第三章 交变电流 章末测试题基础通关-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

人教版高二物理选择性必修第二册第三章交变电流章末测试题基础通关 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 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，1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8-10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，正方形线圈中能够产生正弦式交变电流的是（　　） A．图（a）中，线圈在匀强磁场中向左匀速运动 B．图（b）中，线圈在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 C．图（c）中，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动 D．图（d）中，线圈静止在均匀增加的匀强磁场中 2．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量随时间变化的规律如图所示，那么在图中（　　） A．时刻，穿过线圈的磁通量最大 B．时刻，线圈中的感应电动势为零 C．时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 D．时刻，线圈位于中性面位置 3．如图1所示的交变电路中，变压器为理想变压器，两交流电压表为理想电表，当间接入图2所示的电压时，电压表、的读数分别为、，两定值电阻的电阻之比为。下列说法正确的是（　　） A．流过定值电阻的电流每秒改变方向50次 B．变压器原、副线圈的匝数比为 C．图2中 D．电源输出的电功率等于定值电阻消耗的电功率 4．如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，此时线圈平面与中性面垂直，若线圈的匝数为，角速度为，面积为S，磁场的磁感应强度为，外部所接电阻阻值为，其余部分电阻不计．下列说法正确的是（　　） A．在图示位置时，电流方向发生改变 B．线圈产生电动势的有效值为 C．从图示位置转过过程中，通过定值电阻的电荷量为 D．在图示位置时，边受安培力方向向上 5．电阻、与交流电源按照图甲所示的方式连接，，。合上开关S后，通过电阻的正弦交变电流随时间变化的情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．通过的电流有效值是5A B．两端的电压有效值是100V C．通过的电流最大值是 D．两端的电压最大值是100V 6．将如图所示的交流电加在电阻两端，横轴上方为按正弦规律变化的电流，下方为三角形脉冲电流，已知三角形脉冲电流的峰值为有效值的倍，则该交变电流的有效值为（　　） A．3A B． C． D． 7．如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如下图所示。已知线框内阻为1.0Ω，外接灯泡的电阻为9.0Ω，则（　　） A．线圈在图示位置时，线圈磁通量变化率为0 B．电路中的电流方向每秒改变10次 C．t=0时刻，线圈处于中性面 D．电动势的瞬时值表达式为（V） 8．以下说法正确的是（  ） A．发电机、电动机铭牌上所标电流、电压为有效值 B．电容器的击穿电压为所加交变电压的平均值 C．交流电压表所示电压值为瞬时值 D．保险丝的熔断电流值为有效值 9．一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示．下列说法正确的是 （ ） A．该交变电压的瞬时值表达式为u=10sin（50t）V B．该交变电压有效值约为7.1V C．将该交变电压接在匝数比为1∶2的理想变压器原线圈上，副线圈输出频率为50 Hz D．将该交变电压加在阻值R=20 Ω的白炽灯两端，电灯消耗的功率是5W 10．如图，某光伏发电站输出频率为的交流电，经理想升压变压器升压后，通过总电阻的线路输送到电动汽车充电站，经原、副线圈匝数比为的理想降压变压器降压后给充电桩供电（系统带有输出稳压装置，图中未画出）。每台充电桩输入电压为，输入电流为，则（　　） A．充电桩输入的交流电周期为 B．只有一台充电桩工作时，输电线损耗的功率为 C．工作的充电桩越多，输电线损耗的电压越小 D．10台充电桩同时工作时，降压变压器输出功率为 二、实验题：本题共2小题，共14分 11．利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： (1)除图中所示器材外，还需要的器材有（　　） A．干电池 B．低压交流电源 C．直流电压表 D．交流电压表 (2)下列说法正确的是（　　） A．变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能 C．理想变压器输入功率等于输出功率，没有能量损失 D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 (3)实验中，图中变压器的原线圈接“0，800匝”接线柱，所接电源电压为交流10V，副线圈接“0，400匝”接线柱，则副线圈两端电压可能是（　　） A．