資源簡介

2025-2026高三物理第一輪復習【新教材】人教版（2019）：
交變電流綜合練習試卷
一、選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1．如圖所示，甲圖是一種手搖發電機及用細短鐵絲顯示的磁場分布情況，搖動手柄可使對稱固定在轉軸上的矩形線圈轉動；乙圖是另一種手搖發電機及磁場分布情況，皮帶輪帶動固定在轉軸兩側的兩個線圈轉動。下列說法正確的是(　　)
甲
乙
A．甲圖中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場
B．乙圖中線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場
C．甲圖中線圈轉動時產生的電流是正弦交流電
D．乙圖中線圈勻速轉動時產生的電流是正弦交流電
2．如圖是交流發電機的示意圖，圖甲到圖丁分別表示線圈轉動過程中的四個位置，其中甲、丙中的線圈與磁場方向垂直，乙、丁中線圈與磁場方向平行，則在線圈轉動的過程中直流電流表有示數的位置是（ ）
A．甲、丙 B．丙、丁 C．甲、乙 D．乙、丁
3．如圖甲所示,在，的區域中存在垂直平面向里、磁感應強度大小為的勻強磁場（用陰影表示磁場的區域），邊長為的正方形線圈與磁場邊界重合．線圈以軸為轉軸勻速轉動時，線圈中產生的交變電動勢如圖乙所示．若僅磁場的區域發生了變化，線圈中產生的電動勢變為圖丙所示實線部分，則變化后磁場的區域可能為（ ）
甲 乙 丙
A． B．
C． D．
4．一正弦式交變電流的i－t圖像如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．在t＝0.4 s時電流改變方向
B．該交變電流的周期為0.5 s
C．該交變電流的表達式為i＝2cos(5πt)A
D．該交變電流的有效值為 A
5．如圖所示的變壓器，輸入電壓為，可輸出、、電壓，匝數為的原線圈中電壓隨時間變化為．單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數為．將阻值為 的電阻接在兩端時，功率為．下列說法正確的是（ ）
A． 為1 100匝，為
B． 間線圈匝數為120匝，流過的電流為
C． 若將接在兩端，兩端的電壓為,頻率為
D． 若將接在兩端，流過的電流為，周期為
6．如圖甲所示為遠距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原、副線圈匝數之比為n1∶n2=1∶10，其輸入電壓如圖乙所示，輸電功率為200 kW，輸電線總電阻為R線=8 Ω，則下列說法正確的是(　　)
A．降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為100 Hz
B．升壓變壓器副線圈的電壓有效值為5 000 V
C．高壓輸電線上電流有效值為40 A
D．高壓輸電線上損失的電壓為320 V
二、選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項是符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
7．如圖所示,理想變壓器原線圈和副線圈的總匝數均為n0,發電站給變壓器輸送電壓有效值為U0的正弦式交流電,兩個定值電阻的阻值分別為R1=16R0,R2=R0,滑頭P的初位置在副線圈的上端,下列說法正確的是
A．滑頭P位于副線圈的中央時,電流表的讀數為
B．滑頭P位于副線圈的中央時,電壓表的讀數為
C．滑頭P位于副線圈的中央時,R2的功率為
D．滑頭P從副線圈的上端滑到下端的過程中,R2的功率先增大后減小
8．(多選)輸電能耗演示電路如圖所示.左側變壓器原、副線圈匝數比為1∶3,輸入電壓為7.5 V的正弦交流電.連接兩理想變壓器的導線總電阻為r,負載R的阻值為10 Ω.開關S接1時,右側變壓器原、副線圈匝數比為2∶1, R上的功率為10 W;接2時,匝數比為1∶2, R上的功率為P.以下判斷正確的是 (　　)
A．r=10 Ω
B．r=5 Ω
C．P=45 W
D．P=22.5 W
9．遠距離輸電示意圖如圖所示，若采用110kV的高壓輸電，輸電線上電壓下降了，損耗的電功率為；在保持輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上電壓下降了，損耗的電功率變為。不考慮其他因素的影響，下列說法正確的是（　　）
