第3章 交变电流 章末素养测评(三) (Word测试卷)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册学生用书（人教版）

章末素养测评(三) 第三章　交变电流 (本试卷满分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,只有一项符合题目要求) 1.[2026·海南中学高二期中] 如图是交流发电机转动一个周期的示意图,下列说法正确的是 (　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.甲图中线圈磁通量最大,产生的电流最大 B.乙图中AB边电流方向为从A指向B C.丙图中AB边电流方向为从A指向B D.丁图中线圈磁通量为0,磁通量的变化率最大 2.某种交变电流的电流随时间变化的图线如图所示,上下两部分的i⁃t图像均为正弦函数的一部分,其最大值如图中所示,则此交变电流的有效值为 (　) A.2 A B.2 A C.3 A D.3 A 3.[2026·辽宁鞍山高二期末] 如图所示,正方形线框abcd绕对称轴OO'在匀强磁场中匀速转动,角速度ω=100 rad/s,线框边长L=0.1 m, 匝数N=100,磁感应强度B=0.1 T,图示位置线框平面与磁感线平行,闭合回路中线框的电阻r=2 Ω,外接电阻R=8 Ω则 (　) A.图中所示的瞬间,线框处于中性面 B.转动过程中,穿过线框的磁通量最大值为0.1 Wb C.电压表读数为8 V D.通过电阻R电流的有效值为 A 4.在匀强磁场中,匝数N=100的矩形线圈绕垂直磁感线的转轴匀速转动,线圈中产生的感应电动势随时间变化的规律如图所示,则下列说法正确的是 (　) A.t=0.5×10-2 s时,线圈平面与中性面重合 B.t=1×10-2 s时,线圈中磁通量变化率最大 C.穿过每一匝线圈的最大磁通量为1×10-3 Wb D.线圈转动的角速度为50π rad/s 5.如图所示,理想自耦变压器线圈均匀绕在圆环形铁芯上,a、b分别为线圈的始端和末端.P1为线圈的滑动触头,调节P1可以改变b、c间线圈的匝数.a、b两端接电压稳定的交流电源;指示灯L与一小段线圈并联;b、c间接入滑动变阻器R,调节P2可以改变R接入电路的阻值.开关S处于闭合状态,电压表为理想交流电表,下列说法正确的是 (　) A.仅向上滑动P2,a、b端输入功率变大 B.若断开开关S,指示灯L将熄灭 C.仅顺时针滑动P1,电压表示数变大 D.仅顺时针滑动P1,a、b端输入功率变小 6.如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO'轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.在线圈由图示位置转过90°的过程中,下列判断正确的是 (　) A.电压表的读数为 B.通过电阻的电荷量为 C.电阻所产生的焦耳热为 D.当线圈由图示位置转过60°时电路中电流的大小为 7.[2026·山西晋中高二期中] 我国海上风电集群通过多组副线圈理想变压器向岸电系统输电,变压器原线圈匝数n1=2000匝,接入电压U1=2200 V的交变电流,副线圈有两个,副线圈Ⅰ的匝数为n2=100匝,向近海平台供电,副线圈Ⅱ的匝数为n3=10 000匝向远方城市输电.已知向近海平台输电的副线圈输出功率P2=1.1×104 W,向城市输电的副线圈输出功率P3=2.2×105 W,城市输电线路的电阻R=20 Ω,下列说法正确的是 (　) A.通过副线圈n2的电流为200 A B.城市输电线路中的电流为10 A C.城市输电线路的电阻损耗的功率是ΔP=8×103 W D.原线圈的输入功率为2.39×105 W 二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12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.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 8.[2025·陕西师大附中高二月考] 如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流,其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示,线圈电阻r=1 Ω,电阻R=3 Ω,则下列说法正确的是 (　) A.图示位置产生的感应电流为0 B.t=0.01 s时,电流表的示数为0 C.