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

2025- -2026学年物理人教版选择性必修第二册 第三章交变电流单元检测（提升卷） 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．如图所示交变电流图像中，时间轴上方曲线为正弦交流电半个周期所形成的图线，则该交变电流的有效值为（　　） A． B． C． D． 2．发电机的N匝面积为S的长方形导电线圈转动一周过程中的四个位置如图所示。已知线圈绕中轴线以角速度做匀速圆周运动，两磁极间的磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场，下列说法正确的是（　　） A．图1位置的磁通量最小 B．图1位置的感应电动势最大 C．线圈产生的感应电动势最大值为 D．线圈产生的感应电动势有效值为 3．如图所示为以O为圆心、半径为R的圆形区域，其中区域I为圆形区域，区域II为圆环形区域，圆环形的内径为，外径为R，两区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面的匀强磁场。长度为R的导体棒一端在O点，绕O点在圆面内以恒定角速度ω转动，则该导体棒产生电动势的有效值为（    ） A． B． C． D． 4．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 5．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，原线圈的、端接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源，电路中的定值电阻阻值均相同。开关S断开和闭合情况下电源输出功率之比为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，交流发电机为右侧电路供电，发电机线圈电阻和输电线电阻均不计，电压表和电流表均为理想交流电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有滑动变阻器R以及定值电阻。保持线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动，下列说法正确的是（　　） A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，电压表的示数最大 B．滑动变阻器的滑片P向下滑动，电压表的示数变小 C．滑动变阻器的滑片P向下滑动，原线圈中的电流增大 D．滑动变阻器的滑片P向下滑动，电流表A和电压表的示数变化大小分别为和，与比值不变 7．某风力发电机的原理如图，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，线圈的匝数为100匝、面积为0.5m2，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为rad/s。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:8，输电线总电阻为8Ω，输电线上损失的功率为5kW，在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．当磁场与线圈所在平面垂直时，发电机感应电动势最大 B．发电机输出电压为45V C．用户的功率为85kW D．降压变压器原、副线圈的匝数比为180:11 8．某风力发电机及其原理如图所示，在风力作用下，发电机叶片带动风轮机内部的矩形线圈在水平匀强磁场中以角速度绕垂直于磁场的水平转轴按图示方向匀速转动。线圈与阻值为的定值电阻、理想交流电流表A组成闭合回路。已知匝线圈产生的感应电动势的最大值为，线圈电阻为，其余电阻不计，则（    ） A．穿过线圈的最大磁通量为 B．线圈位于图示位置时，边受到的安培力方向垂直线圈平面向下 C．整个回路的热功率为 D．当线圈转到竖直位置时，电流表的示数为零 9．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 10．电动汽车充电桩的供电变压器（视为理想变压器）示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为，输入电压；两副线圈的匝数分别为和，输出电压。当I、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和，下列说法正确的是（　　） A． B． C．变压器的输入功率为 D．两副线圈输出电压最大值均为 二、实验题 11．(1)某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻。当选用“×10”挡测量时。指针的 偏转情况如图所示，为减小测量误差，请你选择正确的实验操作并排序 。 A．将红黑表笔短接 B．调节欧姆调零旋钮，使指针指在最左侧刻线 C．调节欧姆调零旋钮，使指针指在最右侧刻线 D．将选择开关调至"×1"挡 E.将选择开关调至"×100"挡 (2)某同学探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时，得到的实验数据如表格所示。 