第三章 交变电流 情境题专项-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册练习手册（人教版）

高中物理选择性必修第二册（人教版） 97.3%。 *14.(1)6:125235:11(2)470盏 【解析】(1)水力发电是把水的重力势能转化为电 能。已知流量Q,那么时间t秒内转化的电能为W= pOtghn, 那么输电的电功率为P=Wp0gh5x10W。 线路上损失的电功率为P=PR=6%P,解得I=10A, 升压变压器的输出电压为-号-5x10V, 升压变压器的匝数比为n1:n2=U1:U=6:125 降压变压器的输人电压为U,=U,-IR=4700V. 降压变压器的匝数比为3n4=3:U=235:11。 (2)用户得到的功率为P用=P-R=47000W, 可满足正常发光灯的盏数N=B=470盏。 P灯 情境题专项 1.B【解析】交流电是指大小和方向发生周期性变 化的电流，直流电的方向不变，恒定电流的大小与方向 均不变，涡流是感应电流；手摇发电机产生的是交流 电，因为该类二极管具有单向导电性，所以通过每个二 极管的电流方向不变，为直流电，故B正确。 2.C【解析】充电基座接上如题图乙的家用交流电， 基座线圈可产生交变磁场，根据电磁感应原理，手机内 的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电 后对手机电池充电：而自感现象是一种特殊的电磁感应 现象，是由于导体本身电流发生变化引起自身产生的磁 场变化而导致其自身产生的电磁感应现象，故A错误； 家用交流电的频率为50Hz,交流电电流方向每秒变化 100次，故B错误；受电线圈接上一个理想二极管 (正向电阻可看作0，反向电阻可看作无穷大)给手机电 池充电，手机电池的充电电压为（有效值），则 交X?,0V,可知安电线胸两端的 输出电压的电压峰值为10V,故C正确；基座线圈和 受电线圈的匝数比为沿-3，故D镭误。 3.D【解析】设自行车的速度为v,摩擦轮的半径 为T,则后轮、摩擦轮的速度都等于，线圈转动产生 正弦电流，周期T=2,。加倍，T为原来的号，故 A、B错误；若线圈的匝数为N,面积为S,磁感应 70 强度为B,则线圈产生的电动势最大值Em=NBSw,有 效值为E=E=NBS0=NBS,小灯泡的电功率P V2 V2 V2r NBSv RVRx,故C错误，D正确。 FRn=Ra R总 4.CD【解析】根据题图乙可知，交变电流的周期 Um 为Q02s,故A错误；根据有效值的定义可得V2. R T=T,解得=110V2V,故B错误；通过电热丝 2R 的电流上只=V万A,放C正确：电热丝在1mn内产 生的热量Q=PRt=1.32x101J,故D正确。 5.C【解析】电流的周期为T=0.4s,故磁体的转速 为n=25s,故A错误；通过乙图可知电压的最大值为 12V,故有效值U=U=6V2V,故B错误；周期T= 1/2 0.4s,故w=5 rad/s,故电压的表达式为u=12sin5mt(V), 故C正确；电容器的击穿电压为交流电的最大值，而交 流电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能加在击穿 电压为6V2V的电容器上，故D错误。 6.B【解析】火线中的电流与零线中的电流相等时， 则说明没有漏电，a、b间无感应电动势，脱扣开关不会 断开，当两电流突然不相等时，α、b间产生感应电动势， 该开关就会断开。当用电器总功率过大或双孔插座中两 个线头相碰时，只要火线与零线中的电流相等，脱扣开 关就不会自动断开，故A、C错误：当站在地面上的人 触及火线时，有一部分的电流会通过人体流入大地，火 线和零线中的电流不相等，发生漏电现象，则脱扣开关 会自动断开，故B正确。当站在绝缘物上的人双手分别 接触火线和零线时，人相当于一个用电器，火线与零线 的电流同时增大，脱扣开关不会自动断开，故D错误。 7.C【解析】变压器只能改变交变电流的原因是如 果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变， 从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压 了。在本装置中，开关的闭合、断开，导致电流不断地 变化，从而使得磁通量不断地变化，能够使变压器工 作。该变压器只能是升压变压器，故C正确。 8.A【解析】空气被击穿时，两电极间的最大电压 Um=6220×0.5V=3110V,原线圈的电压峰值U1m≈ 31V,根器电压与街数成正比可知处鼎。故 A正确。 9.AC【解析】若电网的电压为220kV,则变电所的 变压器原、线图臣数比为公是器兴-是若电网 的电压为110kV,则变电所的变压器原、副线圈匝数比为 n1:n2=4:1,A正确，B错误：若高铁机车功率为9000kW 根据PU,U=25kV,则电流I=360A,牵引变电所至机车 间的等效电阻R=U-U≈6.9，C正确，D错误。 10.(1)2.19x105kWh或7.884×10J(2)1:16 173:10 【解析】(1)该发电系统一年能输出的电能，由P 1.0x105W,t=365x6h。E=P=2.19x105kW-h=7.884x10J。 (2)依题意作出如图输电示意图，升压变压器原线 圈中的电流1=P-1x10 ·A=400A U.250 n 第10题答图 当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时， 输电线中的电流为2，则BR线=5%xP, 所以-VV0A25A. 8 升压变压器T的匝数比为 n1-12_251 zī40016 降压变压器T2副线圈中电流1，即为提供给所有用 户的总电流I“,用户获得的总功率为 P=P-5%xP-95%xP. 