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2025-2026高三物理第一轮复习【新教材】人教版（2019）：
交变电流综合练习试卷
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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．如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电
D．乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电
2．如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中直流电流表有示数的位置是（ ）
A．甲、丙 B．丙、丁 C．甲、乙 D．乙、丁
3．如图甲所示,在，的区域中存在垂直平面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为的正方形线圈与磁场边界重合．线圈以轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示．若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（ ）
甲 乙 丙
A． B．
C． D．
4．一正弦式交变电流的i－t图像如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．在t＝0.4 s时电流改变方向
B．该交变电流的周期为0.5 s
C．该交变电流的表达式为i＝2cos(5πt)A
D．该交变电流的有效值为 A
5．如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、电压，匝数为的原线圈中电压随时间变化为．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为．将阻值为 的电阻接在两端时，功率为．下列说法正确的是（ ）
A． 为1 100匝，为
B． 间线圈匝数为120匝，流过的电流为
C． 若将接在两端，两端的电压为,频率为
D． 若将接在两端，流过的电流为，周期为
6．如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2=1∶10，其输入电压如图乙所示，输电功率为200 kW，输电线总电阻为R线=8 Ω，则下列说法正确的是(　　)
A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为100 Hz
B．升压变压器副线圈的电压有效值为5 000 V
C．高压输电线上电流有效值为40 A
D．高压输电线上损失的电压为320 V
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．如图所示,理想变压器原线圈和副线圈的总匝数均为n0,发电站给变压器输送电压有效值为U0的正弦式交流电,两个定值电阻的阻值分别为R1=16R0,R2=R0,滑头P的初位置在副线圈的上端,下列说法正确的是
A．滑头P位于副线圈的中央时,电流表的读数为
B．滑头P位于副线圈的中央时,电压表的读数为
C．滑头P位于副线圈的中央时,R2的功率为
D．滑头P从副线圈的上端滑到下端的过程中,R2的功率先增大后减小
8．(多选)输电能耗演示电路如图所示.左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3,输入电压为7.5 V的正弦交流电.连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10 Ω.开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1, R上的功率为10 W;接2时,匝数比为1∶2, R上的功率为P.以下判断正确的是 (　　)
A．r=10 Ω
B．r=5 Ω
C．P=45 W
D．P=22.5 W
9．远距离输电示意图如图所示，若采用110kV的高压输电，输电线上电压下降了，损耗的电功率为；在保持输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电，输电线上电压下降了，损耗的电功率变为。不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A． B． C． D．
10．如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，它的结构是一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为、匝数的线圈，磁场的磁感线沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）.线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线接有理想交流电压表和 的小灯泡.外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过小灯泡.当线圈运动速度随时间变化的规律如图丙所示时（摩擦等损耗不计），下列说法不正确的是（ ）
A．电动势的峰值为
B．时电压表的示数为0
C．时外力
D．在其他条件不变的情况下，增大线圈运动速度随时间变化的频率，可以提高小灯泡的功率
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B = 0.5T，边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r =1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动，角速度ω = 6 rad/s，外电路电阻R = 4Ω，求：
（1）转动过程中感应电动势的最大值；
（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；
（3）电阻R所消耗的电功率。
12．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用如图甲所示可拆式变压器进行研究。
(1)实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如图乙，根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原、副线圈两端电压与匝数的关系为 （用、、和表示）。
(2)对于实验过程，下列说法中正确的有______。
A．本探究实验采用了控制变量法
B．变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
C．因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
D．测量原、副线圈的电压时，可用直流电压表
(3)通过分析实验数据发现，每次实验，变压器副线圈输出电压总比理论值小，下列可能的原因，你认为不正确的是______。
A．变压器线圈中有电流通过时会发热
B．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
C．原线圈输入电压发生变化
D．铁芯在交变磁场的作用下会发热
13．如图所示，边长l=10cm、匝数n=100匝的正方形线圈位于磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线方向的轴OO′以的角速度匀速转动，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，已知线圈总电阻，外电路电阻，求：
（1）线圈中交变电流瞬时值i随时间t变化的关系式；
（2）从计时起点开始，线圈转过60°的过程中通过电阻R的电荷量q；
（3）每秒钟电阻R上产生的焦耳热Q。
14．在用如图(甲)所示装置“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中:
(1)本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和 传感器.
