第二章 交变电流 检测试卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 本卷为高中物理选择性必修第二册第二章交变电流周测单元卷，以光伏发电、风力发电等科技前沿情境为载体，覆盖交变电流产生、变压器、远距离输电等核心知识，注重物理观念与科学思维的综合考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题/46分|交变电流产生（题1-2）、变压器（题3-6）、远距离输电（题5、10）|题7结合波浪发电，考查感应电动势与功率，体现科学推理| |实验题|2题|变压器电压与匝数关系（题11-12）|题11探究铁芯硅钢片方向，强化科学探究能力| |解答题|3题/40分|交变电流功率计算（题13）、风力发电综合应用（题14）|题15结合电磁感应与能量守恒，突出模型建构与创新应用|

2026年物理人教版选择性必修第二册第二章交变电流检测试卷 满分：100 分 考试时间：75 分钟 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，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．如图，面积、电阻不计的单匝矩形线圈，在磁感应强度B=1T的匀强磁场中旋转，构成交流发电机。其产生的交变电流通过匝数比的理想变压器，再经充电电路给电池充电。若要求变压器输出电压的有效值达到12V才能给电池充电，下列判断正确的是（  ） A．图示位置流过发电机线圈的电流最大 B．转速变慢时变压器输出电压不变但频率变小 C．交流发电机转速达到2r/s才能给电池充电 D．交流发电机转速达到20r/s才能给电池充电 2．如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为2L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO'以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线圈中感应电动势的有效值为（　　） A． B． C． D． 3．如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压随时间变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“4V，2W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的峰值为0.5A C．原、副线圈匝数之比为1∶6 D．原线圈的输入功率为2W 4．如图甲所示，小明用两个相同的发光二极管A和B并联制成一个霓虹灯装饰，接在交流电源上。已知交流电源输出的电流随时间的变化关系如图乙所示，发光二极管具有单向导电性，当二极管接正向电压时，二极管导通，接反向电压时不导通，则1000s内通过发光二极管A的电荷量约为（　　） A．3.2C B．3.6C C．4.2C D．5.0C 5．光伏发电，即利用光电效应将太阳能转换成电能的过程，直接输送是最常用的光伏电站输送方式。在光伏电站内部，发电组件通过逆变器将发电组件所产生的直流电信号转换为交流电信号，并提高电压，然后输送到电网上，再经过降压最后输送到用户家中。为探究输电的规律，输送简化电路图如图所示，电路中升压变压器原线圈接电压恒定的交流电源，变压器可视为理想变压器，电表均视为理想电表，电压表示数为U，电流表示数为I，下列说法正确的是（　　） A．仅将向上调，电压表示数会增大，电流表示数会减小 B．若用户增多，电网负荷增大，要想用电器正常工作，应将向下调 C．若用户增多，电网负荷增大，将不变 D．演示“夜深了，灯更亮了”，应将向下调，电流表示数减小而电压表示数不变 6．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶3，原线圈与定值电阻R1=2Ω串联后，接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻R2为可变电阻。关于负载电阻的最大功率的说法正确的是（　　） A．当时，负载电阻的功率最大，最大功率为18W B．当时，负载电阻的功率最大，最大功率为36W C．当R2=2Ω时，负载电阻的功率最大，最大功率为18W D．当R2=2Ω时，负载电阻的功率最大，最大功率为36W 7．东营向海借浪发电，发展绿色新能源。如图甲为浮桶式波浪发电灯塔，桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于均匀辐射磁场中，浮桶随波浪上下运动的v-t图像如图乙。匝数N=200的线圈所在处辐射状磁场的磁感应强度B=0.2T，线圈直径，电阻。理想变压器原副线圈匝数比k=2。电流表是理想电表，下列说法正确的是（　　） A．t=0.1s线圈速度最大，电流表示数最大 B．滑片P向下滑动时，电流表示数变小 C．当R=0.25Ω时，浮桶输出的电功率最大 D．穿过线圈所在回路的磁通量变化率最大值为 8．如图所示，线圈中产生了正弦式交变电流的是（均匀速转动）（　　） A． B． C． D． 9．无线充电器能给手机充电是因为两者内部均有线圈存在，当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生感应电流，双方密切配合，手机成功无线充电，如图为某校高二物理兴趣小组设计的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失，则下列说法正确的是（　　） A．通过车载充电器的电流为直流电 B．通过车载充电器的电流为交流电 C．车载充电器两端电压的有效值为20V D．车载充电器两端电压的有效值为 10．我国风力发电近年来发展迅速，已成为全球风电装机容量最大、技术领先的国家之一，某物理兴趣小组制造了模拟风力发电厂输电网络供电的装置，如图所示。下图是一台风轮带动矩形线圈在匀强磁场中转动，输出交流电，变压后远距离输送给用户。