又因为Pm=U1=U,所以14=95%x处_0.95x1x10 U 220 A=431.8A,其原线圈中电流1=12=25A,降压变压器的 匝数比为心=1=431.8-173 413-25-10 11.(1)72W(2)1212 【解析】(1)设小风扇两端电压为U2,由题意可知 变压器输入电压为U1=220V,由9=m解得U,=60V。 02n2 吹冷风时电源输入功率等于小风扇的电功率P=IU2= 90W,小风扇正常工作时输出的功率为△P-P-R,解 得小风扇在正常工作时输出的功率为△P=72W。 (2)设吹热风时电热丝的电阻值为R2,热功率为 P,小风扇的电功率仍为P,由题意得P+P2=490W, 电热丝的热功率可表示为P=,解得R=121。 R2 参考答案与解析。 >“感知高考 1.C【解析】如图所示，导 体棒匀速转动，设速度为，且 导体棒从A到B的过程中，棒 穿过的角度为0，则导体棒垂直 B 于磁感线方向的分速度为v1= 第1题答图 cos0,所以导体棒垂直，磁感 线的分速度为余弦变化。根据左手定则可知，导体棒 经过B点和B点关于P点的对称点时，电流方向发生 变化，根据u=BLv1,可知导体棒两端电势差u随时间 t变化的图像为余弦图像。C正确。 2.B【解析】由=知，仅增加原线圈匝数，副 n U 线圈输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A 错误；由=马知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输 n U 出电压增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正 确；由=知，将原、副线圈匝数都增为原来的两 2U2 倍，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压 2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误；将两个 38V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线 圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故D 错误。 3.B【解析】由于输电过程中电阻R要产生热量， 会损失功率，故T输出功率大于T,输人功率；T输出 电压大于T,输入电压，故A错误，B正确；由于输入 电压不变，所以变压器T,的输出电压不变，随着用户接 入的用电器增多，导致用户端的等效电阻变小，则电流 变大，根据P=R,可知R功率增大，故C错误；用 户接入电路的用电器增多，用电器消耗功率增大，即输 出功率增大，故D错误。 4B【解析】原、副线圈的匝数之比=凸= 220 2UU222000 =00,故A错误：根据%=可得，输人电流=21 1 n2 I 100x300×10-3A=30A,故B正确；输人电流的最大值 I=V2l=30V2A,故C错误；变压器不会改变交流 电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1：1，故 D错误。 5.D【解析】变压器的输入电压为220V,原线圈 的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电 压的最大值为220√2V,根据理想变压器原线圈与单N 高中物理选择性必修第二册（人教版） 情境貶 1.把发光颜色不同的两个二极管并联（该类 二极管具有单向导电性，导通时发光)， 使两者正负极方向不同。当摇动如图所示 的手摇发电机时，两个二极管交替发光， 则流过其中一个二极管的电流是( 手 摇发 机 第1题图 A.交流电 B.直流电 C.恒定电流 D.涡流 2.电磁感应是目前实现无线充电的重要途 径，如图甲所示为该装置简化的工作原理 图，充电基座接上如图乙的家用交流电， 受电线圈接上一个理想二极管（正向电阻 可看作0，反向电阻可看作无穷大)给手 机电池充电。已知手机电池的充电电压为 5V(有效值)，假设在充电过程中基座线 圈的磁场全部穿过受电线圈而无能量的损 失，下列说法正确的是() B 受电线圈 0 接手机电池 基座线圈 /(×10-2s) 第2题图 72)练 专项 A.无线充电装置主要利用了电磁感应中 的自感现象 B.家用交流电电流方向每秒变化50次 C.受电线圈两端的输出电压的电压峰值 为10V D.基座线圈和受电线圈的匝数比为44：1 3.有一种自行车，它有能向车头灯泡供电的 小型发电机，其原理示意图如图甲所示： 图中N、S是一对固定的磁极，磁极间有 一固定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的 一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩擦 轮。如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦 而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中 转动而产生电流给车头灯泡供电。关于此 装置，下列说法正确的是() 摩擦轮 摩擦轮 线圈 /发电机 大齿轮 后轮 小齿轮 甲 第3题图 A.自行车的速度加倍，线圈中交变电流 的周期加倍 B.自行车的速度加倍，线圈中交变电流 的周期不变 C.小灯泡的电功率与自行车的速度成正比 D.小灯泡的电功率与自行车速度的平方 成正比 4.(多选)如图甲所示是某种型号的电热毯 的电路图，电热毯接在如图乙所示的交变 电源上，电热毯是由一理想二极管D(正 向电阻为0，反向电阻为无穷大)与电热 丝串联组成的。