辽宁省大连市普通高中2025-2026学年高二寒假作业五：第三章 交变电流（基础卷）

第三章 交变电流（基础卷） （时间：75分钟　分值：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的高电压，所用的器材叫电压互感器。下列四个图中，能正确反映其工作原理的是 解析：选B。由电压互感器的工作原理可知，电压互感器应跨接在火线与零线之间，且由于电压与匝数成正比，故电压互感器应使高压电线并联接入匝数较多的线圈上，B符合题意。 2．图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化，分别用I1和I2表示甲和乙两电流的有效值，则 A．I1∶I2＝2∶1　　　　B．I1∶I2＝1∶2 C．I1∶I2＝1∶ D．I1∶I2＝∶1 解析：选D。对题图甲的交流电分析，可知一个周期内交流电的电流方向变化，而电流的大小不变，故题图甲的电流有效值I1＝I0；对题图乙的交流电分析可知，其为正弦式交流电，故其有效值I2＝，故I1：I2＝:1。 3．如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为 A．NBL2ω B．NBL2ω C．NBL2ω D．NBL2ω 解析：选B。交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关，Em＝NBSω＝NBL2ω，因此有效值E＝＝NBL2ω，故B正确。 4．如图所示的是发电机简化模型，内部是匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′匀速转动产生交流电。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。下列说法正确的是 A．当线圈转到图示位置时处于中性面 B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的最大磁通量为 解析：选C。题图所示的位置线圈与中性面垂直，A错误；电流表的示数显示的是有效值，不为零，B错误；题图所示的位置磁通量变化率最大，C正确；最大磁通量Φm＝，D错误。 5．用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压u＝220sin （100πt）V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是 A．20 A，50 Hz B．20 A，50 Hz C．20 A，100 Hz D．20 A，100 Hz 解析：选A。由题可知原线圈输入电压的有效值U1＝ V＝220 V，原线圈电流I1＝＝40 A，副线圈输出电流的有效值I2＝I1＝20 A，变压器无法改变电流的频率，故f＝＝ Hz＝50 Hz。 6．某水电站对用户供电的输电线路如图所示，已知发电机的输出电压为500 V，输出功率为9 kW，用变压比（原、副线圈匝数比）＝的理想变压器升压后向远处送电，输电线上损失的电功率为90 W，到达用户端后再用变压比＝的理想变压器降压后供给用户，则 A．输电线中的电流为30 A B．输电导线的总电阻为10 Ω C．用户得到的电压为240 V D．用户得到的电功率为8 990 W 解析：选B。设升压变压器副线圈两端的电压为U2，有＝，其中U1＝500 V，＝，解得U2＝3 000 V，设输电线中的电流为I线，有I线＝＝ A＝3 A，故A错误；根据输电线上损耗的电功率P损＝IR线＝90 W，解得输电线的总电阻R线＝10 Ω，故B正确；输电线上损耗的电压U损＝I线R线＝3×10 V＝30 V，降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－U损＝2 970 V，设用户得到的电压（即降压变压器副线圈两端的电压）为U4，有＝，其中＝，解得U4＝220 V，故C错误；用户得到的电功率P用户＝P－P损＝8 910 W，故D错误。 7．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt（V）的交流电源上，副线圈接有R＝5 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为10∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 A．电流表的示数为4.4 A B．电压表的示数为22 V C．原线圈的输入功率为96.8 W D．副线圈输出交流电的周期为50 s 解析：选C。由题意可知变压器输入电压的有效值U1＝ V＝220 V，根据原、副线圈电压与匝数的关系＝，可得副线圈两端电压U2＝22 V，电压表的示数为22 V，通过电阻R的电流I2＝＝ A＝4.4 A，由n1I1＝n2I2得I1＝0.44 A，电流表的示数为0.44 A，故A、B错误；变压器两端功率相等，故原线圈的输入电功率等于输出功率P＝U2I2＝22×4.4 W＝96.8 W，故C正确；交流电的周期T＝＝0.02 s，变压器不改变交流电的频率，故D错误。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b间接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 A．R的发热功率不变 B．电压表的示数不变 C．电流表A1的示数变大 D．电流表A2的示数变小 解析：选BC。闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为n4的线圈输出功率变大，匝数为n1的线圈输入功率也变大，a、b两端电压有效值不变，由P1＝U1I1，可知电流表A1的示数变大，根据＝，因比值不变，I1变大，I2变大，因此，R的发热功率变大，故A错误，C正确；根据＝，可知输出电压U2不变，电压表的示数不变，故B正确；根据＝，＝，由于匝数均保持不变，I1增大，所以I2、I4增大，故电流表A2的示数变大，故D错误。 9．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻r＝1 Ω，电阻R＝3 Ω，则下列说法正确的是 A．图示位置产生的感应电流为0 B．t＝0.01 s时，电流表的示数为0 C.电阻R两端电压为7.5 V D．从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向将发生改变 解析：选AC。图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则产生的感应电动势为0，故A正确；电流表的示数为电流有效值，所以t＝0.01 s时，电流表的示数不为0，故B错误；由题图乙可知，电动势有效值E＝＝10 V，则电阻R两端电压U＝IR＝R＝7.5 V，故C正确；线圈经过中性面位置时，电流方向改变，所以从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向不发生改变，故D错误。 10．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动方向如图甲所示，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈的匝数为10，电流表A为理想电流表。下列说法正确的是 A．t＝1.0 s时交流电流表示数为零 B．t＝0.5 s时线圈和磁场方向垂直 C．线圈感应电动势的最大值为2 V D．在图甲位置，线圈中的电流方向为ABCD 解析：选BC。电表的读数为有效值，无论磁通量如何变化，交流电流表的示数始终为所产生交流电的有效值，故A错误；根据题图乙可知，t＝0.5 s时线圈的磁通量最大，则可知此时线圈平面与磁场垂直，故B正确；根据法拉第电磁感应定律，结合题图乙中磁通量的变化可得产生的感应电动势的最大值Em＝NBSω＝NΦmω，其中Φm＝ Wb，T＝2 s，ω＝＝π rad/s，代入数据解得Em＝2 V，故C正确；在题图甲位置，随着线圈的转动，线圈中的磁通量要增大，根据楞次定律结合安培定则可知，此时感应电流的方向为ADCB，故D错误。