第三章 交变电流 单元检测试卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2025--2026 学年物理选择性必修第二册第三章交变电流单元检测试卷 满分：100 分 考试时间：75 分 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．以下各个选项所示的电流，属于交变电流的是（　　） A．B．C． D． 2．下图是交流发电机的示意图，装置中两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场，匝数N=100的线圈总电阻，外电路电阻为，若发电机产生交流电的电动势表达式为（V），下列说法正确的是（　　） A．时线圈可能位于图乙位置 B．线圈磁通量的最大值为 C．时通过外电阻R的电流大小为11 A D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数为176 V 3．如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如下图所示。已知线框内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则（     ） A．电压表的示数为20V B．电路中的电流方向每秒改变10次 C．t=0时刻，线圈处于中性面 D．电动势的瞬时值表达式为（V） 4．如图所示，有一“凸”形单匝金属线框，边长为，边长为，边和边到的距离均为。虚线右侧存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，线框绕虚线以角速度匀速转动，则理想电压表的示数为（　　） A. B． C． D． 5．海浪发电装置甲的俯视图可简化为图乙所示。圆柱体磁芯S极和外壳N极间形成均匀辐射状的磁场，磁芯与外壳的间隙中固定有环面水平的环形线圈，当磁体随海浪上下浮动时，线圈切割磁感线，就会产生感应电动势对外供电。已知磁体运动的速度随时间的变化如图丙所示呈正弦波形变化，线圈的截面周长为50 cm ，匝数为100，阻值不计，所处位置的磁感应强度大小为0.1 T，求该装置产生的感应电动势的有效值（    ） A．5V B． C． D．0.05V 6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，，，为相同的灯泡，、、和分别为定值电阻、理想线圈和电容器，其中，电压表为理想电表。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时，、、均发光。下列说法中正确的是（　　） A．三个灯泡亮度相同 B．电容器所带电荷量的最大值为 C．若交流电的频率突然增大，则变暗、变亮 D．电压表的读数为12V 7．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电压表、电流表均为理想电表，两定值电阻的阻值均为，滑动变阻器的最大阻值也为，在、两端接入电压为的正弦交流电，当滑动变阻器的滑片在端时，电压表的示数为，下列判断正确的是（　　） A．变压器原、副线圈匝数比一定为3:1 B．在变阻器滑片从端向端移动过程中，电流表示数变小 C．在变阻器滑片从端向端移动过程中，电压表的示数不变 D．在变阻器滑片从端向端移动过程中，变压器输出功率有可能减小 8．如图甲所示，一圆形线圈面积，匝数N＝100，电阻不计，处于匀强磁场中，磁感应强度B随时间t正弦变化的图像如图乙所示（取垂直纸面向里为正方向）。导线框右边与理想变压器的原线圈连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为1∶10，与副线圈连接的电阻、D为理想二极管，下列说法正确的是（　　） A．t＝0.01s时，圆形线圈中有逆时针方向的电流 B．t＝0.005s时，原线圈两端的电势差为0 C．0~0.005s内，流过的电荷量为0.01C D．1s内原线圈输入的能量为150J 9．2025年10月3日至9日，内蒙古绿电“出塞”首次到海南。来自内蒙古的风、光资源，跨越3000公里“电力天路”，转化为海南岛的万家灯火，标志着内蒙古实现了清洁能源有史以来最远距离的跨省输送。如图所示为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、。输电线总电阻为。在升压变压器的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．充电桩上交流电的周期为0.01s B．升压变压器副线圈两端的电压为4400V C．当充电桩使用个数增多时，降压变压器的输出电压减小 D．当升压变压器的输入功率为88kW时，输电线上损失的电功率为1.6kW 10．我国在电力输送领域是世界上首屈一指的科技霸主，目前已研制成功了全套关键设备，建成了世界电压等级最高、输电能力最强的交直流输电网络。模拟远距离高压输电的示意图如图所示，已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端分别接入电压互感器和电流互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态。下列说法正确的是（　　） A．电压互感器起升压作用，电流互感器起增加电流作用 B．若保持和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加 C．若保持不变，仅增加用户数，为保持不变，可将滑片P下移 D．若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路的输电功率为 二、实验题 11．