电阻R两端电压为7.5 V D.从图示时刻开始,线圈转过90°时,电阻R中的电流方向将发生改变 9.[2026·浙江绍兴高二期末] 有一条河流,河水流量为4 m3/s,落差为5 m.现利用它来发电,水电站的总效率为50%,发电机的输出电压为350 V.水电站到用户之间要进行远距离输电,两地间输电线的总电阻为4 Ω,输电线上损失的功率为发电机输出功率的10%,用户需要的电压为220 V.假定所用的变压器都是理想变压器,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是 (　) A.发电机输出功率为1.0×106 W B.在输电线上的电流为50 A C.升压变压器原、副线圈的匝数比为7∶20 D.降压变压器原、副线圈的匝数比为90∶11 10.[2026·陕西西工大附中高二期末] 图甲中的理想变压器的原、副线圈匝数比为11∶1,原线圈接如图乙所示的正弦式电流时电动机正常工作,此时电流表的读数为1 A,已知R=20 Ω,电动机线圈的内阻r=0.5 Ω,电流表和电压表都是理想电表,则 (　) A.电压表的读数为22 V B.流过电阻的电流为1 A C.流过电动机的电流为40 A D.电动机输出的机械功率为150 W 三、非选择题(本题共5小题,共60分) 11.(6分)[2025·福建宁德高级中学高二月考] 利用如图甲所示的可拆变压器零部件,组装后通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系. (1)(2分)本实验主要运用的科学方法是　　　　.  A.等效替代法 B.控制变量法 C.整体隔离法 D.理想模型法 (2)(2分)本实验可能要用到的测量仪器是　　　　.  A.直流电压表 B.电压互感器 C.多用电表 D.钳形电流表 (3)(2分)利用如图乙所示的装置,直接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间接u=6sin 100πt(V)的交流电源,用电表测量副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压,则副线圈两端测得的电压可能是　　　　.  A.8.48 V B.5.98 V C.1.48 V D.0 12.(10分)有一个教学用的可拆变压器,其铁芯粗细一致,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以再绕线圈. (1)(6分)某同学用多用电表的同一电阻挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的a、b位置,则A线圈的电阻为　　　Ω,由此可推断出　　　　(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多.  (2)(4分)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源.请完成实验的步骤填空: ①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈; ②将A线圈与低压交流电源相连接; ③(2分)用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和　　　　(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U;  ④(2分)A线圈的匝数为　　　　(用已知和测得量的符号表示).  13.(10分)[2026·辽宁五校高二期中] 如图所示,理想变压器的原线圈左端接一有效值为U=12 V的正弦式交流电源,定值电阻的阻值R0=4 Ω,副线圈接有阻值为R1=2 Ω的定值电阻和一个滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),现电路正常工作,理想交流电流表A1、A2的示数分别为I1=0.5 A、I2=1.0 A. (1)(4分)求变压器原、副线圈的匝数比; (2)(6分)调节滑动变阻器,求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm(结果保留至小数点后两位). 14.(16分)[2026·安徽六安一中高二月考] 随着科技的发展,电动汽车大有取代燃油车的趋势,因此大量设置充电桩势在必行,热爱钻研的李明同学,设计了如图甲所示的充电装置,线圈ab匝数为n=200匝,面积为S=10-3 m2,匀强磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度随时间按正弦规律变化,如图乙所示.