第三章 交变电流 单元练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第三章 交变电流 单元练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．家庭电路中电压的瞬时值表达式为，则交流电压的有效值是（　　） A． B． C． D． 2．一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴做匀速转动，当线圈刚好处于如图所示的位置时，则它的（    ） A．磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 B．磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小 C．磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小 D．磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 3．图是一矩形线圈在一匀强磁场中以角速度ω匀速转动而产生的感应电动势随时间变化的图象，则下列说法正确的是 A．t＝0时通过线圈的磁通量最大； B．t＝T/4时线圈平面跟磁场方向垂直； C．一个周期内电流的方向改变一次； D．t＝T时外电路消耗的电功率最大． 4．如图所示为特高压直流输电线路的简化示意图，升压变压器，降压变压器均视为理想变压器，整流及逆变的过程均不计能量损失且电压有效值不变。直流输电线的总电阻，的匝数比为，结合图中信息可知，该输电工程输送的总电功率为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=11Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表，则（　　） A．交流电1s内电流方向改变了50次 B．电压表的读数为 C．电流表的读数为5.0A D．原线圈的输入功率为2200W 6．某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（　　） A．t=0时刻线圈处于中性面位置 B．t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零 C．t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大 D．t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次 7．特高压交流输电具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。用特高压远距离输送一定功率的交流电，若输电线上损失的电压减小为原来的0.25倍，则（    ） A．输电电压升高为原来的4倍 B．输电电压降低为原来的0.25倍 C．输电线上的电能损失变为原来的0.25倍 D．用户得到的电功率增大为原来的4倍 8．如图甲，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流经理想变压器给负载供电，原线圈两端的交变电压随时间变化的图像如图乙，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R1为定值电阻，则（　　） A．t＝0.005s时，电压表读数为0 B．t＝0.005s时，穿过线框回路的磁通量为零 C．金属线框的转速为50r/s D．Rt温度升高时，变压器的输入功率变小 9．如图所示，单匝闭合矩形线框，其总电阻为，线框的边长为边长为。在与边相距为处有一垂直于和边的磁场分界线，在其右侧分布磁感应强度大小为、方向垂直于线框平面向外的匀强磁场，已知线框在外力的作用下正由图示位置绕轴以角速度匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．线框中感应电动势的最大值 B．通过如图所示的位置时线框中感应电动势的瞬时值为 C．从图示位置开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为 D．从图示位置开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为 10．如图所示，电阻为r、匝数为N、面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动，变阻器接入电路中的阻值为R。时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　） A．时，线圈中的感应电动势 B．电压表的示数为 C．滑片P向下滑动时，电流表的读数变大 D．线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大 二、多选题 11．