A． B． C． D．
10．如圖甲所示是某同學設計的一種振動發電裝置的示意圖，它的結構是一個套在輻向永久磁鐵槽中的半徑為、匝數的線圈，磁場的磁感線沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示）.線圈所在位置磁感應強度的大小均為，線圈的電阻為，它的引出線接有理想交流電壓表和 的小燈泡.外力推動線圈框架的端，使線圈沿軸線做往復運動，便有電流通過小燈泡.當線圈運動速度隨時間變化的規律如圖丙所示時（摩擦等損耗不計），下列說法不正確的是（ ）
A．電動勢的峰值為
B．時電壓表的示數為0
C．時外力
D．在其他條件不變的情況下，增大線圈運動速度隨時間變化的頻率，可以提高小燈泡的功率
三、非選擇題：本大題共5題，共56分。
11．如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B = 0.5T，邊長為L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈總電阻r =1Ω，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO 勻速轉動，角速度ω = 6 rad/s，外電路電阻R = 4Ω，求：
（1）轉動過程中感應電動勢的最大值；
（2）由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）開始計時，寫出電動勢的瞬時值表達式；
（3）電阻R所消耗的電功率。
12．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中，某同學利用如圖甲所示可拆式變壓器進行研究。
(1)實驗過程中，變壓器的原、副線圈選擇不同的匝數，利用多用電表測量相應電壓，記錄如圖乙，根據表格中的數據，在實驗誤差允許的范圍內，可得出原、副線圈兩端電壓與匝數的關系為 （用、、和表示）。
(2)對于實驗過程，下列說法中正確的有______。
A．本探究實驗采用了控制變量法
B．變壓器工作時副線圈電流的頻率與原線圈不相同
C．因為實驗所用電壓較低，通電情況下可用手接觸裸露的導線、接線柱
D．測量原、副線圈的電壓時，可用直流電壓表
(3)通過分析實驗數據發現，每次實驗，變壓器副線圈輸出電壓總比理論值小，下列可能的原因，你認為不正確的是______。
A．變壓器線圈中有電流通過時會發熱
B．原線圈中電流產生的磁場能在向副線圈轉移過程中有損失
C．原線圈輸入電壓發生變化
D．鐵芯在交變磁場的作用下會發熱
13．如圖所示，邊長l=10cm、匝數n=100匝的正方形線圈位于磁感應強度B=0.1T的勻強磁場中，繞垂直于磁感線方向的軸OO′以的角速度勻速轉動，當線圈平面與磁場方向平行時開始計時，已知線圈總電阻，外電路電阻，求：
（1）線圈中交變電流瞬時值i隨時間t變化的關系式；
（2）從計時起點開始，線圈轉過60°的過程中通過電阻R的電荷量q；
（3）每秒鐘電阻R上產生的焦耳熱Q。
14．在用如圖(甲)所示裝置“研究回路中感應電動勢大小與磁通量變化快慢的關系”實驗中:
(1)本實驗中需要用到的傳感器是光電門傳感器和 傳感器.
(2)讓小車以不同速度靠近螺線管，記錄下光電門擋光時間Δt內感應電動勢的平均值E，改變速度多次實驗，得到多組Δt與E，若以E為縱坐標、 為橫坐標作圖可以得到直線圖像
(3)記錄下小車某次勻速向左運動至最后撞上螺線管停止的全過程中感應電動勢與時間的變化關系，如圖所示，擋光時間Δt內圖像所圍陰影部分面積為S，增加小車的速度再次實驗得到的面積 (選填“>”“<”或“=”)S
15．如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.2m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，金屬導軌的一端接有電動勢E=6V、內阻r=1Ω的直流電源．現把一個質量的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好，它們之間的動摩擦因數為μ=0.5．為使導體棒能靜止在導軌上，在導軌所在平面內，加一個豎直向上的勻強磁場．導軌電阻不計，導體棒接入電路的電阻R0=2Ω．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．求：