理想变压器副线圈接充电器,已知额定电压为8 V的充电器恰能正常工作,不计线圈电阻.求: (1)(6分)线圈ab中的最大感应电动势Em; (2)(10分)变压器原、副线圈匝数比n1∶n2. 15.(18分)为了防止停电事故的发生,某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台.如图所示,发电机内阻为1 Ω,升压变压器匝数比为1∶10,降压变压器匝数比为9∶1,输电线总电阻R=5 Ω.工厂共36个车间,每个车间有“220 V,22 W”的灯10盏,若保证全部电灯正常发光变压器可视为理想变压器,则: (1)(4分)发电机输出功率为多大? (2)(6分)发电机电动势为多大? (3)(8分)输电的效率是多少? 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末素养测评(三) 1.D　[解析] 甲图中穿过线圈磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中感应电动势最小,则产生的感应电流最小,故A错误;根据右手定则可知,乙图中AB边电流方向为从B指向A,故B错误;丙图中穿过线圈磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中感应电动势最小,则产生的感应电流最小,故AB边的电流为零,故C错误;丁图中线框平面与磁场平行,穿过线圈的磁通量为零,穿过线圈的磁通量的变化率最大,故D正确. 2.A　[解析] 根据交变电流有效值的定义,可得·R·T+·R·2T=I2·R·3T,解得I=2 A,故选A. 3.D　[解析] 中性面是线框所在平面与磁场垂直的位置,故A错误;转动过程中,穿过线框的磁通量最大的位置为中性面位置,此时Φm=B·S=1×10-3 Wb,故B错误;线框旋转一周所产生交变电流的电动势的峰值Em=NBSω,有效值E==5 V,电压表读数为路端电压U=E=4 V,故C错误;通过电阻R的电流的有效值为I== A= A,故D正确. 4.C　[解析] 由图可知,当t=0.5×10-2 s时,感应电动势最大,线圈平面与中性面垂直,故A错误;由图可知,当t=1×10-2 s时,感应电动势为0,线圈平面与中性面重合,磁通量最大,磁通量变化率为0,故B错误;由图可知,该交流电的周期T=0.02 s,则线圈转动角速度ω== rad/s=100π rad/s,交流发电机的最大感应电动势Em=NBSω,所以Φm=BS== Wb=1×10-3 Wb,故C正确,D错误. 5.D　[解析] 设R两端电压为U,则R消耗的功率为PR=,仅向上滑动P2,U不变,R增大,所以PR变小,指示灯L的功率PL不变,a、b端输入功率为P=PR+PL,所以P变小,故A错误;若断开开关S,会造成R所在支路断开,对L所在支路无影响,故B错误;仅顺时针滑动P1,由于a、b端所接交流电压恒定,所以电压表示数不变,根据理想变压器原、副线圈电压关系可知U减小,所以PR变小,同A分析可知P变小,故C错误,D正确. 6.C　[解析] 线圈在磁场中转动,产生正弦式交流电,其电动势的最大值为Em=NBSω,电动势的有效值为E=,电压表的读数等于交流电源的路端电压,且为有效值,则U=,故A错误;通过电阻的电荷量q=t==,故B错误;电阻产生的焦耳热为Q=I2Rt=R=,故C正确;当线圈由图示位置转过60°时,电动势的瞬时值为e=NBSωsin 60°=NBSω,i==,故D错误. 7.C　[解析] 副线圈Ⅰ两端的电压U2=U1=×2200 V=110 V,通过副线圈Ⅰ的电流为I2===100 A,A错误;副线圈Ⅱ两端的电压U3=U1=×2200 V=1.1×104 V,通过副线圈Ⅱ的电流为I3===20 A,即城市输电线路中的电流为20 A,B错误;城市输电线路的电阻损耗的功率是ΔP=R=8×103 W,C正确;原线圈的输入功率为P=P2+P3=2.31×105 W,D错误. 8.AC　[解析] 图示位置,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量变化率为0,则产生的感应电动势为0,产生的感应电流也为0,故A正确;电流表的示数为电流有效值,所以t=0.01 s时,电流表的示数不为0,故B错误;由图乙可知,电动势有效值为E==10 V,则电阻R两端电压为U=IR=R=7.5 