章末综合检测（三）交变电流-《学霸笔记·同步精讲》2026-2027学年高中物理选择性必修第二册教师用书配套课件（人教版）

章末综合检测（三）　交变电流 （满分：100分） 第三章　交变电流 1 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. （2026·江苏淮安期中）如图为一交流发电机的示意图，已知线圈转动 的周期为T，当线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO'匀速转动时，下列 说法正确的是（　　） A. 图示位置磁通量最大 B. 图示位置磁通量的变化率最大 C. 图示位置电流最大，方向为A→B D. 从图示位置开始经过，电流方向将发生改变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 物 理·选择性必修第二册 解析： 由题图可知，图示位置线圈平面与磁感线的方向垂直，穿过线 圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电流为零，故A正确，B、C错 误；从图示位置开始经过，线圈平面与磁感线的方向平行，穿过线圈的 磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势达到最大值，感应电流最 大，电流方向没有发生改变，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 2. （2026·陕西西安期中）图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断 按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流，已知与其串联 的白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω。若该灯泡恰好正常发光，则该发 电机（　　） A. 输出电流的最大值为0.5 A B. 输出电流的有效值为0.5 A C. 输出的交流电频率为50 Hz D. 一个周期内输出电流的平均值为0.5 A √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 　白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω，灯泡恰好正常发光，则 输出电流的有效值为I＝＝ A＝0.5 A，图中电流为正弦式交变电流，则 输出电流的最大值为Im＝I＝ A，故A错误，B正确；根据图乙可知， 周期为0.2 s，则频率为f＝＝5 Hz，故C错误；在一个周期内穿过线圈的 磁通量的变化为零，所以由法拉第电磁感应定律可知，一个周期内的平均 电动势为零，则平均电流也等于零，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 3. 在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假 设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的 电功率之比P1∶P2为（　　） A. 2∶1 B. 1∶1 C. 1∶2 D. 1∶4 √ 解析： 　分析电路特点可知，在接入正弦式交流电的一个周期内，有半 个周期只给L1供电，另半个周期只给L2供电，L1两端电压的有效值与L2两 端电压的有效值相等，又R1∶R2＝2∶1，则根据P＝可知，灯泡L1、L2的 电功率之比P1∶P2＝1∶2，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 4. （2025·江苏南京月考）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动 时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电 的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 （　　） A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B. 线圈先后两次转速之比为2∶3 C. 交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 10πt（V） D. 交流电b的最大值为 V √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量都 是最大，故A错误；由图像可知交流电a与交流电b的周期之比为2∶3，转 速与周期成反比，故线圈先后两次转速之比为3∶2，故B错误；由图像可 知，交流电a的最大值为10 V，角速度为ω＝＝5π rad/s，所以交流电a的 瞬时值表达式为u＝10sin 5πt（V），故C错误；交流电电压的最大值为Um ＝NBSω，线圈先后两次转速之比为3∶2，则交流电a与交流电b电压的最大 值之比为3∶2，故交流电b电压的最大值为Ubm＝Uam＝ V，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 5. （2025·广西高考2题）某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220 V，输出电压最大值为11 V，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈 匝数之比为（　　） A. 20∶ B. 20∶1 C. 20∶1 D. 1∶20 √ 解析： 　输出电压的有效值U2＝＝11 V，所以原、副线圈匝数比为 ＝＝＝20∶1，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 6. （2026·河南名校联考）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 3∶1，当输入电压U＝12 V时，额定电压为3 V的灯泡L2正常发光，此时灯 泡L1也刚好正常发光。下列说法正确的是（　　） A. L1的额定电压是3 V B. L1的额定电压是9 V C. L1 的额定功率是L2的3倍 D. L1的额定功率是L2的9倍 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 　设原线圈、副线圈电流为I1、I2，匝数为n1、n2，设灯泡 L1、灯泡L2的额定电压分别为U1、U2，由题意得U2＝3 V，则有＝ ＝，代入题中数据，解得U1＝3 V，故A正确，B错误；设L1 、L2 的额定功率分别为P1＝U1I1、P2＝U2I2，故＝，又因为U1、U2均 为3 V，故可得＝，又因为＝，联立可得＝＝＝，整理可 得P2＝3P1，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 7. （2026·河北张家口期末）图甲中左侧的调压装置可视为理想变压器， 原、副线圈匝数比为2∶1，电路中的负载电阻R1＝55 Ω，R2＝220 Ω，A、 V为理想交流电流表和理想交流电压表，若流过负载R1的正弦交变电流如 图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 原线圈中交变电压的频率为200 Hz B. 电压表V的示数为220 V C. 电流表 A的示数为3 A D. 