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

选择性必修第二册《交变电流》章末检测 满分100分 考试时间：75分钟 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，只有一项是符合题目要求的。 1．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中匀速转动会产生正弦式交变电流。当线圈逆时针转动到图示水平位置时，下列说法正确的是（　　） A．线圈处于中性面位置 B．线圈中瞬时感应电动势为零 C．穿过线圈平面的磁通量变化率最大 D．线圈中电流方向为abcda 2．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生交变电流图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．交变电流的周期为 B．交变电流的有效值为 C．时，穿过线圈的磁通量为零 D．时，穿过线圈的磁通量变化率最大 3．某发电机原理如图甲所示，金属线框匝数为，阻值为，在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。阻值为的电阻两端的电压如图乙所示，其周期为。则线框转动一周的过程中（　　） A．线框内电流方向不变 B．线框电动势的最大值为 C．流过电阻的电荷量为 D．流过电阻的电荷量为 4．如图所示，理想变压器原线圈接在电压的交流电源上，副线圈与定值电阻R、滑动变阻器相连，交流电压表和交流电流表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．交变电流的频率为100Hz B．变阻器的滑片向a端滑动，变压器的输入功率减小 C．变阻器的滑片向a端滑动，电压表的示数减小 D．变阻器的滑片向b端滑动，电流表的示数减小 5．理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，原、副线圈正弦交流电的频率分别为f1、f2，则（　　） A． B． C． D． 6．2025年7月19日，雅鲁藏布江下游水电工程在西藏自治区林芝市正式开工。水电站向外供电示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．减小，可以提高远距离输电的输电效率 B．图乙中的线圈转过90°时，线圈产生的电流最小 C．若发电站输送功率一定，发电机的输出电压增大，则输电线中损耗的功率会减小 D．当用户端接入的用电器增多时，为维持用户电压稳定，要适当减小 7．如图所示为远距离输电原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，降压变压器的副线圈匝数可调，为输电线上的电阻，为负载电阻。开始时开关断开，在升压变压器原线圈两端输入最大电压一定的正弦交流电，则下列说法正确的是（　　） A．仅将开关闭合，消耗的功率变小 B．仅将开关闭合，消耗的功率变小 C．仅将滑片P下移，输电线损耗的功率增大 D．仅将滑片P下移，降压变压器的输出功率变大 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，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，匝数为n、边长为L的正方形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，其角速度为，线圈总电阻为r。下列说法正确的是（　　） A．线圈转动过程中的最大电流为 B．线圈转动一周产生的热量为 C．当线圈与中性面的夹角为30°时，线圈产生的瞬时电动势为 D．线圈从中性面开始，转动60°的过程中，通过导线横截面的电荷量为 9．如图所示，一个边长l=10cm，匝数N=100的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，磁感应强度B=0.50T，线圈转动的角速度ω=10πrad/s，闭合回路中两只小灯泡均能发光。下列说法正确的是（    ） A．从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e=5πcos（10πt）V B．增大转动的角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变 C．抽去电感器L的铁芯时，灯泡L2变亮 D．增大电容器C两极板间的距离时，灯泡L1变暗 10．如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计、线框绕垂直于磁场的轴以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连。升压变压器原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器，当发电机输出功率时，电压表的示数为，额定电压为的医疗设备正常工作，则下列说法正确的是（　　） A．线框的转速为 B．