第3章 交流电（拔高练）-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

进阶 第三章 交流电 第1节交变电流 1.(2023·四川芦山中学期中)一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动.穿过 线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则以下说法中正确的是 A.t=0时刻，线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻，Φ的变化率最大 0.01 0.03 C.t=0.02s时刻，交变电流的电动势达到最大 0.03t/s 0 0.01 s D.该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的 乙 图像如图乙 2.为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放 在匀强磁场中，线圈绕转轴O0,按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)，并从图甲所示 位置开始计时，此时产生的交流电如图乙所示.第二次他仅将转轴移至αb边上，第三次他仅 将转轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图像，下列说法正确的是 () A.第二次是a图 B.第二次是c图 C.第三次是b图 D.第三次是d图 第2节正弦交变电流的描述 1.(2023·湖北示范高中期中)如图甲所示为科技小组制作的风力发电机简易模型，在风力的 作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比.某一风速时，线圈中产 生的正弦式交变电流如图乙所示，则 ( A.t=0.2s时穿过线圈的磁通量为零 Q风叶 Q i/A B.风速减半时电流的表达式为i=0.6sin（20mt)A 1.2 转轴 C.磁铁转动的角速度为20πrad/s 铁架 /0.1 0.2t/s D.风速减半时线圈中电流的有效值为0.6A 00 电流传感器 -1.2 2.（2023·江西南城二中质检)如图单匝矩形闭合导 甲 线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中，线框面积 0 为S,电阻为R.线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴O0以角速度ω X 匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界.则线框中感应电流的 xx 有效值为 ( 2BSw √2BSw A B. 4R 2R BSo BSw C.AR D. 2R 12黑白题物理|选择性必修第二册·JK 第3节变压器 1.(2023·山东滨州期末)如图是漏电触电保护器原理简图，口字形铁芯上绕有三组线圈A、B、 C,A与火线相连，B与零线相连，A、B采用双线绕法，电路正常工作时A、B线圈中电流等大反 向，铁芯中磁感应强度为零，保护器两端电压为零.负载电阻端接火线线圈A,发生漏电或触电 事故时相当于负载电阻接地，使得B线圈电流小于A线圈电流，A、B中的交变电流在铁芯中 产生磁场，线圈C中产生感应电流，通过保护器的电流启动保护模式断开火线开关S.已知人 体安全电流I。≤10mA,保护器启动电流为30mA,A、B相当于变压器原线圈，C为副线圈，变 压器可看作理想变压器.下列说法正确的是 A.为保护人体安全，保护器必须设置在A、B线圈电流差值为30mA时启动 B.人体接触负载电阻的b端比接触a端更危险 C.线圈A、C的匝数比应该大于或等于3：1 D.负载电阻电压一定是保护器两端电压的3倍 火线 铁芯 受电线圈 手 器 送电线圈 (第1题) (第2题) 2.（2023·陕西安康三模)手机无线充电技术越来越普及，其工作原理如图所示，其中送电线圈 和受电线圈匝数比n1:n2=5：1,两个线圈中所接电阻的阻值满足R,=5R2.当ab间接上 220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为 20V,充电电流为2.5A.若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是 () A.R,的阻值为102 B.快速充电时，cd间电压U,=44V C.快速充电时，送电线圈的输入电压U1=216V D.快速充电时，送电线圈的输入功率为100W 3.（2022·吉林省吉林市调研)如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO' 轴匀速转动.线圈abd的匝数为N,电阻不计，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：2，定 值电阻R,与R2的阻值均为R,所用电表均为理想交流电表.当线圈abcd转动的角速度大小 为ω时，电压表的示数为U,则 () A.