20.0V B．15.0V C．5.0V D．4.0V (4)由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当________（选填“>”、“=”或者“<”）原、副线圈的匝数比。 12．有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极组成。 （1）交流发电机的模型如图所示，匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度的水平匀强磁场中，线框面积，线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度作逆时针匀速转动，将图示时刻记为，此时线框平面与磁场方向平行。 时穿过线框平面的磁通量为（　　） A．0 B．0.04Wb C．4Wb D．0.4Wb （2）（请写出具体推导过程）试推导该发电机产生的感应电动势随时间t变化的表达式。 （3）交流发电机右边与一调压变压器相连，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，移动滑动触头P，就可调节输出电压，输出端接有一灯泡，灯泡正常发光。现将P沿顺时针方向移动，则灯泡的亮度将______。 A．逐渐增强 B．逐渐减弱 C．保持不变 D．无法确定 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．图为某组同学研究远距离输电过程的装置图，矩形导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，要求输电线上损失的功率为输电功率的。理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为6:1，降压变压器副线圈接入亚运会设备，设备的额定电压为220V，额定电流为12A。只考虑输电线路的电阻，电表均为理想电表，若此设备恰好正常工作。求： (1)电流表的读数； (2)升压变压器原、副线圈的匝数比。 14．如图甲，电动车现在成为了许多人常用的代步工具，其中的主要零件有车架、电动机、控制器、蓄电池和充电器。把电动车的电动机拆下来，使其中的线圈转动，并外接上用电器R（可看作纯电阻），电动机就变成发电机能给R供电，其原理如图乙所示。线圈abcd的面积是，共100匝。线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，当线圈以的角速度匀速转动时。（各电表均视为理想交流电表） (1)求线圈感应电动势的最大值和交流电压表示数U（结果可以保留根式）。 (2)求线圈转一圈用电器R产生的热量。 (3)从图示位置开始计时，经通过电阻R的电荷量是多少（结果保留一位有效数字）？ 15．电力公司要检修电路，需停电一天，为了保障正常的教学，学校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为。全校共有22个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若只保证全部电灯正常发光，则 (1)降压变压器副线圈的电流多大？ (2)输电线损失的功率多大？ (3)升压变压器的输入电压多大？ (4)输电效率为多少？ 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 $ 《人教版高二物理选择性必修第二册第三章交变电流章末测试题基础通关》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A B D D B B AD AB BD 1．C 【详解】A．正弦式交变电流的产生条件是：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。线圈在匀强磁场中平动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流，故A错误； B．恒定电流的直导线周围是非匀强磁场，线圈右移时磁通量逐渐变化，但磁通量不按正弦规律变化，不会产生正弦式交变电流，故B错误； C．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，满足正弦式交变电流的产生条件，会产生正弦式交变电流，故C正确； D．磁场均匀增加，线圈磁通量均匀变化，产生的是恒定感应电流，不是交变电流，故D错误。 故选C。 2．A 【详解】A．时刻，穿过线圈的磁通量最大，故A正确； B．时刻，磁通量的变化率最大，由法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势达最大值，故B错误； C．时刻，图像斜率为0，穿过线圈的磁通量变化率为0，故C错误； D．时刻，穿过线圈的磁通量为零，线圈位于与中性面垂直的位置，故D错误。 故选A。 3．B 【详解】A．由图2可知，交流电的周期为，则交流电的频率为变压器不改变交流电的频率，则流过定值电阻的电流每秒改变方向次，故A错误； B．原线圈的电流为 副线圈的电流为 又 由变压器的工作原理得 解得，故B正确； C．又由 得原线圈两端的电压为，则电源电压的有效值为 则有，故C错误； D．根据能量关系，电源功率应该是、的总功率，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】A．