某物理小组的同学设计了用磁感应强度传感器探究线圈中磁场变化产生感应电流的实验。如图甲所示，他将一条形磁铁放在转盘上，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，磁感应强度传感器上还套有一带有绝缘外层的闭合导线圈（图中未画出），感应电流产生的磁场对原磁场的磁感应强度产生影响不计。转动转盘（及磁铁），磁感应强度测量值周期性地变化，该变化周期与转盘转动的周期一致。该同学取向右为正方向在计算机上得到了如图乙所示的图像，请完成下面填空： (1)在图像记录的这段时间内，线圈中产生的交流电 （填“是”或“不是”）按正弦变化的。 (2)在图像记录的这段时间内，线圈中产生的交流电的周期 （填“不变”，“先不变，后变小”或“先不变，后变大”）。 (3)在时刻，线圈内产生的感应电流的方向 （填“不变”或“变化”）。 (4)在0.10s~0.15s时间内，线圈内产生的感应电流 （填“逐渐减小”“不变”或“逐渐增大”）。 12．图1是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为正弦交变电压，并加在一变压器的原线圈上。V为多用电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。 (1)为测量输入端电压，需将多用电表旋转至图2的 区域的某个挡位（选填“”、“”、“”和“”）。 (2)若多用电表V测量值为，则变压器原、副线圈的匝数分别为、，升压变压器的匝数比应该满足________ A． B． C． D． (3)如图3所示的升压变压器，甲同学认为闭合开关时，输出电压为零。你同意甲同学的判断吗？请说明理由 。 三、解答题 13．如图所示，矩形线框的匝数，面积，空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度，初始时线框平面与磁场平行，现让线框绕中轴线以角速度匀速转动，线框外部连接一阻值为的定值电阻，线框内阻为。求： (1)从图示位置开始，线框产生感应电流的表达式（电流由为正）； (2)从图示位置转动60°过程，电阻R上通过的电荷量； (3)从图示位置转过90°过程，电阻R上产生的焦耳热。 14．某山村附近有一条河流，现建成一座小型水电站，可满足村镇、小型企业的用电需求。水电站发电机的输出功率为，输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的，用户所需要的电压为，认为所用的变压器均为理想变压器。求： (1)输电线上的电流； (2)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。 15．如图所示的输电电路中，左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶4，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，连接两理想变压器的导线总电阻为4Ω，负载R的阻值为8Ω，闭合开关S后负载R消耗的功率为32W。 (1)求M、N之间接入的正弦式交流电的电压的有效值UMN； (2)若M、N之间接入的正弦式交流电的电压有效值恒为220V，其它条件不变，当仅改变负载电阻的阻值时，求负载的最大功率Pm。 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 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D B B A C D BCD BCD BD 1．B 【详解】判断电流是交流还是直流，要看其方向是否随时间周期性变化。选项C中，电流的大小和方向均不变；选项AD中，尽管电流大小随时间周期性变化，但其方向不变，仍是直流，故只有B正确。 故选B。 2．D 【详解】A．由，时线圈感应电动势大小为0，此时线圈可能位于图甲或者丙位置，A错误。 B．由电动势表达式知（V）、， 解得磁通量最大值，B错误。 C．当时通过外电阻R的电流大小，C错误。 D．若在EF间连接一个理想电压表，则时电压表示数，D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．由图可知，电动势的有效值为 电路中的电流为 电压表的示数为，故A错误； B．由图可知，周期为 则频率为 每个周期内，电流方向改变2次，所以电路中的电流方向每秒改变10次，故B正确； C．t=0时刻，电动势最大，所以此时线圈处于垂直中性面位置处，故C错误； D．电动势的瞬时值表达式为 其中 可得，故D错误。 故选B。 4．B 【详解】cd边切割磁感线时，最大电动势 其中，解得 边切割磁感线时，最大电动势 电压表V所测电压为有效电压，满足 解得 故选B。 5．A 【详解】线圈切割磁感线的速度 线圈与磁场处处垂直，所以切割磁场的长度用周长，产生的感应电动势瞬时值表达式为 产生的感应电动势为正弦式交流电，感应电动势的有效值为。 故选。 6．C 【详解】A．原线圈中通有正弦交流电，则副线圈中也为正弦交流电，由于与电阻相串联，与电感线圈相串联，与电容相串联，灯泡、与的亮度取决于电阻、电感和电容的阻碍作用，本题未给相关条件无法判断，故A错误； BD．由题意可知，原线圈两端电压的最大值为，由于原、副线圈的匝数比 所以副线圈两端的电压最大值为，有效值为，因为是交流电，电容器与灯泡串联，电容器两端电压的最大值肯定小于，所以电容器所带电荷量的最大值小于 而电压表的读数也小于，故BD错误； C．电感线圈感抗随交流电频率的增大而增大，电容器的容抗随交流电频率的增大而减小，交流电频率增大后，线圈感抗变大则变暗，电容器容抗变小则变亮，故C正确。 