此时电流表的示数为？ B.从图示位置（线圈abcd与磁场方向平行）开始计时，线圈abcd中产生的电动势的瞬时表达 式为e=5,√2 Ucos wt 进阶突破·拔高练13 C.在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值 O' 为52u B 2Nw A D.当线圈abcd转动的角速度大小为2w时，电压表的示数 为40 第4节电能的传输 1.(2022·福建高考)（多选）某同学利用如图所示电路模拟 X 远距离输电.图中交流电源电压为6V,定值电阻R,=R2= 202,小灯泡L1、L2的规格均为“6V1.8W”,理想变压交流电源 器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1：3和3：1.分别接 通电路I和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时 () A.L1与L2一样亮 B.L2比L1更亮 C.R,上消耗的功率比R,的大 D.R,上消耗的功率比R,的小 2.(2023·上海中学期中)某水电站的发电功率约为2000兆瓦，其主要为近180公里远的一座 工业重镇供电.输电线网的等效电阻为102.在输电过程中主要有两类损耗，除了我们熟悉的 电阻类损耗以外，另一类是由于电晕放电而导致的电晕类损耗， (1)若以500kV的方式进行高压输电，请问此时电阻类损耗的功率是多少；若此时电晕类损 耗功率大约占总耗功率的10%，电晕类损耗功率是多少； (2)若采用最新的超高压1000kV的方式在原先的电网基础上输电，请问此时电阻类损耗功 率是上一问电阻类损耗功率的几倍？如果电晕类损耗功率相比之前而言提升为原来的2 倍，请问此时电晕类损耗占总损耗功率的百分比是多少：相比于之前，节省的总电功率是 多少； (3)为了减少改造费用，我们会在镇口先将1000kV的电压降至500kV,然后再沿用原有线 路分别将电输送至居民区和工业区.最后在居民区和工业区再各自将电压降到所需值.下 图展示了首次降压的变压器原理示意图，图中各线圈中的匝数之比no:n1:n2.若已知工 业区耗电功率是居民区的10倍，且变压器的输人功率等于输出功率之和，求图中各处电 流之比I。:I1:I2 输入 →整货敲 通往居民区 14黑白题物理|选择性必修第二册·JK第三章交流电 第1节交变电流 1.B解析：A.t=0时刻，磁通量最大，则线圈平面与中性面平 行，A错误：B.t=0.01s时刻，中-t图像斜率最大，则Φ的变 化率最大，B正确；C.t=0.02s时刻，磁通量最大，感应电动 势为0，C错误；D.磁通量最大时，感应电动势为0：磁通量为 0即磁通量变化率最大时，感应电动势最大，图乙不符合， D错误故选B. 2.D解析：第二次将转轴移到ab边上产生的感应电流与第 一次相同，第三次将O01右侧磁场去掉，线圈在转动过程中 只有一边切割磁感线，产生感应电动势的最大值为原来的 7故A,B.C错误，D项正确 第2节正弦交变电流的描述 1.C解析：A.t=0.2s时感应电流为零，说明此时线圈磁通量 的变化率为零，磁通量不为零，A错误；B.由乙图可知，电流 的表达式为i=1.2sin (7）A=12sin(20md)A,风速减半 时，转速减半，根据Em=NBSw=NBS·2Tn,ω=2πn,则感应 电动势最大值减半，感应电流最大值减半，角速度减半，即 i=0.6sin（10mt)A,B错误；C.磁铁转动的角速度为w 2云-20mad/s,C正确；D.风速减半时线圈中电流的有效值 为1=06A=32 A,D错误故选C 10 巨A解析：线圈中产生感应电动势最大值：E。三)BSw设是 (BSo2 应电动势有效值为E,则： 2W2 T= 一×T,电流：I= R R 得：1=② 4R,故A正确，BCD错误 第3节变压器 1.C解析：A.因人体安全电流I。≤10mA,则保护器启动必须 设置在A、B线圈电流差值小于10mA时启动，故A错误 B.人体接触负载电阻的α端时，人体直接接触火线，则人体 接触负载电阻的a端比接触b端更危险，故B错误：C.当线 圈A中电流为10mA时，若保护器中的电流为30mA,则线 圈4，C的匝数比。沿，则线图A,C的面数比应该大 于或等于3：1，故C正确；D.若A、C的匝数比等于3：1，则 负载电阻电压是保护器两端电压的3倍：但实际上线圈A、C 的匝数比关系不确定，所以负载电阻电压不一定是保护器两 端电压的3倍，故D错误故选C. 2.D解析：BC.对送电线圈有220V=I1R1+U1, 参考答案与解析 受电线圈有U2=12R2+20V, 由原副线圈电流和匝数的关系得上_5,4_5 11'U21 联立解得U1=200V,U2=40V,故BC错误； U2-040-20 A.由欧姆定律可得R,=225 2=82,故A错误； D.变压器原副线圈的功率相等，则送电线圈的输入功率 P1=P2=U2l2=40×2.5W=100W,故D正确.故选D. 3C解析：A流过谢线园的电流，=只根粥二兴，可知，电 12 n 流表的示数一兴放A错误：B变压器中原线圈的电压为 气可知=号电阻尾分得的电压： U,根据元，西 I1R1=2U,故线圈abcd产生的感应电动势的有效值为U有= 心+U,-,最大值儿.