第三章 交变电流单元检测01-2024-2025学年高二物理精剖细解讲义（人教版2019选择性必修第二册）

第三章 交变电流单元检测01 一、单选题 1．下列图像中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】ABC．交变电流的方向随时间做周期性变化，三个图中电流均为交变电流；故ABC错误； D．图中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流，故D正确。 故选D。 2．如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈放在磁场中，磁场与线圈平面垂直，磁感应强度的变化规律为则（　　） A．线圈磁通量的最大值为 B．线圈的电动势瞬时值 C．时间内，线圈中电流方向沿逆时针方向 D．线圈中感应电动势的有效值为 【答案】D 【详解】A．由磁感应强度的变化规律为 可知线圈磁通量的最大值为，故A错误； B．由磁感应强度的变化规律为 可知磁通量最大时，感应电动势为零，而磁通量为零时感应电动势有最大值，则 由此可知线圈的电动势瞬时值 故B错误； C．时间内，磁感应强度垂直纸面向里减小，根据右手定则线圈中电流方向沿顺时针方向，C错误； D．线圈中感应电动势的有效值为 故D正确； 故选D。 3．2025年蛇年春节，小明同学把100个相同的小灯泡串联组成一串彩灯接在一正弦式交流电源两端，其电压随时间变化的图像如图所示，此时小灯泡正常发光。小灯泡的额定电流为0.5A，下列说法正确的是（    ） A．交流电压的有效值为 B．1s内电流方向改变50次 C．交流电压瞬时值的表达式为 D．小灯泡正常工作时的电阻为4.4 【答案】D 【详解】A．电压的有效值为 选项A错误； B．周期为0.02s，每个周期内电流方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，选项B错误； C．因为 可知电压瞬时值的表达式为 选项C错误； D．每个小灯泡的额定电压为，根据 可得 选项D正确。 故选D。 4．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻甲和乙，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，下列说法中正确的是（　　） A．原、副线圈中交流电的频率之比为 B．电阻甲、乙的功率之比为 C．电阻乙两端的电压为66V D．变压器的输入、输出功率之比为 【答案】C 【详解】A．变压器只改变交流电的电压、电流，不改变交流电的频率，所以原、副线圈中交流电的频率之比为，故A错误； B．理想变压器的电流与匝数成反比，所以原、副线圈中的电流之比为，根据电功率 可知电阻甲、乙的功率之比为，故B错误； C．设副线圈两端电压为U，则副线圈的电流 原线圈的电流为 根据功率关系可得 解得 故C正确； D．理想变压器没有能量损耗，变压器的输入、输出功率之比为，故D错误。 故选C。 5．某家用燃气灶点火装置原理图如图甲所示，转换器可以将直流电压转换为如图乙所示的正弦交流电压，并加在一台理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为和。点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．去掉转换器，该点火装置仍然能正常使用 B．图乙中的值为15V C．电压表的示数为150V D．若，则钢针与金属板间电压最大值可以达到5000V 【答案】D 【详解】A．去掉转化器后，变压器接入恒定直流电，变压器不能够正常工作，该点火装置不能正常使用，故A错误； B．点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，根据 解得 故B错误； C．电压表的示数为有效值，则有 故C错误； D．若，令钢针与金属板间电压最大值为，根据 解得 故D正确。 故选D。 6．图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。其输电原理图如图乙所示，采用高压输电可减少输电线上电能的损耗，发电机组发出电压有效值一定的交流电，经理想变压器升压后向远方输电，再经理想变压器降压后输送给用户。假设输电线总电阻r保持不变，下列说法正确的是（　　） A．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输电线损耗功率加倍 B．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输送给用户的功率也加倍 C．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半 D．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线损耗功率减半 【答案】C 【详解】A．由可知输电线电流 输电线损耗功率 输电电压U一定时，发电功率P加倍，输电线损耗功率变为原来的4倍，故A错误； B．用户得到的功率 发电功率P加倍时，用户得到的功率没有加倍，故B错误； C．由可知，发电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半，故C正确； D．由 可知，发电功率P一定时，输电电压U加倍，输电线损耗功率变为原来的，故D错误。 故选C。 7．我国已投产运行的1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10Ω，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当输送功率为时，下列说法正确的是（　　） A．直流输电线上的电流为 B．降压变压器的原副线圈匝数比大于 C．直流输电线上损失的功率为，损失的电压为40kV D．若保持输送电功率不变，改用550kV输电，直流输电线上损失的功率为 【答案】D 【详解】A．