原、副线圈匝数比 0.5 2 2 4 8 16 原、副线圈电压比 0.57 2.27 2.30 4.50 9.28 18.50 分析表格内数据，发现 没有严格等于 ，则可能的原因有 。 A．线圈通过电流时会发热 B．铁芯在交变磁场的作用下会发热 C．交变电流产生的磁场没有完全局限在铁芯内 D．此变压器为理想变压器 (3)在测量某定值电阻的电阻率实验中，部分电路按照图1连接。由试触a点改为试触b 点时，发现电压表的示数变化较大，电流表的示数变化不明显，为了减小测量误差，电压表右端接在 点 （ 填 “a”或“b”）。某同学用图2所示的实物电路测录定值电 Rx 的电阻率。闭合开关，电压表示数接近电源电压，电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好，则电路的故障可能是 。 12．(1)分别用螺旋测微器和游标卡尺测量金属圆柱体的直径和长度，如图所示，直径为 mm，长度为 cm。 (2)如图所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，若把8.0V的学生电源接到原线圈“0”、“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则接在副线圈两端的电压表示数最有可能是________。 A．2.1V B．1.9V C．1.1V D．0.9V (3)如图所示为两种测量电池电动势和内阻的实验电路图。图中部分器材规格为：电流表A内阻约为0.5Ω，量程为0~0.6A；电压表V内阻约为3kΩ，量程为0~3V。若被测电源为一节干电池（电动势约1.5V，内阻约1Ω），应选择 电路图（选填“甲”或“乙”）；分析你选择方案的测量结果 （选填“>”或“<”）。 三、解答题 13．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd处于磁感应强度B=0.04T的匀强磁场中。线圈面积S=0.1m2、匝数n=100（图中只画出1匝）、总电阻r=20Ω，线圈可绕垂直于磁场且过bc和ad边中点的转轴OO′以角速度ω=300rad/s匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F焊接在一起，并通过电刷与阻值R=100Ω的定值电阻连接。电路中其他电阻忽略不计。求： (1)从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时值表达式。 (2)从图示位置转过90°，求流过线圈的电荷量q。 (3)从图示位置转过90°，求外力对线圈做的功W。 14．今年越来越多的人选择电动汽车作为出行工具。家庭充电桩用正弦交流电为汽车动力电池充电，原理图如图所示，配电设施的输出电压为，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩“慢充”时的额定功率为7kW，额定电压为，频率为50Hz。 升压变压器降压变压器动力电池 (1)t=0时刻，充电桩的电压，写出交流电压随时间t变化的表达式； (2)输电线的总电阻r为多少； (3)配电设施的输出功率P为多少。（结果保留三位有效数字） 15．如图甲所示，两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内，处于磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距为L，一端连接一定值电阻R。质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒垂直导轨放置，与导轨始终接触良好。在金属棒的中点对棒施加一个平行于导轨的拉力，棒运动的速度v随时间t的变化规律如图乙所示的正弦曲线。已知在0~的过程中，通过定值电阻的电量为q；然后在时撤去拉力。其中v0已知， T 未知， 不计导轨的电阻。求： （1）电阻R上的最大电压U； （2）在0~的过程中，拉力所做的功W； （3）撤去拉力后，金属棒的速度v随位置x变化的变化率k（取撤去拉力时棒的位置x=0）。    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 A D A A C D C AB BD AC 1．A 【详解】根据有效值的定义，有 解得该交变电流的有效值为 故选A。 2．D 【详解】AB．图1线圈处在中性面，磁感线与框面垂直，磁通量最大，电动势为0，故AB错误； CD．感应电动势的最大值为 有效值，故C错误，D正确。 故选D。 3．A 【详解】区域I为圆形区域，产生电动势 区域II为圆环形区域，圆环形的内径为，外径为R，产生电动势 设回路电阻为，有 该导体棒产生电动势的有效值为，故选A。 4．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。 5．C 【详解】设电源的电压为U，定值电阻阻值为R，开关断开时，原线圈中的电流为，副线圈中的电流为，那么原线圈两端的电压为 副线圈两端电压为 原、副线圈两端的电压关系为 原、副线圈中电流的关系为 整理可得 开关闭合时，同理可得 那么两种状态下电源的输出功率之比为 故选C。 6．