第三章 交流电 期末复习能力提升 -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** 聚焦交流电核心知识，通过线框转动、变压器、远距离输电等真实情境，考查物理观念与科学思维，实验题结合手摇发电机提升探究能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|6题|交变电流产生、电动势计算、变压器原理|结合线框转动图像，考查科学推理| |多选题|4题|有效值计算、远距离输电损耗|对比不同交变电流，培养质疑创新| |实验题|2题|电磁感应现象、交变电流有效值|设计手摇发电机实验，落实科学探究| |解答题|3题|发电机供电、理想变压器、输电线路计算|联系实际供电问题，体现社会责任|

高二期末复习人教版选择性必修第二册第三章交流电能力提升 一、单选题 1．如图所示，为单匝的正方形闭合金属线框，边长为，线框整体处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，按图示方向绕着与磁场垂直的轴（与共线）匀速转动，转动周期。从图所示位置开始计时，边垂直纸面向里转动，下列说法正确的是（     ） A．时刻线框中没有电流 B．时刻线框克服安培力做功功率最大 C．时线框磁通量最大 D．时线框中电流的方向是 2．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴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．线圈中电流方向为abcda C．线圈中瞬时感应电动势最大 D．穿过线圈平面的磁通量变化率为零 3．如图甲所示，电阻R=1Ω的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，在定值电阻R1上产生的u-t图像如图乙所示，定值电阻R1=10Ω，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（     ） A．线圈的角速度ω=50rad/s B．当线圈平面与磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量为0 C．线圈中产生电动势的有效值为11V D．回路中电流的有效值为A 4．如图所示，同一金属线圈在匀强磁场中，两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴从中性面开始匀速转动，第1次转动的周期T1=0.02s ，产生的电动势峰值，第2次转动产生的电动势峰值，下列说法正确的是（    ） A．第2次转动的周期T2=0.1s B．第2次转动0.05s时刻，线圈中的电流最大 C．第1次转动0~0.005s时间内，线圈中的平均感应电动势为 D．若线圈阻值为，第1次转动0~0.005s时间内，通过线圈的电荷量为 5．如图甲所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶1，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈两端加上如图乙所示的正弦式交变电压。则下列说法中正确的是（     ） A．交变电流的频率为100Hz B．电压表的示数约为28.28V C．天逐渐变亮的过程中，电流表的示数变大 D．天逐渐变亮的过程中，变压器的输入功率变小 6．如图所示为远距离输电的电路图，发电厂输出的电压有效值恒为，某时刻输出功率为，用户端的电压为。已知输电线的总电阻为，降压变压器的匝数比为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列说法正确的是（     ） A．输电线路的电流为20A B．升压变压器的匝数比为 C．输电线上损耗的功率为 D．用户增加时，用户得到的电压升高 二、多选题 7．已知两个完全相同的电热器A、B，当A通以如图甲所示的方波式交变电流，B通以如图乙所示的交变电流时，下列说法正确的是（　　） A．图甲中交变电流的有效值为 B．图乙中交变电流的有效值为 C．这两个电热器的电功率之比 D．这两个电热器的电功率之比 8．如图甲所示，在匀强磁场中，一个10匝的矩形闭合金属线圈绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙所示。已知线圈总电阻为2，则下列说法中正确的是（　　） A．零时刻线圈中的磁通量最大 B．线圈的转速为25r/min C．0.5s时线圈中瞬时电动势为0.5V D．在2s内线圈产生的热量为0.125J 9．如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为的正弦交流电，则（    ） A．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 B．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 C．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 D．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 10．如图所示，远距离输电过程中，发电机输出电压、功率的交流电，通过升压变压器升压后输送向远方，输电线的总电阻为。并在用户端用降压变压器把电压降为，输电线上损失的功率为，则下列说法正确的是（　　） A．输电线上通过的电流为 B．升压变压器匝数比为 C．降压变压器匝数比为 D．用户端的总电流为 三、实验题 11．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中， ①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转； ②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将___________偏转； ③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转； ④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将___________偏转。 （2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁芯发热损失。 （3）如图2所示的交变电流的有效值I＝___________A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线） 12．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。 （1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为___________。 （2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为___________，电流的有效值为___________。 四、解答题 13．如图，某同学使用一小型交流发电机给一个额定电压为、额定功率为 的小灯泡供电，匝数为、面积为的线圈ABCD处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈ABCD的电阻为，以角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动。线圈ABCD通过滑环与小灯泡相接，小灯泡正常发光，电表均为理想交流电表，从线圈ABCD转至中性面位置开始计时。 (1)求线圈ABCD绕轴匀速转动的角速度； (2)写出感应电动势随时间变化的关系式； (3)求线圈ABCD旋转一周电路中产生的总电能。 14．如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求： (1)该理想变压器电源电压的瞬时值表达式； (2)电压表示数U和电流表示数I； (3)原线圈的输入功率P； 15．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机输出电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器。求： (1)输电线路上的电流； (2)升压变压器原副线圈的匝数比； (3)降压变压器副线圈的匝数比。 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 $ 高二期末复习人教版选择性必修第二册第三章交流电能力提升全析全解 一、单选题 1．如图所示，为单匝的正方形闭合金属线框，边长为，线框整体处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，按图示方向绕着与磁场垂直的轴（与共线）匀速转动，转动周期。从图所示位置开始计时，边垂直纸面向里转动，下列说法正确的是（     ） A．时刻线框中没有电流 B．时刻线框克服安培力做功功率最大 C．时线框磁通量最大 D．时线框中电流的方向是 【答案】B 【详解】A．时刻磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误； B．匀速转动时，克服安培力做功的功率等于线框的电功率 时刻电流最大，因此功率最大，故B正确； C．，线框转过半圈，线框平面仍与磁场平行，磁通量为0，不是最大，故C错误； D．由楞次定律/右手定则，时刻线框电流方向为，经过半个周期转动，电流方向反向，时电流方向为，因此D错误。 故选B。 2．如图所示，线圈abcd在水平匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴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．线圈中电流方向为abcda C．线圈中瞬时感应电动势最大 D．穿过线圈平面的磁通量变化率为零 【答案】C 【详解】A．线圈处于与中性面垂直的位置，A错误；     B．根据右手定则可知，线圈中电流方向为adcba，B错误； CD．此位置线圈中磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中瞬时感应电动势最大，C正确，D错误。     故选C。 3．如图甲所示，电阻R=1Ω的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，在定值电阻R1上产生的u-t图像如图乙所示，定值电阻R1=10Ω，其他导线电阻不计，下列说法正确的是（     ） A．线圈的角速度ω=50rad/s B．当线圈平面与磁场方向垂直时，通过线圈的磁通量为0 C．线圈中产生电动势的有效值为11V D．回路中电流的有效值为A 【答案】C 【详解】A．由图像可知周期T=0.02s，角速度 ，故A错误； B．当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈处于中性面，磁通量，此时磁通量最大，故B错误； C．定值电阻R1电压最大值为10V，有效值 考虑线圈内阻分压，电动势有效值为11V，故C正确； D．回路电流有效值，故D错误。 故选C。 4．如图所示，同一金属线圈在匀强磁场中，两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴从中性面开始匀速转动，第1次转动的周期T1=0.02s ，产生的电动势峰值，第2次转动产生的电动势峰值，下列说法正确的是（    ） A．第2次转动的周期T2=0.1s B．第2次转动0.05s时刻，线圈中的电流最大 C．第1次转动0~0.005s时间内，线圈中的平均感应电动势为 D．若线圈阻值为，第1次转动0~0.005s时间内，通过线圈的电荷量为 【答案】A 【详解】A．第一次转动的角速度 由峰值，可得 又 ，可得，则，A正确； B．