(2)让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组Δt与E，若以E为纵坐标、 为横坐标作图可以得到直线图像
(3)记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系，如图所示，挡光时间Δt内图像所围阴影部分面积为S，增加小车的速度再次实验得到的面积 (选填“>”“<”或“=”)S
15．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.2m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻r=1Ω的直流电源．现把一个质量的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，它们之间的动摩擦因数为μ=0.5．为使导体棒能静止在导轨上，在导轨所在平面内，加一个竖直向上的匀强磁场．导轨电阻不计，导体棒接入电路的电阻R0=2Ω．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．求：
（1）当磁感应强度B1多大时，导体棒与导轨间的摩擦力为零；
（2）当磁感应强度B2=12.5T时，导体棒与导轨间摩擦力的大小和方向；
（3）使导体棒能静止在导轨上所加磁场的磁感应强度B的最小值．
参考答案
1．【知识点】交流发电机
【答案】A　
【详解】本题考查磁场、交变电流。题图甲中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，A正确；题图乙中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能视为匀强磁场，B错误；根据发电机原理可知题图甲中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，C错误；题图乙中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，D错误。
2．【知识点】交变电流及其变化规律
【答案】D
【详解】由题意可知，根据右手定则，得：乙、丁中线圈虽与磁场方向平行，但切割速度与磁场垂直，故有感应电流出现，而甲、丙中的线圈与磁场方向垂直，但切割速度与磁场平行，因此没有感应电流。则在线圈转动的过程中直流电流表有示数的位置是乙、丁，D正确。
3．【知识点】正弦式交变电流的公式及图像
【答案】C
【解析】由题图乙可得，磁场区域变化前线圈的感应电动势瞬时值表达式为，将代入可得，则，正确．
4．【知识点】交变电流的峰值和有效值
【答案】　C
【详解】　在t＝0.4 s时电流最大，电流方向不变，A错误；该交变电流的周期为0.4 s，B错误；ω＝＝5π rad/s，故该交变电流的表达式为i＝2cos(5πt)A，C正确；该交变电流的有效值为 A，D错误。
5．【知识点】理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
【答案】D
【解析】由题可知匝数为的原线圈两端电压为，单匝副线圈两端电压为，根据理想变压器电压与匝数比可得匝，根据交变电压表达式可知交流电压最大值为，交流电的频率为，周期为，故A、C错误．当电阻接在两端时，两端电压,流过的电流，则匝；由题图结合理想变压器的原理可知，，，当电阻接在两端时，两端电压为；当电阻接在两端时，流过电阻的电流，B错误，D正确．
6．【知识点】电能的输送
【答案】D
【详解】交流电周期T=0.02 s，降压变压器副线圈输出的交流电频率为f==50 Hz，故A错误；升压变压器原线圈的电压有效值为U1= V=250 V，根据=，升压变压器副线圈的电压有效值为U2=×10 V=2 500 V，故B错误；根据P=U2I2得高压输电线上电流有效值为I2=40 A，故C错误；高压输电线上损失的电压为ΔU=I2R线=320 V，故D正确。
7．【知识点】理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
【答案】CD
【解析】经典试题：理想变压器
将理想变压器和R2看成一个等效电阻,则R等=R2,当滑头P位于副线圈的中央时,R等=4R2=4R0,由欧姆定律得I==,U=IR等=,A、B错误;滑头P位于副线圈的中央时,R2的功率为P=I2R等=,C正确;将R1看成交流电源的内阻,则R等的功率为电源的输出功率,当R等=R1时,即=4时,R等的功率最大,R2的功率等于R等的功率,所以滑头P从副线圈的上端滑到下端的过程中,R2的功率先增大后减小,D正确。
8．【知识点】含有理想变压器的动态电路分析、理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
【答案】BD
【解析】设左侧变压器原线圈两端的电压为U1,副线圈两端的电压为U2,右侧变压器原线圈两端的电压为U3,副线圈两端的电压为U4,由题意可知U1=7.5 V,=,解得U2=22.5 V,S接1时,P'=,解得U4=10 V,由=,解得U3=20 V,所以输电线上损耗的电压为ΔU=U2-U3=r,解得r=5 Ω,A错误,B正确;S接2时,设输电线上的电流为I,则R上的电流为,则U'3=U2-Ir,U'4=R,而=,联立解得I=3 A,所以此时R上的功率P=R=22.5 W,C错误,D正确.