医疗设备正常工作的总功率是 C．降压变压器原、副线圈匝数之比为 D．保持发电机输出电压不变，现增加医疗设备，输电线上损耗的功率占总功率比例增大 三、非选择题∶共5小题，共54分。 11．某实验小组用如图所示的可拆变压器来做“探究变压器原、副线圈电压和匝数的关系”的实验，请回答下列问题： (1)本实验中需要运用的科学方法是______（选填“控制变量法”或“等效替代法”）。 (2)本实验中需要用到的电源为______（选填“直流电源”或“交流电源”）。 (3)实验中，将电源接在原线圈的“0”和“1400”两个接线柱上，电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为2.0V，则原线圈的输入电压可能为______。 A．5.0V B．6.0V C．8.0V 12．如图甲所示为教学用的可拆变压器，它有两个外观基本相同的线圈和，线圈外部还可以绕线。 (1)某同学用多用电表的欧姆挡分别测量了、线圈的电阻值，发现线圈电阻约为线圈电阻的倍，则可推断___________线圈的匝数多（选填“”或“”）； (2)为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，如图乙所示，该同学把线圈与学生电源连接，另一个线圈与小灯泡连接。其中线圈应连到学生电源的___________（选填“直流”或“交流”）输出端上； (3)将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将___________（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压___________（选填“变大”或“变小”）； (4)某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为匝和匝，学生电源输出端的电压为，则小灯泡两端的电压值可能是___________。 A． B． C． D． 13．如图甲所示，交流发电机的线圈位于匀强磁场中，已知线圈匝数，总电阻，定值电阻，线圈与定值电阻组成闭合回路，图中电表均为理想表，时刻线圈以为轴，以恒定角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示。（不计电路其他部分的电阻）求： (1)感应电流随时间的表达式 (2)电压表的读数； 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？ 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D B D C B AB ACD AD 1．C 【详解】ABC．当线圈处于图示水平位置时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量变化率最大，线圈中瞬时感应电动势最大，故AB错误，C正确； D．当线圈逆时针转动到图示水平位置时，图中ab边向下切割磁感线，cd边向上切割磁感线，根据右手定则可知，线圈中电流方向为adcba，故D错误。 故选C。 2．D 【详解】A．从图像可得，交变电流完成一次周期性变化的时间（周期），不是，故A错误； B．该交变电流峰值，正弦式交变电流有效值，故B错误； C．时，感应电流，感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律可知此时磁通量变化率为零，线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，故C错误； D．时，感应电流达到峰值，感应电动势最大，由，可知穿过线圈的磁通量变化率最大，故D正确。 故选D。 3．D 【详解】A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，而线圈和外电路接点处通过换向器，保证流过电阻的电流方向不发生变化，故A错误； B．依题意，电阻的阻值与金属框的阻值相等，且电阻两端的电压的最大值为，根据闭合电路欧姆定律，金属框中电动势的最大值为，故B错误； CD．交流电电动势的最大值 线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为 其中 平均电动势 则金属框转过一周流过电阻的电荷量为，故C错误，D正确； 故选D。 4．B 【详解】A．该交流电的频率为，故A错误； C．变阻器的滑片向a端滑动，其接入电路的阻值变大，可知副线圈回路中电流I2减小，即电流表的示数减小，则定值电阻两端电压减小，所以变阻器两端电压增大，即电压表的示数变大，故C错误； B．根据可知，I2减小，U2不变，则变压器的输入功率减小，故B正确； D．变阻器的滑片向b端滑动，其接入电路的阻值变小，副线圈回路中电流变大，即电流表的示数变大，故D错误。 故选B。 5．D 【详解】AB．“日”字形的理想变压器，原线圈中的磁感线一部分从中间的铁芯桥穿过，只有一部分从副线圈中穿过，因此穿过原、副线圈的磁通量不相等，故理想变压器原、副线圈的电压之比不等于匝数之比，AB错误； CD．理想变压器通过互感现象工作，不会改变交流电的频率，原、副线圈的交流电频率相等，即 可得 ，C错误，D正确。 