直流输电线上的电流为 故A错误； B．降压器的输入电压为 则降压变压器的原副线圈匝数比为 故B错误； C．直流输电线上损失的功率为 损失的电压为 故C错误； D．若保持输送电功率不变，改用输电，直流输电线的电流 则直流输电线上损失的功率为 故D正确。 故选D。 二、多选题 8．如图所示，N匝矩形线圈abed置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为S，bc边与磁场右边界重合，线圈以bc边为轴逆时针（俯视）匀速转动的周期为T。时刻，线圈从图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　） A．0时刻感应电动势为零 B．一个周期内线圈中电流方向不发生变化 C．时刻，穿过线圈的磁通量 D．此线圈产生交变电流电动势的有效值 【答案】AD 【详解】A．在图示位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小为零，故0时刻感应电动势为零，故A正确； B．一个周期内线圈中电流方向变化一次，故B错误； C．对应线圈转过的角度为 则此时穿过线圈的磁通量为 故C错误； D．此线圈产生交变电流电动势的最值为 又 解得 由题分析，可知线圈转一圈，只有半个周期有交变电流，设此线圈产生的交变电流电动势的有效值为，则有 解得此线圈产生交变电流电动势的有效值 故D正确。 故选AD。 9．如图所示，变压器为理想变压器，定值电阻R1=8Ω，R2=2Ω，MN两点间所接正弦交变电压为U=32V，闭合开关S1和S2，电流表的示数为1A，R1、R2消耗的电功率相同。则下列说法正确的是（　　） A．理想变压器原副线圈的匝数比为6∶1 B．定值电阻R3=2Ω C．电源消耗的总功率与定值电阻R3消耗的功率之比为3∶2 D．将开关S2断开，则电流表的示数变为0.4A 【答案】AD 【详解】A．由题意，可知消耗的电功率 对电阻有消耗的电功率 求得 副线圈的输出电压为 原线圈的输入电压为 则 故A正确； B．根据，可求得副线圈的电流 则 故B错误； C．电源消耗的总功率为 电阻消耗的功率为 得电源消耗的总功率与定值电阻R3消耗的功率之比为2∶1，故C错误； D．将开关断开，设原线圈的电流为，副线圈的电流为，则原线圈的输入电压为 原线圈的输入电压为 根据 求得 故D正确。 故选AD。 10．如图所示为高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出电压U1恒为500V。升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1：10，理想电流表的示数为1A，输电线的总电阻R线=10Ω。下列说法正确的是（　　） A．输电线上损失的功率 B．发电机输出功率为50kW C．在用电高峰，用户获得的电压将减小 D．在用电高峰，用户获得的电压将增大 【答案】BC 【详解】A．输电线总电阻上的电压等于U2与降压变压器原线圈两端电压的差，所以输电线上损失的功率 故A错误； B．设输电线上的电流为I2，理想电流表的示数1A，根据电流互感器原副线圈中的电流与匝数的关系有 可得 升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，则有 可得 可知发电机的输出功率 故B正确； CD．用电高峰期，用户使用的用电设备越多，用户电流增大，则输电电流增大，根据可知，输电线损失电压增大，U1、U2不变，则降压变压器输入电压减小，降压变压器输出电压减小，故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 11．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。 （1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的 接线柱相连，b端与 接线柱相连。 （2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的 旋钮；要使此波形横向展宽，应调节 旋钮。 【答案】 Y输入 地 竖直位移 X增益 【详解】（1）[1][2]根据示波器的操作原理,若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a端与示波器面板上的Y接线柱相连，b端与地接线柱相相连； （2）[3][4]若要将图4中的波形曲线上移，应调节竖直位移旋钮，若要使此波形横向展宽，应调节X增益旋；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮。 12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中： (1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要 。 A．条形磁铁 B．干电池 C．变压器 D．电子秤 (2)实验得出，电流由“+”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极向螺线管插入的过程中，发现指针 （选填“向左”或“向右”）偏转。 (3)如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)多次实验发现：感应电流产生的磁场，总是要 引起感应电流的磁通量的变化。 (5)本实验涉及的物理规律在生产和生活中的应用有 。（举一例） 【答案】(1)A (2)向左 (3)变小 (4)阻碍 (5)发电机、变压器等符合题意即可 【详解】（1）本实验通过感应电流的磁感应强度方向与条形磁铁对线圈磁通量变化的关系，来探究影响感应电流方向的因素 故选A。 （2）由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，又由右手定则可以判定，电流由负接线柱流入灵敏电流计，所以灵敏电流计指针向左偏转。 （3）若条形磁铁不动，则线圈中磁通量不变，线圈中没有感应电流，线圈在电子秤上受重力和支持力二力平衡，支持力大小等于重力。当条形磁铁向上拔出过程中，由楞次定律得，感应电流的磁场方向向下，线圈的上端为S极，条形磁铁对线圈有向上的磁力作用，这时支持力大小加磁力大小等于重力的大小，即支持力小于重力。又由牛顿第三定律得，线圈对电子秤的压力减小，电子秤的示数变小。 （4）由楞次定律可知，感应电流产生的磁场，总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （5）发电机、变压器等都利用了电磁感应。 四、解答题 13．一矩形线圈，面积是0.05m2，共10匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R=8Ω，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，以的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，t=0时刻，线圈在图示位置，求： （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）交流电压表的示数。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）线圈转速 线圈转动的角速度 线圈中感应电动势的峰值 线圈所在的图示位置为中性面，故线圈中感应电动势的瞬时值表达式 （2）感应电动势的有效值 感应电流的有效值 电表所示的示数均为有效值，则交流电压表示数 14．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。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共100匝、面积为，总电阻为，线圈处于磁感应强度大小的匀强磁场中，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时，求： （1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时表达式； （2）线圈转动一圈电阻R上产生的热量； （3）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）题中匝，，， 线圈的最大感应电动势 电动势的瞬时表达式 （2）电动势的有效值 电流的有效值 线圈转动一圈时间 R产生的热量 （3）此过程中，感应电动势的平均值 电流的平均值 通过R的电量 代入数据解得 15．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为、匝数匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线按有的小电珠。外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度随时间变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计）。求： （1）电路中电流的最大值及电压表的示数； （2）线圈受到的磁场力随时间变化的关系式。 【答案】（1），3.8V；（2） 【详解】（1）由丙图可知，线圈运动速度v随t变化关系式为 线圈产生的感应电动势为 （V） 电路中电流的最大值为 电压表测小电珠L两端电压的有效值，示数为 （2）电流 线圈受到的磁场力 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 交变电流单元检测01 一、单选题 1．下列图像中不属于交变电流的是（    ） A． B． C． D． 2．如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈放在磁场中，磁场与线圈平面垂直，磁感应强度的变化规律为则（　　） A．线圈磁通量的最大值为 B．线圈的电动势瞬时值 C．时间内，线圈中电流方向沿逆时针方向 D．线圈中感应电动势的有效值为 3．2025年蛇年春节，小明同学把100个相同的小灯泡串联组成一串彩灯接在一正弦式交流电源两端，其电压随时间变化的图像如图所示，此时小灯泡正常发光。小灯泡的额定电流为0.5A，下列说法正确的是（    ） A．交流电压的有效值为 B．1s内电流方向改变50次 C．交流电压瞬时值的表达式为 D．小灯泡正常工作时的电阻为4.4 4．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻甲和乙，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，下列说法中正确的是（　　） A．原、副线圈中交流电的频率之比为 B．电阻甲、乙的功率之比为 C．电阻乙两端的电压为66V D．变压器的输入、输出功率之比为 5．某家用燃气灶点火装置原理图如图甲所示，转换器可以将直流电压转换为如图乙所示的正弦交流电压，并加在一台理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为和。点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．去掉转换器，该点火装置仍然能正常使用 B．图乙中的值为15V C．电压表的示数为150V D．若，则钢针与金属板间电压最大值可以达到5000V 6．图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。其输电原理图如图乙所示，采用高压输电可减少输电线上电能的损耗，发电机组发出电压有效值一定的交流电，经理想变压器升压后向远方输电，再经理想变压器降压后输送给用户。假设输电线总电阻r保持不变，下列说法正确的是（　　） A．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输电线损耗功率加倍 B．