线圈与中性面重合时电流方向发生改变，在图示位置时，电流方向未发生改变，故A错误； B．线圈产生电动势的最大值为，有效值为，故B错误； C．从图示位置转过90°，则通过定值电阻的电荷量为，故C错误； D．图示位置电流由B到A，根据左手定则，边受安培力向上，故D正确； 故选D。 5．D 【详解】AB．由图可知，电流的最大值为10A，所以有效值 两端的电压有效值是，故AB错误； CD．因为与并联，则电压相等，通过的电流的有效值是 最大值为 两端的电压最大值是，故C错误，D正确； 故选D。 6．B 【详解】相同时间（一个周期）内，交变电流和恒定电流通过相同电阻，若产生热量相等，该恒定电流值即为交变电流的有效值，满足 由图可知，该交变电流的周期，分两段计算一个周期内的热量，0~1s（正弦段），电流峰值 正弦交流电的有效值为 这段产生的热量 1~2s（三角形段），电流峰值绝对值 题目给出三角形脉冲电流的峰值是有效值的倍，即 得 这段产生的热量 总热量 代入有效值定义， 得 约去后得 即 故选B。 7．B 【详解】A．图示位置线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0，但此时切割磁感线的有效速度最大，感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率最大，故A错误； B．由图像可知，交流电的周期 频率 交流电在一个周期内电流方向改变2次，所以电路中的电流方向每秒改变次，故B正确； C．时刻，感应电动势最大，线圈平面与磁感线平行，垂直于中性面，故C错误； D．角速度 电动势最大值 由于时电动势最大，故瞬时值表达式应为，故D错误。 故选B。 8．AD 【详解】ACD．不加特别说明的各种电器铭牌标示电流和电压值，电压表、电流表的示数和保险丝的熔断电流值都是指的有效值，故AD正确，C错误； B．电容器的击穿电压为所加交变电压的最大值，故B错误。 故选AD。 9．AB 【详解】由图象知该交变电压的最大值为10V，周期为4×10－2s，其角频率 rad/s，其瞬时值表达式为u=10sin（50t）V，故A正确；由图象知电压的最大值是的Um=10V，则其有效值为，故B正确；该交变电压的频率，变压器不改变交流电的频率，故C错误；该电压加在电阻R上，其功率为=2.5W，故D错误。 故选AB. 10．BD 【详解】A．交流电频率 周期，故A错误； B．只有一台充电桩工作时，副线圈电流，根据可知输电线电流 输电线损耗功率，故B正确； C．工作的充电桩越多，副线圈总电流越大，输电线电流越大，输电线损耗的电压越大，故C错误； D．10 台充电桩同时工作时，降压变压器输出功率，故D正确。 故选BD。 11．(1)BD (2)BC (3)D (4)> 【详解】（1）AB．变压器利用互感现象工作，只有输入交流电才能产生变化的磁通量，使副线圈感应出电动势，因此需要低压交流电源，不能用直流干电池，故A错误，B正确； CD．原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，故应用交流电压表测量输入和输出电压，故C错误，D正确。 故选BD。 （2）A．变压器的铁芯作用是导磁，依靠互感现象传输能量，不是通过铁芯导电输送电能，故A错误； B．变压器工作时，原线圈将电能转化为磁场能，副线圈通过电磁感应将磁场能转化为电能，故B正确； C．理想变压器不漏磁、无能量损失，输入功率等于输出功率，故C正确； D．原线圈两端电压由外接电源决定，和副线圈是否接负载无关，故D错误。 故选BC。 （3）对理想变压器，根据电压匝数关系​​，得理想副线圈电压 实际实验中变压器不是理想变压器，存在漏磁、铁芯发热等能量损失，副线圈实际电压一定小于理想值，只有符合。 故选D。 （4）实际变压器存在漏磁，副线圈的磁通量变化小于原线圈，因此实际副线圈电压 整理可得 12．（1）A （2）见解析 （3）B 【解析】12．（1）时线框平面与磁场方向平行，根据可得。 故选A。 （2）如正视平面图，线圈经t时间转过的角度 ，线框 ab、cd 边做切割磁感线运动，设产生感应电动势为e，则 因为 所以 将已知量代入，得 （3）．将P沿顺时针方向移动，变压器的原线圈匝数不变，副线圈的匝数减少，灯泡两端电压减小，灯泡的亮度将减弱。 故选B。 13．(1)11A (2) 【详解】（1）设升压变压器输入端电压、电流分别为、，降压变压器输出端电压、电流分别为、，则有 根据题意 代入数据可得 （2）设高压输电线上的电流大小为，则由 得 则升压变压器原、副线圈的匝数比为 14．(1) (2)22.5J (3)0.08C 【详解】（1）根据题意可知 则电动势有效值为 交流电压表示数 （2）线圈转一圈用电器R产生的热量 （3）根据 从图示位置开始计时，经过时，线圈转过的角度为，穿过线圈磁通量变化量为 代入题中数据，联立解得 15．(1)24A (2)144W (3)226V (4) 【详解】（1）降压变压器的输出功率为 降压变压器副线圈的电流 （2）降压变压器原线圈的电流 输电线损失的功率 （3）降压变压器原线圈电压为 输电线上损失的电压为 升压变压器的输出电压为 升压变压器的输入电压为 （4）用户获得的实际功率 所以发电机的输出功率 则输电效率 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 $