已知风车的叶片长度为40m，垂直风车面的风平均速度为1m/s，空气密度约为1.5kg/m3，发电机线圈面积，匝数N=1000，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T。升压变压器原副线圈匝数比为1∶10，输电线的总电阻R0=560Ω，用户有效电压为220V，电表为理想电表，变压器为理想变压器，其余电阻不计。当发电机转子以某一角速度匀速转动，闭合开关后，电压表的示数为1600V，电流表的示数为0.5A。则（   ） A．发电机转子的转速约为 B．降压变压器的原副线圈匝数比为6∶1 C．发电机的发电效率约为22% D．若风速变大，发电机转子转速变为原来的2倍，R0的功率变为原来的4倍 二、实验题 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)该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法 （填“A”或“B”）； A．B． (2)实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（　　） A．abcd B．abfe C．abgh D．aehd (3)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成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 (4)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是______。 A．变压器的铁芯没有闭合 B．电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V” 12．某实验小组用如图甲所示的可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验。 (1)电源应选______（选填“直流”或“交流”）学生电源；该实验用到的探究方法为______。 (2)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用多用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压读数如图乙所示，多用电表量程为0~10V交流电压挡，则原线圈的输入电压理论值为______V。 (3)如图丙所示，将理想变压器的原线圈中接入一阻值为的定值电阻，副线圈接入一电阻箱，若此时原、副线圈的匝数比为2∶1，电源内阻不计，当电阻箱R的阻值为______（用表示）时，电阻箱R上获得的功率最大。 三、解答题 13．交流发电机的示意图如图所示，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度为B。矩形线圈abcd的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，线圈绕垂直于磁场的固定对称轴OO'逆时针匀速转动，角速度为ω。线圈在转动时可以通过滑环K、L和电刷E、F保持与外电路电阻R的连接。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）从图示位置开始计时，求： (1)线圈中的电动势瞬时值e； (2)发电机在上述工作状态下的输出功率P； (3)线圈转过90°的过程中通过电阻R的电荷量q。 14．如图所示为一种风力发电机的简易装置图，在风力作用下，扇叶带动与其固定在一起的永磁铁转动（永磁铁在线圈处产生的磁场为匀强磁场），从而在线圈中产生正弦式交流电，已知线圈的面积为、匝数为100匝、内阻为2Ω，在满发风速（使风力发电机组达到额定输出功率时的风速）下，扇叶的转速可达5r/s，此时用电器恰好正常工作（额定功率为100W，额定电压为20V）。 (1)用电器正常工作时，求线圈处的磁感应强度；（结果可用分式或根号表示） (2)若将用电器换成一定值电阻，在满发风速下，使得该发电机的输出功率最大，则这个定值电阻的阻值为多大？该发电机的最大输出功率为多少？此时效率为多少？ 15．如图1所示，平行导轨由光滑金属材料构成，和均是半径为的四分之一圆轨道，和处的切线方向均为水平，金属棒可沿切线方向先后进入两圆轨道．导轨和所在区域均存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度．间接有智能电源，右侧接有阻值为的定值电阻．初始时棒静止于左侧，现闭合开关，在智能电源的调控下，金属棒向右加速运动，加速度与位移的关系如图2所示，图线斜率为．已知棒对导轨处恰好无压力．金属棒的质量为，接入电路部分的长度为，不计空气阻力和其余电阻，处绝缘． (1)判断智能电源哪端为正极； (2)求初始时金属棒与的距离； (3)当棒运动至处时，施加外力，使棒保持速率不变，沿着轨道运动至处，求该过程中做的功和通过电阻的电荷量． 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 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D A C A C BCD AD BC 1．C 【详解】A．图示位置线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电流最小，故A错误； B．发电机产生的交流电压的有效值 转速变慢时变压器输出电压减小，故B错误； CD．要求变压器输出电压的有效值达到才能给电池充电，根据变压比，此时原线圈电压即发电机输出电压为 则根据 可得 故C正确，D错误。 故选C。 2．D 【详解】线圈中感应电动势的最大值为 则线圈中感应电动势的有效值为 故选D。 3．D 【详解】A．原线圈两端的电压有效值，A错误； B．规格为“4V，2W”的灯泡正常发光，则副线圈的电流有效值 所以副线圈的电流峰值，B错误； C．由题意可知，副线圈电压有效值 根据 可得原、副线圈的匝数比，C错误； D．理想变压器无能量损耗，所以，D正确。 故选D。 4．A 【详解】二极管具有单向导电性，在一个周期T内只有半个周期有电流通过二极管A，在一个周期内通过二极管A的电荷量为 根据题意 可得 则1000s内通过发光二极管A的电荷量为 故选A。 