某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，通过旋转滑动触头的位置可以改变副线圈的匝数，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．通过R的交变电流的频率为50Hz B．时电流表的示数为0 C．将沿顺时针方向转动一些，电流表的示数变大 D．将沿逆时针方向转动一些，电流表的示数变大 12．在如图甲所示的理想变压器的原线圈输入端a、b加如图乙所示的电压，图像前半周期为正弦部分，理想变压器原、副线圈匝数比为 10：1，电路中电阻 R1=5Ω，R2=R3=6Ω，开始时电键 S断开，下列说法正确的是（　　） A．乙图所示交变电压的有效值为 B．由于输入端交流电有一半时间电压恒定，所以在此段时间内，副线圈无电压输出 C．闭合电键 S后，a、b端的输入功率为30.25W D．闭合开关 S后，电流表示数变大，电压表的示数变大 13．一矩形单匝金属线圈，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动。穿过该线圈的磁通量变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该交变电流的频率为 B．时线圈处于中性面位置 C．时穿过线圈的磁通量变化最慢 D．在线圈的始末端口（通过电刷）接上一个理想交流电压表读数约为 14．如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心的金属轴以角速度逆时针匀速转动（俯视）。圆环上接有三根金属辐条、、，辐条互成角。在圆环左半部分张角也为角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为的匀强磁场，在转轴与圆环的边缘之间通过电刷、与一个灯（二极管）相连。除灯电阻外，其他电阻不计。下列说法中正确的是（　　） A．若棒进入磁场中，点电势小于点电势 B．金属辐条在磁场中旋转产生的是正弦式交变电流 C．若导电圆环顺时针转动（俯视），也能看到灯发光 D．角速度比较大时，能看到灯更亮 15．有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器匝数比为4∶1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共有22个班，每班有“220 V  40 W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，则不正确的有（    ） A．发电机输出功率为5280W B．发电机电动势250V C．输电效率是97% D．若想提高输电效率，则可以提高升压变压器匝数比，且同时降低降压变压器匝数比 三、填空题 16．如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为 末，此时穿过线圈的磁通量 （填最大，最小或零。下同），流过线圈的电流为 。在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是 。 17．某发电站的输出功率为 104 kW，输出电压为 4 kV，通过理想变压器升压后向125 km 远处用户供电．已知输电线的电阻率为 ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是 ，如果用户用电器的额定电压为 220 V，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是 . 四、解答题 18．某发电厂的发电机的输出功率P＝100kW，发电机端电压U＝250V，向远处送电的输电线的总电阻R＝8Ω。已知输电线上损失的功率为输送功率的5%，用户得到的电压是220V。输电线路的示意图，求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比。 19．华为手机Mat20 Pro具有无线充电功能，所配电池铭牌上标有“3.7V，4000mAh”字样。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2=5∶1，发射端输入电流为。求： （1）接收线圈输出电流的有效值I2； （2）电池充满电时最大储存电能E。 20．如图所示，矩形线圈在水平向右的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。已知磁感应强度B=0.4T，线圈匝数N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，转动角速度ω=100πrad/s，求： （1）穿过线圈的磁通量最大值Φm； （2）线圈产生的感应电动势的有效值U； （3）从线圈平面与磁场平行的位置开始计时，其感应电动势e随时间t变化的表达式。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第三章 交变电流 单元练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A A D C B A C D D 题号 11 12 13 14 15 答案 AD ABC AD AD ACD 1．