由于两次均从中性面开始转动，则两次转动的电动势的瞬时值随时间变化的图像均满足正弦函数，第2次转动0.05s=0.5T2时刻，线圈转到中性面，此时的电流为0，B错误； C．第1次转动0~0.005s时间内，线圈中的平均感应电动势 ，C错误； D．若线圈电阻为，第1次转动0~0.005s时间内，通过线圈的电荷量，D错误。 故选A。 5．如图甲所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶1，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈两端加上如图乙所示的正弦式交变电压。则下列说法中正确的是（     ） A．交变电流的频率为100Hz B．电压表的示数约为28.28V C．天逐渐变亮的过程中，电流表的示数变大 D．天逐渐变亮的过程中，变压器的输入功率变小 【答案】C 【详解】A．由图可知，交流电的周期为，故频率为，故A错误； B．由图可知，交变电压的最大值为，故有效值为220V，电压表的示数为有效值，根据理想变压器电压关系 得电压表的示数为20V，故B错误； CD．在天逐渐变亮的过程中，光敏电阻的阻值变小，副线圈电压不变，故副线圈电流变大，由 可得则原线圈的电流变大，原线圈的电压不变，故理想变压器的输入功率变大，故C正确，D错误。 故选C。 6．如图所示为远距离输电的电路图，发电厂输出的电压有效值恒为，某时刻输出功率为，用户端的电压为。已知输电线的总电阻为，降压变压器的匝数比为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列说法正确的是（     ） A．输电线路的电流为20A B．升压变压器的匝数比为 C．输电线上损耗的功率为 D．用户增加时，用户得到的电压升高 【答案】B 【详解】A．对于降压变压器有 解得 由能量守恒定律可得 解得，故A错误； B．由题可知 对于升压变压器有 解得，故B正确； C．输电线上损耗的功率为 用户得到的功率为 解得，故C错误； D．用户增加时，用户的总电阻R减小，将降压变压器和用户等效为一个电阻，则等效电阻为 所以等效电阻减小，由于升压变压器的输出电压不变，则输电线上的电流增大，输电线上分得的电压增大，降压变压器原线圈的输入电压减小，副线圈的输出电压减小，用户得到的电压减小，故D错误。 故选B。 二、多选题 7．已知两个完全相同的电热器A、B，当A通以如图甲所示的方波式交变电流，B通以如图乙所示的交变电流时，下列说法正确的是（　　） A．图甲中交变电流的有效值为 B．图乙中交变电流的有效值为 C．这两个电热器的电功率之比 D．这两个电热器的电功率之比 【答案】AC 【详解】A．对图甲，根据电流有效值定义有 解得图甲中交变电流的有效值为，故A正确； B．对图乙，根据电流有效值定义有 解得图乙中交变电流的有效值为，故B错误； CD．这两个电热器的电功率之比，故C正确，D错误。 故选AC。 8．如图甲所示，在匀强磁场中，一个10匝的矩形闭合金属线圈绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙所示。已知线圈总电阻为2，则下列说法中正确的是（　　） A．零时刻线圈中的磁通量最大 B．线圈的转速为25r/min C．0.5s时线圈中瞬时电动势为0.5V D．在2s内线圈产生的热量为0.125J 【答案】AD 【详解】A．根据图像可知零时刻线圈产生的感应电动势为0，穿过线圈的磁通量最大，故A正确； B．线圈转动的周期为 转速为，故B错误； C．根据图像的周期性可知，0.5s时线圈中瞬时电动势与0.02s的相同，大小为0V，故C错误； D．交变电动势的有效值为 根据焦耳定律有 故D正确。 故选AD。 9．如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为的正弦交流电，则（    ） A．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 B．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 C．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变小 D．保持的位置不动，将向上滑动时，电流表读数变大 【答案】AD 【详解】AB．根据 保持Q的位置不动，则不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大 根据 可知变小，根据 可得也变小，即电流表读数变小，A正确，B错误； CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，变大，则根据 可知副线圈输出功率变大，则变压器原线圈输入功率变大 根据，而输入电压一定，变大，即电流表读数变大，C错误，D正确。 故选AD。 10．如图所示，远距离输电过程中，发电机输出电压、功率的交流电，通过升压变压器升压后输送向远方，输电线的总电阻为。并在用户端用降压变压器把电压降为，输电线上损失的功率为，则下列说法正确的是（　　） A．输电线上通过的电流为 B．升压变压器匝数比为 C．降压变压器匝数比为 D．用户端的总电流为 【答案】AB 【详解】A．输电线损失功率，故A正确； B．升压变压器输入功率，故升压变压器原副线圈匝数比，故B正确； CD．用户端获得功率，故由，降压变压器原副线圈匝数比，故CD错误。 故选AB。 三、实验题 11．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中， ①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将___________（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转； ②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将___________偏转； ③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将___________偏转； ④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将___________偏转。 （2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为___________，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了___________，减少铁芯发热损失。 （3）如图2所示的交变电流的有效值I＝___________A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线） 【答案】 向右 不发生 向右 向左 涡流 减少涡流 【详解】（1）①[1]将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，根据右手螺旋定则可知，穿过螺线管B竖直向上的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生竖直向下的磁场；再根据右手螺旋定则可知螺线管B中的电流从负接线柱流入电流表，根据题意在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，所以此时电流表的指针将向右偏转。 ②[2]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B的磁通量不变，不产生感应电流，电流表不发生偏转。 ③[3]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B磁场方向向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过螺线管B的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。 ④[4]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B的磁场方向向上，突然切断开关S时，穿过螺线管B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表的正接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转。 （2）[5]金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为涡流。 [6]变压器和镇流器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了增大电阻，减小涡流。 （3）[7]交变电流的有效值为I，则有 解得 12．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。 （1）研究此交变电流的波形，发现屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为___________。 （2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图象，此电流的瞬时值表达式为___________，电流的有效值为___________。 【答案】 【详解】（1）[1]由题可得手摇发电机周期 因此角速度 （2）[2]由图像可知电流的瞬时值表达式为 [3]电流的有效值 四、解答题 13．如图，某同学使用一小型交流发电机给一个额定电压为、额定功率为 的小灯泡供电，匝数为、面积为的线圈ABCD处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈ABCD的电阻为，以角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动。线圈ABCD通过滑环与小灯泡相接，小灯泡正常发光，电表均为理想交流电表，从线圈ABCD转至中性面位置开始计时。 (1)求线圈ABCD绕轴匀速转动的角速度； (2)写出感应电动势随时间变化的关系式； (3)求线圈ABCD旋转一周电路中产生的总电能。 【答案】(1) (2) (3)3J 【详解】（1）小灯泡正常发光，则小灯泡的电压，小灯泡的电流为 由闭合回路欧姆定律有 线圈ABCD中感应电动势的最大值为 感应电动势的有效值为 解得 （2）从线圈ABCD转至中性面位置开始计时，则 代入数据得 （3）线圈ABCD旋转一周的时间为 故产生的总电能为 解得 14．如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求： (1)该理想变压器电源电压的瞬时值表达式； (2)电压表示数U和电流表示数I； (3)原线圈的输入功率P； 【答案】(1) (2)20V，2A (3)40W 【详解】（1）由图可知周期为0.02s，则角频率为 电源电压的瞬时值表达式 （2）初级电压有效值 根据变压器电压与线圈匝数关系有 解得 电流表示数为 （3）次级电阻上消耗的功率 则原线圈的输入功率 15．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机输出电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器。求： (1)输电线路上的电流； (2)升压变压器原副线圈的匝数比； (3)降压变压器副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2)1∶16 (3)190∶11 【详解】（1）设升压变压器副线圈中电流为，由 得 （2）升压变压器副线圈电压 得 （3）降压变压器原线圈电压 则 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 $