若电热丝的电阻为1102， 则下列说法正确的是() 2202 t/(×102s) -220V2 乙 第4题图 A.交变电流的周期为1×102s B.用交流电压表测得电热丝两端的电压 为110V C.通过电热丝的电流为V2A D.电热丝在1min内产生的热量为1.32x 104J 5.图甲为风力发电的简易模型。在风力作用 下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁 铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一 风速一定时，传感器显示如图乙所示，则 、风叶 转轴 u/V 磁铁 0.2 0.6 电压传感器 第5题图 第三章交变电流。 A.磁铁的转速为5πrs B.线圈两端电压的有效值为12V2V C.交变电流的电压表达式为u=12sin5mt(V) D.该交变电流可以直接加在击穿电压为 6V√2V的电容器上 6.图甲所示为家庭电路中的漏电保护器，其 原理简图如图乙所示，变压器原线圈由火 线和零线并绕而成，副线圈接有控制器， 当副线圈ab端有电压时，控制器会控制 脱扣开关断开，从而起保护作用。下列情 况会使脱扣开关断开的是() 一脱扣开关 火线 零线 火线● 一火线 零线。 ·零线 ▣ 火线 零线 ■Lb 控制器 乙 第6题图 A.用电器总功率过大 B.站在地面的人误触火线 C.双孔插座中两个线头相碰 D.站在绝缘凳上的人双手同时误触火线 和零线 7.汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、 空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄 电池的电压只有12V,不能在火花塞中 产生火花，为此设计了如图所示的点火装 置，这个装置的核心是一个变压器，它的 原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接 到火花塞的两端，开关由机械进行自动控 制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断 开，这样就能在火花塞中产生火花了，下 练 73 高中物理选择性必修第二册（人教版） 列说法正确的是( 变压器 蓄电池 开关 火花塞 第7题图 A.该设计方案不可行，因为蓄电池提供 的是直流电，变压器不能改变直流电压 B.该设计方案可行，因为变压器能将直 流电改变为交变电流 C.该设计方案可行，因为通过变压器原 线圈的是变化的电流，可以通过变压 器发生互感现象 D.该变压器可以是升压变压器，也可以 是降压变压器 8.如图甲是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种 环保型设备黑光灯、它发出的紫色光能够 引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫。 黑光灯高压电网的工作电路原理图如图乙 所示，变压器的输入端接入交流电U,= 311sin100mt经过变压器变成高压。已知 高压电网相邻两极间距离为0.5cm,空气 在常温常压下的击穿电场为6220V1cm, 变压器可视为理想变压器，为防止空气被 击穿而造成短路，变压器匝数比1的最 n 小值为() 高压电网 甲 第8题图 (74)练 A.1:10 B.10:1 C.22:311 D.311:22 9.(多选)如图所示，高铁的供电流程是将 高压220kV或110kV经过牵引变电所进 行变压，降至27.5kV,通过接触网上的 电线与车顶上的受电器进行接触而完成受 电，机车最终获得25kV的电力使高铁机 车运行。以下说法正确的是() 电网 220kV或110kV 牵引 127.5kV 效 变电所 馈线 ■■ ↓回流线 电！ 又接触网 25 kV 2222 第9题图 A.若电网的电压为220kV,则变电所的 变压器原、副线圈匝数比n:n2=8:1 B.若电网的电压为110kV,则变电所的 变压器原、副线圈匝数比n:n2=1:4 C.如果高铁机车功率为9000kW,则自 牵引变电所至机车间的等效电阻约为 6.92 D.如果高铁机车功率为9000kW,则自 牵引变电所至机车间的等效电阻约为 7.62 10.作为北京奥运会主场馆之一的国家体育 馆“鸟巢”拥有91万个座位，其扇形 屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏 心悦目之感，还隐藏着一套年发电量约 为98550kW·h的太阳能光伏发电系统， 供给体育馆内的照明灯等使用。假如该 发电系统的输出功率为1×10W。求： (1)按平均每天太阳照射6h计，该发 电系统一年(365天)能输出多少 电能？ (2)假若输出电压250V,现准备向远 处输电。所用输电线的总电阻为 82,要求输电时在输电线上损失 的电功率不超过输送电功率的5%。 用户获得220V电压，则应选用匝 数比多大的升压变压器和降压变 压器？ 第三章交变电流。 11.如图所示为某研究小组设计的一款电 吹风电路原理图，a、b、c、d为四个 固定接触点。可动的扇形金属接触片P 可同时接触两个触点，触片P处于不 同位置时，电吹风可处于停机、吹热 风和吹冷风三种工作状态。理想变压 器原副线圈的匝数比n1:n2=l1：3, M、N两端接入的交流电源的电压为u= 220V2sin(100mt)V,当触片P处于合 适位置时，小风扇恰好能够正常工作， 已知小风扇的电阻为82，电吹风吹冷 风时电源的输入功率为90W,吹热风 时电源的输入功率为490W。求： (1)小风扇在正常工作时输出的功率。 (2)电热丝的电阻值。 小风扇 电 8 第11题图 练(75