【方法总结】用升压变压器和降压变压器的远距离输电模型如图所示.
(1)==,==,I2=I3;
(2)P=U1I1=U2I2,P'=U3I3=U4I4,ΔP=P-P'=r.
9．【知识点】电能的输送
【答案】BC
【详解】根据，，可得，可知110kV高压输电改成1100kV特高压输电，电压提高了10倍，损失电压变为原来的0.1倍，即，A错误，B正确；根据，由于电压提高了10倍，损耗的电功率变为原来的0.01倍，即，C正确，D错误。
10．【知识点】交变电流的周期、频率、交变电流的峰值和有效值、几种常见的交变电流的图像及其变化规律、正弦式交变电流的公式及图像
【答案】ABD
【解析】由法拉第电磁感应定律可知，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势按正弦规律变化，线圈中的感应电动势的峰值为，代入数据解得，故A错误，符合题意；电路中总电阻为，则流过小灯泡的电流的峰值为，电压表测小灯泡两端电压的有效值，则有，故B错误，符合题意；时，图线的切线斜率为零，说明外力大小等于安培力大小，有，故C正确，不符合题意；在其他条件不变的情况下，增大线圈运动速度随时间变化的频率，不能改变感应电动势和感应电流的有效值，所以不能提高小灯泡的功率，故D错误，符合题意.
11．【知识点】交流电“四值”的计算及应用
【答案】（1）3V；（2）e=3cos6t（V）；（3）0.72W
【详解】（1）最大值Em=nBL2ω=100×0.5×0.12×6V=3V
（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时，瞬时值表达式e=3cos6t（V）
（3）根据，，电功率P=I2R，联立上式可得电功率P=0.72W
12．【知识点】变压器的构造和原理
【答案】(1)；(2)A；(3)C
【详解】（1）通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即。
（2）当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，A正确；由理想变压器原理可知，理想变压器原、副线圈两端的交变电流的频率相同，B错误；通电情况下不可用手接触裸露的导线、接线柱，因为会产生误差，C错误；变压器的电压是交流电压，因此不能用直流电压表，D错误。
（3）变压器线圈中有电流通过时会发热，线圈则有直流电阻，在线圈上会产生电压降，使输出电压减小，A正确，不符合题意；原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，使输出电压减小，B正确，不符合题意；原线圈输入电压发生变化，对原、副线圈电压的比值不会有影响，C错误，符合题意；铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入电能，使输出的电压减小，D正确，不符合题意。
13．【知识点】正弦式交变电流的相关计算
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）线圈中产生的感应电动势的最大值为，感应电流的最大值为，线圈中交变电流瞬时值i随时间t变化的关系式
（2）从计时开始，线圈逆时针转过60°的过程中，由平均感应电动势，平均感应电流为，通过电阻R的电荷量为，又，解得
（3）线圈转动过程中电流的有效值为，电阻产生的热量为
14．【知识点】感应电动势的产生条件及影响其大小的因素
【答案】电压；；=
【详解】
(1)[1]需要电压传感器测量感应电动势的平均值；
(2)[2]小车以不同速度靠近螺线管至最后撞上螺线管停止的全过程中，根据法拉第电磁感应定律公式可知，
故应该以为横轴作图；
(3)[3]根据法拉第电磁感应定律公式，则挡光时间内图像所围阴影部分面积为：
由于小车的初末位置不变，磁通量的变化量相等，故面积为一个定值．
15．【知识点】安培力的大小
【答案】（1）6.25T （2）（3）
【详解】
（1）根据闭合电路的欧姆定律，则有
由平衡条件得：，得
（2）导体棒受力情况如图所示(图中摩擦力f未画出)
当磁感应强度时，
摩擦力f沿斜面向下，由平衡条件得：
代入数据得：
（3）当磁感应强度B最小时，导体棒恰好不下滑，这时摩擦力f沿斜面向上，
则有：
而：
又：
联立得：
第 page number 页，共 number of pages 页
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