故选D。 6．C 【详解】A. 输电效率 其中 减小，根据可知升压变压器副线圈电压减小，导致输电电流增大，输电线上损耗的功率增大，输电效率降低，故A错误。 B. 由图乙可知，线圈平面与磁感线垂直，处于中性面位置，此时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零。线圈转过时，线圈平面与磁感线平行，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故B错误。 C. 若发电站输送功率一定，发电机的输出电压增大，根据可知增大。由可知输电电流减小。输电线中损耗的功率，因减小，所以减小，故C正确。 D. 当用户端接入的用电器增多时，用户端总电阻减小，降压变压器副线圈电流增大，原线圈电流（即输电线电流）增大，输电线上电压损失增大，降压变压器原线圈电压减小。用户电压随之减小。为维持用户电压稳定，应增大变压比，即适当增大，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．仅将开关K 闭合，负载电阻 与并联，降压变压器副线圈的总电阻减小。设降压变压器匝数比为；根据变压器原理，等效到原线圈的电阻减小，输电线上的总电压不变，则输电线的电流增大，由可知，消耗的功率变大，故A错误； B．仅将开关K闭合，输电线电流增大，输电线上的电压损失 增大。升压变压器副线圈电压 不变，则降压变压器原线圈电压减小。根据变压器电压与匝数的关系，降压变压器副线圈电压减小。 消耗的功率变小，故B正确； C．仅将滑片P下移，降压变压器副线圈匝数减小。等效电阻增大。回路总电阻增大，输电线电流减小。由 可知，输电线损耗的功率减小，故C错误； D．仅将滑片P下移，降压变压器副线圈匝数减小，变压比增大。等效电阻增大，输出功率 输电线的电阻与等效电阻大小未知，所以降压变压器的输出功率可能变小，故D错误。 故选B。 8．AB 【详解】A．最大感应电动势 最大电流 ，故A正确； B．有效值 周期 一周热量， 即 ，故B正确； C．从中性面开始计时，瞬时电动势 当 时 ，故C错误； D．转动 过程磁通量变化量 通过电荷量 ，故D错误。 故选AB。 9．ACD 【详解】A．根据 可得感应电动势的最大值 由于线框垂直于中性面开始计时，所以电动势瞬时值的表达式，故选项A正确； B．根据可得增大线圈转动角速度时，感应电动势的峰值增大，故选项B错误； C．抽去电感器的铁芯时，即减小自感系数，电感器的感抗减小，流过灯泡电流增大，根据功率公式可知灯泡变亮，故选项C正确； D．增大电容器两极板间的距离时，根据可知电容器的电容减小，则有电容器的容抗增大，流过灯泡电流减小，根据功率公式可知灯泡变暗，故选项D正确； 故选ACD。 10．AD 【详解】A．因发电机产生正弦式交流电的最大值为 电压表读出的是有效值为 又 联立解得n=50r/s，故A正确； B．因为在升压变压器、降压变压器及它们之间的输电线上有电能损耗，所以医疗设备正常工作的总功率小于发电机输出功率，故B错误； C．若升压变压器、降压变压器都为理想变压器，对升压变压器有 ， 解得，又 解得 故输电线上的电压降为 故降压变压器原线圈两端电压为 又，故C错误； D．增加负载，负载电阻减小，输出电流增大 由,导致输电线上电流增大 损耗功率 输电线上损耗的功率占总功率比例 当负载增加， 增大，占比增大，故D正确。 故选AD。 11．(1)控制变量法 (2)交流电源 (3)C 【详解】（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法。 （2）实验中需要交流电源。 （3）实验中，将电源接在原线圈的“0”和“1400”两个接线柱上，电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间，即原、副线圈的匝数之比为，副线圈的电压为2V，则原线圈的电压 考虑到不是理想变压器，可能有漏磁等现象，则原线圈所接电源的电压大于7V，可能为8V，C正确。 故选C。 12．(1)A (2)交流 (3) 变暗 变小 (4)C 【详解】（1）[1]线圈电阻约为线圈电阻的倍。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为的电阻比大，所以线圈匝数多。 （2）[2]变压器只能改变交变电压，副线圈上的感应电动势，是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以线圈应连到学生电源交流电输出端上。 （3）[3][4]将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，与灯泡相连的线圈匝数减少，根据 可知灯泡两端的电压变小，灯泡变暗。 （4）[5]由理想变压器的规律 代入数据解得 由于两线圈具有电阻，则灯泡两端电压小于，可能值为。 故选C。 13．(1) (2) 【详解】（1）由图像可得 角速度 感应电动势最大值为 感应电流最大值 故感应电流瞬时表达式    （2）感应电动势有效值为 电压表读数为 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 $