \f(NBSsin 60°,R＋r)＝eq \f(100×0.5×0.12×\f(\r(3),2),4＋1) C≈0.09 C.
18．(11分)（2025· 江西省九江市高三二模）如图甲所示，两根光滑平行导轨固定在水平面内，相距为L，电阻不计，整个导轨平面处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端接有阻值为R的电阻，沿导轨方向建立x坐标轴。质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直导轨放置在处。在金属棒ab上施加x轴方向的外力F，使金属棒开始做简谐运动，当金属棒运动到时作为计时起点，其速度随时间变化的图线如图乙所示，其最大速度为。求：
（1）简谐运动过程中金属棒的电流i与时间t的函数关系；
（2）在时间内通过金属棒的电荷量；
（3）在时间内外力F所做的功；
（4）外力F的最大值。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）由图乙可知简谐运动的周期
由此可得
根据图像乙可知速度与时间的变化关系满足余弦函数，可得其关系为
由闭合回路的欧姆定律有
（2）根据对称性可知在时，金属棒到达
处，则在时间内通过金属棒的电荷量
（3）简谐运动过程回路电流为余弦式交流电，在0到时间内，电路产生热量
其中，
解得
设在0到的时间内外力所做的功为，安培力所做的功为，由动能定理得
其中
解得
（4）由牛顿第二定得
整理得
则外力F的最大值
．