V,故C正确;线圈经过中性面位置时,电流方向改变,所以从图示时刻开始,线圈转过90°时,电阻R中的电流方向不发生改变,故D错误. 9.BD　[解析] 发电机的输出功率P=×50%=×50%= W=1×105 W,A错误;输电线上损失的功率为P损=10%P=I2R,解得输电线上的电流I=50 A,B正确;升压变压器的输出电压U2==2000 V,则升压变压器原、副线圈的匝数比===,C错误;输电线上的电压减少U损=IR=200 V,则降压变压器的输入电压U3=U2-U损=2000 V-200 V=1800 V,则降压变压器原、副线圈的匝数比===,D正确. 10.BD　[解析] 原线圈接如图乙所示的正弦式电流时电动机正常工作,可知原线圈电压有效值为220 V,根据=可得副线圈电压为20 V,可知电压表的读数为20 V,故A错误;流过电阻的电流为I3==1 A,故B正确;电流表的读数为1 A,可知I1=1 A,根据=可知I2=11 A,又因为I2=I3+IM,可得流过电动机的电流为10 A,故C错误;电动机的总功率为P总=IMU2=200 W,电动机线圈的热功率为P热=r=50 W,根据P总=P热+P机,可得P机=150 W,故D正确. 11.(1)B　(2)C　(3)C [解析] (1)本实验中,主要通过改变一个物理量,保持其他物理量不变,可知,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系时,利用了控制变量法.故选B. (2)本实验需要测量副线圈两端的电压,需要用交流电压表,可用多用电表替代.故选C. (3)由题可知,原线圈输入交流电的有效值为6 V,若为理想变压器,根据原、副线圈的电压比与匝数比的关系=,可得副线圈的电压U2=3 V,考虑到不是理想变压器,有漏磁等现象,则副线圈所测得的电压大于零小于3 V,即可能为1.48 V.故选C. 12.(1)22　A　(2)③绕制　④n [解析] (1)多用电表电阻挡读数=指针指示值×倍率.A的读数为22,倍率为×1,所以电阻为22 Ω.根据电阻定律可知,导线越长,则电阻越大,因为A的电阻比B大,所以A线圈匝数多. (2)③因为要测量A线圈的匝数,所以要把A线圈与低压交流电源相连接.变压器输入、输出电压都是交流电,所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压U. ④根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比,有=,所以nA=n. 13.(1)5∶1　(2)0.17 Ω [解析] (1)副线圈两端电压U2=I2R1=2 V,原线圈两端电压U1=U-I1R0=10 V 所以变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=U1∶U2=5∶1 (2)根据副线圈负载的功率等于原线圈的功率,有P=U1'I1'=I1' 所以当I1'==1.5 A时,P最大.此时流过副线圈的电流为I=I1'=7.5 A 副线圈两端电压为U2'=U1'=1.2 V 所以滑动变阻器的阻值为Rm=≈0.17 Ω 14.(1)2 V　(2)1∶4 [解析] (1)由题图乙可知磁场变化的周期为T=0.2 s 则ω==10π rad/s 线圈ab中的最大感应电动势为Em=nBmSω=2 V (2)变压器原线圈电压的有效值为U1==2 V 变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=U1∶U2=1∶4 15.(1)8000 W　(2)240 V　(3)99% [解析] (1)根据题意,所有灯都正常工作的总功率为P4=36×10×22 W=7920 W 所有灯都正常发光时的总电流为I4== A=36 A 两个变压器之间输电线上的电流为IR=I2==4 A 故输电线上损耗的电功率PR=R=42×5 W=80 W 升压变压器的输出功率为P2=PR+P4=(80+7920) W=8000 W 而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率P1=P2=8000 W (2)降压变压器上的输入电压U3=9U4=1980 V 输电线上的电压损失为UR=IRR=20 V 因此升压变压器的输出电压为U2=UR+U3=2000 V 升压变压器的输入电压为U1==200 V 升压变压器的输入电流为I1=10IR=40 A 发电机的电动势E=U1+I1r=200 V+40×1 V=240 V (3)输电的效率η=×100%=×100%=99% 学科网（北京）股份有限公司 $