B 【详解】根据表达式可知，该电压为正弦交流电，则有效值为 故选B。 2．A 【详解】线圈处于图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，此时磁通量为零，最小；此时左右两边垂直切割磁感线，感应电动势最大，磁通量的变化率最大。 故选A。 3．A 【详解】 假设线圈按照图示方向旋转 A、t＝0时，产生的感应电动势为0，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大．A正确 B、t＝T/4时，产生的感应电动势最大，线圈平面与磁场平行．B错误 C、根据图像可以看出，一个周期电流方向改变2次．C错误 D、t＝T时，产生的感应电动势为0，此时外电路消耗的电功率为0．D错误 4．D 【详解】降压变压器T2的匝数比 降压变压器的输入电压 输电线上损失的电压 所以输电线上的电流 所以输电功率。 故选D。 5．C 【详解】A．交流电的瞬时值表达式为，可知 rad/s 周期为 交流电一个周期电流改变两次方向，所以交流电1s内电流方向改变100次，故A错误； B．电表的读数均为有效值，原线圈两端电压最大值 V 有效值 原、副线圈匝数之比为2：1，由 可知副线圈两端电压有效值 U2=110V 电压表的读数为110V，故B错误； C．流过电阻R的电流为 根据 代入数据可得 I1=5.0A 电流表的读数为5.0A，故C正确； D．原线圈的输入功率为 故D错误。 故选C。 6．B 【详解】A．由图乙可知，t=0时刻穿过线圈的磁通量为0，则线圈与中性面垂直，故A错误； B．t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确； C．根据题意可知，电流表的示数为回路中电流的有效值，而回路中电流的有效值不变，故C错误； D．t2、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，感应电流最大，此时电流方向不发生改变，而线圈转动一周，电流方向改变两次，故D错误。 故选B。 7．A 【详解】AB．由欧姆定律公式得，电阻不变时，电压减小为原来的0.25倍，电流也减小为原来的0.25倍，即升压变压器副线圈的电流减小为原来的0.25倍，又有理想变压器电流与匝数的关系式 匝数不变时，副线圈的电流减小为原来的0.25倍，原线圈的电流也随之减小为原来的0.25倍。原线圈输入功率不变，由功率的计算式可得，当原线圈的电流减小为原来的0.25倍时，输电电压升高为原来的4倍。故A正确，B错误； C．由功率的表达式 当输电线上损失的电压减小为原来的0.25倍时，输电线上的电能损失变为原来的倍。故C错误； D．由输电线上的功率关系得，用户得到的功率 总功率不变，损失的电功率变为原来的倍，用户得到的电功率增大但不等于原来的4倍。故D错误。 故选A。 8．C 【详解】A．电压表测量的是有效值，故示数不为零，故A错误； B．由图乙可知，当t＝0.005s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故B错误； C．由图可知，交流电的周期为0.02s，则转速为 故C正确； D．根据公式知，若温度升高，则热敏电阻阻值减小，副线圈总电阻减小，副线圈电压U一定，则回路中消耗的功率增大，输出功率决定输入功率，故输入功率增大，故D错误。 故选C。 【点睛】由图乙可知特殊时刻的电动势，根据电动势的特点，可判断处于那个面上，由图像还可知电动势的峰值和周期，明确电压表测量的是有效值，变压器的输出功率决定输入功率。 9．D 【详解】A．当边即将出磁场时，线框中感应电动势的最大，最大值为 故错误； B．在图示位置时，的速度与磁场平行，此时感应电动势为零，故错误； CD．在图示位置开始经过四分之一个周期通过线框某一横截面的电荷量为 故C错误，D正确。 故选D。 10．D 【详解】A．由图知，时，线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零，故A错误； B．线圈感应电动势的最大值为 有效值为 电流表的示数等于电路中电流的有效值，为 电压表的示数等于R两端电压的有效值，为 故B错误； C．滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值R增大，根据 所以，电流表的读数变小，故C错误； D．根据 线圈匀速转动的角速度变大时，电流表的读数变大，故D正确。 故选D。 11．AD 【详解】A．由图乙可知，该交变电流的周期为 则通过R的交变电流的频率为 故A正确； B．电流表的读数为电流有效值，所以时电流表的示数不为0，故B错误； C．将沿顺时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变小，根据 可知副线圈输出电压变小，输出功率变小，所以输入功率也变小，故电流表的示数将变小，故C错误； D．