D 【详解】A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈ABCD产生的感应电动势的瞬时值最大，根据理想变压器原理可知，副线圈输出电压的瞬时值最大，但电压表的示数为副线圈输出电压的有效值，不变，故A错误； BC．滑动变阻器的滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻变大，副线圈中电流变小，电阻两端的电压变小，故电压表示数变大，根据知变小，即原线圈中的电流变小，故BC错误； D．根据闭合电路欧姆定律，在副线圈回路有，则，与的比值为不变，故D正确。 故选D。 7．C 【详解】A．当磁场与线圈所在平面垂直时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A错误； B．发电机输出电压的最大值为 发电机输出电压的有效值为，故B错误； CD．输电线上损失的功率为 代入数据解得 对升压变压器，有，，， 对输电回路，有 对降压变压器，有， 联立解得， 故C正确，D错误。 故选C。 8．AB 【详解】A．根据 可得穿过线圈的最大磁通量为，A正确； B．线圈位于图示位置时，根据右手定则可知，线圈中电流方向ABCD，由左手定则可知，边受到的安培力方向垂直线圈平面向下，B正确； C．整个回路的热功率为，C错误； D．电流表的示数为交流电的有效值，则当线圈转到竖直位置时，电流表的示数不为零，D错误。 故选AB。 9．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。 10．AC 【详解】AB．根据理想变压器的电压比等于匝数比可得， 故A正确，B错误； C．根据能量守恒可知变压器的输入功率等于总的输出功率，故 故C正确； D．输出电压为交流电的有效值，根据正弦交流电的最大值与有效值的关系可知，两副线圈输出电压最大值均为 故D错误。 故选AC。 11．(1)DAC (2)ABC (3) b 待测电阻断路 【详解】（1）用“×10” 挡测电阻时，指针偏角过大，说明所测电阻较小，所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，应选“×1”挡，然后对欧姆表重新进行欧姆调零，然后再测电阻阻值，欧姆表使用完毕后，要把选择开关置于OFF挡或交流电源最高挡上，因此合理的实验步骤是：DAC； （2）变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是ABC项中的绕制线圈的铜导线发热损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）。 故选ABC。 （3）[1] 电压表示数变化较大，电流表的示数变化不明显，说明电流表的分压效果比较显著，电流表中的电压不可忽略，所以应该选用外接法，故应接b； [2] 电压表示数接近电源电压，电流表无示数，说明待测电阻断路。 12．(1) 6.725 4.265 (2)D (3) 乙 < 【详解】（1）[1]用螺旋测微器测量其直径为 [2]由图可知此游标卡尺是20分度尺，最小分度值为0.05mm，所以用游标卡尺测其长度为 （2）ABCD．若为理想变压器，则 解得 考虑到不是理想电压器，有漏磁现象，则副线圈的电压应略小于1V，所以最有可能的是D选项。 故选D。 （3）[1]图乙所示电路实验误差来源是电压表分流，电压表内阻较大，分流影响较小，图甲所示实验电路误差来源是电流表分压，因为电池内阻较小，约为，由于电流表的内阻未知，约为，如果选择图甲的电路图，电源的内阻测量值为电流表和电源真实内阻之和，这导致测量相对误差较大，为了减少误差，应选择图乙的实验电路图。 [2]实验电路乙图中的误差来源于电压表的分流，使得电流表的示数小于真正流过电源的总电流，测量图线与真实图线如图所示 由图像可知电动势的测量值小于真实值。 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）由题意可知，感应电动势的峰值为 则电流的峰值为 由于线圈从垂直中性面位置开始计时，所以感应电流的瞬时值表达式为 （2）从图示位置转过90°，线圈感应电动势的平均值为 流过线圈电流的平均值为 则流过线圈的电荷量为 联立，解得 （3）从图示位置转过90°，外力对线圈做的功等于电路中产生的总焦耳热，此过程中电流的有效值为 产生的焦耳热为 其中 根据功能关系可知 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）交流电压频率为50Hz，则 交流电压的峰值 交流电压随时间t变化的方程 （2）“慢充”时，充电桩电流的有效值 配电设施的输出电压为 又， ，得 又 输电线的总电阻 （3）通过输电线的电流，又 配电设施的输出功率为 15．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）当金属棒的速度最大时，棒中的感应电动势为 E=B0Lv0 回路中的电流 电阻上的电压为 （2）由于感应电动势为 类比与单匝线圈在磁场中转动产生的电动势，则的过程中，通过定值电阻的电量与线圈从中性面转过90°通过定值电阻的电量相同 ， 则有 电动势的有效值为 在时间内，产生的焦耳热为 根据功能关系，有 解得 （3）撤去拉力时，对导体棒根据动量定理有 感应电流的平均值为 由于 解得 可知 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 $