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（8分）某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压_________ （选填“交流电源”或“直流电源”）。先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_________（选填“增大”“减小”或“不变”）；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。上述探究原、副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是___________________________ （选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”）。 解析：变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压交流电源；根据变压比公式＝，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；根据变压比公式＝，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小；上述探究原、副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法。 答案：交流电源　增大　减小　控制变量法 12．（10分）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图甲所示。 Ua/V 1.80 2.80 3.80 Ub/V 4.00 6.01 8.02 （1）变压器的铁芯，它的结构和材料是_________（填字母）。 A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成 D.绝缘的铜片叠成 （2）电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是图_________（选填“乙”或“丙”）；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于_________挡。 （3）用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如表所示。根据测量数据可判断原线圈匝数为_________（选填“400”或“800”）匝。实验数据中电压比与匝数比不严格相等，主要原因是___________________。 解析：（1）观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。 （2）电源输出端应是交流电，故选择丙的连接方式；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于“交流电压”挡。 （3）观察发现，Ua总是略小于Ub的一半，考虑变压器不是理想变压器，有漏磁现象，故Ub是原线圈电压，根据变压比可知，原线圈匝数为800匝。 答案：（1）C　（2）丙　交流电压　（3）800　变压器不是理想变压器 13．（10分）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.20 T，线圈的匝数为100，面积为0.5 m2，电阻为0.6 Ω，若磁体转动的角速度为90 rad/s，线圈中产生的感应电流为50 A。求：（结果均保留2位有效数字） （1）线圈中感应电动势的有效值E； （2）线圈的输出功率P。 解析：（1）电动势的最大值Em＝NBSω，有效值E＝，解得E＝，代入数据得E≈6.4×102 V。 （2）输出电压U＝E－Ir，输出功率P＝IU，解得P＝I（E－Ir），代入数据得P≈3.1×104 W。 答案：（1）6.4×102 V　（2）3.1×104 W 14．（12分）一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径r＝0.10 m、匝数N＝20的线圈套在永久磁铁槽中，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），线圈所在位置的磁感应强度大小均为B＝0.20 T，线圈的电阻R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的灯泡L。用外力推动线圈框架的P端，使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示，已知v取向右为正。求： （1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小Em；（4分） （2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q。（8分） 解析：（1）根据法拉第电磁感应定律有Em＝2NBπrvm，解得Em＝8 V。 （2）根据题意有e＝2NBπrvmsin ωt＝8sin πt （V） 则电动势有效值E＝，电流的有效值I＝，线圈中产生的热量Q＝I2R1T，解得Q＝0.32 J。 答案：（1）8 V　（2）0.32 J 15．（14分）一交流发电机输出端的电压为220 V，输出功率为4 400 W，若用电阻为2 Ω的输电导线给用户送电。 （1）如果用220 V的电压直接输送，用户得到的电压和功率各是多少？输电效率是多少？（6分） （2）如果先用匝数比为1∶10的变压器将电压升高，经一样的输电线后，再用匝数比为10∶1的变压器将电压降低后输送给用户，用户得到的电压和电功率各是多少？（8分） 解析：（1）根据P＝UI得I＝＝ A＝20 A 则输电线上的电压损失U损＝IR＝20×2 V＝40 V 功率损失P损＝I2R＝400×2 W＝800 W 所以用户得到的电压U用户＝U－U损＝（220－40） V＝180 V 用户得到的功率P用户＝P－P损＝（4 400－800） W＝3 600 W 因此输电效率η＝×100%＝×100%≈81.8%。 （2）根据＝得U1＝2 200 V，根据＝得I1＝2 A 则输电线上的电压损失U损′＝I1R＝2×2 V＝4 V 功率损失P损′＝IR＝4×2 W＝8 W 所以降压变压器的输入电压U2＝U1－U损′＝（2 200－4） V＝2 196 V 降压变压器的输入功率P2＝P－P损′＝（4 400－8） W＝4 392 W 由＝得用户得到的电压U用户′＝219.6 V 变压器输入功率和输出功率相等，所以用户得到的功率P用户′＝P2＝4 392 W。 答案：（1）180 V　3 600 W　81.8% （2）219.6 V　4 392 W ( 第 1 页 共 9 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 交变电流（基础卷） （时间：75分钟　分值：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的高电压，所用的器材叫电压互感器。下列四个图中，能正确反映其工作原理的是 2．图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化，分别用I1和I2表示甲和乙两电流的有效值，则 A．I1∶I2＝2∶1　　　　B．I1∶I2＝1∶2 C．I1∶I2＝1∶ D．I1∶I2＝∶1 3．如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为 A．NBL2ω B．NBL2ω C．NBL2ω D．NBL2ω 4．如图所示的是发电机简化模型，内部是匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′匀速转动产生交流电。