=2：-5，故从图示位登开始 计时，线圈abcd中产生的感应电动势的瞬时表达式为e= 5,5Ucso,故B错误；C.根据U。=NBS0,可知中。=BS= -C,放C正确：D,根据U,=NBw,可知，转动角速度 加倍，产生的感应电动势加倍，故电压表的示数为2U,故 D错误.故选C. 第4节电能的传输 1.BC解析：若开关接cd端，则若电源电压为U。,理想变压器 I1、,的匝数比为2==k, n1 ns 用户电阻为R负载，输电线电阻为R导线，由变压器工作原理和 欧姆定律，升压变压器副线圈电压U,=kU。， 降压变压器原线圈电压U3=U22R导线， U41=k,1=, 降压变压器副线圈电压U,=飞山R最’ k2U哈 可得输电功率为P=U,LR线+长R负段 输电线上损耗的电功率为 U P线=R发(Ra+R2R)R, k2U 用户得到的电功率为Pa(R状R®》·Ra, 若开关接ab端，则负载得到的功率 哈 Pa(R+R~R银 输电线上损耗的电功率为P′导线= R学线+R身)R导线， 黑白题45 将R线=R=R=200,R=680=200,k=3代人可列 可得P负载>P′负载，即L2比L更亮； P学线<P′线，R,上消耗的功率比R2的大故选BC 2()1.6x10W18x10W(2)号 47.4%1.02×108W (3)11n1n2:non2:10non1 P 解析：(1)输电电流为I= 输电线损耗功率为△P1=PR,得△P1=1.6×108W, △P2 由题意aP,+AP×100%=10%,电晕类损耗功率为△P,= 1.8×107W. (2)由(1)可知，输电电压增大为2倍，则输电电流减小为原 来的？，输电线损失功率诚小为原来的二 4 电晕类损耗功率提升为原来的2倍，则电晕类损耗占总损耗 功率的百分比 2△P—X100%≈47.4%， 6“四9， 相比于之前，节省的总电功率△P=AP,4,=102× 108W. (3)由题意可知%=n4+n4,10u,=4,2么 n2U2' 1o:11:12=11nn2 nonz 10non. 第四章电磁振荡与电磁波 第1节电磁振荡 1.C解析：A.电容器充电，电场能增加，故磁场能减小，A错 误：B.充电过程，电容器极板上的电荷量正在增加，使电容 器极板和线圈间电势差变小，电路电流逐渐减小，B错误；C 电容器上极板带正电，充电过程，流过M点的电流方向向 左，C正确；D.电容器充电，电容器极板上的电荷量正在增 加，根据C=号，电容器两板间的电压在增加，D结误故 选C. 2.B解析：A.由图乙可知，曲线2的振荡周期是曲线1 的2倍，根据公式T=2π√C可知，曲线2对应的电容为曲 线1对应的电容的4倍，故A错误；B.根据安培定则可知，图 甲中电流从电容器流出，电容器在放电，电场能转换为磁场 能，因此回路中的磁场能正在增大，故B正确；C.根据电容定 义式可得Q=CU,由于改变电容器前后电容器两端的电压相 同，且曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，因此 选择性必修第二册·JK 曲线2对应电容器所带最大电荷量为曲线1对应电容器所 带最大电荷量的4倍，故C错误；D.曲线2对应的电流最大 时，电容器两端的电压为零，由图乙可知，此时曲线1对应的 电容器两端电压也为零，曲线1对应的电流也最大，故D错 误故选B. 第2~5节电磁波电磁波谱无线电波的 发射、传播与接收无线电波与移动互联网 1.B解析：A.发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放 性LC电路，无线电波与光波均属于电磁波，A正确，不符合 题意；B.由左手定则，电子集中于上侧面，所以上侧面的电势 低于下侧面的电势，B错误，符合题意；C图2是接收电磁波 的调谐电路，利用电谐振的原理接收特定频率的电磁波， C正确，不符合题意：D.电磁波可以在真空中进行传播，D正 确，不符合题意故选B. 第五章传感器 第1~3节认识传感器常见传感器的 工作原理传感器的应用举例 1.D解析：AB.在t1~t2时间内，电流逐渐增大，说明压敏电阻 的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，由此可 判断小车在向右做加速度逐渐增大的加速直线运动， 故AB错误；CD.在t2~t时间内，电流在较大数值上保持恒 定，说明电阻保持一个较小值，即受到的压力保持恒定，说明 小车在向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确.故选D. 2.B 第4节 自制简单的控制电路 1.见解析 解析：控制电路如图所示 R a 20 A为调节后的U形的双金属片，一端固定在金属杆上，另一 端固定与金属丝b构成一对触点.将它密封在玻璃罩B内， 成为温度传感器，浸入电热水器C的水中J为电磁继电器 的线圈，α为该继电器的常闭触点，R为大功率电热元件.闭 合开关S,若水的温度低于60℃，双金属片A与触点b分离， 继电器触点α闭合，电热元件通电发热.当水温升高到60℃ 时双金属片A因温度升高而与触点b接触，则触点α断开 加热电路断开，就停止对水的加热了.水温下降到60℃以下 时，A与b又断开，触点α闭合，加热电路闭合再度给水加热 黑白题46