（1）當磁感應強度B1多大時，導體棒與導軌間的摩擦力為零；
（2）當磁感應強度B2=12.5T時，導體棒與導軌間摩擦力的大小和方向；
（3）使導體棒能靜止在導軌上所加磁場的磁感應強度B的最小值．
參考答案
1．【知識點】交流發電機
【答案】A　
【詳解】本題考查磁場、交變電流。題圖甲中細短鐵絲顯示的磁場分布均勻，則線圈轉動區域磁場可視為勻強磁場，A正確；題圖乙中細短鐵絲顯示的磁場分布不均勻，則線圈轉動區域磁場不能視為勻強磁場，B錯誤；根據發電機原理可知題圖甲中線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的轉軸勻速轉動時才能產生正弦交流電，C錯誤；題圖乙中是非勻強磁場，則線圈勻速轉動時不能產生正弦交流電，D錯誤。
2．【知識點】交變電流及其變化規律
【答案】D
【詳解】由題意可知，根據右手定則，得：乙、丁中線圈雖與磁場方向平行，但切割速度與磁場垂直，故有感應電流出現，而甲、丙中的線圈與磁場方向垂直，但切割速度與磁場平行，因此沒有感應電流。則在線圈轉動的過程中直流電流表有示數的位置是乙、丁，D正確。
3．【知識點】正弦式交變電流的公式及圖像
【答案】C
【解析】由題圖乙可得，磁場區域變化前線圈的感應電動勢瞬時值表達式為，將代入可得，則，正確．
4．【知識點】交變電流的峰值和有效值
【答案】　C
【詳解】　在t＝0.4 s時電流最大，電流方向不變，A錯誤；該交變電流的周期為0.4 s，B錯誤；ω＝＝5π rad/s，故該交變電流的表達式為i＝2cos(5πt)A，C正確；該交變電流的有效值為 A，D錯誤。
5．【知識點】理想變壓器原、副線圈兩端的電壓、功率、電流關系及其應用
【答案】D
【解析】由題可知匝數為的原線圈兩端電壓為，單匝副線圈兩端電壓為，根據理想變壓器電壓與匝數比可得匝，根據交變電壓表達式可知交流電壓最大值為，交流電的頻率為，周期為，故A、C錯誤．當電阻接在兩端時，兩端電壓,流過的電流，則匝；由題圖結合理想變壓器的原理可知，，，當電阻接在兩端時，兩端電壓為；當電阻接在兩端時，流過電阻的電流，B錯誤，D正確．
6．【知識點】電能的輸送
【答案】D
【詳解】交流電周期T=0.02 s，降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為f==50 Hz，故A錯誤；升壓變壓器原線圈的電壓有效值為U1= V=250 V，根據=，升壓變壓器副線圈的電壓有效值為U2=×10 V=2 500 V，故B錯誤；根據P=U2I2得高壓輸電線上電流有效值為I2=40 A，故C錯誤；高壓輸電線上損失的電壓為ΔU=I2R線=320 V，故D正確。
7．【知識點】理想變壓器原、副線圈兩端的電壓、功率、電流關系及其應用
【答案】CD
【解析】經典試題：理想變壓器
將理想變壓器和R2看成一個等效電阻,則R等=R2,當滑頭P位于副線圈的中央時,R等=4R2=4R0,由歐姆定律得I==,U=IR等=,A、B錯誤;滑頭P位于副線圈的中央時,R2的功率為P=I2R等=,C正確;將R1看成交流電源的內阻,則R等的功率為電源的輸出功率,當R等=R1時,即=4時,R等的功率最大,R2的功率等于R等的功率,所以滑頭P從副線圈的上端滑到下端的過程中,R2的功率先增大后減小,D正確。
8．【知識點】含有理想變壓器的動態電路分析、理想變壓器原、副線圈兩端的電壓、功率、電流關系及其應用
【答案】BD
【解析】設左側變壓器原線圈兩端的電壓為U1,副線圈兩端的電壓為U2,右側變壓器原線圈兩端的電壓為U3,副線圈兩端的電壓為U4,由題意可知U1=7.5 V,=,解得U2=22.5 V,S接1時,P'=,解得U4=10 V,由=,解得U3=20 V,所以輸電線上損耗的電壓為ΔU=U2-U3=r,解得r=5 Ω,A錯誤,B正確;S接2時,設輸電線上的電流為I,則R上的電流為,則U'3=U2-Ir,U'4=R,而=,聯立解得I=3 A,所以此時R上的功率P=R=22.5 W,C錯誤,D正確.
【方法總結】用升壓變壓器和降壓變壓器的遠距離輸電模型如圖所示.
(1)==,==,I2=I3;
(2)P=U1I1=U2I2,P'=U3I3=U4I4,ΔP=P-P'=r.