变压器的输入功率为275 W √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 　变压器不改变交变电流的频率，原线圈中交变电压的频率为f＝ ＝ Hz＝50 Hz，故A错误；电压表的示数为R1两端电压的有效值U2＝ I1R1＝2×55 V＝110 V，故B错误；副线圈中的电流I副＝＋I1＝2.5 A， 原、副线圈匝数比为2∶1，由理想变压器电流与匝数成反比得电流表的示 数为I＝I副＝1.25 A，故C错误；变压器的输出功率为P2＝I副U2＝ 2.5×110 W＝275 W，所以变压器的输入功率为275 W，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 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，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得2 分，有选错的得0分） 8. （2026·广东揭阳期末）如图甲所示为某种型号的灭蚊器，该灭蚊器工 作电路的简化图如图乙所示，当接入有效值为220 V的交变电压时，变压器 输出电压瞬时值为u＝1 100sin （100πt） V，从而能快速击杀蚊子。下 列说法正确的是（　　） A. 输出电压的有效值为1 100 V B. 输出电压的频率为100 Hz C. 原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶5 D. 若仅增大n1，变压器能输出更高的电压 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 　输出电压的有效值为U2＝＝1 100 V，故A正确；输出电 压的频率为f＝＝50 Hz，故B错误；原、副线圈的匝数比＝＝ ＝，故C正确；根据＝可知，若仅增大n1，变压器输出电压更 低，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 9. （2025·海南高考10题）如图所示，理想变压器接在u＝220sin （100πt）V交流电上，此时电压表读数为10 V，电流表读数为4 A，电表皆 为理想电表，则（　　） A. 输入电压有效值为220 V B. 原线圈输入电流为5.5 A C. 滑动变阻器滑片向下滑动，电压表读数减小 D. 滑动变阻器滑片向上滑动，电流表读数增大 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 　根据题干信息可知输入电压的最大值Um＝220 V，输入电压 有效值为U1＝＝220 V，故A正确；理想变压器原、副线圈电压比＝ ，电流比＝，其中U2＝10 V，I2＝4 A，可得I1＝ A，故B错误；原 线圈输入电压不变，匝数比不变，根据＝，副线圈两端的电压不变， 即电压表读数不变，C错误；滑动变阻器滑片向上滑动，滑动变阻器接入 的阻值减小，副线圈电压不变，根据I2＝可知电流增大，即电流表读数 增大，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 10. （2026·福建厦门期末）近20年来福建电网实现电网结构、电压等级、 电力技术“三大跨越”。如图所示是远距离输电示意图，现将输送电压U2 由220 kV升级为1 000 kV，输送的总电功率变为原来的2倍，保持发电机输 出电压U1及用户得到的电压U4不变，输电线的电阻不变，变压器均为理想 变压器，则下列说法正确的是（　　） A. n2∶n1变为原来的 B. 输电线上的电流I2变为原来的 C. 输电线损失的功率变为原来的 D. 降压变压器原、副线圈匝数比变小 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 　U1不变，U2变为原来的，根据＝，所以变为原来的 ，故A正确；根据P送＝U2I2可知，因P送变为原来的2倍，U2变为原来的 ，则输电线上的电流I2变为原来的，故B正确；根据P损＝R线，可知P 损变为原来的，故C正确；总功率变大，损失的功率变小，则用户端 功率变大，因用户端电压不变，则I4变大，又I2变小，I2＝I3，则＝变 大，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11. （6分）（2026·安徽合肥期中）（1）为完成“探究变压器原、副线圈 两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的器材是 （填选 项前字母）。 A. 有闭合铁芯的原、副线圈 B. 无铁芯的原、副线圈 C. 交流电源 D. 直流电源 E. 多用电表 ACE　 解析： 为完成“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系” 的实验，必须选用的器材是：有闭合铁芯的原、副线圈、交流电源和多用 电表，故选A、C、E。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （2）关于本实验，下列说法正确的是 （填选项前字母）。 A. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B. 因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接 C. 实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线 圈匝数对副线圈电压的影响 D. 变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 C　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析：为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错 误；虽然使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连 接，而且这样操作时，将人体并联到电路中，将导致测量数据不准确，故 B错误；实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探 究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；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D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （3）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈实验，测量的数据 如下表所示，下列说法中正确的是 （填选项前字母）。 Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 A. 原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制 B. 副线圈的匝数为na，用较细导线绕制 C. 原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制 D. 副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制 C　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析：由表格数据可知＞＝2，考虑到实验中所用变压器并非理想变压 器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈 的匝数为nb，副线圈的匝数为na；原线圈电压较大，电流较小，所以原线 圈用较细导线绕制，而副线圈电压较小，电流较大，所以副线圈用较粗导 线绕制，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 12. （8分）（2026·辽宁大连期末）研究小组在做关于变压器的实验。 （1）可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成的。如图甲所 示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条 使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁 块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。下列说 法正确的是 （填选项前字母）。 C　 A. 第二次实验中小灯泡更亮些 B. 用普通铁块和用铁芯横条相比，铁芯横条 更容易发热 C. 无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替 换铁芯横条后，普通铁块产生的涡流增大了，变压器能量损失增大，灯泡 变暗，故A错误；用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块产生的涡流增 大，更容易发热，故B错误；根据变压器的工作原理可知，无论用普通铁 块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （2）在如图乙所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值 电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连 接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。若保持U0不变，将可变电阻R的阻值 减小，则流经原线圈的电流 （填“增大”“减小”或“不 变”）；当可变电阻R的阻值为 （用n1、n2和R0表示）时，可 变电阻R的功率最大。 增大　 R0　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 解析： 把R0作为电源内阻，将原线圈匝数部分等效为电阻Rx，设原、 副线圈电流分别为I1、I2，则根据能量守恒定律Rx＝R，因为＝， 联立解得Rx＝R，根据闭合电路欧姆定律得I1＝＝， 可知电阻R的阻值减小时，原线圈的电流增大；要让可变电阻R的功率最 大，则Rx功率最大，此时电源内阻等于外阻，即R0＝Rx，代入方程Rx＝ R，解得R＝R0。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 13. （12分）（2026·河南洛阳期末）如图所示，线圈的面积是0.1 m2，共20匝，线圈总电阻为2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，匀强磁场的磁感 应强度B＝ T。线圈以ω＝10π rad/s的角速度绕转轴OO'匀速转动，从 图示位置开始计时。 （1）写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； 答案： e＝20sin （10πt）V 解析： 电动势最大值Em＝NBSω 解得Em＝20 V 故感应电动势的瞬时值表达式为e＝20sin （10πt）V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （2）1 min时间内R上产生的热量； 答案： 960 J　 解析：电流的有效值为I＝ 则1 min的时间内电路中R上产生的热量为Q＝I2Rt 解得Q＝960 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （3）线圈从图示位置转过180°过程中通过电阻R的电荷量。 答案： C 解析：由法拉第电磁感应定律可知＝N 则＝，q＝·Δt，其中ΔΦ＝2BS 解得q＝ C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 14. （12分）光伏发电可以有效地解决偏远农村地区用电难的问题，相对 于传统发电，光伏发电系统更为便捷，电池板只需安装在屋顶上，就可直 接将太阳能转化为电能，完全不受供电通道的限制。如图，某户农家将输 出电压U0＝220 V交流电的光伏发电系统接到变压器上，通过副线圈n2、n3 分别向10只标称为“12 V 1.5 A”的灯泡和一台电动机供电，电动机线圈 电阻r＝1.0 Ω，原线圈上所接灯泡L的额定电压UL＝40 V，副线圈n2的匝数 为60匝。电路接通后，各用电器都正常工作，光伏发电系统的输出功率P0 ＝440 W，电压表的示数为36 V，变压器为理想变压器，求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （1）原线圈上所接灯泡L消耗的功率PL； 答案： 80 W　 解析： 根据题意，设原线圈上的电流为I1，则有P0＝U0I1，PL＝ I1UL，解得PL＝80 W。 （2）变压器原线圈的匝数n1； 答案： 900　 解析：根据题意，设变压器原线圈匝数为n1，则有＝，解得n1＝ 900匝。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （3）电动机输出的机械功率P机。 答案： 155 W 解析：根据题意，设副线圈n3上的电流为I3，则有P0＝PL＋P2＋I3U3，P 机＝I3U3－r，又P2＝10U2I2＝180 W，U3＝36 V，联立解得P机＝155 W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 15. （16分）（2026·浙江嘉兴期末）如图所示为某一新能源动力电池充电 的供电电路图。升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数U2＝2 500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶10，降压变压器原、副线 圈的匝数比n3∶n4＝6∶1。充电桩充电时的额定功率P＝12 kW，额定电压 U4＝400 V，变压器均视为理想变压器。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （1）升压变压器原线圈两端电压U1以及降压变压器原线圈两端电压U3； 答案： 250 V，2 400 V　 解析： 根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系＝ 得U1＝250 V 额定电压U4＝400 V，根据＝ 得U3＝2 400 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （2）通过输电线上的电流I3及输电线的总电阻r； 答案： 5 A，20 Ω　 解析：充电桩充电时的额定功率P＝12 kW，可知降压变压器的输入功率为P ＝12 kW，通过输电线上的电流I3＝＝ A＝5 A 输电线电压降ΔU＝U2－U3＝100 V 输电线的总电阻r＝＝20 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 （3）供电电路的效率η。 答案： 96％ 解析：配电设施的输出功率P0＝I3U2＝I2U2＝12.5 kW 供电电路的效率η＝×100％＝96％。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·选择性必修第二册 $