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为Em。下列说法正确的是 A．当线圈转到图示位置时处于中性面 B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 C．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的最大磁通量为 5．用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为1:2，输出功率为8.8 kW，原线圈的输入电压u＝220sin（100πt）V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是 A．20 A，50 Hz B．20 A，50 Hz C．20 A，100 Hz D．20 A，100 Hz 6．某水电站对用户供电的输电线路如图所示，已知发电机的输出电压为500 V，输出功率为9 kW，用变压比（原、副线圈匝数比）＝的理想变压器升压后向远处送电，输电线上损失的电功率为90 W，到达用户端后再用变压比＝的理想变压器降压后供给用户，则 A．输电线中的电流为30 A B．输电导线的总电阻为10 Ω C．用户得到的电压为240 V D．用户得到的电功率为8 990 W 7．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt（V）的交流电源上，副线圈接有R＝5 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为10∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 A．电流表的示数为4.4 A B．电压表的示数为22 V C．原线圈的输入功率为96.8 W D．副线圈输出交流电的周期为50 s 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b间接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后 A．R的发热功率不变 B．电压表的示数不变 C．电流表A1的示数变大 D．电流表A2的示数变小 9．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻r＝1 Ω，电阻R＝3 Ω，则下列说法正确的是 A．图示位置产生的感应电流为0 B．t＝0.01 s时，电流表的示数为0 C.电阻R两端电压为7.5 V D．从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向将发生改变 10．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动方向如图甲所示，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈的匝数为10，电流表A为理想电流表。下列说法正确的是 A．t＝1.0 s时交流电流表示数为零 B．t＝0.5 s时线圈和磁场方向垂直 C．线圈感应电动势的最大值为2 V D．在图甲位置，线圈中的电流方向为ABCD 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（8分）某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压________（选填“交流电源”或“直流电源”）。先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_________（选填“增大”“减小”或“不变”）；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。上述探究原、副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是__________（选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”）。 12．（10分）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图甲所示。 Ua/V 1.80 2.80 3.80 Ub/V 4.00 6.01 8.02 （1）变压器的铁芯，它的结构和材料是_________（填字母）。 A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成 D．绝缘的铜片叠成 （2）电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是图_________（选填“乙”或“丙”）；使用多用电表测量电压时，应将选择开关置于_________挡。 （3）用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如表所示。根据测量数据可判断原线圈匝数为_________（选填“400”或“800”）匝。实验数据中电压比与匝数比不严格相等，主要原因是___________________。 13．（10分）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.20 T，线圈的匝数为100，面积为0.5 m2，电阻为0.6 Ω，若磁体转动的角速度为90 rad/s，线圈中产生的感应电流为50 A。求：（结果均保留2位有效数字） （1）线圈中感应电动势的有效值E； （2）线圈的输出功率P。 14．（12分）一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径r＝0.10 m、匝数N＝20的线圈套在永久磁铁槽中，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），线圈所在位置的磁感应强度大小均为B＝0.20 T，线圈的电阻R1＝0.5 Ω，它的引出线接有R2＝9.5 Ω的灯泡L。用外力推动线圈框架的P端，使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示，已知v取向右为正。求： （1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小Em； （2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q。 15．（14分）一交流发电机输出端的电压为220 V，输出功率为4 400 W，若用电阻为2 Ω的输电导线给用户送电。 （1）如果用220 V的电压直接输送，用户得到的电压和功率各是多少？输电效率是多少？ （2）如果先用匝数比为1∶10的变压器将电压升高，经一样的输电线后，再用匝数比为10∶1的变压器将电压降低后输送给用户，用户得到的电压和电功率各是多少？ 第三章 交变电流（基础卷）答案 （时间：75分钟　分值：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1 2 3 4 5 6 7 B D B C A B C 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8 9 10 BC AC BC 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．交流电源　增大　减小　控制变量法 12．（1）C　（2）丙　交流电压　（3）800　变压器不是理想变压器 13．（1）6.4×102 V　（2）3.1×104 W 14．（1）8 V　（2）0.32 J 15．（1）180 V　3 600 W　81.8% （2）219.6 V　4 392 W ( 第 1 页 共 9 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $