第三章 交变电流 章末检测-2025-2026学年高二下学期人教版物理选择性必修第二册

黎平三中高二年级物理学科人教版高中物理选择性必修二第三章章末检测 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴做匀速转动，当线圈刚好处于如图所示的位置时，则它的（    ） A．磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 B．磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小 C．磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小 D．磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 2．如图（a）和（b）的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，有效值之比Ia∶Ib（　　） A．1∶1 B． C． D．2∶1 3．如图所示，M是一小型理想变压器，原副线圈匝数比，接线柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器（的阻值随温度升高而减小）；电流表为值班室的显示器，显示通过的电流，电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，均为定值电阻。当传感器所在处出现火情时，以下说法中正确的是（　　） A．交流电周期是0.20s，的示数为220V B．的示数不变，的示数减小 C．的示数增大，的示数增大 D．的示数增大，的示数增大 4．如图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的总电阻为10 Ω，变压器均为理想变压器，升压变压器原线圈中接入如图乙所示的正弦式交变电压，输送功率为33 kW．下列说法正确的是(　　) A．输电线上交变电流的变化周期为0.01 s B．输电线中电流为150 A C．降压变压器原线圈输入电压为3 200 V D．输电线上功率损失为500 W 5．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（　　） A．电流大小变化，方向不变，是直流电 B．电流大小、方向都变化，是交流电 C．电流的周期是0.2s，最大值是0.2A D．电流做周期性变化，是交流电 6．如图的交流电路中，若把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（　　） A．、、亮度都不变 B．变亮、变暗、不变 C．变暗、变亮、不变 D．变暗，不变、变亮 7．如图，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），T1的原、副线圈匝数比为1：1000，a、b是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为10V，高压线路输送的电功率是kW、电压是22kV，则（  ） A．a是交流电压表 B．T2的原、副线圈匝数比为1000：1 C．通过交流电流表的电流为0. 1A D．绕制T1原线圈的导线应比副线圈的细 二、多选题 8．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2．则(  ) A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U－U1 C．理想变压器的输入功率为I12r D．输电线路上损失的电功率为I1U 9．在交变电流产生的实验中，关于中性面，下列说法正确的是（　　） A．线圈在中性面时线圈垂直切割磁感线，感应电流最大 B．磁感线垂直该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率也最大 C．线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变 D．线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变 10．如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B的磁场中，线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是(   　) A．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBS B．平均感应电动势为 C．电阻R所产生的焦耳热为 D．通过电阻R的电荷量为 三、实验题 11．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示. (1)下列说法正确的是_______。 A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用 (2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是___________。 A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力 B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变 C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起 (3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即. 12．某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为： 学生电源； 可调变压器、； 电阻箱R； 灯泡L（额定电压为）； 交流电流表，交流电压表， 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，闭合，调节电阻箱阻值，使示数为，此时（量程为）示数如图乙所示，为________，学生电源的输出功率为________W。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图丙连接电路后闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的________倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了________W。 四、解答题 13．下列各情况中，线圈都以角速度绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。 14．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为N＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求： (1)交流电压表的示数为多少？ (2)无线充电1分钟，电阻R上接受电能多少？ (3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量。 15．如图，已知，，变压器没有功率消耗，在原线圈上加上交流电压，求R2上的发热功率是多少？若R3=25Ω，发热功率与R2一样，求流过原线圈的电流I1是多少？ 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 $ 黎平三中高二年级物理学科人教版高中物理选择性必修二第三章章末检测 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴做匀速转动，当线圈刚好处于如图所示的位置时，则它的（    ） A．磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 B．磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小 C．磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小 D．磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大 【答案】A 【难度】0.94 【来源】2012年人教版高中物理选修1-1 3.2法拉第电磁感应定律练习卷 【知识点】交流发电机原理和示意图 【详解】线圈处于图示位置时，线圈平面与磁场方向平行，此时磁通量为零，最小；此时左右两边垂直切割磁感线，感应电动势最大，磁通量的变化率最大。 故选A。 2．如图（a）和（b）的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，有效值之比Ia∶Ib（　　） A．1∶1 B． C． D．2∶1 【答案】B 【难度】0.94 【来源】重庆市松树桥中学2021-2022学年高二下学期第一次段考物理试题 【详解】图（a）所示交流电只是电流方向发生改变，电流大小不变，所以有效值为Im； 图（b）所示正弦交流电的有效值为 所以 故选B。 3．如图所示，M是一小型理想变压器，原副线圈匝数比，接线柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器（的阻值随温度升高而减小）；电流表为值班室的显示器，显示通过的电流，电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，均为定值电阻。当传感器所在处出现火情时，以下说法中正确的是（　　） A．交流电周期是0.20s，的示数为220V B．的示数不变，的示数减小 C．的示数增大，的示数增大 D．的示数增大，的示数增大 【答案】B 【难度】0.85 【来源】北京市十一学校2019-2020学年高二下学期期末物理试题 【知识点】变压器两端电路的动态分析 【详解】A．交流电的周期为 电压表的示数稳定不变为 A错误； BCD．当传感器所在处出现火情时，温度升高，电阻减小，副线圈部分的总电阻减小，副线圈两端电压不变，根据可知副线圈干路电流增大，则原线圈电流增大，所以示数增大，副线圈部分干路电流增大，则分压增大，则与并联部分分压减小，所以示数减小，根据欧姆定律可知示数减小，B正确，CD错误。 故选B。 4．如图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的总电阻为10 Ω，变压器均为理想变压器，升压变压器原线圈中接入如图乙所示的正弦式交变电压，输送功率为33 kW．下列说法正确的是(　　) A．输电线上交变电流的变化周期为0.01 s B．输电线中电流为150 A C．降压变压器原线圈输入电压为3 200 V D．输电线上功率损失为500 W 【答案】C 【难度】0.85 【来源】四川省广安第二中学校2017-2018学年高二下学期第二次月考物理试题 【知识点】交流电的u-t图像和i-t图像、升压变压器和降压变压器、计算输电线路损耗 【详解】由乙图可知周期为T=0.02s，故A错误；输入电压的有效值为，在升压变压器中，根据得，故输送的电流为，故B错误；在输电线上损失的电压为△U=I2r=10×10V=100V，降压变压器原线圈输入电压为U3=U2-△U=3300-100V=3200V，故C正确；损失的功率为：△P=I22r＝102×10W＝1000W，故D错误；故选C． 5．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（　　） A．电流大小变化，方向不变，是直流电 B．电流大小、方向都变化，是交流电 C．电流的周期是0.2s，最大值是0.2A D．电流做周期性变化，是交流电 【答案】A 【难度】0.65 【来源】内蒙古通辽市奈曼旗实验中学2018-2019学年高二下学期期中物理试题 【知识点】交变电流的概念 【详解】ABD．由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流电，而是直流电，但不是恒定直流，故A正确，BD错误； C．电流的周期是0.01s，最大值是0.2A，故C错误。 故选A。 6．如图的交流电路中，若把发电机转子的转速减小一半，并且把电枢线圈的匝数增加一倍，其他条件不变，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（　　） A．、、亮度都不变 B．变亮、变暗、不变 C．变暗、变亮、不变 D．变暗，不变、变亮 【答案】B 【难度】0.65 【来源】福建省福州市八县一中2019-2020学年高二下学期适应性考试物理试题 【知识点】电感器对交变电流的影响、电容器对交流电的导通和阻碍作用 【详解】发电机转子的转速减小一半，即角速度减小一半，根据 可知交流电压的最大值和有效值不变；而 可知角速度减小，频率减小，感抗为 容抗为 当频率减小时，感抗变小，容抗变大。感抗变大，对交流电的阻碍作用变大，所以变亮。容抗变小，对交流电的阻碍作用变小，所以变暗。而电阻器的对交流电的阻碍作用不随频率改变，所以亮度不变。所以变亮、变暗、不变。故ACD错误，B正确。 故选B。 7．如图，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），T1的原、副线圈匝数比为1：1000，a、b是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为10V，高压线路输送的电功率是kW、电压是22kV，则（  ） A．a是交流电压表 B．T2的原、副线圈匝数比为1000：1 C．通过交流电流表的电流为0. 1A D．绕制T1原线圈的导线应比副线圈的细 【答案】C 【难度】0.65 【来源】2020届福建泉州市高三下学期第一次质量检测理综物理试题 【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系、null、电流互感器 【详解】A．变压器原副线圈电压与线圈匝数成正比，变压器原副线圈电流与线圈匝数成反比，故 T1是电流互感器，a是交流电流表，T2是电压互感器，b是交流电压表，故A错误； B．根据变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 故B错误； C．原线圈的电流 根据变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系 解得，故C正确； D．T1原线圈的电流大于副线圈的电流，故绕制T1原线圈的导线应比副线圈的粗，故D错误。 故选C。 二、多选题 8．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2．则(  ) A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U－U1 C．理想变压器的输入功率为I12r D．输电线路上损失的电功率为I1U 【答案】AB 【难度】0.65 【来源】贵州省六盘水市第二十三中学2018-2019学年高二上学期期末考试物理试题 【知识点】升压变压器和降压变压器、计算输电线路损耗 【详解】A、由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U2，则U1I1=U2I2，得：；故A正确； B、输电线上的电压降为△U=U-U1，故B正确； C、输入功率P=U1I1，故C错误； D、损失的功率，故D错误； 故选AB. 9．在交变电流产生的实验中，关于中性面，下列说法正确的是（　　） A．线圈在中性面时线圈垂直切割磁感线，感应电流最大 B．磁感线垂直该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率也最大 C．线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变 D．线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变 【答案】CD 【难度】0.65 【来源】黑龙江省大庆实验中学2022-2023学年高二下学期4月月考物理试题 【知识点】中性面及其性质 【详解】AB．线圈在中性面时，此时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电流为零，故AB错误； C．线圈平面每次经过中性面时，电流将减小为零，此时也是电流方向发生改变的时刻，此后电流又反向增大，故C正确； D．线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，即线圈平面平行于磁场平面，此时通过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率达到了最大，因此感应电动势、感应电流达到最大，且电流方向不变，故D正确。 故选CD。 10．如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B的磁场中，线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是(   　) A．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBS B．平均感应电动势为 C．