9．【知識點】電能的輸送
【答案】BC
【詳解】根據，，可得，可知110kV高壓輸電改成1100kV特高壓輸電，電壓提高了10倍，損失電壓變為原來的0.1倍，即，A錯誤，B正確；根據，由于電壓提高了10倍，損耗的電功率變為原來的0.01倍，即，C正確，D錯誤。
10．【知識點】交變電流的周期、頻率、交變電流的峰值和有效值、幾種常見的交變電流的圖像及其變化規律、正弦式交變電流的公式及圖像
【答案】ABD
【解析】由法拉第電磁感應定律可知，線圈在磁場中做往復運動，產生的感應電動勢按正弦規律變化，線圈中的感應電動勢的峰值為，代入數據解得，故A錯誤，符合題意；電路中總電阻為，則流過小燈泡的電流的峰值為，電壓表測小燈泡兩端電壓的有效值，則有，故B錯誤，符合題意；時，圖線的切線斜率為零，說明外力大小等于安培力大小，有，故C正確，不符合題意；在其他條件不變的情況下，增大線圈運動速度隨時間變化的頻率，不能改變感應電動勢和感應電流的有效值，所以不能提高小燈泡的功率，故D錯誤，符合題意.
11．【知識點】交流電“四值”的計算及應用
【答案】（1）3V；（2）e=3cos6t（V）；（3）0.72W
【詳解】（1）最大值Em=nBL2ω=100×0.5×0.12×6V=3V
（2）由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）開始計時，瞬時值表達式e=3cos6t（V）
（3）根據，，電功率P=I2R，聯立上式可得電功率P=0.72W
12．【知識點】變壓器的構造和原理
【答案】(1)；(2)A；(3)C
【詳解】（1）通過分析表中數據可得結論，在誤差允許的范圍內，原副線圈的電壓比與匝數比相等，即。
（2）當一個物理量與多個物理量相關時，應采用控制變量法，探究該物理量與某一個量的關系，A正確；由理想變壓器原理可知，理想變壓器原、副線圈兩端的交變電流的頻率相同，B錯誤；通電情況下不可用手接觸裸露的導線、接線柱，因為會產生誤差，C錯誤；變壓器的電壓是交流電壓，因此不能用直流電壓表，D錯誤。
（3）變壓器線圈中有電流通過時會發熱，線圈則有直流電阻，在線圈上會產生電壓降，使輸出電壓減小，A正確，不符合題意；原線圈中電流產生的磁場能在向副線圈轉移過程中有損失，即有漏磁現象，由能量守恒定律可知，使輸出電壓減小，B正確，不符合題意；原線圈輸入電壓發生變化，對原、副線圈電壓的比值不會有影響，C錯誤，符合題意；鐵芯在交變磁場的作用下會發熱，使變壓器輸出的電能小于輸入電能，使輸出的電壓減小，D正確，不符合題意。
13．【知識點】正弦式交變電流的相關計算
【答案】（1）；（2）；（3）
【詳解】（1）線圈中產生的感應電動勢的最大值為，感應電流的最大值為，線圈中交變電流瞬時值i隨時間t變化的關系式
（2）從計時開始，線圈逆時針轉過60°的過程中，由平均感應電動勢，平均感應電流為，通過電阻R的電荷量為，又，解得
（3）線圈轉動過程中電流的有效值為，電阻產生的熱量為
14．【知識點】感應電動勢的產生條件及影響其大小的因素
【答案】電壓；；=
【詳解】
(1)[1]需要電壓傳感器測量感應電動勢的平均值；
(2)[2]小車以不同速度靠近螺線管至最后撞上螺線管停止的全過程中，根據法拉第電磁感應定律公式可知，
故應該以為橫軸作圖；
(3)[3]根據法拉第電磁感應定律公式，則擋光時間內圖像所圍陰影部分面積為：
由于小車的初末位置不變，磁通量的變化量相等，故面積為一個定值．
15．【知識點】安培力的大小
【答案】（1）6.25T （2）（3）
【詳解】
（1）根據閉合電路的歐姆定律，則有
由平衡條件得：，得
（2）導體棒受力情況如圖所示(圖中摩擦力f未畫出)
當磁感應強度時，
摩擦力f沿斜面向下，由平衡條件得：
代入數據得：
（3）當磁感應強度B最小時，導體棒恰好不下滑，這時摩擦力f沿斜面向上，
則有：
而：
又：
聯立得：
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