5．C 【详解】A．上调意味着变大，减小，、不变，电流表示数减小，用户总电流就减小，电压表示数也减小。故A错误； B．、不变，也不变，所以也不变，降压变压器和用户等效成电阻，现减小，电流表示数就增大，用户电压就减小，要使用电器正常工作，就要向上调。故B错误； C．根据理想变压器的规律得， 又 即恒定不变。 故C正确； D．电压表测量副线圈电压，若电压表示数不变，则灯的亮度不变，与“夜深了，灯更亮了”矛盾，故D错误。 故选C。 6．A 【详解】对副线圈回路，由欧姆定律有 又由变压器电压、电流规律有、 所以可知负载电阻在原线圈中的等效电阻 负载电阻的功率 当时，即时，负载电阻消耗的功率最大，最大功率 故选A。 7．C 【详解】A．t=0.1s时速度最大，感应电动势瞬时值最大，但电流表测量的是有效值，与瞬时值无关，示数恒定，故A错误； B．理想变压器副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，由于原线圈电压和匝数比固定，故不变，滑片P向下滑动，负载电阻R减小，则副线圈电流增大，根据可知也增大，故B错误； C．将原线圈等效为电阻，则有 因为 联立解得 故当时，浮桶输出的电功率最大，可知此时，故C正确； D．线圈产生的电动势最大值为 因为 联立解得磁通量变化率最大值为，故D错误。 故选C。 8．BCD 【详解】根据正弦式交变电流产生的条件可知，在匀强磁场中，线圈转轴垂直于磁场方向，运动时产生正弦式交变电流。 故选BCD。 9．AD 【详解】AB．接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管只能正向通电，具有整流作用，所以通过车载充电器的电流为直流电，故B错误，A正确； CD．发射线圈、接收线圈匝数比，若电磁炉两端所加电压为，则发射线圈两端电压有效值为 由 代入数据联立可得接收线圈两端电压有效值为 V 由有效值的定义有 可得车载充电器两端电压的有效值为 = 故C错误，D正确。 故选AD。 10．BC 【详解】A．升压变压器输入端电压有效值 结合题意可知，升压变压器输出端电压有效值 根据理想变压器原理可知 联立解得发电机转子的转速约为，故A错误； B．由题可知，降压变压器输入端电压的有效值 输出端电压的有效值为 则降压变压器的原副线圈匝数比，故B正确； C．设时间内冲击到风车叶片空气的质量为，则有 则风的功率 由题可知，升压变压器原线圈电流的有效值为 结合上述分析可知，升压变压器原线圈电压的有效值为 则发电机的输出功率 则发电机的效率为，故C正确； D．若风速变大，发电机转子转速变为原来的2倍，根据上述结论 可知升压变压器输入端电压的有效值变为原来的2倍，结合理想变压器的原理可知，升压变压器副线圈电压的有效值变为原来的2倍，而变压器的输出功率不变，因此输出的电流有效值变为原来的，根据可知，R0的功率变为原来的，故D错误。 故选BC。 11．(1)B (2)D (3)BC (4)D 【详解】（1）根据变压器原理可知，该实验中变压器原线圈应接入低压交流电源。 故选B。 （2）根据变压器正视图 硅钢片的作用是形成闭合磁路，所以为了减小涡流产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。 故选D。 （3）A．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故A错误； B．变压器工作时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”能量的作用，故B正确； C．对于理想变压器来说，不存在漏磁，能耗现象，所以变压器原、副线圈中的磁通量相同，故C正确； D．变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压不为零，故D错误。 故选BC。 （4）A．根据理想变压器原副线圈电压与匝数关系，可知若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压小于12V，故A错误； B．若是电压的测量出了问题，应该是小于12V，不应该大于12V，故B错误； C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由可知，副线圈的电压小于12V，故C错误； D．学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，由可知，副线圈的电压可能为13V，故D正确。 故选D。 12．(1) 交流 控制变量法 (2)14.4 (3) 【详解】（1）变压器的原理为电磁感应互感现象，故电源应用变化的电流即为交流电源，探究方法为控制变量法。 （2）电压表读数为，由，得 （3）设原线圈电流为，副线圈电流为，则，， 又 联立得 当 即时有最大值。 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）线圈中电动势的峰值为 从中性面位置开始计时，所以电动势瞬时值表达式为 （2）电动势的有效值为 则电路中的电流的有效值为 所以，发电机在上述工作状态下的输出功率为 （3）根据法拉第电磁感应定律可得 则电流为 通过电阻R的电荷量为 线圈转过90°的过程中，磁通量变化量的大小为 联立，解得 14．(1) (2)2Ω，112.5W，50% 【详解】（1）该发电机产生的是正弦式交流电，因此线圈中的电动势最大值 电压的有效值 圆周运动的转速 由闭合电路欧姆定律得 又 联立解得， （2）当外电阻等于内电阻时，该发电机的输出功率最大，故接入一个定值电阻，其阻值时，该发电机的输出功率最大，此时电路中的电流 输出功率 此时效率 15．(1)为正极 (2) (3)， 【详解】（1）金属棒向右加速运动是因为受向右的安培力，根据左手定则，可判断回路中电流方向是顺时针方向，故端为正极 （2）图线与横轴包围的面积 处 解得 （3）金属棒从至由机械能守恒定律有 得 金属棒从处到TV处，由能量守恒有 又 又， 联立解得， 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 $