将沿逆时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变大，根据 可知副线圈输出电压变大，输出功率变大，所以输入功率也变大，故电流表的示数将变大，故D正确。 故选AD。 12．ABC 【详解】A．由图可知，正向交流电的最大值为，故前半个周期内的有效值为 设乙图所示交变电压的有效值为，则 解得 故A正确； B．由于变压器只能输送交流电，因此只有乙图中的正向电压能进行输送，故B正确； C．设输入交变电压的有效值为U1，则 解得 由，解得副线圈两端的电压为 闭合电键 S后，副线圈电路的总电阻 副线圈的功率 理想变压器，则闭合电键 S后，a、b端的输入功率为30.25W，故C正确； D．闭合开关 S后，副线圈的电阻减小，副线圈中电流增大，原线圈中电流增大，电流表示数变大；副线圈两端的电压与原线圈的电压、原副线圈匝数有关，副线圈两端电压不变，电压表的示数不变，故D错误。 故选ABC。 13．AD 【详解】A．图中周期为0.4s，则该交变电流的频率为 故A正确； B．时，穿过线圈的磁通量达到最大值，此时线圈处于中性面位置，故B错误； C．图像中，图像斜率的绝对值表示磁通量的变化率大小，0.4s时，图像斜率的绝对值达到最大，可知，时穿过线圈的磁通量变化最快，故C错误； D．线圈转动过程产生感应电动势的最大值为 交流电压表的读数为有效值，则 故D正确。 故选AD。 14．AD 【详解】A．由右手定则可知切割磁感线产生的感应电流在OP辐条上从P流向O，OP为电源时O为正极，P为负极，所以点电势小于点电势，故A正确； B．金属辐条在磁场中旋转产生的感应电流大小和方向都恒定为直流电，故B错误； C．导电圆环顺时针转动（俯视）产生的感应电流与逆时针转动时产生的感应电流方向相反。逆时针转动时二极管发光，由二极管的单向导电性可知顺时针转动时二极管不发光，故C错误； D．假设辐条长度为L，辐条切割磁感线产生的感应电动势大小为      可知角速度比较大时，感应电动势比较大，感应电流比较大，则灯更亮，故D正确。 故选AD。 15．ACD 【分析】变压器的计算问题 【详解】A．所有电灯正常发光时消耗的功率为 由于灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压 用电器总电流为 根据变压器电流与匝数成反比，所以输电线上的电流 导线上损失的电功率 变压器的输入电功率为 A 错误； B．升压变压器的次级电压为 升压变压器初级电压为 升压变压器初级电流 发电机的电动势 B正确； C．输电效率为 C正确； D．若想提高输电效率，则要减少导线上的功率损失，也就是必须要减小输电线上的电流，则可以提高升压变压器匝数比，且同时降低降压变压器匝数比，以到达符合用户端的电压，D正确。 故选ACD。 16． 0.04s 最大 0 与中性面垂直 【详解】[1]线圈在中性面位置时，电动势为0，故在第一周期时间内，线圈转到中性面的时刻为0.04s； [2][3][4]中性面位置与磁感线相互垂直，则此时穿过线圈的磁通量最大；流过线圈的电流为0；在0.02s末时刻，此时电动势最大，则线圈在磁场中的位置与中性面垂直。 17． 1∶25 4800:11 【分析】（1）根据电阻定律得出输电线的电阻，根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流，从而根据P=UI求出升压变压器的输出电压；根据输电线上的电流和电阻求出输电线上的电压损失；根据变压比公式求解升压变压器原、副线圈的匝数比； （2）根据输出电压和电压损失得出降压变压器的输入电压，结合电压之比等于原副线圈的匝数之比求出降压变压器的原副线圈匝数之比． 【详解】（1）远距离输电的示意图，如图所示： 导线电阻：R线=ρ 代入数据得：R=40Ω 升压变压器副线圈电流：I2=I线 又I2R线=4%P 解得：I2=100A 根据P=U2I2 得：U2=100 kV 根据变压比公式，有：   （2）降压变压器的输入电压为：U3=U2-I2R线=96kV 由， 得： 【点睛】解决本题的关键知道：1、原副线圈的电压比、电流比与匝数比之间的关系；2、升压变压器的输出电压、降压变压器的输入电压、电压损失之间的关系． 18．； 【详解】输电线损失的功率为 解得，输电线电流为 升压变压器的输出功率为 解得，升压变压器的输出电压为 升压变压器的原、副线圈的匝数之比为 输电线上损失的电压为 降压变压器的输入电压为 降压变压器的原、副线圈的匝数之比为 所用的变压器的原、副线圈的匝数之比分别为 19．（1）1A；（2）53280J 【详解】(1)依题意，发射端线圈输出电流的有效值为 根据变压器两端电流与匝数之间的关系可得 联立，可得 (2) 电池充满电时最大储存电能 20．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）当线圈平面与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大值 得 （2）感应电动势的最大值 感应电动势的有效值 得有效值 （3）线圈是从图示位置计时，瞬时值表达式 得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $