第三章 交变电流 单元能力提升综合检测训练（B卷）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第三章 交变电流 单元能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．下列图像中不属于交流电的有（　　） A． B． C． D． 2．一交流电压为，由此表达式可知（　　） A．用电压表测该电压其示数为50V B．该交流电压的周期为0.02s C．将该电压加在“100 V，100 W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100W D．时，该交流电压的瞬时值为50V 3．某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为，电源输出的电压如图乙所示，线圈接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（　　） A．电源输出电压的频率为 B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为 C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小 D．将线圈改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光 4．远距离输电要采用（　　） A．与发电厂电压相同输电 B．低压输电 C．高压输电 D．都可以 5．如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（  ） A．t3、t4时刻线圈中感应电动势最小 B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C．线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零 D．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A 6．转速传感器用来检测齿轮旋转速度，为汽车自动控制系统提供关键数据。转速传感器结构示意图如图甲所示，当齿轮转动时会导致感应线圈内磁通量变化，产生感应电流。当齿轮从图甲中位置开始计时，0~0.2s内车载电脑显示的电流信号如图乙所示，该齿轮共有12个凸齿。下列说法正确的是（　　）    A．齿轮的转速为5r/s B．齿轮的旋转周期为2.4s C．t=0.1s时，感应线圈内磁通量的变化率最大 D．0.05s~0.15s内，感应线圈内磁通量的变化率先变大后变小 7．理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（　　） A．灯泡L1变亮，L2变暗 B．灯泡L1、L2都变亮 C．灯泡L2、L3都变亮 D．电源输出功率减小 8．某小型发电站高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器的输入功率为20kW，用户获得的功率为19.75kW，输电线的总电阻为10Ω。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数之比为1：10。下列说法中正确的是（　　）    A．电流表的示数为1A B．升压变压器的输出电压V C．其他条件不变，用户数增多，输电线上损耗的功率将减小 D．用电高峰期，为了让用户能够正常用电，可将P向下滑 9．关于下列四个实验的认识，正确的是（　　）    A．甲实验说明电流周围存在磁场 B．丙实验是电能转化为机械能，与发电机的原理相同 C．乙实验中通电螺线管左端是S极 D．丁实验是机械能转化为电能，与电动机的原理相同 10．阻值为R电阻上通以如图所示的交变电流，则此交流电的有效值为（　　） A．10A B．20A C．30A D． 二、多选题 11．如图所示，图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电，图中为NTC型热敏电阻（阻值随温度升高而变小），为定值电阻。下列说法中正确的是（　　） A．电压表的示数为 B．电压表的示数大于 C．温度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大 D．变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1 12．如图是发电机给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为、输出功率为。升压变压器原、副线圈的匝数比是1：20，两变压器间输电导线的总电阻为，用户得到的电压为。已知变压器是理想变压器，则（　　） A．输电线上的电流为 B．用户得到的功率为 C．输电线上损失的电压为 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为240：11 13．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈绕转轴匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连），R为定值电阻，线圈电阻为r，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（　　） A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻 B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻 C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小 D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小 14．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为，矩形线圈的面积为S，共n匝，内阻为r，线圈通过滑环与理想电流表A和阻值为R的定值电阻相连，ab边与滑环E相连，cd边与滑环F相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴以角速度逆时针匀速转动，图示位置线圈平面恰好与磁感线平行。以下说法正确的是（　　） A．线圈自图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电量为 B．线圈在图示位置时，通过电阻R的电流方向为自N流向M C．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 D．线圈在图示位置时电流表的示数为 15．如图所示，理想变压器的副线圈接有一规格为“44V、44W”的灯泡和线圈电阻的电动机，原线圈接上的正弦交流电后灯泡和电动机都正常工作，且原线圈中理想交流电流表的示数为1A，则下列说法正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈匝数之比为 B．电动机的输出功率为160W C．电动机的热功率为6W D．若电动机被卡住，灯泡仍正常工作，则电流表的示数变为9A 16．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1、输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3。当用户用电器的总功率增大时（　　） A．U1∶U2＝U4∶U3 B．用户的电压U4增加 C．输电线上的损失功率增大 D．输电线上损耗的功率占总输送功率的比例增大 三、填空题 17．如图，使单匝闭合矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴，匀速转动，在线框中就会产生交流电。已知磁场的磁感应强度为B，线框abcd面积为S，线框转动的角速度为，当线框转到图示位置时，即线框平面与磁场方向垂直，线框中的感应电动势大小为___________；当线框从图示位置转过90°时，线框中的感应电动势大小为___________。 18．一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为_______ 19．理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=1:10，副线圈与阻值R=20的电阻相连。原线圈接在以速度v40m/s向右匀速运动的金属棒两端，金属棒的电阻可忽略不计，棒所切割磁场的边界变化规律为y，副线圈输出交流电的频率为_________；匀强磁场的磁感应强度B=0.25T，则交流电压表的示数为_________；电阻R上消耗的电功率为_________。 20．图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻R = 20Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5 ： 1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压，当用电器电阻R0 = 22Ω时：①输电线上的发热功率____W；②变压器T1的副线圈的电压____V。    四、解答题 21．如图所示，线圈的面积是S=0.05m2，共有N=100匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=4Ω，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，整个电路中产生的焦耳热； 22．交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框可绕线框平面内垂直于磁感线的OO＇轴转动，由线框引出的导线和分别与两个跟线框一起绕OO＇轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻及理想电流表形成闭合电路。已知长度为，bc长度为，线框电阻为，匝数为，线框以恒定角速度逆时针转动。求： （1） 从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值的表达式； （2）安培表的示数； （3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功。 23．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体， 求： (1)图中开关闭合时电压表的示数； (2)变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ 24．某个小水电站发电机的输出功率为P1=100kW，发电机的电压为U1=250V。通过升压变压器升压后发电向远处输电，输电线的双线总电阻为R=10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。要求输电效率（即用户得到的功率与发电机发出的功率之比）达到96％，也就是说在输电线上损失的功率控制在4kW、用户得到的功率为96kW。为此需要设计两个变压器的匝数比。请你计算： （1）画出远距离输电模型图； （2）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？ （3）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？ （4）两个变压器的匝数比各应等于多少？ （5）如果用户增加用电设备（俗称“负载”）从而提高用电功率，而发电机也通过调整工作状态使U1不变而输入功率增大满足了用户需求，试分析此时输电效率是提高还是减小。 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 《第三章 交变电流 单元能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B B C B B B B A D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 AC CD AC AC BD ACD 1．B 【详解】交流电的特点是大小、方向随时间做周期性的变化，B图方向没有随时间变化，不属于交流电，B正确。 故选B。 2．B 【详解】A．电压表测得的是有效值 A错误； B．根据角频率与周期的关系 B正确； C．灯泡铭牌上的电压为有效值，交流电的有效值为100V，则灯泡的实际功率等于100W，C错误； D．将代入 D错误。 故选B。 3．B 【详解】A．根据电源输出电压的周期可知 A错误； B．由图乙可知，原线圈的电压的最大值为，则有效值，根据理想变压器电压公式 解得 B正确； C．小灯泡并联一个电阻，则电阻减小，而副线圈电压不变，因此，输出功率增大，C错误； D．理想变压器是传输交流电，因此原线圈接直流电无作用，D错误。 故选B。 4．C 【详解】为了降低输电过程中电能的损失，远距离输电要采用高压输电，故C正确，ABD错误。 故选C。 5．B 【详解】A．根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在t4时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故A错误； B．由图乙知线圈在t1、t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，线圈中感应电流方向改变，故B正确； C．线圈转到图示位置时，穿过线圈中磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C错误； D．线圈ABCD逆时针方向转动，根据右手定则可判断知当线圈转动到图中位置时，感应电流方向为D-C-B-A-D，故D错误。 故选B。 6．B 【详解】B．由图乙可知，电流信号的周期为0.2s，而齿轮共有12个凸齿，则齿轮的旋转周期为 故B正确； A．齿轮的转速为 故A错误； C．由图乙可知，t=0.1s时，感应电流为零，则感应电动势为零，所以感应线圈内磁通量的变化率为零，故C错误； D．0.05s~0.15s内，感应电流先减小后增大，则感应电动势先减小后增大，所以感应线圈内磁通量的变化率先变小后变大，故D错误。 故选B。 7．B 【详解】ABC．设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比 灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为 根据 得原线圈两端的电压为 根据，解得 根据欧姆定律，可得L1两端的电压 则稳压交流电源的电压为 当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流 也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，故B正确，AC错误； D．