电阻R所产生的焦耳热为 D．通过电阻R的电荷量为 【答案】BD 【难度】0.65 【来源】2012届山东省冠县武训高中高二下学期模块考试物理试卷 【知识点】计算转动过程中通过线圈截面的电量 【详解】A．图示位置磁通量为，转过90°磁通量为 故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势 解得平均感应电动势为 故B正确； C．电流的有效值为 电阻R所产生的焦耳热 解得 故C错误； D．通过电阻R的电量 得到 故D正确。 故选BD。 三、实验题 11．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示. (1)下列说法正确的是_______。 A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用 (2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是___________。 A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力 B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变 C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起 (3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即. 【答案】 CDF AC 见解析 【难度】0.65 【来源】北京市朝阳区2019-2020年高三上学期期末物理试题 【知识点】变压器原理与结构、理想变压器两端电压与匝数的关系 【详解】（1）[1]．A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使得次级电压较小，选项A错误； B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项B错误； C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 ，选项C正确； D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电表，选项D正确； E．变压器开始正常工作后，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，选项E错误； F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，选项F正确； 故选CDF. （2）[2]．A．变压器线圈通电后会产生磁场，从而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用，则与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，选项A正确； B．若仅增加原线圈绕制的圈数，则次级电压减小，小灯泡的亮度将变暗，选项B错误； C．若仅增加副线圈绕制的圈数，则次级电压变大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，选项C正确； 故选AC. （3）[3]．理想变压器模型应忽略的次要因素如下： ①不计漏磁，即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失； ②不计原副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失； ③不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。 综上，理想变压器在传输能量时没有能量损失。 根据法拉第电磁感应定律，原、副线圈产生的感应电动势分别为 因理想变压器不计原、副线圈的电阻，则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势，即 联立以上各式可得   12．某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为： 学生电源； 可调变压器、； 电阻箱R； 灯泡L（额定电压为）； 交流电流表，交流电压表， 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： (1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，闭合，调节电阻箱阻值，使示数为，此时（量程为）示数如图乙所示，为________，学生电源的输出功率为________W。 (2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图丙连接电路后闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的________倍。 (3)示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了________W。 【答案】(1) 200 2.4 (2)100 (3)0.9 【难度】0.65 【来源】2025年高考山东卷物理真题 【知识点】计算输电线路损耗、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 【详解】（1）[1]根据题图可知电流表的分度值为5mA，故读数为200mA； [2]学生电源的输出功率 （2）低压输电时电阻箱消耗的功率为 电阻箱的接入的电阻为 高压输电时，电阻箱消耗的功率为 可得 即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。 （3）示数为时，学生电源的输出功率 高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了 四、解答题 13．下列各情况中，线圈都以角速度绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。 【答案】见解析 【难度】0.85 【来源】2019人教版课后习题 选择性必修2 第三章 复习与提高A 【知识点】交流发电机原理和示意图 【详解】产生交变电流的条件是线圈绕垂直于匀强磁场的转轴做匀速圆周运动。左上图，转轴与磁场平行，线圈在转动的过程中，线圈里始终没有磁通量，没有感应电流；右上图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交变电流；左下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交变电流，右下图，线圈中磁通量随线圈的转动呈周期性的变化，能产生交变电流。 14．如图甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为N＝50匝，电阻r＝1.0 Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0 Ω的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求： (1)交流电压表的示数为多少？ (2)无线充电1分钟，电阻R上接受电能多少？ (3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量。 【答案】(1) V；(2) 1080 J；(3) 2×10－3 C 【难度】0.65 【来源】浙江省金华市东阳中学2020-2021学年高二上学期期中物理试题 【知识点】计算交变流电路中的电功、电功率和焦耳热、计算转动过程中通过线圈截面的电量 【详解】（1）由图可知，，故线圈中电动势的有效值为 故交流电压表的示数为 （2）R上的电能为 （3）通过R的电荷量为 15．如图，已知，，变压器没有功率消耗，在原线圈上加上交流电压，求R2上的发热功率是多少？若R3=25Ω，发热功率与R2一样，求流过原线圈的电流I1是多少？ 【答案】; 【难度】0.4 【来源】2016-2017学年江西省南昌市第十中学高二上学期期末考试物理试卷 【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系 【详解】原线圈电压的有效值 ； 根据电压与匝数成正比知， 则R2上的发热功率是： ； 若R3=25Ω时发热功率与R2相同，则P3=I32R3 解得： 根据输入功率等于输出功率，有P1=2P 即U1I1=2×4.5 解得： ； 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 $