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输送给用户的功率也加倍 C．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半 D．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线损耗功率减半 7．我国已投产运行的1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10Ω，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当输送功率为时，下列说法正确的是（　　） A．直流输电线上的电流为 B．降压变压器的原副线圈匝数比大于 C．直流输电线上损失的功率为，损失的电压为40kV D．若保持输送电功率不变，改用550kV输电，直流输电线上损失的功率为 二、多选题 8．如图所示，N匝矩形线圈abed置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为S，bc边与磁场右边界重合，线圈以bc边为轴逆时针（俯视）匀速转动的周期为T。时刻，线圈从图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　） A．0时刻感应电动势为零 B．一个周期内线圈中电流方向不发生变化 C．时刻，穿过线圈的磁通量 D．此线圈产生交变电流电动势的有效值 9．如图所示，变压器为理想变压器，定值电阻R1=8Ω，R2=2Ω，MN两点间所接正弦交变电压为U=32V，闭合开关S1和S2，电流表的示数为1A，R1、R2消耗的电功率相同。则下列说法正确的是（　　） A．理想变压器原副线圈的匝数比为6∶1 B．定值电阻R3=2Ω C．电源消耗的总功率与定值电阻R3消耗的功率之比为3∶2 D．将开关S2断开，则电流表的示数变为0.4A 10．如图所示为高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出电压U1恒为500V。升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1：10，理想电流表的示数为1A，输电线的总电阻R线=10Ω。下列说法正确的是（　　） A．输电线上损失的功率 B．发电机输出功率为50kW C．在用电高峰，用户获得的电压将减小 D．在用电高峰，用户获得的电压将增大 三、实验题 11．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。 （1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的 接线柱相连，b端与 接线柱相连。 （2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的 旋钮；要使此波形横向展宽，应调节 旋钮。 12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中： (1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要 。 A．条形磁铁 B．干电池 C．变压器 D．电子秤 (2)实验得出，电流由“+”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极向螺线管插入的过程中，发现指针 （选填“向左”或“向右”）偏转。 (3)如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)多次实验发现：感应电流产生的磁场，总是要 引起感应电流的磁通量的变化。 (5)本实验涉及的物理规律在生产和生活中的应用有 。（举一例） 四、解答题 13．一矩形线圈，面积是0.05m2，共10匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R=8Ω，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，以的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，t=0时刻，线圈在图示位置，求： （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）交流电压表的示数。 14．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市。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共100匝、面积为，总电阻为，线圈处于磁感应强度大小的匀强磁场中，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时，求： （1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时表达式； （2）线圈转动一圈电阻R上产生的热量； （3）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量。 15．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为、匝数匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线按有的小电珠。外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度随时间变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计）。求： （1）电路中电流的最大值及电压表的示数； （2）线圈受到的磁场力随时间变化的关系式。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$