因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，故D错误。 故选B。 8．B 【详解】A．根据升压端输入功率和最终用户端的功率，可知输电线上损失的功率 根据 得输电线中的电流为 又因为电流互感器原、副线圈的匝数比为，则流过电流表的电流为，A错误； B．升压变压器为理想变压器，故升压变压器的输出功率为，根据 得升压变压器的输出电压 B正确； C．其它条件不变，用户数增多，则用户端消耗的总功率增大，所以升压变压器原线圈的输入功率增大，升压变压器的输出功率变大，所以输电线上的电流增大，根据 可知输电线损耗的功率将会增大，C错误； D．用电高峰期，由于用电器的增多，输电线上电流变大，损失的电压增大，则导致用户端的电压下降。根据降压变压器原、副线圈电压比满足 可得用户端电压 其它条件不变，将P上滑，则减小，会使变大，可保证用户正常用电，D错误。 故选B。 9．A 【详解】A．通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，小磁针的运动可以显示磁场的存在，它是研究电流的磁效应的，是奥斯特实验，故A正确； B．丙图是发电机的原理图，即是将机械能转化为电能的过程，故B错误； C．由图可知，电流由螺线管的右端流入，左端流出，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向左，即螺线管的左端为N极，故C错误； D．丁图中没有电池，是验证闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流，是电磁感应现象实验图，故D错误。 故选A。 10．D 【详解】根据焦耳定律以及有效值的概念得 解得 故选D。 11．AC 【详解】AB．由图乙可得变压器原线圈输入电压有效值为 电压表示数为有效值，故A正确，B错误； D．由变压器规律 所以变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4，D错误； C．由变压器规律 由欧姆定律，副线圈中电流表示数 联立可得 所以当温度升高时，阻值减小，电压表的示数不变，电流表的示数变大，C正确。 故选AC。 12．CD 【详解】A．发电机的输出功率 解得 根据 解得 A错误； B．远距离输电损失的功率为 用户得到的功率为 B错误； C．远距离输电损失的电压 C正确； D．根据 解得 降压变压器的输入电压 根据 解得 D正确。 故选CD。 13．AC 【详解】AB．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时，为中性面，磁通量最大，感应电动势为0，此时瞬时电流0，对应图乙中或时刻，故A正确，B错误； C．、时刻电流为0，感应电动势为0，此时线圈平面处于中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，磁通量变化率最小，故C正确； D．、时刻电流最大，感应电动势最大，此时线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，故D错误。 故选AC。 14．AC 【详解】A．线圈自题中图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电量为 A正确； B．线圈在题中图示位置时，由右手定则可知通过电阻R的电流方向为自M流向N，B错误； C．线圈转动一周的过程中克服安力做的功为 ， 得 C正确； D．电流表显示的是有效值 D错误。 故选AC。 15．BD 【详解】A．原线圈两端的电压 根据题意灯泡和电动机都正常工作，所以灯泡两端的电压为44V，根据电压与匝数成正比，得 A错误； BC．根据电流与匝数成反比得副线圈中的电流 灯泡中的电流 则电动机的电流为 电动机的热功率 则电动机输出功率 B正确，C错误； D．若电动机被卡住，电灯正常发光，则通过电动机的电流 此时变压器次级电流为45A,则初级电流 电流表的示数变为9A，D正确。 故选BD。 16．ACD 【详解】A．根据 ， 以及 n1∶n2＝n4∶n3 可知 U1∶U2＝U4∶U3 选项A正确； BC．当用户用电器的总功率增大时，输送功率变大，输电线上的电流增大，根据 P损＝I2r 可知，输电线上的损失功率增大，根据 ΔU＝Ir 可知，输电线上的电压损失变大；发电机的输出电压U1不变，则升压变压器的输出电压U2不变，降压变压器的输入电压U3变小，用户的电压U4减小，选项B错误，C正确； D．根据 可知，输送电压U2和线路电阻r不变，则输电线上损失的功率占总输送功率的比例增大，选项D正确。 故选ACD。 17． 0 【详解】 [1]线框平面与磁场方向垂直时，磁通量最大，感应电动势为零。 [2]从图示位置转过90°时，线圈与磁感线平行，磁通量为零，感应电动势最大，则 18． 【详解】由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知感应电流的大小 根据电流热效应有 计算可得感应电流的有效值为 19． 10Hz 20V 2kW 【详解】[1]．原线圈产生的交流电的周期 则频率为 ； [2]．产生交流电的最大值 则交流电压表的示数为    [3]．变压器次级电压值 电阻R上消耗的电功率为 20． 80 1140 【详解】①[1]由题意可知T2副线圈电压的最大值为 T2副线圈两端电压的有效值为 则副线圈电路中的电流为 根据变压器电流与线圈匝数关系有 解得 输电线上的发热功率为 ②[2]输电线路损失的电压为 根据变压器电压与匝数关系有 解得 则变压器T1副线圈的电压为 21．（1）；（2）500J 【详解】（1）产生的最大感应电动势为： V 感应电动势的瞬时值表达式为 （2）线圈产生的感应电动势的有效值为 V 整个电路中产生的焦耳热为 J 22．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）电动势最大值为 电动势瞬时值的表达式为 （2）电动势有效值为      由闭合电路欧姆定律，安培表的示数 （3）线框转动的周期 外力驱动线框转动一周所做的功等于闭合回路中的焦耳热，则 得 23．(1)3.54V；(2) 【详解】(1)电压表测量的是交流电压的有效值，从乙图可知，最大值为5V，因此交流电压的有效值为 因此开关闭合时，电压表的示数为3.54V。 (2)副线圈电压最大值为5000V，根据 因此当变压器原、副线圈的匝数满足时才能实现点火 24．（1）见解析图；（2）400A；20A；（3）200V；（4）1:20；240:11；（5）输电效率减小 【详解】（1）远距离输电模型图； （2）由 解得升压变压器输入的电流为 由输电线上损失的功率 解得输电线上通过的电流是 （3）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为 （4）由 解得 由 可得 由 解得 可得 （5）用户增加用电设备提高用电功率，则电路中的电流增大；而发电机也通过调整工作状态使U1不变，由变压器原理可知，U2也不变，则输电损耗的效率 可知损耗的效率增大，则输电效率减小。 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 $