故选C。 7．D 【详解】A．当滑动变阻器滑片在端时，电压表的示数为3V，设原线圈中电流为，根据变压比、变流比可知，， 解得变压器原、副线圈匝数比为3:1或1:3，故A错误； BC．当滑动变阻器的滑片从端向端移动过程中， 在滑片移动过程中，副线圈电路中的电阻变小，因此电流表的示数变大，原线圈电路中定值电阻两端的电压变大，原线圈输入电压变小，电压表示数变小，故B错误，C错误； D．原线圈输入功率 当原线圈中电流时，变压器输出功率最大，当滑片在端时，原线圈中电流，或为 当滑片移到端时，原线圈中电流，或为。 由此可知，滑动变阻器滑片从端移到端过程中，原线圈中电流从增大到，变压器的输出功率增大，或由增大到，变压器的输出功率减小，故D正确。 故选D。 8．BCD 【详解】A．在t=0.01s 时，磁感应强度B=0，但磁通量的变化率最大；根据B-t图像，此时图像的斜率为负，表示穿过线圈向里（正方向）的磁通量在减小；根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向应为向里，以阻碍磁通量的减小；再根据安培定则，可知感应电流方向为顺时针，故A错误； B．在t=0.005s时，磁感应强度B达到最大值，B-t 图像的切线斜率为零，此时线圈中产生的感应电动势为零，原线圈两端的电势差为零，故B正确； C．在0~ 0.005s时间内，根据法拉第电磁感应定律，原线圈中的平均感应电动势为 副线圈的平均电动势为 流过R1的平均电流为 流过R1的电荷量为 ，故C正确； D．原线圈中电动势的最大值为 原线圈有效值为 副线圈两端电压的有效值为 电阻R1消耗的功率为 由于理想二极管D的单向导电性，电阻 R2只在半个周期内有电流通过，其消耗的功率是正常工作时的一半，即 输入功率等于副线圈端的总功率为 在 1 s 内原线圈输入的能量为，故D正确。 故选BCD。 9．BCD 【详解】A．由，可知 则交流电的周期为，故A错误； B．升压变压器原线圈电压的有效值 根据，解得，故B正确； C．若充电桩消耗的总功率增大，则升压变压器输入功率变大，因为输入电压不变，由，可知升压变压器原线圈中的电流变大，升压变压器副线圈中的电流变大，则输电线上的损耗电压变大，降压变压器原线圈的电压变小，则降压变压器的输出电压减小，故C正确； D．升压变压器的输入功率为时，输入电流为 根据，解得 输电线上损失的电功率为，故D正确。 故选BCD。 10．BD 【详解】A．电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用，故A错误； B．仅将滑片下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数 根据，可知增大，则和均增大， 由于用户端负载不变，则增大， 根据，可知增大， 由，得输电线上损耗功率增大，故 B正确； C．仅增加用户数，即负载总电阻减小，则和增大， 根据，可知输电线损耗的电压增大， 由于不变，即不变，根据，可知减小， 由，可知减小可以使不变，所以要将降压变压器的滑片P上移，故C错误； D．线路输送电功率，故D正确。 故选BD。 11．(1)不是 (2)先不变，后变大 (3)不变 (4)逐渐减小 【详解】（1）由于磁场不是按正弦变化的，所以线圈中产生的交流电不是按正弦变化的。 （2）在图像记录的这段时间内，磁场的变化周期0.8s之前不变，后来的周期增大，所以线圈中产生的交流电的周期先不变，后变大。 （3）由图乙可知，在时刻，磁场由正向减小到负向增大，根据楞次定律可知线圈内产生的感应电流的方向不变。 （4）在0.10s~0.15s时间内，由图乙可知，磁感应强度的变化率越来越小，根据法拉第电磁感应定律可知，产生感应电动势越来越小，则线圈内产生的感应电流逐渐减小。 12．(1)ACV (2)D (3)见解析 【详解】（1）因为转换器将直流电压转换为正弦交变电压，要测量输入端的交变电压，多用电表应旋转至ACV区域的某个挡位。 （2）多用电表测量的是原线圈电压的有效值，即 根据正弦式交变电压有效值与最大值的关系可得，原线圈电压的最大值为 当副线圈电压的瞬时值大于5000V时会引发电火花，所以副线圈电压的最大值应满足 根据理想变压器电压与匝数的关系有 可得 故选D。 （3）不同意甲同学的判断。因为闭合开关时，原线圈所在电路中的电流从无到有，发生变化，会引起原线圈中的磁通量发生变化。根据电磁感应原理可知，副线圈中会产生感应电动势，所以输出电压不为零。 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）最大感应电动势     最大感应电流 图示位置感应电流最大，线框产生感应电流的表达式为 （2）电阻R上通过的电荷量 又，，解得     由，解得 （3）电流的有效值     从图示位置转过90°过程的时间     电阻R上产生的焦耳热 14．(1) (2)， 【详解】（1）输电线上损耗的功率为 输电线上损耗的功率 解得 （2）升压变压器输出电压为 故升压变压器原、副线圈匝数比为 输电线上损失的电压为 降压变压器的输入电压为 故降压变压器原、副线圈匝数比为 15．(1) (2) 【详解】（1）对负载，由 有 得 由 有 得 对降压变压器，由 有 得 由 有 得 因为两个变压器的原副线圈串联，故 导线电阻上消耗的电压为 则 对升压变压器，由 有 解得，即M、N之间接入的正弦式交流电的电压的有效值。 （2）如图所示，把降变压器和输电线电阻看成电源，等效电动势为，等效内阻为 对升压变压器有 对降压变压器和负载有 得， 由 得 当负载电阻时，负载的功率最大 由 解得。 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 $